(57)【要約】      （修正有）【課題】三次元領域の画像データを抽出する際、スライス画像に対して垂直方向の線形補間を行なうことが不適切である場合であっても、適切に三次元領域の画像データを抽出することが可能な画像診断装置を提供する。【解決手段】二次元断層画像データに設定された基準ＲＯＩの重心の位置を検出する手段４３ａと、基準ＲＯＩの重心の位置がスライスに垂直な方向の直線上となるように、二次元断層画像データを均等に平行移動させるＲＯＩ重心位置一致手段４３ｂと、平行移動後における二次元断層画像データの線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる部分を関心領域として設定する垂直線形補間手段４３ｅと、平行移動後における二次元断層画像データの重心の位置が平行移動前における重心の位置に復帰されるように二次元断層画像データを平行移動させるＲＯＩ重心位置復帰手段４３ｆとを有する。【選択図】  図２
2006087827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の二次元断層画像データを収集する画像データ収集手段と、
前記二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、この基準ＲＯＩの重心の位置を検出するＲＯＩ重心位置検出手段と、
前記ＲＯＩ重心位置検出手段により検出された前記重心の位置に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの重心の位置が前記スライスに垂直な方向の直線上となるように、前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な方向に均等に平行移動させるＲＯＩ重心位置一致手段と、
このＲＯＩ重心位置一致手段による平行移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記平行移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定する垂直線形補間手段と、
前記関心領域が設定された前記平行移動後における前記二次元断層画像データの重心の位置が平行移動前における重心の位置に復帰されるように前記二次元断層画像データを平行移動させるＲＯＩ重心位置復帰手段と、
を有することを特徴とする画像診断装置。
【請求項２】
被検体の二次元断層画像データを収集する画像データ収集手段と、
前記二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、基準ＲＯＩの回転角度を検出するＲＯＩ回転角度検出手段と、
前記ＲＯＩ回転角度検出手段により検出された前記回転角度に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの回転角度が一致するように前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な面上において均等に回転移動させるＲＯＩ回転角度一致手段と、
このＲＯＩ回転角度一致手段による回転移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記回転移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定する垂直線形補間手段と、
前記関心領域が設定された前記回転移動後における前記二次元断層画像データの回転角度が回転移動前における回転角度に復帰されるように前記二次元断層画像データを回転移動させるＲＯＩ回転角度復帰手段と、
を有することを特徴とする画像診断装置。
【請求項３】
被検体の二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、この基準ＲＯＩの重心の位置を検出するＲＯＩ重心位置検出手段と、
前記ＲＯＩ重心位置検出手段により検出された前記重心の位置に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの重心の位置が前記スライスに垂直な方向の直線上となるように、前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な方向に均等に平行移動させるＲＯＩ重心位置一致手段と、
このＲＯＩ重心位置一致手段による平行移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記平行移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定する垂直線形補間手段と、
前記関心領域が設定された前記平行移動後における前記二次元断層画像データの重心の位置が平行移動前における重心の位置に復帰されるように前記二次元断層画像データを平行移動させるＲＯＩ重心位置復帰手段と、
を有することを特徴とする画像処理システム。
【請求項４】
被検体の二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、基準ＲＯＩの回転角度を検出するＲＯＩ回転角度検出手段と、
前記ＲＯＩ回転角度検出手段により検出された前記回転角度に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの回転角度が一致するように前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な面上において均等に回転移動させるＲＯＩ回転角度一致手段と、
このＲＯＩ回転角度一致手段による回転移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記回転移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定する垂直線形補間手段と、
前記関心領域が設定された前記回転移動後における前記二次元断層画像データの回転角度が回転移動前における回転角度に復帰されるように前記二次元断層画像データを回転移動させるＲＯＩ回転角度復帰手段と、
を有することを特徴とする画像処理システム。
【請求項５】
コンピュータを、
被検体の二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、この基準ＲＯＩの重心の位置を検出するＲＯＩ重心位置検出手段、
前記ＲＯＩ重心位置検出手段により検出された前記重心の位置に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの重心の位置が前記スライスに垂直な方向の直線上となるように、前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な方向に均等に平行移動させるＲＯＩ重心位置一致手段、
このＲＯＩ重心位置一致手段による平行移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記平行移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定する垂直線形補間手段、
並びに前記関心領域が設定された前記平行移動後における前記二次元断層画像データの重心の位置が平行移動前における重心の位置に復帰されるように前記二次元断層画像データを平行移動させるＲＯＩ重心位置復帰手段、
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項６】
コンピュータを、
被検体の二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、基準ＲＯＩの回転角度を検出するＲＯＩ回転角度検出手段、
前記ＲＯＩ回転角度検出手段により検出された前記回転角度に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの回転角度が一致するように前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な面上において均等に回転移動させるＲＯＩ回転角度一致手段、
このＲＯＩ回転角度一致手段による回転移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記回転移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定する垂直線形補間手段、
並びに前記関心領域が設定された前記回転移動後における前記二次元断層画像データの回転角度が回転移動前における回転角度に復帰されるように前記二次元断層画像データを回転移動させるＲＯＩ回転角度復帰手段、
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項７】
被検体の二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、この基準ＲＯＩの重心の位置を検出するステップと、
検出された前記重心の位置に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの重心の位置が前記スライスに垂直な方向の直線上となるように、前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な方向に均等に平行移動させるステップと、
前記平行移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記平行移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定するステップと、
前記関心領域が設定された前記平行移動後における前記二次元断層画像データの重心の位置が平行移動前における重心の位置に復帰されるように前記二次元断層画像データを平行移動させるステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
被検体の二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、基準ＲＯＩの回転角度を検出するステップと、
検出された前記回転角度に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの回転角度が一致するように前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な面上において均等に回転移動させるステップと、
前記回転移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記回転移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定するステップと、
前記関心領域が設定された前記回転移動後における前記二次元断層画像データの回転角度が回転移動前における回転角度に復帰されるように前記二次元断層画像データを回転移動させるステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元領域に含まれる画像データをスライス上に設定された関心領域の補間により抽出することが可能な画像診断装置、画像処理システム、画像処理プログラムおよび画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医用分野で取り扱われるＸ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置等の画像診断装置において収集された画像情報から、三次元領域をスライス上に設定された関心領域（ＲＯＩ）の補間により抽出することが可能なシステムとして図１１に示す画像処理システムがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図１１に示すように従来の画像処理システム１は、画像記憶部３、表示処理部５、表示部７、座標変換部９、マウス１１、距離画像演算部１３、距離画像記憶部１５、ＲＯＩ補間部１７、ＲＯＩ記憶部１９、画像抽出部２１、抽出画像記憶部２３、三次元表示処理部２５を備える。
【０００４】
そして、画像処理システム１では、例えばＸ線ＣＴ装置に接続され、Ｘ線ＣＴ装置で得られたスライスごとのＣＴ値が画像データとして画像記憶部３に記憶される。表示処理部５は、画像記憶部３に記憶された画像データの表示処理を行なって二値化された画像データを生成し、生成した各スライスにおける二値画像データを表示部７に与えることにより表示させる。
【０００５】
次に、三次元領域を抽出するために、表示部７に表示されたあるスライス画像において、基準となるＲＯＩ（以下、基準ＲＯＩと記す）の輪郭がマウス１１により設定される。そして、座標変換部９は、マウス１１からの基準ＲＯＩ設定情報を受け取って、基準ＲＯＩの輪郭に対応する画素の座標を求める。座標変換部９は、求められた画素の座標を距離画像演算部１３に与える。
【０００６】
次に、距離画像演算部１３は、基準ＲＯＩの輪郭に対応する画素の値を所定の値、例えば１００にし、その画素の値を基準に、基準ＲＯＩの輪郭の内側に１画素進む毎に１を足した値をその画素の値とするとともに、基準ＲＯＩの輪郭の外側に１画素進む毎に１を引いた値をその画素の値とし、これを距離画像データとして全画素について求め、それらを距離画像記憶部１５に記憶する。
【０００７】
このような基準ＲＯＩは複数選択することが可能であり、選択された基準ＲＯＩの数だけ、距離画像データが作成されて距離画像記憶部１５に記憶される。
【０００８】
そして、距離画像記憶部１５に記憶された基準ＲＯＩに対応する距離画像データから、ＲＯＩ補間部１７により三次元領域を抽出するための情報が作成されてＲＯＩ記憶部１９に書き込まれる。
【０００９】
図１２は、図１１に示す従来の画像処理システム１のＲＯＩ補間部１７による三次元領域の抽出方法を説明する図である。
【００１０】
図１２（ａ）の実線で示すように、３つのスライス（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）上におけるＲＯＩが基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）として選択され、各基準ＲＯＩに対応する距離画像データが作成される。そして、ＣＴ装置から点線で示すスライス画像（Ｓ）とともにスライス画像の間隔（サンプリングピッチ）情報がＲＯＩ補間部１７に入力される。
【００１１】
次に、ＲＯＩ補間部１７は、基準ＲＯＩから得られた各距離画像データに線形補間を行なう。この結果、図１２（ｂ）に示すような三次元領域Ｄが作成される。さらに、このようにして作成された三次元領域から、点線で示す他の各スライス画像に対応する距離画像データがそれぞれ求められる。そして、ＲＯＩ補間部１７は、求められた各スライスの距離画像データにおいて、距離画像データの画素値が所定値以上の領域をＲＯＩとして設定する。
【００１２】
ＲＯＩ補間部１７は、線形補間により作成されたＲＯＩと基準ＲＯＩとをＲＯＩ記憶部１９に各スライス画像に対応させて書き込む。
【００１３】
次に、各スライス画像のＲＯＩと基準ＲＯＩとがＲＯＩ記憶部１９に記憶されると画像抽出部２１では、ＲＯＩ記憶部１９に記憶されている各ＲＯＩに基づき、画像記憶部３に記憶されている各スライス画像の内、ＲＯＩ部分のみ、あるいはＲＯＩ外部分のみを抽出し、抽出画像として抽出画像記憶部２３に書き込んで記憶させる。
【００１４】
次に、三次元表示処理部２５は、抽出画像記憶部２３に記憶されている抽出画像に対し、重ね合わせ処理、表示部７の階調に合わせる処理等の各種三次元表示処理を行う。その後、三次元表示処理された抽出画像が表示部７の画面上にシェーディング・ボリューム・レンダリング（ＳＶＲ：Ｓｈａｄｉｎｇ  ｖｏｌｕｍｅ  ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）画像、最大値投影（ＭＩＰ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ；）画像、断面変換（ＭＰＲ：Ｍｕｌｔｉ−ｐｌａｎａｒ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；）画像等の三次元画像として表示される。
【００１５】
つまり、従来の画像処理システム１は、基準となる複数の平行なＭＰＲ画像等のスライス画像上に基準ＲＯＩを設定し、位置的に隣り合う基準ＲＯＩ間を線形補間することにより三次元領域を抽出するシステムである。このような、線形補間による三次元領域の抽出技術は、例えば任意形状の臓器を抽出する手段として利用される。
【特許文献１】特開平７−２３４９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来の画像処理システム１では、スライス画像の位置関係を固定し、固定されたスライス画像に対して垂直方向に線形補間処理が実施されるため、例えば血管等の器官のようにスライス画像に垂直でない器官や臓器を適切に抽出することが困難であるという問題が有る。
【００１７】
図１３は、図１１に示す従来の画像処理システム１のＲＯＩ補間部１７による三次元領域の抽出方法を用いた場合に生じる問題の一例を説明する図である。
【００１８】
血管等のように抽出すべき器官や臓器がスライス画像に垂直でない場合には、図１３（ａ）に示すように、基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）が血管等の器官に沿って、すなわちスライス画像（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）に垂直方向の軸線に沿わずに斜め方向の軸線に沿って作成される。この結果、スライス画像に対して垂直方向の線形補間により得られる三次元領域Ｄは図１３（ｂ）に示すように、スライス画像ごとに分離した領域となる場合が生じる。
【００１９】
また、別の問題点として、抽出対象となる臓器や器官がスライス画像上において長軸と短軸との差が大きい楕円等のように真円からかけ離れた扁平な断面形状である一方、各スライス間において各断面形状がねじれた位置関係にあるような場合にも、抽出が困難となるという点が挙げられる。
【００２０】
図１４は、図１１に示す従来の画像処理システム１のＲＯＩ補間部１７による三次元領域の抽出方法を用いた場合に生じる問題の別の一例を説明する図である。
【００２１】
抽出すべき器官や臓器のスライス画像上における断面形状が扁平で、かつ各スライス間において各断面形状がねじれた位置関係にあるような場合には、図１４（ａ）に示すように、各基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２）が相対的に互いに回転した状態で作成される。この結果、スライス画像（Ｓ１，Ｓ２）に対して垂直方向の線形補間により得られる三次元領域Ｄは図１４（ｂ）に示すように、縊れた部分を有する領域となる。
【００２２】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、三次元領域の画像データを抽出する際、三次元領域のスライス画像上における断面がスライス画像に垂直方向の軸線に沿わない場合や、各スライス間において各断面形状がねじれた位置関係にあるような場合のように、スライス画像に対して垂直方向の線形補間を行なうことが不適切である場合であっても、適切に三次元領域の画像データを抽出することが可能な画像診断装置、画像処理システム、画像処理プログラムおよび画像処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に係る画像診断装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、被検体の二次元断層画像データを収集する画像データ収集手段と、前記二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、この基準ＲＯＩの重心の位置を検出するＲＯＩ重心位置検出手段と、前記ＲＯＩ重心位置検出手段により検出された前記重心の位置に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの重心の位置が前記スライスに垂直な方向の直線上となるように、前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な方向に均等に平行移動させるＲＯＩ重心位置一致手段と、このＲＯＩ重心位置一致手段による平行移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記平行移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定する垂直線形補間手段と、前記関心領域が設定された前記平行移動後における前記二次元断層画像データの重心の位置が平行移動前における重心の位置に復帰されるように前記二次元断層画像データを平行移動させるＲＯＩ重心位置復帰手段とを有することを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明に係る画像診断装置は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、被検体の二次元断層画像データを収集する画像データ収集手段と、前記二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、基準ＲＯＩの回転角度を検出するＲＯＩ回転角度検出手段と、前記ＲＯＩ回転角度検出手段により検出された前記回転角度に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの回転角度が一致するように前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な面上において均等に回転移動させるＲＯＩ回転角度一致手段と、このＲＯＩ回転角度一致手段による回転移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記回転移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定する垂直線形補間手段と、前記関心領域が設定された前記回転移動後における前記二次元断層画像データの回転角度が回転移動前における回転角度に復帰されるように前記二次元断層画像データを回転移動させるＲＯＩ回転角度復帰手段とを有することを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明に係る画像処理システムは、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、被検体の二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、この基準ＲＯＩの重心の位置を検出するＲＯＩ重心位置検出手段と、前記ＲＯＩ重心位置検出手段により検出された前記重心の位置に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの重心の位置が前記スライスに垂直な方向の直線上となるように、前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な方向に均等に平行移動させるＲＯＩ重心位置一致手段と、このＲＯＩ重心位置一致手段による平行移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記平行移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定する垂直線形補間手段と、前記関心領域が設定された前記平行移動後における前記二次元断層画像データの重心の位置が平行移動前における重心の位置に復帰されるように前記二次元断層画像データを平行移動させるＲＯＩ重心位置復帰手段とを有することを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明に係る画像処理システムは、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、被検体の二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、基準ＲＯＩの回転角度を検出するＲＯＩ回転角度検出手段と、前記ＲＯＩ回転角度検出手段により検出された前記回転角度に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの回転角度が一致するように前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な面上において均等に回転移動させるＲＯＩ回転角度一致手段と、このＲＯＩ回転角度一致手段による回転移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記回転移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定する垂直線形補間手段と、前記関心領域が設定された前記回転移動後における前記二次元断層画像データの回転角度が回転移動前における回転角度に復帰されるように前記二次元断層画像データを回転移動させるＲＯＩ回転角度復帰手段とを有することを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明に係る画像処理プログラムは、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、コンピュータを、被検体の二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、この基準ＲＯＩの重心の位置を検出するＲＯＩ重心位置検出手段、前記ＲＯＩ重心位置検出手段により検出された前記重心の位置に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの重心の位置が前記スライスに垂直な方向の直線上となるように、前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な方向に均等に平行移動させるＲＯＩ重心位置一致手段、このＲＯＩ重心位置一致手段による平行移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記平行移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定する垂直線形補間手段並びに前記関心領域が設定された前記平行移動後における前記二次元断層画像データの重心の位置が平行移動前における重心の位置に復帰されるように前記二次元断層画像データを平行移動させるＲＯＩ重心位置復帰手段として機能させることを特徴とするものである。
【００２８】
また、本発明に係る画像処理プログラムは、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、コンピュータを、被検体の二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、基準ＲＯＩの回転角度を検出するＲＯＩ回転角度検出手段、前記ＲＯＩ回転角度検出手段により検出された前記回転角度に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの回転角度が一致するように前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な面上において均等に回転移動させるＲＯＩ回転角度一致手段、このＲＯＩ回転角度一致手段による回転移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記回転移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定する垂直線形補間手段並びに前記関心領域が設定された前記回転移動後における前記二次元断層画像データの回転角度が回転移動前における回転角度に復帰されるように前記二次元断層画像データを回転移動させるＲＯＩ回転角度復帰手段として機能させることを特徴とするものである。
【００２９】
また、本発明に係る画像処理方法は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、被検体の二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、この基準ＲＯＩの重心の位置を検出するステップと、検出された前記重心の位置に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの重心の位置が前記スライスに垂直な方向の直線上となるように、前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な方向に均等に平行移動させるステップと、前記平行移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記平行移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定するステップと、前記関心領域が設定された前記平行移動後における前記二次元断層画像データの重心の位置が平行移動前における重心の位置に復帰されるように前記二次元断層画像データを平行移動させるステップとを有することを特徴とするものである。
【００３０】
また、本発明に係る画像処理方法は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、被検体の二次元断層画像データに設定された基準となる複数の関心領域を基準ＲＯＩとして、基準ＲＯＩの回転角度を検出するステップと、検出された前記回転角度に基づいて、前記二次元断層画像データのスライス方向に隣り合う前記基準ＲＯＩの回転角度が一致するように前記基準ＲＯＩが設定された前記二次元断層画像データとともに前記基準ＲＯＩが設定されていない前記二次元断層画像データを前記スライスに平行な面上において均等に回転移動させるステップと、前記回転移動後における前記二次元断層画像データの前記スライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定するとともに、設定された前記三次元領域に含まれる前記回転移動後における前記二次元断層画像データの部分を前記二次元断層画像データの関心領域として設定するステップと、前記関心領域が設定された前記回転移動後における前記二次元断層画像データの回転角度が回転移動前における回転角度に復帰されるように前記二次元断層画像データを回転移動させるステップとを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る画像診断装置、画像処理システム、画像処理プログラムおよび画像処理方法においては、三次元領域の画像データを抽出する際、三次元領域のスライス画像上における断面がスライス画像に垂直方向の軸線に沿わない場合や、各スライス間において各断面形状がねじれた位置関係にあるような場合のように、スライス画像に対して垂直方向の線形補間を行なうことが不適切である場合であっても、適切に三次元領域の画像データを抽出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明に係る画像診断装置、画像処理システム、画像処理プログラムおよび画像処理方法の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００３３】
図１は本発明に係る画像診断装置の一例としての超音波診断装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。
【００３４】
画像診断装置に一例としての超音波診断装置３０は、パルサー等を備えた送信回路３１、受信回路３２、超音波プローブ３３、画像生成回路３４および画像処理システム３５を有する。送信回路３１および受信回路３２は、超音波プローブ３３と接続され、送信回路３１において生成された電気パルスを超音波プローブ３３に備えられる複数の超音波振動子群に印加することにより図示しない被検体に向けて超音波パルスを送信する一方、被検体において生じた反射波信号を超音波プローブ３３で受信して受信回路３２に出力できるように構成される。
【００３５】
受信回路３２は、超音波プローブ３３から受けた反射波信号をデジタル信号に変換した後、遅延加算処理や検波、圧縮といった各種処理を行なうことにより、画像信号を生成する機能を有する。
【００３６】
また、画像生成回路３４は、受信回路３２から画像信号を受けて、被検体の各スライスにおける画像データを生成する機能と、生成した各スライスにおける画像データを画像処理システム３５にスライス画像データとして与える機能を有する。
【００３７】
つまり、送信回路３１、受信回路３２、超音波プローブ３３および画像生成回路３４により、超音波診断装置３０には、被検体の二次元断層画像データを収集する画像データ収集手段としての機能が備えられる。
【００３８】
画像処理システム３５は、画像記憶部３６、表示処理部３７、表示部３８、座標変換部３９、マウス４０、距離画像演算部４１、距離画像記憶部４２、ＲＯＩ補間部４３、ＲＯＩ記憶部４４、画像抽出部４５、抽出画像記憶部４６、三次元表示処理部４７を備える。画像処理システム３５は、コンピュータに画像処理プログラムを読み込ませることにより構築することができるが、画像処理システム３５の一部または全部を回路により構成してもよい。
【００３９】
そして、画像処理システム３５は、例えば画像診断装置の一例としての超音波診断装置３０に内蔵される。ただし、画像処理システム３５を他のＭＲＩ装置やＸ線ＣＴ装置等の画像診断装置に内蔵してもよいし、画像診断装置とは独立して構成し、画像診断装置から必要なデータを入力して情報処理を行なうようにしてもよい。
【００４０】
画像処理システム３５の画像記憶部３６には、画像生成回路３４によって得られたスライス画像データが二次元の縦横複数の画素に対応させて記憶される。
【００４１】
表示処理部３７は、画像記憶部３６に記憶されているスライス画像データに対し、表示部３８の階調に合わせる処理、二値化処理等の表示処理を行う機能を有する。そして、表示部３８は、例えばＣＲＴ、液晶表示装置等の表示装置およびキーボード等の入力部（いずれも図示せず）から成る。表示部３８は、前記入力部の操作により基準となるＲＯＩ（以下、基準ＲＯＩと記す）を設定するためのスライス画像データを選択する機能と、表示処理部３７により表示処理、二値化処理されたスライス画像や後述の三次元表示処理部４７によって三次元表示処理された画像を表示させる機能を有する。
【００４２】
座標変換部３９は、マウス４０等の入力手段により入力される基準ＲＯＩの設定情報に基づいて、表示部３８において選択されたスライス画像データの基準ＲＯＩを設定する機能と、設定された基準ＲＯＩの輪郭に対応する画素の座標を求める機能とを有する。基準ＲＯＩの設定情報としては、例えばマウス４０の移動量とすることができる。
【００４３】
距離画像演算部４１は、座標変換部３９により求められた基準ＲＯＩの輪郭の座標に対応する画素の値を所定の値にし、その画素の値を基準として、基準ＲＯＩの輪郭の内側に１画素進む毎に１を足した値をその画素の値とするとともに、基準ＲＯＩの輪郭の外側に１画素進む毎に１を引いた値をその画素の値とし、新たな画素値を有する画像を距離画像データとして全画素について求める機能を有する。
【００４４】
距離画像記憶部４２には、距離画像演算部４１により求められた距離画像データが記憶される。
【００４５】
ＲＯＩ補間部４３は、距離画像記憶部４２から基準ＲＯＩを有する距離画像データを読み込むとともに、画像生成回路３４からスライス画像データおよびスライス画像の間隔（サンプリングピッチ）情報を受け取り、幾何学的な座標変換処理とともに基準ＲＯＩを用いた線形補間を行なうことにより、各スライス画像データそれぞれに対応する距離画像データを求める機能と、求められた各距離画像データの画素値が所定値以上の領域をＲＯＩとして設定する機能とを有する。
【００４６】
図２は図１に示す超音波診断装置３０に内蔵される画像処理システム３５のＲＯＩ補間部４３の詳細構成を示す機能ブロック図である。
【００４７】
ＲＯＩ補間部４３は、ＲＯＩ重心位置検出部４３ａ、ＲＯＩ重心位置一致部４３ｂ、ＲＯＩ回転角度検出部４３ｃ、ＲＯＩ回転角度一致部４３ｄ、垂直線形補間部４３ｅ、ＲＯＩ重心位置復帰部４３ｆ、ＲＯＩ回転角度復帰部４３ｇを有し、これらの構成要素により、ＲＯＩ補間部４３には、それぞれＲＯＩ重心位置検出手段、ＲＯＩ重心位置一致手段、ＲＯＩ回転角度検出手段、ＲＯＩ回転角度一致手段、垂直線形補間手段、ＲＯＩ重心位置復帰手段、ＲＯＩ回転角度復帰手段としての機能が備えられる。
【００４８】
ＲＯＩ重心位置検出部４３ａは、距離画像記憶部４２から読み込んだ各距離画像データにおけるそれぞれの基準ＲＯＩの重心の位置を検出する機能と、検出した各基準ＲＯＩの重心の位置を位置ずれ情報としてＲＯＩ重心位置一致部４３ｂおよびＲＯＩ重心位置復帰部４３ｆに与える機能を有する。但し、ＲＯＩ重心位置検出部４３ａの入力データは、ＲＯＩ内が一定値でＲＯＩ外が０のデータ等のように距離画像データ以外のデータであってもよい。
【００４９】
図３は、図１に示す超音波診断装置３０に内蔵される画像処理システム３５の入力データの例を説明する図である。
【００５０】
図３（ａ−１）は、ＲＯＩ重心位置検出部４３ａの入力データの一例である距離画像データであり、図３（ａ−２）は、図３（ａ−１）の点線部分における画素値のヒストグラムである。
【００５１】
図３（ａ−１）および図３（ａ−２）に示すように、距離画像データの基準ＲＯＩは、画素値が例えば１００以上の領域として定義される。
【００５２】
図３（ｂ−１）は、ＲＯＩ重心位置検出部４３ａの入力データの一例であるＲＯＩ内が一定値１でＲＯＩ外が０のデータであり、図３（ｂ−２）は、図３（ｂ−１）の点線部分における画素値のヒストグラムである。
【００５３】
図３（ｂ−１）および図３（ｂ−２）に示すように、ＲＯＩ内が一定値１でＲＯＩ外が０のデータをＲＯＩ重心位置検出部４３ａの入力データとする場合には、画素値が例えば１の領域としてＲＯＩが定義される。
【００５４】
一方、ＲＯＩ重心位置一致部４３ｂは、画像生成回路３４からは基準ＲＯＩが設定されていない各スライス画像データを、ＲＯＩ重心位置検出部４３ａからは各基準ＲＯＩの重心の位置ずれ情報をそれぞれ受けて、スライス方向に隣り合う各基準ＲＯＩの重心位置がスライスに垂直な方向の直線上となるように、基準ＲＯＩが設定された距離画像データとともに基準ＲＯＩが設定されていない各スライス画像データをスライスに平行な方向に均等に平行移動させる機能と、平行移動後の各距離画像データおよびスライス画像データをＲＯＩ回転角度一致部４３ｄまたは垂直線形補間部４３ｅに与える機能とを有する。
【００５５】
ＲＯＩ回転角度検出部４３ｃは、距離画像記憶部４２から読み込んだ各距離画像データにおけるそれぞれの基準ＲＯＩの回転角度をセントラルモーメント法等の任意の手法により検出する機能と、検出した各基準ＲＯＩの回転角度を角度ずれ情報としてＲＯＩ回転角度一致部４３ｄおよびＲＯＩ回転角度復帰部４３ｇに与える機能とを有する。ＲＯＩ回転角度検出部４３ｃの入力データは、ＲＯＩ内が一定値でＲＯＩ外が０のデータ等のように距離画像データ以外のデータであってもよい。
【００５６】
ここで、基準ＲＯＩの回転角度は、任意の方法で定義することができる。例えば、座標軸への基準ＲＯＩの正射影を成分とするベクトルの座標軸に対する傾きとすることもできる。セントラルモーメント法による場合には、基準ＲＯＩの回転角度は、基準ＲＯＩの図形が伸びている方向と座標軸とのなす角となる。
【００５７】
尚、セントラルモーメント法による基準ＲＯＩの回転角度θの計算式は、式（１）で示される。
【００５８】
［数１］
θ＝（１／２）ｔａｎ−１｛２Ｍ１１／（Ｍ２０−Ｍ０２）｝  ・・・（１）
【００５９】
ただし、式（１）において、セントラルモーメントＭ１１，Ｍ２０，Ｍ０２は，基準ＲＯＩの輪郭を表す関数ｆ（ｉ，ｊ）および関数ｆ（ｉ，ｊ）の重心座標（ｉｇ，ｊｇ）から式（２）により求められる。
【００６０】
［数２］
Ｍｐｑ＝ΣｉΣｊ（ｉ−ｉｇ）ｐ・（ｊ−ｊｇ）ｑ・ｆ（ｉ，ｊ）  ・・・（２）
【００６１】
ＲＯＩ回転角度一致部４３ｄは、ＲＯＩ回転角度検出部４３ｃから受けた各基準ＲＯＩの回転角度の角度ずれ情報に基づいて、ＲＯＩ重心位置一致部４３ｂから受けた平行移動後の各距離画像データおよびスライス画像データを、スライス方向に平行な面上において均等に回転移動させることにより、各距離画像データおよびスライス画像データの回転角度を一致させる機能と、回転移動後の各距離画像データおよびスライス画像データを垂直線形補間部４３ｅに与える機能とを有する。
【００６２】
垂直線形補間部４３ｅは、ＲＯＩ重心位置一致部４３ｂまたはＲＯＩ回転角度一致部４３ｄから受けた平行移動後ないし回転移動後における各距離画像データおよびスライス画像データに基づいて、スライス方向に隣り合う各距離画像データのスライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域（Ｖｏｘｅｌデータ）を設定する機能と、平行移動後ないし回転移動後におけるスライス画像データのうち設定された三次元領域に含まれる部分を各スライス画像データのＲＯＩとして設定する機能とを有する。
【００６３】
そして、垂直線形補間部４３ｅは、移動後の基準ＲＯＩおよび設定した各スライス画像データのＲＯＩをＲＯＩ情報として、平行移動後ないし回転移動後における各距離画像データおよびスライス画像データとともにＲＯＩ重心位置復帰部４３ｆまたはＲＯＩ回転角度復帰部４３ｇに与えるように構成される。
【００６４】
ＲＯＩ回転角度復帰部４３ｇは、ＲＯＩ回転角度検出部４３ｃから受けた基準ＲＯＩの回転角度の角度位置ずれ情報に基づいて、垂直線形補間部４３ｅから受けた各距離画像データおよびスライス画像データの回転角度がＲＯＩ回転角度一致部４３ｄによる回転移動前における回転角度に復帰されるように回転移動させる機能と、回転角度復帰後における各距離画像データおよびスライス画像データをＲＯＩ重心位置復帰部４３ｆに与える機能とを有する。
【００６５】
ＲＯＩ重心位置復帰部４３ｆは、ＲＯＩ重心位置検出部４３ａから受けた、基準ＲＯＩの位置ずれ情報に基づいて、垂直線形補間部４３ｅまたはＲＯＩ回転角度復帰部４３ｇから受けた各距離画像データおよびスライス画像データの重心位置がＲＯＩ重心位置一致部４３ｂによる平行移動前における重心位置に復帰されるように平行移動させる機能と、重心位置復帰後における各距離画像データおよびスライス画像データをＲＯＩ情報とともにＲＯＩ記憶部４４に書き込む機能を有する。
【００６６】
このため、画像処理システム３５のＲＯＩ記憶部４４には、ＲＯＩ補間部４３により設定されたＲＯＩと基準ＲＯＩとが各距離画像データおよびスライス画像データに対応させて記憶される。
【００６７】
画像抽出部４５は、ＲＯＩ記憶部４４に記憶されている各ＲＯＩおよび基準ＲＯＩに基づき、画像記憶部３６に記憶されている各スライス画像データを元データとして、各ＲＯＩおよび基準ＲＯＩに含まれる部分のデータ抽出処理を行なうことによりＲＯＩ内抽出画像データを生成する機能、ＲＯＩ外部の画像データで構成されるＲＯＩ外抽出画像データを生成する機能、その他必要に応じてペイント処理といった画像処理を行うことによりペイント画像を生成する機能を有する。
【００６８】
抽出画像記憶部４６には、ＲＯＩ抽出部２１により生成されたＲＯＩ内抽出画像データ、ＲＯＩ外抽出画像データ、ペイント画像データが記憶される。
【００６９】
三次元表示処理部４７は、抽出画像記憶部４６に記憶されているＲＯＩ内抽出画像データ、ＲＯＩ外抽出画像データ、ペイント画像データに対し、二値化処理、重ね合わせ処理、表示部３８の階調に合わせる処理等の三次元表示処理を行うことにより、ＳＶＲ画像、ＭＩＰ画像、ＭＰＲ画像等の三次元画像を表示するための三次元画像データを生成する機能を有する。
【００７０】
なお、画像記憶部３６、距離画像記憶部４２、ＲＯＩ記憶部１７および抽出画像記憶部４６は、例えば、それぞれビデオメモリ等の記憶装置から成るが、単一または複数の記憶装置で共有するようにしても良い。また、表示処理部３７、距離画像演算部４１、ＲＯＩ補間部４３、画像抽出部４５および三次元表示処理部４７は、例えば、それぞれＣＰＵ、マイクロプロセッサ等の演算処理装置に各種プログラムを読み込ませて構成されるが、単一または複数の演算処理装置を共有するようにしても良い。
【００７１】
次に、超音波診断装置３０の作用について説明する。
【００７２】
図４は、図１に示す超音波診断装置３０により、三次元領域に含まれる画像を表示させる際の手順を示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【００７３】
まず、ステップＳ１において、被検体のスライス画像データが収集される。すなわち、送信回路３１において生成された電気パルスが超音波プローブ３３に備えられる複数の超音波振動子群に印加され、図示しない被検体に向けて超音波パルスが送信される。そして、被検体において生じた反射波信号が超音波プローブ３３で受信されて受信回路３２に出力される。
【００７４】
さらに、受信回路３２は、超音波プローブ３３から受けた反射波信号をデジタル信号に変換した後、遅延加算処理や検波、圧縮といった各種処理を行なうことにより、画像信号を生成する。また、画像生成回路３４は、受信回路３２から画像信号を受けて、被検体の各スライスにおける画像データをスライス画像データとして生成する。生成されたスライス画像データは、画像処理システム３５の画像記憶部３６に書き込まれて保存される。
【００７５】
そして、このようにして収集されたスライス画像データから、例えば血管部分のデータを抽出して血管をＳＶＲ画像、ＭＩＰ画像、ＭＰＲ画像等の三次元画像として表示させる場合には、表示させようとする血管が含まれるような三次元領域を設定する必要がある。そこで、画像処理システム３５により三次元領域を設定して血管を三次元画像として表示させるための各種画像処理が行なわれる。
【００７６】
すなわち、ステップＳ２において、三次元領域を設定するための基準となる基準ＲＯＩをスライス画像データ上に設定するために、スライス画像データが選択される。そのために、表示処理部３７は、画像記憶部３６に記憶された画像データの表示処理を行なって二値化された画像データを生成し、生成した各スライスにおける二値画像データを表示部３８に与えることにより表示させる。このため、ユーザは表示部３８に設けられた図示しない入力装置の操作により基準ＲＯＩを設定するためのスライス画像データを選択することができる。
【００７７】
次に、ステップＳ３において、選択されたスライス画像データにおいて、基準ＲＯＩの輪郭がマウス４０等の入力手段により設定される。すなわち、座標変換部３９は、マウス４０からの基準ＲＯＩ設定情報を受け取って、基準ＲＯＩの輪郭に対応する画素の座標を求める。そして、座標変換部３９は、求められた画素の座標を距離画像演算部４１に与える。
【００７８】
次に、ステップＳ４において、距離画像演算部４１により距離画像データが作成されて距離画像記憶部４２に保存される。すなわち、距離画像演算部４１は、基準ＲＯＩの輪郭に対応する画素の値を所定の値、例えば１００にし、その画素の値を基準に、基準ＲＯＩの輪郭の内側に１画素進む毎に１を足した値をその画素の値とするとともに、基準ＲＯＩの輪郭の外側に１画素進む毎に１を引いた値をその画素の値とし、これを距離画像データとして全画素について求め、それらを距離画像記憶部４２に記憶する。
【００７９】
つまり、距離画像データが距離画像記憶部４２に記憶されることにより基準ＲＯＩを三次元領域の設定に用いるための処理が完了する。そして、このような基準ＲＯＩの設定および距離画像データの作成は、三次元領域に必要とされる精度に応じて複数回に亘って行なわれる。すなわち、基準ＲＯＩをより多く設定すれば、三次元領域の精度を向上させることができる。
【００８０】
そこで、ステップＳ５において、基準ＲＯＩの設定がさらに必要な場合には、再びステップＳ２においてスライス画像データが選択され、同様な手順で基準ＲＯＩが設定されるとともに距離画像データが作成される。
【００８１】
一方、ステップＳ５において、基準ＲＯＩの設定が終了すると、ステップＳ６において、ＲＯＩ補間部４３により幾何学的なスライス画像データおよび距離画像データの座標変換処理とともに基準ＲＯＩを用いた線形補間を行なうことにより三次元領域を設定し、設定した三次元領域に含まれる各スライス画像データの部分がＲＯＩとして設定される。
【００８２】
ここで、ＲＯＩ補間部４３による座標変換処理および線形補間処理の詳細について説明する。ＲＯＩ補間部４３では、基準ＲＯＩを用いてスライスに垂直方向に線形補間を行なうことにより、基準ＲＯＩが設定されない各スライス画像データについても自動的にＲＯＩが設定される。しかし、例えば血管の三次元画像を生成させるような場合には、望ましいＲＯＩは、必ずしもスライスに垂直方向の直線に沿うとは限らず、またスライス間において所望とする複数のＲＯＩがねじれの関係にある場合もある。
【００８３】
このため、単に基準ＲＯＩを用いてスライスに垂直方向に線形補間を行なうのみでは、所望とするＲＯＩが適切に設定されない恐れがある。そこで、このような問題を回避するために、ＲＯＩ補間部４３では、線形補間処理の前後において、基準ＲＯＩや各スライス画像データの座標変換処理が行なわれる。
【００８４】
図５は、図４に示すフローチャートにおいて、ＲＯＩ補間部４３により各スライス画像データのＲＯＩを設定する手順の詳細を示すフローチャートであり、図６は、図２に示すＲＯＩ補間部４３による各スライス画像データのＲＯＩの設定方法を説明する図である。
【００８５】
また、図５中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【００８６】
まず、ステップＳ１０において、ＲＯＩ重心位置検出部４３ａにより各基準ＲＯＩの重心が検出され、検出された各基準ＲＯＩの重心の位置が位置ずれ情報としてＲＯＩ重心位置一致部４３ｂおよびＲＯＩ重心位置復帰部４３ｆに与えられる。すなわち、図６（ａ）に示すように、例えば実線で示す２枚の距離画像データ（Ｓ１，Ｓ２）上における各基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２）の重心位置がＲＯＩ重心位置検出部４３ａにより検出される。
【００８７】
次に、ステップＳ１１において、ＲＯＩ重心位置一致部４３ｂは、画像生成回路３４からは基準ＲＯＩが設定されていない各スライス画像データを、ＲＯＩ重心位置検出部４３ａからは各基準ＲＯＩの重心の位置ずれ情報をそれぞれ受けて、スライス方向に隣り合う各基準ＲＯＩの重心位置がスライスに垂直な方向の直線上となるように、基準ＲＯＩが設定された距離画像データとともに基準ＲＯＩが設定されていない各スライス画像データをスライスに平行な方向に均等に平行移動させる。
【００８８】
すなわち、図６（ｂ）に示すように、画像生成回路３４から基準ＲＯＩが設定されていない点線で示す各スライス画像データ（Ｓ）が読み込まれ、距離画像データ（Ｓ１，Ｓ２）とともに各基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２）の重心位置がスライスに垂直な方向の直線上となるように、均等に平行移動せしめられる。
【００８９】
この結果、設定すべき所望のＲＯＩが、スライスに垂直方向の直線に沿わない場合であっても、平行移動により、設定すべきＲＯＩをスライスに垂直方向の直線に沿わせることができる。ただし、スライス間において所望とする複数のＲＯＩがねじれの関係にある場合には、平行移動後の基準ＲＯＩおよび各スライス画像データを用いてスライスに垂直方向に線形補間を行なっても適切なＲＯＩを設定することができない恐れがある。しかし、スライス間において所望とする複数のＲＯＩがねじれの関係にある場合であっても、基準ＲＯＩおよび各スライス画像データを回転移動させれば、ねじれの関係をなくすことができる。
【００９０】
そこで、ステップＳ１２において、スライス間において所望とする複数のＲＯＩがねじれの関係にあるか否かが判定される。すなわち、ＲＯＩ回転角度検出部４３ｃは、距離画像記憶部４２から読み込んだ各距離画像データにおけるそれぞれの基準ＲＯＩの回転角度をセントラルモーメント法等の任意の手法により角度ずれ情報として検出する。そして、検出された角度ずれ情報により、基準ＲＯＩがねじれの関係にあるか否かを判定することができる。
【００９１】
そして、例えば、図６（ｂ）に示すように基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２）が扁平でなくねじれの関係にない場合には、回転移動が不要であると判定される。
【００９２】
そして、ステップＳ１３において、平行移動後の各距離画像データおよびスライス画像データは、垂直線形補間部４３ｅに与えられ、平行移動後における各距離画像データおよびスライス画像データに基づいて、スライス方向に隣り合う各距離画像データのスライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域を設定する。そして、平行移動後におけるスライス画像データのうち設定された三次元領域に含まれる部分を各スライス画像データのＲＯＩとして設定する。
【００９３】
すなわち、図６（ｃ）の実線に示すような三次元領域（Ｄ）が設定され、三次元領域（Ｄ）に含まれる各スライス画像データ（Ｓ）の点線部分がＲＯＩ（Ｒ）として設定される。
【００９４】
ここで、線形補間によるＲＯＩの設定方法の詳細について説明する。
【００９５】
図７は、２枚の距離画像を用いて線形補間によりＲＯＩを設定する方法を説明する図である。
【００９６】
図７に示すように２枚の距離画像（スライス画像ｎ−１の入力画像およびスライス画像ｎの入力画像）は、基準ＲＯＩの輪郭上の画素が例えば１００とされる。そして、基準ＲＯＩの内側に一つ進む毎に１を足した値が画素値とされる一方、基準ＲＯＩの外側に一つ進む毎に１を引いた値が画素値とされる。
【００９７】
そして、これらの距離画像を基に線形補間が行なわれ、距離画像間におけるスライス画像データから補間画像が新たな距離画像として生成される。すなわち、スライス画像ｎ−１から生成された距離画像の座標（ｘ，ｙ）における画素値をｎ−１（ｘ，ｙ）、スライス画像ｎから生成された距離画像の座標（ｘ，ｙ）における画素値をｎ（ｘ，ｙ）とすると、新たな距離画像の座標（ｘ，ｙ）における画素値Ｔ（ｘ，ｙ）は、式（３）で示される。
【００９８】
［数３］
Ｔ（ｘ，ｙ）＝｛ｍ・ｎ（ｘ，ｙ）＋ｌ・ｎ−１（ｘ，ｙ）｝/（ｌ＋ｍ）・・・（３）
ただし、ｌ，ｍは、元になる距離画像から新たな距離画像までの距離に応じて決定される値である。例えば、２枚の距離画像の中間に新たな距離画像を生成する場合には、式（３）において、ｌ＝ｍ＝１として２枚の距離画像の画素値の平均を画素値とする距離画像が作成される。
【００９９】
図８は、図７に示す距離画像および補間画像を二値化して立体的に表した図である。
【０１００】
図７に示す各距離画像において、画素値１００を閾値として二値化し、立体的に表すと、図８に示すように段差がより小さくなるように階段上に形成された三次元領域となる。
【０１０１】
そして、垂直線形補間部４３ｅは、このように設定された各スライス画像データのＲＯＩおよび平行移動後の基準ＲＯＩをＲＯＩ情報として、平行移動後における各距離画像データおよびスライス画像データとともにＲＯＩ重心位置復帰部４３ｆに与える。
【０１０２】
次に、ステップＳ１４において、ＲＯＩ重心位置復帰部４３ｆは、ＲＯＩ重心位置検出部４３ａから受けた基準ＲＯＩの位置ずれ情報に基づいて、垂直線形補間部４３ｅから受けた各距離画像データおよびスライス画像データの重心位置がＲＯＩ重心位置一致部４３ｂによる平行移動前における重心位置に復帰されるように平行移動させる。
【０１０３】
すなわち、図６（ｄ）のようにＲＯＩ（Ｒ）および基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２）が平行移動せしめられ、スライスに垂直な方向の直線に沿わない三次元領域（Ｄ）に含まれるようにＲＯＩ（Ｒ）および基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２）が設定される。
【０１０４】
一方、ステップＳ１２において、スライス間において所望とする複数のＲＯＩがねじれの関係にあると判定された場合には、基準ＲＯＩや各スライス画像データの回転移動が行なわれる。この場合には、基準ＲＯＩや各スライス画像データの回転移動に先立って、ＲＯＩ回転角度検出部４３ｃから基準ＲＯＩの角度ずれ情報がＲＯＩ回転角度一致部４３ｄおよびＲＯＩ回転角度復帰部４３ｇに与えられる。
【０１０５】
そして、ステップＳ１５において、ＲＯＩ重心位置一致部４３ｂから平行移動後の各距離画像データおよびスライス画像データが、ＲＯＩ回転角度一致部４３ｄに与えられ、各距離画像データおよびスライス画像データの回転移動が行なわれる。
【０１０６】
図９は、図２に示すＲＯＩ補間部４３により、基準ＲＯＩや各スライス画像データの回転移動が行なわれる場合におけるＲＯＩの設定方法を説明する図である。
【０１０７】
例えば図９（ａ）に示すように基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２）の平行移動により、２つの距離画像データ（Ｓ１，Ｓ２）上に扁平な基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２）が一定の角度だけ回転した状態となる。そして、ＲＯＩ回転角度一致部４３ｄが、ＲＯＩ回転角度検出部４３ｃから受けた各基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２）の回転角度の角度ずれ情報に基づいて、図９（ｂ）に示すように平行移動後の各距離画像データ（Ｓ１，Ｓ２）およびスライス画像データ（Ｓ）を、スライス方向に平行な面上において均等に回転移動させることにより、各距離画像データ（Ｓ１，Ｓ２）およびスライス画像データ（Ｓ）の回転角度を一致させる。さらに、ＲＯＩ回転角度一致部４３ｄは、回転移動後の各距離画像データ（Ｓ１，Ｓ２）およびスライス画像データ（Ｓ）を垂直線形補間部４３ｅに与える。
【０１０８】
次に、図５のステップＳ１６において、垂直線形補間部４３ｅは、図９（ｃ）に示すようにＲＯＩ回転角度一致部４３ｄから受けた回転移動後における各距離画像データ（Ｓ１，Ｓ２）の基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２）に基づいて、スライス方向に隣り合う各距離画像データ（Ｓ１，Ｓ２）のスライスに垂直な方向の線形補間を行なうことにより三次元領域（Ｄ）を設定する。そして、回転移動後におけるスライス画像データ（Ｓ）のうち設定された三次元領域（Ｄ）に含まれる部分を各スライス画像データ（Ｓ）のＲＯＩ（Ｒ）として設定する。さらに、垂直線形補間部４３ｅは、基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２）および設定した各スライス画像データ（Ｓ）のＲＯＩ（Ｒ）をＲＯＩ情報として、平行移動後および回転移動後における各距離画像データ（Ｓ１，Ｓ２）およびスライス画像データ（Ｓ）とともにＲＯＩ回転角度復帰部４３ｇに与える。
【０１０９】
次に、ステップＳ１７において、ＲＯＩ回転角度復帰部４３ｇは、ＲＯＩ回転角度検出部４３ｃから受けた基準ＲＯＩ（Ｒ１，Ｒ２）の回転角度の角度位置ずれ情報に基づいて、図９（ｄ）に示すように垂直線形補間部４３ｅから受けた各距離画像データ（Ｓ１，Ｓ２）およびスライス画像データ（Ｓ）の回転角度がＲＯＩ回転角度一致部４３ｄによる回転移動前における回転角度に復帰されるように回転移動させる。そして、回転角度復帰後における各距離画像データ（Ｓ１，Ｓ２）およびスライス画像データ（Ｓ）をＲＯＩ重心位置復帰部４３ｆに与える。この結果、血管のようにねじれた物体を抽出するような場合であっても、連結性の保たれた三次元領域（Ｄ）を抽出することができる。
【０１１０】
そして、各距離画像データおよびスライス画像データの回転移動を行なわなかった場合と同様に、ステップＳ１４において、ＲＯＩ重心位置復帰部４３ｆにより各距離画像データおよびスライス画像データの重心位置が平行移動前における重心位置に復帰されるように平行移動される。
【０１１１】
次に、ステップＳ１８において、このように平行移動や回転移動を伴って生成されたＲＯＩは、ＲＯＩ重心位置復帰部４３ｆによりＲＯＩ情報として重心位置復帰後における各距離画像データおよびスライス画像データをとともにＲＯＩ記憶部４４に書き込まれる。つまり、各スライス画像データに血管等の物体を抽出するためのＲＯＩが設定される。
【０１１２】
このようにＲＯＩが設定されると、図４のステップＳ７において、画像抽出部４５では、ＲＯＩ記憶部４４に記憶されている各ＲＯＩに基づき、画像記憶部３６に記憶されている各スライス画像データの内、ＲＯＩ部分のみが抽出される。そして、抽出されたＲＯＩ部分の各スライス画像データは、画像抽出部４５により抽出画像記憶部４６に書き込まれて保存される。
【０１１３】
ただし、ＲＯＩ部分に含まれるスライス画像データの抽出処理の他、削除処理やペイント処理等の処理を行なってもよい。
【０１１４】
図１０は、図１１に示す超音波診断装置３０の画像抽出部４５によるスライス画像データに対する処理を示す図である。
【０１１５】
例えば図１０（ａ）に示すような領域Ａのスライス画像データが画像記憶部３６から画像抽出部４５に読み込まれる一方、図１０（ｂ）に示すような領域ＢのＲＯＩがＲＯＩ記憶部４４から画像抽出部４５に読み込まれる。そして、画像抽出部４５は、例えば、ＲＯＩ部分に含まれるスライス画像データの抽出処理を行なうことにより、図１０（ｃ）に示すような領域Ａ，Ｂの共通部分に含まれるスライス画像データを作成する。また、画像抽出部４５は、例えば、ＲＯＩ部分に含まれるスライス画像データの削除処理を行なうことにより、図１０（ｄ）に示すような領域Ａと領域Ｂ以外の領域との共通部分に含まれるスライス画像データを作成することもできる。さらに、画像抽出部４５は、例えば、ＲＯＩ部分のペイント処理を行なうことにより、図１０（ｅ）に示すような領域Ａと領域Ｂの和で示されるスライス画像データを作成することもできる。
【０１１６】
次に、図４のステップＳ８において、三次元表示処理部４７は、抽出画像記憶部４６に記憶されているＲＯＩ部分のスライス画像データに対し、重ね合わせ処理、表示部３８の階調に合わせる処理等の三次元表示処理を行って、表示部３８に与える。この結果、表示部３８には、血管等の器官や臓器が抽出されてＳＶＲ画像、ＭＩＰ画像、ＭＰＲ画像等の三次元画像として表示される。
【０１１７】
すなわち以上に示す超音波診断装置３０は、スライス方向に隣り合う基準ＲＯＩの重心がスライス垂直方向の直線上となるように、基準ＲＯＩが設定された距離画像データ間におけるスライス画像データとともに均等に距離画像データをスライス方向方向に平行移動してから線形補間処理によって三次元領域を設定し、その後に距離画像データおよびスライス画像データを元の位置に復元させることによって、連結性の保たれた三次元領域をＲＯＩとして抽出するものである。
【０１１８】
このため、血管等の器官や臓器のようにスライス方向の断面における重心の位置が、スライス方向に対して垂直な軸線上にない場合であっても、適切なＲＯＩを設定して、三次元領域として抽出することができる。
【０１１９】
さらに、超音波診断装置３０は、ねじれた関係にある臓器の抽出には、上記に加え、スライス方向に隣り合う基準ＲＯＩの回転角度が一致するように基準ＲＯＩが設定された距離画像データ間におけるスライス画像データとともに均等に距離画像データをスライス方向に平行な面上において回転移動してから線形補間処理によって三次元領域を設定し、その後に距離画像データおよびスライス画像データを元の位置に復元させることによって、連結性の保たれた三次元領域をＲＯＩとして抽出するものである。
【０１２０】
つまり、以上のようなＲＯＩ補間領域抽出装置によれば、ＲＯＩの設定面に対し、斜めに存在する臓器であっても、ねじれた関係にある臓器あっても、適正に平行移動や回転移動を伴う線形補間によって三次元領域を抽出することができる。
【０１２１】
そして、このような画像処理機能を備えた画像処理システム３５は、超音波診断装置３０に限らず、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等の画像診断装置に内蔵して、二次元（２Ｄ）スライス画像データから３Ｄ画像データを再構成するためのＲＯＩ設定に適用させることができる。
【０１２２】
尚、画像処理システム３５では、スライス画像データにＲＯＩを設定する例を示したが、ＲＯＩを設定する対象が複数の平行な面であれば、ＭＰＲ画像データ等の任意断面における被検体の二次元断層画像データを対象としてＲＯＩを設定してもよい。
【０１２３】
また、距離画像を基準ＲＯＩの輪郭の内側に１画素進む毎に１を足した値をその画素の値とするとともに、基準ＲＯＩの輪郭の外側に１画素進む毎に１を引いた値をその画素の値とすることで作成したが、任意数画素進む毎に任意数を加減した値を画素値として距離画像を作成してもよい。さらに、Ｘ線ＣＴ装置で収集されたＣＴ画像に基づいてＲＯＩを設定する場合には、画素値の代わりにＣＴ値を用いてもよい。
【０１２４】
また、画像処理システム３５に距離画像データおよびスライス画像データの平行移動処理の機能を設けずに、回転移動処理の機能のみを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明に係る画像診断装置の一例としての超音波診断装置の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２】図１に示す超音波診断装置に内蔵される画像処理システムのＲＯＩ補間部の詳細構成を示す機能ブロック図。
【図３】図１に示す超音波診断装置に内蔵される画像処理システムの入力データの例を説明する図。
【図４】図１に示す超音波診断装置により、三次元領域に含まれる画像を表示させる際の手順を示すフローチャート。
【図５】図４に示すフローチャートにおいて、ＲＯＩ補間部により各スライス画像データのＲＯＩを設定する手順の詳細を示すフローチャート。
【図６】図２に示すＲＯＩ補間部による各スライス画像データのＲＯＩの設定方法を説明する図。
【図７】２枚の距離画像を用いて線形補間によりＲＯＩを設定する方法を説明する図。
【図８】図７に示す距離画像および補間画像を二値化して立体的に表した図。
【図９】図２に示すＲＯＩ補間部により、基準ＲＯＩや各スライス画像データの回転移動が行なわれる場合におけるＲＯＩの設定方法を説明する図。
【図１０】図１１に示す超音波診断装置の画像抽出部によるスライス画像データに対する処理を示す図。
【図１１】従来の画像処理システムの機能ブロック図。
【図１２】図１１に示す従来の画像処理システムのＲＯＩ補間部による三次元領域の抽出方法を説明する図。
【図１３】図１１に示す従来の画像処理システムのＲＯＩ補間部による三次元領域の抽出方法を用いた場合に生じる問題の一例を説明する図。
【図１４】図１１に示す従来の画像処理システムのＲＯＩ補間部による三次元領域の抽出方法を用いた場合に生じる問題の別の一例を説明する図。
【符号の説明】
【０１２６】
３０  超音波診断装置
３１  送信回路
３２  受信回路
３３  超音波プローブ
３４  画像生成回路
３５  画像処理システム
３６  画像記憶部
３７  表示処理部
３８  表示部
３９  座標変換部
４０  マウス
４１  距離画像演算部
４２  距離画像記憶部
４３  ＲＯＩ補間部
４３ａ  ＲＯＩ重心位置検出部
４３ｂ  ＲＯＩ重心位置一致部
４３ｃ  ＲＯＩ回転角度検出部
４３ｄ  ＲＯＩ回転角度一致部
４３ｅ  垂直線形補間部
４３ｆ  ＲＯＩ重心位置復帰部
４３ｇ  ＲＯＩ回転角度復帰部
４４  ＲＯＩ記憶部
４５  画像抽出部
４６  抽出画像記憶部
４７  三次元表示処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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