(57)【要約】【課題】複数フェーズを一枚の画像として描画する。【解決手段】（ａ）〜（ｃ）は従来のＭＩＰ画像であり、フェーズ１，２，３のそれぞれのボリュームデータを用いて個別に描画することにより、ほぼ静止している臓器１、および造影剤が通過している血管の部分２，３，４，５が、それぞれのフェーズごとに別個に描画されている。一方、本発明の画像処理方法によるＭＩＰ画像では、（ｄ）に示すように、複数フェーズのボリュームデータを用いて一枚の画像として描画しているため、造影剤が通過する血管６の全体を表示することができる。これにより、血流の変化の様子を一枚の画像に表示することができ、的確な診断に役立てることができる。【選択図】図２
2008035895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボリュームレンダリングによる画像処理方法であって、
各フェーズにおいて同一の対象を同一の手法で撮影して取得されたボリュームデータの複数フェーズ分に対して、同一軌跡の仮想光線を投射する仮想光線投射ステップと、
前記仮想光線上の、相互交換可能な１以上の点の値を取得する値取得ステップと、
取得した１以上の点の値を用いて画素値を決定する画素値決定ステップと、を有する画像処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理方法であって、
前記仮想光線投射ステップは、前記複数フェーズのボリュームデータのそれぞれに対して仮想光線を投射し、
前記値取得ステップは、前記それぞれの仮想光線毎に前記仮想光線上の前記相互交換可能な１以上の点の値を取得し、
前記画素値決定ステップは、それぞれの仮想光線上の前記相互交換可能な１以上の点の値を用いて前記画素値を決定する画像処理方法。
【請求項３】
請求項１記載の画像処理方法であって、
前記仮想光線投射ステップは、前記複数フェーズのボリュームデータに対して共通の仮想光線を投射し、
前記値取得ステップは、前記共通の仮想光線上の最大値もしくは最小値である１の点の値を取得し、
前記画素値決定ステップは、前記共通の仮想光線上の最大値もしくは最小値である１の点の値を用いて前記画素値を決定する画像処理方法。
【請求項４】
請求項１記載の画像処理方法であって、
前記複数フェーズのボリュームデータを合成する合成ステップを有し、
前記仮想光線投射ステップは、前記合成したボリュームデータに対して仮想光線を投射する画像処理方法。
【請求項５】
請求項１記載の画像処理方法であって、
前記複数フェーズのボリュームデータから所定の領域データを抽出するステップと、
前記領域データの移動量に基づいて、前記複数フェーズのボリュームデータの位置あわせを行うステップと、を有する画像処理方法。
【請求項６】
請求項１記載の画像処理方法であって、
所定のフェーズのボリュームデータ、または所定の領域データを指定するステップと、
指定したフェーズのボリュームデータ、または指定した領域データを計算対象から除外して処理を行うステップと、を有する画像処理方法。
【請求項７】
請求項１記載の画像処理方法であって、
前記画素値決定ステップは、前記相互交換可能な１以上の点の値の最大値もしくは最小値もしくは平均値もしくは加算値を用いて画素値を決定する画像処理方法。
【請求項８】
請求項１記載の画像処理方法であって、
並列処理を行う画像処理方法。
【請求項９】
請求項１記載の画像処理方法であって、
ＧＰＵにより処理を行う画像処理方法。
【請求項１０】
請求項１記載の画像処理方法であって、
前記値取得ステップにおいて取得する点の数は１である画像処理方法。
【請求項１１】
コンピュータに、請求項１ないし１０のいずれか一項記載の各ステップを実行させるための画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボリュームデータを用いてボリュームレンダリングを行う画像処理方法および画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンピュータ断層撮影（ＣＴ：computed tomography）装置、核磁気共鳴映像（ＭＲＩ：magnetic resonance imaging）装置等で得られる３次元画像を、所望の方向に投影して投影画像を得ることが行われている。このような投影画像を得るための処理としてはボリュームレンダリングが広く用いられている。ボリュームレンダリングには例えば、投影方向について最大画素値を抽出して投影するＭＩＰ（最大値投影法：Maximum Intensity Projection）処理や最小画素値を抽出して投影するＭｉｎＩＰ（最小値投影法：Minimum Intensity Projection）処理、投影方向に仮想光線を投射し物体からの反射光を計算するレイキャスト法等が知られている。
【０００３】
図１４は、従来のＭＩＰ画像計算の模式図を示す。ＭＩＰ画像は、ボリュームデータ１５１に仮想光線１５６を投射し、仮想光線１５６上のボクセル値の最大値を表示データとして選択するものである。すなわち、ボクセル１５２のボクセル値が「１」、ボクセル１５３のボクセル値が「５」、ボクセル１５４のボクセル値が「３」、ボクセル１５５のボクセル値が「１」の場合に、仮想光線１５６上の最大値である「５」を画素の表示データとするものである。
【０００４】
近年飛躍的にＣＴ装置などの性能が向上したことにより、いわゆる時系列データとして、同一の対象を同一の手法で撮影した複数のフェーズのボリュームデータが一度に取得できるようになった。ここで、ＣＴ装置により臓器内の血流を観察する場合は、造影剤をマーカーとして血管に注入し、造影剤の流入流出する過程を時系列に沿って、複数のフェーズを撮影する。ここで、フェーズ（phase）とは、同一の対象を同一の手法で短時間の内に撮像した複数のボリュームデータの内の1つのボリュームデータである。例えば、時系列に沿った複数のボリュームデータや心臓などの臓器の収縮周期に対して各収縮期毎の複数のボリュームデータがある。この場合、各フェーズのボリュームデータは、それぞれ複数回の撮像結果を合成したものであってもかまわない。
【０００５】
図１５は、同一の対象を同一の手法で撮影し一度に取得された複数のフェーズのボリュームデータに対するＭＩＰ画像を示す。これらの画像は、同じ場所にある臓器１６１と血管の部分１６２〜１６５を、異なる時間に撮像し、各フェーズのボリュームデータをＭＩＰ処理したものである。すなわち、図１５（ａ）は、フェーズ１のボリュームデータに対してＭＩＰ処理を行い、図１５（ｂ）は、フェーズ２のボリュームデータに対してＭＩＰ処理を行い、図１５（ｃ）は、フェーズ３のボリュームデータに対してＭＩＰ処理を行って作成した画像である。
【０００６】
このように従来のＭＩＰ処理では、複数のフェーズがある場合にそれぞれのフェーズごとに個別に描画し、それぞれのフェーズに対するＭＩＰ画像を表示していた。これらの画像によれば、各画像に、それぞれのフェーズにおける造影剤を含む血液が流れている血管の一部が描画されているため、時系列で造影剤が血管の中を通過する様子を表示することができる。
【０００７】
図１６は、従来のＭＩＰ法のフローチャートを示す。従来のＭＩＰ法では、まず、投影面Image[p,q]を設定し（ステップＳ５１）、ボリュームデータVol[x,y,z]を取得し（ステップＳ５２）、投影面上を走査するp,qで２重ループ処理を開始する（ステップＳ５３）。
【０００８】
次に、p,qに対応する投影開始点O(x,y,z)を設定し（ステップＳ５４）、O(x,y,z)よりボリュームデータに仮想光線を投射し、仮想光線上でボクセル値の最大値Mを取得する（ステップＳ５５）。そして、最大値Mを用いてピクセル値を算出しImage[p,q]の画素値とする（ステップＳ５６）。その後、ステップＳ５３に戻って処理を繰り返す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来のＭＩＰ処理では、複数のフェーズがある場合にそれぞれのフェーズごとに個別に描画していたため、それぞれのフェーズに対応する複数の画像を見比べる必要があり、造影剤が徐々に流れていく血管全体の様子等、時間変化のある組織を把握しにくいという事情があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、複数フェーズを一枚の画像として描画することができる画像処理方法および画像処理プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の画像処理方法は、ボリュームレンダリングによる画像処理方法であって、各フェーズにおいて同一の対象を同一の手法で撮影して取得されたボリュームデータの複数フェーズ分に対して同一軌跡の仮想光線を投射する仮想光線投射ステップと、前記仮想光線上の、位置関係が相互交換可能な１以上の点の値を取得する値取得ステップと、取得した１以上の点の値を用いて画素値を決定する画素値決定ステップと、を有する。
【００１２】
上記構成によれば、同一の対象について同一の手法で撮影され一度に取得された複数フェーズのボリュームデータを用いて各画素値を決定するため、例えば、血液の流れをある時間間隔で撮像しそれらを合成した画像のように、複数フェーズを一枚の画像として描画することができる。したがって、観察対象の変化の様子を一枚の画像で把握することができる。
【００１３】
また、本発明の画像処理方法は、前記仮想光線投射ステップが、前記複数フェーズのボリュームデータのそれぞれに対して仮想光線を投射し、前記値取得ステップが、前記それぞれの仮想光線毎に前記仮想光線上の前記相互交換可能な１以上の点の値を取得し、前記画素値決定ステップが、それぞれの仮想光線上の前記相互交換可能な１以上の点の値を用いて前記画素値を決定するものである。
【００１４】
上記構成によれば、撮像対象の場所を固定して、血流の全体等に対して独立してレンダリングを行うため、複数のフェーズを一枚の画像として表示することができる。更に、ボクセルの計算をする順番は結果に影響を与えないので、複数ボリュームに独立してレンダリングを行うことができ、並列処理により処理時間を短縮することが容易にできる。
【００１５】
また、本発明の画像処理方法は、前記仮想光線投射ステップが、前記複数フェーズのボリュームデータに対して、共通の仮想光線を投射し、前記値取得ステップが、前記共通の仮想光線上の最大値もしくは最小値である１の点の値を取得し、前記画素値決定ステップが、それぞれのフェーズのボクセル値の最大値もしくは最小値を取得し、前記それぞれのフェーズのボクセル値の最大値もしくは最小値における全体の最大値もしくは最小値を用いて前記画素値を決定するものである。
【００１６】
上記構成によれば、ＭＩＰ法およびＭｉｎＩＰ法にあってはボクセルの計算をする順番は結果に影響を与えないので、ボリュームを仮想空間上に仮想光線の投射方向にあわせて並べて計算することが出来る。更に、仮想光線上の最大値もしくは最小値が飽和した場合には以後の計算を省略できるので高速に処理を実行することができる。
【００１７】
また、本発明の画像処理方法は、前記複数フェーズのボリュームデータを合成する合成ステップを有し、前記仮想光線投射ステップが、前記合成したボリュームデータに対して仮想光線を投射するものである。
【００１８】
上記構成によれば、複数のフェーズの合成処理をＭＩＰ処理と組み合わせてレンダリングし、複数のフェーズの画像を一枚の画像として描画できるので、造影剤を含む血液のように、時間とともに移動する対象を全体として表示することができる。また、合成後の描画が１ボリュームに対しての計算なので描画を高速に行うことができる。
【００１９】
また、本発明の画像処理方法は、前記複数フェーズのボリュームデータから所定の領域データを抽出するステップと、前記領域データの移動量に基づいて、前記複数フェーズのボリュームデータの位置あわせを行うステップと、を有する。
【００２０】
上記構成によれば、複数のフェーズにおける心臓等の位置が異なり、造影剤を含む血液が流れている血管の部分が異なる場合でも、位置あわせアルゴリズムによる動き補償を行うことにより、心臓および血管の動きを補償して描画することができる。
【００２１】
また、本発明の画像処理方法は、所定のフェーズのボリュームデータ、または所定の領域データを指定するステップと、指定したフェーズのボリュームデータ、または指定した領域データを計算対象から除外して処理を行うステップと、を有する。
【００２２】
上記構成によれば、所定のフェーズにノイズ成分が重畳されている場合にそのフェーズを計算対象から除外し、所定の領域データにノイズ成分が重畳されている場合にその領域データを計算対象から除外して描画することにより、ノイズ成分を除去した臓器および血管を描画することができる。
【００２３】
また、本発明の画像処理方法は、前記画素値決定ステップが、前記相互交換可能な１以上の点の値の最大値もしくは最小値もしくは平均値もしくは加算値を用いて画素値を決定するものである。また、本発明の画像処理方法は、並列処理を行う画像処理方法である。また、本発明の画像処理方法は、ＧＰＵにより処理を行う画像処理方法である。また、本発明の画像処理方法は、前記値取得ステップにおい取得する点の数は１である画像処理方法である。
【００２４】
また、本発明の画像処理プログラムは、コンピュータに、上記のいずれか一項記載の各ステップを実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数フェーズを一枚の画像として描画することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態にかかる画像処理方法で使用されるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置を概略的に示す。コンピュータ断層撮影装置は、被検体の組織等を可視化するものである。Ｘ線源１０１からは同図に鎖線で示す縁部ビームを有する扇状のＸ線ビーム束１０２が放射される。Ｘ線ビーム束１０２は、例えば患者１０３である被検体を透過しＸ線検出器１０４に照射される。Ｘ線源１０１及びＸ線検出器１０４は、本実施形態の場合にはリング状のガントリー１０５に互いに対向配置されている。リング状のガントリー１０５は、このガントリーの中心点を通るシステム軸線１０６に対して、同図に示されていない保持装置に回転可能（矢印a参照）に支持されている。
【００２７】
患者１０３は、本実施形態の場合には、Ｘ線が透過するテーブル１０７上に寝ている。このテーブルは、図示されていない支持装置によりシステム軸線１０６に沿って移動可能（矢印ｂ参照）に支持されている。
【００２８】
従って、Ｘ線源１０１及びＸ線検出器１０４は、システム軸線１０６に対して回転可能でありかつシステム軸線１０６に沿って患者１０３に対して相対的に移動可能である測定システムを構成するので、患者１０３はシステム軸線１０６に関して種々の投影角及び種々の位置のもとで投射されることができる。その際に発生するＸ線検出器１０４の出力信号は、ボリュームデータ生成部１１１に供給され、ボリュームデータに変換される。
【００２９】
シーケンス走査の場合には患者１０３の層毎の走査が行なわれる。その際に、Ｘ線源１０１及びＸ線検出器１０４はシステム軸線１０６を中心に患者１０３の周りを回転し、Ｘ線源１０１及びＸ線検出器１０４を含む測定システムは患者１０３の２次元断層を走査するために多数の投影を撮影する。その際に取得された測定値から、走査された断層を表示する断層像が再構成される。相連続する断層の走査の間に、患者１０３はその都度システム軸線１０６に沿って移動される。この過程は全ての関心断層が捕捉されるまで繰り返される。
【００３０】
一方、スパイラル走査中は、Ｘ線源１０１及びＸ線検出器１０４を含む測定システムはシステム軸線１０６を中心に回転し、テーブル１０７は連続的に矢印ｂの方向に移動する。すなわち、Ｘ線源１０１及びＸ線検出器１０４を含む測定システムは、患者１０３に対して相対的に連続的にスパイラル軌道上を、患者１０３の関心領域が全部捕捉されるまで移動する。本実施形態の場合、同図に示されたコンピュータ断層撮影装置により、患者１０３の診断範囲における多数の相連続する断層信号がボリュームデータ生成部１１１に供給される。
【００３１】
ボリュームデータ生成部１１１で生成されたボリュームデータは、画像処理部１１２に導かれる。画像処理部１１２は、ボリュームデータを用いてボリュームレンダリングを行い、投影画像を生成する。画像処理部１１２で生成された投影画像は、ディスプレイ１１４に供給され表示される。また、ディスプレイ１１４には投影画像の他、ヒストグラムの合成表示、複数の画像の並列表示、複数の画像を順次表示するアニメーション表示、あるいは仮想内視鏡（ＶＥ）画像との同時表示などを行う。
【００３２】
また、操作部１１３はＧＵＩ（Graphical User Interface）を含み、キーボードやマウスなどからの操作信号に応じて、画像処理方法の設定等を行い、設定値の制御信号を生成し画像処理部１１２に供給する。これにより、ディスプレイ１１４に表示された画像を見ながら画像をインタラクティブに変更し、病巣を詳細に観察することができる。
【００３３】
図２は、本実施形態の画像処理方法に従うＭＩＰ処理の概要を説明するための図である。ここで、図２（ａ）〜（ｃ）は従来のＭＩＰ画像であり、フェーズ１，２，３のそれぞれのボリュームデータを用いて個別に描画することにより、ほぼ静止している臓器１、および造影剤が通過している血管の部分２，３，４，５が、それぞれのフェーズごとに別個に描画されている。
【００３４】
一方、本実施形態の画像処理方法によるＭＩＰ画像では、図２（ｄ）に示すように、複数フェーズのボリュームデータを用いて一枚の画像として描画しているため、造影剤が通過する血管６の全体を表示することができる。これにより、血液の流れをある時間間隔で撮像しそれらを合成した画像のように表現でき、的確な診断に役立てることができる。
【実施例１】
【００３５】
図３は、本実施形態の画像処理方法において、複数ボリュームに独立してレンダリングを行う場合を示す。本実施形態は、最終的な画素値を決定するに当たって、複数のフェーズのボリュームデータに対してそれぞれ仮想光線を投射し、それぞれのフェーズにおけるそれぞれの最大値を取得し、それぞれのフェーズの最大値全体における更に最大値を画素値に用いるものである。
【００３６】
例えば、図３（ａ）に示すフェーズ１のボリュームデータ１２に対して投影面上の同じ座標から同一軌跡の仮想光線１７を投射してボクセル１３の最大値「５」を取得し、図３（ｂ）に示すフェーズ２のボリュームデータ１２に対して投影面上の同じ座標から仮想光線２３を投射してボクセル２０の最大値「３」を取得し、図３（ｃ）に示すフェーズ３のボリュームデータ１２に対して投影面上の同じ座標から仮想光線２９を投射してボクセル２８の最大値「４」を取得する。そして、フェーズ１，２，３の最大値全体における最大値「５」をボリュームデータ１２に対する投影面上の画素値に用いる。
【００３７】
通常のＭＩＰ法およびＭｉｎＩＰ法では、仮想光線上の複数のボクセル値の内の1つを選んで画素値に用いていたが、上述したように、本実施形態の画像処理方法では、複数のボリュームデータ内へ画像の同一点から投射する複数の仮想光線上の複数のボクセル値の内の1つを選んで画素値に用いる。また、従来のRaySum法、平均値法では、仮想光線上の複数のボクセル値の合計値もしくは平均値を画素値に用いていたが、本実施形態の画像処理方法では、複数のボリュームデータ内へ画像の同一点から投射する複数の仮想光線上の複数のボクセル値の合計値もしくは平均値を画素値に用いる。
【００３８】
本実施形態によれば、撮像対象の場所を固定して、血流の全体に対して独立してレンダリングを行うため、複数のフェーズを一枚の画像として表示することができるとともに、複数ボリュームに独立してレンダリングを行うため、並列処理により、処理時間を短縮することができる。
【００３９】
図４および図５は、本実施形態の画像処理方法のフローチャートを示す。本実施形態では、まず、投影面Image[p,q]を設定し（ステップＳ１１）、複数のボリュームデータVol[x,y,z][i] (i : フェーズの識別番号) を取得し（ステップＳ１２）、フェーズ0に対するフェーズ1〜nの座標関係を取得する（ステップＳ１３）。
【００４０】
次に、投影面上を走査するp,qで2重ループを開始し（ステップＳ１４）、ボクセル値の最大値M1をシステム最小値に初期化する（ステップＳ１５）。そして、各フェーズを走査するiでループを開始し（ステップＳ１６）、フェーズ0における p,qに対応する投影開始点O0(x,y,z)を設定する（ステップＳ１７）。
【００４１】
次に、フェーズiにおける投影開始点O(x,y,z)をO0(x,y,z)とし、それをフェーズ0とフェーズiの座標関係を用いて算出し（ステップＳ１８）、O(x,y,z)よりボリュームデータのフェーズiに仮想光線を投射し、仮想光線上で最大のボクセル値M2を取得する（ステップＳ１９）。
【００４２】
次に、M2とM1を比較し（ステップＳ２０）、M2>M1の場合（yes）は、M1←M2の処理により各ボリュームデータの最大値を置き換え（ステップＳ２１）、ステップＳ１６に戻る。このように、ステップＳ１４〜Ｓ２１で、互いの座標関係を調整した複数のフェーズのボリュームデータを用いて、仮想光線上の、相互交換可能な１以上の点の値を用いて画素値を決定する。このループが終了すると、M1を用いてピクセル値を算出しImage[p,q]の画素値とする（ステップＳ２２）。その後、ステップＳ１４に戻り処理を繰り返す。
【実施例２】
【００４３】
図６は、本実施形態の画像処理方法において、複数ボリュームに共通の仮想光線を通過させレンダリングを行う場合を示す。本実施形態では、例えば、図６（ａ）に示すフェーズ１のボリュームデータ３４、図６（ｂ）に示すフェーズ２のボリュームデータ３４、および、図６（ｃ）に示すフェーズ３のボリュームデータ３４に共通の仮想光線３１を投射することによりそれぞれのボリュームデータに対して同一軌跡の仮想光線を通過させ、フェーズ１，２，３全体におけるボクセル値の最大値をボリュームデータ３４に対する画素値に用いる。
【００４４】
仮想光線の光量減衰を考慮するレイキャスト法と異なり、ＭＩＰ法およびＭｉｎＩＰ法では、奥行き方向にボリュームデータを反転しても同じ画像がえられる。これは、RaySum法や平均値法であっても同様で、加算値や平均値を構成する各値を入れ替えても結果には影響しない、いわゆる数学的交換則が成り立つ演算のみを利用しているからである。このため、複数のボリュームデータ内の同一座標上の複数のボクセル値は、仮想光線上の位置関係が相互交換可能な１以上の点の値と表現することができる。
【００４５】
また、仮想光線上の値の内の上位１０の平均値を表示する場合もかかる交換則が成り立つ。
【００４６】
このように、ＭＩＰ法、ＭｉｎＩＰ法、Raysum法および平均値法にあってはボクセルの計算をする順番は結果に影響を与えない。したがって、ボリュームを仮想空間上に仮想光線の投射方向にあわせて並べて計算することが出来る。これにより、例えば、ＭＩＰ法及びＭｉｎＩＰ法にあっては仮想光線上の最大値もしくは最小値が飽和した場合に計算を省略できるので、高速に処理することができる。
【００４７】
本実施形態の画像処理方法は、複数のボリュームデータを用いるＭＩＰ法、ＭｉｎＩＰ法、Raysum法および平均値法において有効である。レイキャスト法ではボクセルを通過する仮想光線の光量減衰を計算するがＭＩＰ法では光量減衰を計算しない。その為、ＭＩＰ法では仮想光線を逆方向から投射しても結果画像が変わらないと言う特徴がある。これにより、ボリュームデータから取得した仮想光線上のボクセル値、またはボクセル値を補間して取得された値は、位置関係が相互交換可能な値と表現することができ、仮想光線上のボクセル値を交換しても結果画像は変わらない。
【実施例３】
【００４８】
図７は、本実施形態の画像処理方法において複数のフェーズを合成した後にレンダリングを行う場合を示す。すなわち、図７（ａ）に示すフェーズ１のボリュームデータ５３、図７（ｂ）に示すフェーズ２のボリュームデータ５３、および図７（ｃ）に示すフェーズ３のボリュームデータ５３の座標を調整して合成し、図７（ｄ）に示すひとかたまりのボリュームデータ５３とし、その後、図７（ｅ）に示すように、ボリュームデータ５３に対して仮想光線７１を投射しレンダリング（描画）処理を行う。このようにすればそれぞれのフェーズ１のボリュームデータ５３に同一軌跡の仮想光線を通過させることが出来る。
【００４９】
本実施形態では、複数のフェーズの合成処理をＭＩＰ処理と組み合わせてレンダリングし、複数のフェーズの画像を一枚の画像として描画できるので、造影剤を含む血液のように、時間とともに変化する観察対象の様子を一枚の画像で表示することができる。また、合成後の描画処理は１ボリュームに対しての計算なので、描画を高速に行うとともに、メモリ量を節約することができる。ただし、位置あわせを変更した場合には再合成が必要となる。
【実施例４】
【００５０】
図８、図９および図１０は、本実施形態の画像処理方法において位置あわせステップに動き補償を追加した場合の説明図である。図８（ａ）〜（c）は、フェーズ１〜３において拍動している心臓８１，８３，８５、およびそれぞれのフェーズ１〜３で造影剤を含む血液が流れている血管の部分８２，８４，８６，８７を示す。この場合、動き補償を行うことなく、それぞれのフェーズ１〜３のボリュームデータにより描画すると、図８（ｄ）に示すように、心臓８８および血管８９がずれたまま描画されてしまう。座標関係の位置あわせには既存のフュージョン画像を作成するためにRegistration手法が利用できる。本例の場合は、従来のRegistration手法を越えた位置あわせ手法を紹介する。なぜならば、観察対象の血管８９はそれぞれのフェーズに於いて血管上の全く異なった部分が造影されているので位置あわせの基準点の設定が難しいため、従来の手法をそのまま適用できないからである。
【００５１】
図９は、本実施形態の画像処理方法において動き補償を行った場合を示す。図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、フェーズ１〜３において心臓９１，９３，９５が拍動し、造影剤を含む血液が流れている血管の部分９２，９４，９６，９７が異なる場合でも、動き補償を行うことにより、図９（ｄ）に示すように、心臓９８および血管９９の動きを補償して描画することができ、特に心臓を観察する場合には重要である。また、その他、呼吸や心臓の拍動に応じて動く臓器を観察する場合に有効である。例えば、肺は呼吸時に伸縮し、隣接する心臓の拍動に影響を受ける。
【００５２】
図１０は、本実施形態の画像処理方法における動き補償アルゴリズムのフローチャートを示す。このアルゴリズムでは、まず、造影剤の流れに影響されない臓器や骨の領域を抽出し（ステップＳ３１）、それぞれの領域の重心を基準点とする（ステップＳ３２）。次に、対応する領域の基準点を関連付けし（ステップＳ３２）、基準点の移動量を計算し（ステップＳ３３）、基準点の移動量を元に全領域の移動量を補間する（ステップＳ３５）。尚、造影剤の流れに影響されない臓器や骨は、例えば、肺の空気や骨のカルシウムをその画素値や形状によって識別することによって抽出できる。
【００５３】
本実施形態の画像処理方法によれば、複数のフェーズにおける心臓等の位置が異なり、造影剤を含む血液が流れている血管の部分が異なる場合でも、動き補償アルゴリズムによる動き補償を行うことにより、心臓および血管の動きを補償して描画することができる。
【実施例５】
【００５４】
図１１および図１２は、本実施形態の画像処理方法において不適切なフェーズを除去してレンダリングを行う場合を示す。複数フェーズの撮影では、心電同期の失敗などにより、図１１（ｃ）に示すように、臓器１２５および血管の部分１２７にノイズ成分が重畳され、不適切なフェーズが生成される事がある。この場合、それぞれのフェーズ１〜３におけるボリュームデータの最大値により描画すると、図１１（ｄ）に示すように、臓器１２８および血管１２９にノイズ成分が重畳されたままの画像が表示されてしまう。
【００５５】
図１２は、本実施形態の画像処理方法において不適切なフェーズを除去して描画する場合を示す。本実施形態では、図１２（ｃ）に示すように、フェーズ３にノイズ成分が重畳されている場合は、フェーズ３を計算対象から除外して、フェーズ１，２のボクセル値の最大値により描画し、図１２（ｄ）に示すように、ノイズ成分を除去した臓器１３５および血管１３６を描画することができる。
【００５６】
この場合、計算対象から除外するフェーズを次のように決めることができる。例えば、（ａ）不適切なフェーズをユーザーが指定する。（ｂ）不適切なフェーズを自動的に指定する。この場合は、（１）検査対象フェーズと他のフェーズのそれぞれのボリュームのボクセル値の差分を取得する。（２）ボクセル値の差分の合計が一定値を越えると不適切なフェーズとして判断する。（ｃ）撮影時の心電図の情報などの外部情報を用いて不適切なフェーズを指定するなどの方法により計算対象から除外するフェーズを決めることができる。
【実施例６】
【００５７】
図１３は、本実施形態の画像処理方法において不適切なフェーズの一部を除去してレンダリングを行う場合を示す。すなわち、図１３（ｃ）に示すように、フェーズ３の臓器１４５および血管の部分１４７にノイズが重畳している場合は、図１３（ｄ）に示すように、ノイズが表示される画像の領域１４８，１４８に対応するボクセルをフェーズ３のボリュームデータから除外する。そして、フェーズ１〜３のボクセル値の最大値から、図１３（ｅ）に示すように、ノイズ成分を除去した臓器１５０および血管１５１を描画することができる。
【００５８】
このように、不適切なフェーズが生成される場合、不適切なフェーズ全体ではなくそのフェーズの一部を除去するのみでも良い。これは、医療画像においては不適切な画像がボリュームの一部のスライスにのみ発生することが多いからである。CT装置やMRI装置はスライス単位で撮影を行うためである。また、複数のスライスを同時に取得する装置の場合は、その同時に取得された複数のスライスを一単位として扱える。
【００５９】
この場合、計算対象から除外する領域を次のように決めることができる。例えば、（ａ）不適切な領域をユーザーが指定する。（ｂ）不適切な領域を自動的に指定する。この場合は、（１）検査対象フェーズと他のフェーズのそれぞれのボリュームのボクセル値の差分を取得する。（２）ボリュームを撮影の単位に応じた複数の領域に分割する。（３）領域毎に前後のフェーズとの差分の合計を計算する。（４）合計が一定値を越えると不適切な領域と認定する。（ｃ）不適切な領域を特にスライス単位で指定する（スライス単位で撮影するため）。（ｄ）撮影時の心電図の情報などの外部情報を用いて不適切なフェーズを指定するなどの方法により計算対象から除外するフェーズを決めることができる。
【００６０】
また、本実施形態の画像処理方法は、灌流画像（perfusion image）と組み合わせることができる。灌流画像では、時系列（複数のフェーズ）に沿った血流の流量を造影剤を用いて算出し、時系列上の個々の画像において流れていく造影剤の様子が表示されるが、本実施形態の画像処理方法によるＭＩＰ画像を用いれば、全ての時系列上の造影剤を表示することができる。従って、灌流画像と比較観察すると効果的である。また、複数のフェーズをグループ分けして、それぞれで本実施形態の画像処理方法によるＭＩＰ画像を計算しても良い。これによれば、血流の再入を観察できる。
【００６１】
なお、灌流画像は、組織灌流動態を可視化するものである。多くの場合、臓器内の血流を可視化するもので血流の滞留や消失を観察できる。ＣＴ装置の場合は造影剤をマーカーとして血管に注入して造影剤の流入流出する過程を動画として撮影し、その動画を解析して灌流画像を作成する。
【００６２】
また、本実施形態の画像処理方法によりＭＩＰ画像を生成する場合は、使用する造影剤を減量することができる。従来の方法によりＭＩＰ画像を生成する場合は、撮像範囲の全てに行き渡るほど大量の造影剤を使用していた。これに対し、本実施形態の画像処理方法によりＭＩＰ画像を生成する場合は、少量の造影剤が体内に行き渡る過程を、逐次撮影して複数のボリュームデータ画像を作成し、ＭＩＰ画像で観察することができる。
【００６３】
このため、撮像回数が増えるが、放射線量を減らしても良い。また、それぞれのフェーズ毎の放射線量を減らすことにより１フェーズごとの画質は劣化するが、複数フェーズを利用してＭＩＰ画像を作成するので、結果としてS/N比が維持され全体として画質は劣化しない。
【００６４】
また、投影画像を生成する計算処理は、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）により行うことができる。ＧＰＵは、汎用のＣＰＵと比較して特に画像処理に特化した設計がなされている演算処理装置で、通常ＣＰＵとは別個にコンピュータに搭載される。
【００６５】
また、本実施形態の画像処理方法は、ボリュームレンダリングの計算を所定の角度単位、画像の領域、ボリュームの領域等で分割し、後で重ね合わせることができるので、並列処理やネットワーク分散処理、専用プロッセッサ、或いはそれらの複合により行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる画像処理方法で使用されるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置を概略的に示す図
【図２】本実施形態の画像処理方法に従うＭＩＰ処理の概要を説明するための図
【図３】本実施形態の画像処理方法において複数ボリュームに独立してレンダリングを行う場合を示す図
【図４】本実施形態の画像処理方法のフローチャート（１）
【図５】本実施形態の画像処理方法のフローチャート（２）
【図６】本実施形態の画像処理方法において複数ボリュームに共通の仮想光線を通過させレンダリングを行う場合を示す図
【図７】本実施形態の画像処理方法において複数のフェーズを合成した後にレンダリングを行う場合を示す図
【図８】本実施形態の画像処理方法における位置あわせステップの説明図（１）
【図９】本実施形態の画像処理方法における位置あわせステップの説明図（２）
【図１０】本実施形態の画像処理方法における位置あわせアルゴリズムのフローチャート
【図１１】本実施形態の画像処理方法において不適切なフェーズを除去してレンダリングを行う場合を示す図（１）
【図１２】本実施形態の画像処理方法において不適切なフェーズを除去してレンダリングを行う場合を示す図（２）
【図１３】本実施形態の画像処理方法において不適切なフェーズの一部を除去してレンダリングを行う場合を示す図
【図１４】従来のＭＩＰ画像計算の模式図
【図１５】複数のフェーズのボリュームデータに対する従来のＭＩＰ画像を示す図
【図１６】従来のＭＩＰ法のフローチャート
【符号の説明】
【００６７】
１，８１，８３，８５  臓器
２，３，４，５，６，８２，８４，８６，８７  血管の一部
１２，３４，５３  ボリュームデータ
１３，１４，１５，１６，１９，２０  ボクセル
１７，２３，２９，３１，７１  仮想光線
１０１  Ｘ線源
１０２  Ｘ線ビーム束
１０３  患者
１０４  Ｘ線検出器
１０５  ガントリー
１０６  システム軸線
１０７  テーブル
１１１  ボリュームデータ生成部
１１２  画像処理部
１１３  操作部
１１４  ディスプレイ
【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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【図１５】
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【図１６】
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