(57)【要約】【課題】検体の任意断層画像を高速に生成する。【解決手段】異なる方向からのＸ線投影によって得られた複数のＸ線投影画像データのうちの一部を用いて低分解能で表現した検体１２０の簡易立体画像４０を生成し、該簡易立体画像４０を表示部上に表示する。表示された分解能の簡易立体画像４０において任意の断層面を特定するための基準点４４〜４６をユーザが指定する。これらの基準点４４〜４６を通る平面として特定された断層面についての検体１２０の高分解能の任意断層面画像データが生成される。断層面指定のための立体画像を低分解能で生成いるためにその生成に必要となる情報量が少なく、処理は高速となる。【選択図】図４
2008154647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる方向からの検体の透過像をそれぞれ検出して複数の透過像データを得る検出手段と、
前記複数の透過像データを比較的少ない情報量で合成して、前記検体の低分解能の立体画像データを生成する第１合成手段と、
前記低分解能の立体画像データで表現される簡易立体画像においてユーザから任意の断層面を指定する入力を受け付ける指定入力手段と、
前記複数の透過像データを比較的大きな情報量で合成して、前記断層面における高分解能の断層面画像データを生成する第２合成手段と、
を備えることを特徴とする任意断層面画像生成装置。
【請求項２】
請求項１記載の任意断層面画像生成装置であって、
前記第１合成手段は、前記簡易立体画像を第１の空間分解能で生成し、
前記第２合成手段は、前記第１の空間分解能よりも高精度の第２の空間分解能で前記断層面画像データを生成することを特徴とする任意断層面画像生成装置。
【請求項３】
請求項２記載の任意断層面画像生成装置であって、
前記簡易立体画像を可視的に表示する表示部を更に備え、
前記指定入力手段は、
前記表示部に表示された前記簡易立体画像上で前記断層面を特定する位置情報の入力を受け付ける情報入力手段、
を備えることを特徴とする任意断層面画像生成装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか記載の任意断層面画像生成装置であって、
前記断層面は平面であり、
前記断層面を特定する前記情報は、当該平面を特定する基準点の情報であることを特徴とする任意断層面画像生成装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３の何れか記載の任意断層面画像生成装置であって、
前記断層面は折れ面又は曲面を含み、
前記断層面を特定する前記情報は、前記折れ面又は前記曲面を特定する基準点の情報を含むことを特徴とする任意断層面画像生成装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５の何れか記載の任意断層面画像生成装置であって、
前記簡易立体画像は、前記検体の複数の断層面像の平行配列として表現されており、
前記表示手段は、前記平行配列に対して所定の方向から見た像として前記簡易立体画像を表示することを特徴とする任意断層面画像生成装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６の何れか記載の任意断層面画像生成装置であって、
前記複数の透過像データは、前記検体の複数の所定の方向から電磁波を順次に照射して得られる透過電磁波データであることを特徴とする任意断層面画像生成装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６の何れか記載の任意断層面画像生成装置であって、
前記複数の透過像データは、検体を周回しつつ複数の方向から電磁波を順次に照射して得られる透過電磁波データであることを特徴とする任意断層面画像生成装置。
【請求項９】
異なる方向からの検体の透過像をそれぞれ検出して得た複数の透過像データを比較的少ない情報量で合成して、前記検体の低分解能の立体画像データを生成する第１合成手段と、
前記低分解能の立体画像データで表現される簡易立体画像においてユーザから任意の断層面を指定する入力を受け付ける指定入力手段と、
前記複数の透過像データを比較的大きな情報量で合成して、前記断層面における高い分解能の断層面画像データを生成する第２合成手段と、
を備えることを特徴とする任意断層面画像生成用のデータ処理装置。
【請求項１０】
異なる方向からの検体の透過像をそれぞれ検出して複数の透過像データを得る検出工程と、
前記複数の透過像データを比較的少ない情報量で合成して、前記検体の低分解能のな立体画像データを生成する第１合成工程と、
前記低分解能の立体画像データで表現される簡易立体画像においてユーザから任意の断層面を指定する入力を受け付ける指定入力工程と、
前記複数の透過像データを比較的大きな情報量で合成して、前記断層面における高い分解能の断層面画像データを生成する第２合成工程と、
を備えることを特徴とする任意断層面画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体の断層面画像を合成して任意の断層面画像データを生成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、検体の断層面画像を合成して３次元的な構造を有する画像データの集合、いわゆるボリュームデータを生成する技術が提案されている（特許文献１）。これに関連して、生成されたボリュームデータからユーザが要求する任意の断層面画像データを生成する技術も提案されている（特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８３５０４号公報
【特許文献２】特開２００１−０１４４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ユーザの要求する任意断層面を抽出して表示する方法としてＭＰＲ（Multi Planer Reconstruction；多断面再構成法）という方法がある。この方法により、断層撮影によって得られる断層面とは異なる断層面の画像を再構成することが可能である。
【０００５】
しかしながら、ＭＰＲを実行するためには、一般的に、ＣＴ（Computerized Tomography；コンピュータ断層撮影法）等により検体を撮影し、予め精細なボリュームデータを作成する必要があるため、データ量が膨大となり、任意断層面を生成するのにも時間がかかってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、精細な任意断層画像を高速に生成することを可能にする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、第１の発明は、異なる方向からの検体の透過像をそれぞれ検出して複数の透過像データを得る検出手段と、前記複数の透過像データを比較的少ない情報量で合成して、前記検体の低分解能の立体画像データを生成する第１合成手段と、前記低分解能の立体画像データで表現される簡易立体画像においてユーザから任意の断層面を指定する入力を受け付ける指定入力手段と、前記複数の透過像データを比較的大きな情報量で合成して、前記断層面における高分解能の断層面画像データを生成する第２合成手段と、を備えることを特徴とする任意断層面画像生成装置である。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記第１合成手段は、前記簡易立体画像を第１の空間分解能で生成し、前記第２合成手段は、前記第１の空間分解能よりも高精度の第２の空間分解能で前記断層面画像データを生成する。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、前記簡易立体画像を可視的に表示する表示部を更に備え、前記指定入力手段は、前記表示部に表示された前記簡易立体画像上で前記断層面を特定する位置情報の入力を受け付ける情報入力手段、を備える。
【００１０】
第４の発明は、第１ないし第３の何れかの発明において、前記断層面は平面であり、前記断層面を特定する前記情報は、当該平面を特定する基準点の情報である。
【００１１】
第５の発明は、第１ないし第３の何れかの発明において、前記断層面は折れ面又は曲面を含み、前記断層面を特定する前記情報は、前記折れ面又は前記曲面を特定する基準点の情報を含む。
【００１２】
第６の発明は、第１ないし第５の何れかの発明において、前記簡易立体画像は、前記検体の複数の断層面像の平行配列として表現されており、前記表示手段は、前記平行配列に対して所定の方向から見た像として前記簡易立体画像を表示する。
【００１３】
第７の発明は、第１ないし第６の何れかの発明において、前記複数の透過像データは、前記検体の複数の所定の方向から電磁波を順次に照射して得られる透過電磁波データである。
【００１４】
第８の発明は、第１ないし第６の何れかの発明において、前記複数の透過像データは、検体を周回しつつ複数の方向から電磁波を順次に照射して得られる透過電磁波データである。
【００１５】
第９の発明は、異なる方向から検体に順次に照射した透過電磁波をそれぞれ検出して得た複数の透過像データを比較的少ない情報量で合成して、前記検体の低分解能の立体画像データを生成する第１合成手段と、前記低分解能の立体画像データで表現される簡易立体画像においてユーザから任意の断層面を指定する入力を受け付ける指定入力手段と、前記複数の透過像データを比較的大きな情報量で合成して、前記断層面における高い分解能の断層面画像データを生成する第２合成手段と、を備えることを特徴とする任意断層面画像生成用のデータ処理装置である。
【００１６】
第１０の発明は、異なる方向からの検体の透過像をそれぞれ検出して複数の透過像データを得る検出工程と、前記複数の透過像データを比較的少ない情報量で合成して、前記検体の低分解能のな立体画像データを生成する第１合成工程と、前記低分解能の立体画像データで表現される簡易立体画像においてユーザから任意の断層面を指定する入力を受け付ける指定入力工程と、前記複数の透過像データを比較的大きな情報量で合成して、前記断層面における高い分解能の断層面画像データを生成する第２合成工程と、を備えることを特徴とする任意断層面画像生成方法である。
【発明の効果】
【００１７】
第１、第９及び第１０の発明によれば、検体の簡易立体画像を低分解能で生成し、該簡易立体画像において任意の断層面を指定した上で、当該断層面についての断層面画像データを高分解能で生成するので、断層面指定までのデータ処理量が少なく、全体として精細な高分解能の任意断層面画像データを高速に生成することが可能となる。
【００１８】
また、第２の発明によれば、空間分解能が低い簡易立体画像を用いており、断層面の指定においてはそのような空間的に粗い画像でも実用上は差し支えないため、高速性と断層面の指定の適切性とが両立する。
【００１９】
また、第３の発明によれば、表示された簡易立体画像を目視しつつ断層面を指定できるため、断層面の指定が容易でありまた指定状況を直感的に把握しやすい。
【００２０】
さらに、第４の発明によれば、断層面としての平面を特定するため、最も多用される断層面の画像を少ない基準点で指定可能である。
【００２１】
また、第５の発明によれば、折れ面や曲面を指定可能であるため、多様な断面での断層面画像を得ることができる。
【００２２】
第６の発明によれば、複数の断層面画像の平行配列によって簡易立体画像を表現しており、比較的シンプルな表示形態でありながら、立体画像上の位置を指定しやすくなっている。
【００２３】
また、第７の発明によれば、撮影に関するハードウエアとしてトモシンセシス系統の装置を用いて構成可能である。
【００２４】
また、第８の発明によれば、撮影に関するハードウエアとしてＣＴ系統の装置を用いて構成可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２６】
＜第１実施形態＞
第１実施形態では、任意断層面画像生成装置の一例として、任意断層面の画像をトモシンセシスによって生成する場合について説明する。
【００２７】
＜構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る任意断層面画像生成装置１００の概略構成を示す図である。この装置１００によって任意断層面画像を生成する対象としての検体１２０は、典型的には被検査者の身体であって、被検査者は載置部１０４の上に静置された状態とされている。図中の楕円はこの被検査者の身体を模式的に示している。
【００２８】
照射部１０１は、検体を透過する電磁波、具体例を挙げればＸ線を照射する。この照射部１０１は、ガイド部１０２に移動自在に結合されており、照射位置制御部１０３からの制御に応じて、ガイド部１０２上を移動する。ここで、照射位置制御部１０３は、照射部１０１のガイド部１０２上での位置を制御するのみならず、照射部１０１及びガイド部１０２に対する載置部１０４、すなわち検体１２０の位置関係も制御し、これによって照射部１０１と載置部１０４との空間的な関係が相対的に変化する。図１においては、ガイド部１０２は略弧状に形成されており、照射部１０１は、該弧から焦点へ向かう方向にＸ線を照射しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガイド部１０２が略直線状に形成されて、ガイド部１０２に対して垂直方向にＸ線を照射しても良い。いずれの場合も、トモシンセシスによる撮影に適合するように、検体１２０の所定の側（図示例では上側）の複数の方向から電磁波を順次に照射して透過像データを得るようになっている。
【００２９】
載置部１０４は、連結部１０５によってガイド部１０２に接続された照射部１０１に対して予め定められた相対的配置条件を満足するように配置されており、照射部１０１から照射されるＸ線の照射範囲内で検体１２０を載置する。具体的には、載置部１０４は、連結部１０５によって、ガイド部１０２が規定する円弧の焦点が位置する側で予め定められた位置に固定されている。なお、載置部１０４は、Ｘ線の吸収が少ないことによってＸ線を実質的に透過する材質で形成されており、Ｘ線に対する減弱係数（吸収係数）は既知である。
【００３０】
検出部１０６は、照射部１０１から照射され載置部１０４に載置された検体１２０及び載置部１０４を透過した電磁波（すなわちＸ線）を透過電磁波データ（透過像データ）として検出する。具体的には、照射部１０１に対して検体１２０、すなわち載置部１０４の直下にＸ線を検出する略平面状の２次元Ｘ線像検出器が備えられており、該検出器は、検体１２０と載置部１０４とを透過したＸ線の像を透過電磁波データとして検出する。検出された透過電磁波データは可視的画像に対応する画像データに変換され、投影画像データとして記憶部１０７に格納される。
【００３１】
ここで、照射部１０１、ガイド部１０２、載置部１０４及び検出部１０６は以下のような位置関係を満足している。すなわち、ガイド部１０２上のいずれの位置においても照射部１０１から照射されるＸ線の照射範囲は載置部１０４を略全体に亘ってカバーしており、かつガイド部１０２上のいずれの位置から照射されるＸ線であっても検出部１０６によって検出される。
【００３２】
記憶部１０７は、例えば不揮発性メモリが適用されて、検出部１０６が検出する透過電磁波データ及び該透過電磁波データを検出したときの照射部１０１の照射位置を記憶する。
【００３３】
生成部１０８は、記憶部１０７に記憶された複数の透過電磁波データ、すなわち投影画像データと、各投影画像データを検出したときの照射部１０１の照射位置とに基づいて、検体１２０の断層面画像データを生成する。また、生成部１０８は、該断層面画像データに基づいて、３次元的な構造を有する検体１２０の立体画像データを生成する。具体的には、生成部１０８は、一時記憶手段であるＲＡＭ１０９と連携して、投影画像データを適宜ＲＡＭ１０９に一時記憶させながら断層面画像データを生成する。さらに、該断層面画像データを適宜ＲＡＭ１０９に一時記憶させながら立体画像データを生成する。なお、断層面画像データ及び立体画像データを生成する方法については後に詳述する。
【００３４】
表示部１１０は、例えば、ＣＲＴやＬＣＤを用いて構成され、平面画像や特定の方向から見た立体画像を可視的に表示する。具体的には、表示部１１０は、記憶部１０７に記憶された投影画像データによって表現される平面画像のほか、生成部１０８によって生成された立体画像データによって表現される立体画像及びその他の各種画像情報や数値文字情報を表示する。なお、以下において「立体画像の表示」というときには、特定の方向から見た立体画像を２次元画像として表現するような表示を指す。
【００３５】
入力受付部１１１は、生成部１０８が生成する立体画像データにおいて、ユーザが所望する検体１２０の任意の断層面を特定するための情報の入力を受け付ける。具体的には、入力受付部１１１は、例えば、キィボード１１１ａと、マウス１１１ｂとを有している。キィボード１１１ａは、文字キィ、テンキィ、ファンクションキィ等を含んで各種の命令を操作入力する。マウス１１１ｂは、表示部１１０に表示される立体画像上で、任意の断層面を特定する基準となる基準点の位置情報の操作入力を受け付けるポインティング・デバイスである。そして、表示部１１０に表示される立体画像において、ユーザが所望する検体１２０の任意の断層面を規定する基準点の操作入力を受け付ける。なお、マウス１１１ｂは、基準点のみならず、キィボード１１１ａと協働して各種の命令を入力可能となっている。
【００３６】
制御部１１２は、照射部１０１、照射位置制御部１０３、検出部１０６、記憶部１０７、生成部１０８及び表示部１１０を制御することにより、以下の３つのプロセスを実行可能である。
（１）  低分解能の立体画像データの生成（第１合成プロセス）：
異なる位置又は異なる方向から検体１２０にＸ線を照射して得られる複数の透過電磁波データを比較的少ない情報量で合成して、検体１２０の低分解能の立体画像データを生成し、記憶部１０７に記憶させる。
（２）  簡易立体画像の表示と断層面指定（表示及び断層面指定プロセス）：
そのようにして得られた低分解能の立体画像データで表現される簡易立体画像（粗雑な立体画像）を表示部１１０に表示させ、ユーザから任意の断層面を指定する入力を入力受付部１１１から受け付ける。
（３）  高分解能の断層面画像データの生成（第２合成プロセス）：
複数の透過電磁波データを比較的大きな情報量で合成して、指定された断層面における高分解能の断層面画像データを生成する。また、ユーザからの指令に基づいてその高分解能の断層面画像データで表現される精細画像を表示することができる。
【００３７】
なお、制御部１１２の詳細な制御内容については、後に詳述する。
【００３８】
なお、照射位置制御部１０３と、記憶部１０７と、生成部１０８と、制御部１１２とは、一般的なＰＣ（Personal Computer）に内蔵されているようにしても良い。
【００３９】
＜断層面画像データの生成原理＞
制御部１１２の制御内容の１つに検体１２０の断層面画像データの生成がある。ここでは、生成部１０８が生成する断層面画像データの生成原理、すなわちトモシンセシスの原理について説明する。これは、上記の第１合成プロセス及び第２合成プロセスのいずれにおいても共通に適用される原理である。
【００４０】
図２は、トモシンセシスの原理を示す模式図である。トモシンセシスでは、検体に対して、検体を透過する電磁波、具体的にはＸ線を、検体の所定の側の異なる角度から照射して複数の投影画像データを得、それらを合成することによって断層面の画像を得る。図２に示す如く、例えば、検体１２０の内部構造（具体的には人体組織や病変部）を模式的に示すものとしての星形要素（☆）１２１と丸形要素（○）１２２とが検出部１０６の検出面に対して垂直方向に並んでいる場合に、Ｘ線を異なる角度から照射して透過電磁波データ、すなわち投影画像データＤを得る（データ識別記号Ｄは図示していない）。こうして得られる複数の投影画像データＤで表現される投影画像２１〜２３では、検出面からの距離（高さ）に応じて各要素の画像位置が異なってくる。この性質を利用しつつ、公知な画像合成手法を用いて任意の断層面画像データを生成する。
【００４１】
＜シフト加算法＞
トモシンセシスにおいて複数の画像を合成する公知な手法としては、シフト加算法がある。図３は、シフト加算法の原理を示す模式図である。これは、複数の投影画像２１〜２３と、各投影画像２１〜２３に対応する投影画像データＤを検出したときの照射部１０１の照射位置とに基づいて、各投影画像２１〜２３の相対位置を順次にシフトさせながら各投影画像データＤの加算処理を行う方法である。
【００４２】
これにより、各投影画像２１〜２３ではぼんやりと写っている星形要素１２１が強調された画像３１や、丸形要素１２２が強調された画像３２のデータを得ることが可能となる。つまり、画像３１は、検体１２０の内部構造のうち星形要素１２１が存在する高さの横断面を強調した断層面画像であり、画像３２は、検体１２０の内部構造のうち丸形要素１２２が存在する高さの横断面を強調した断層面画像である。ここでは説明を簡単にするために、画像３１，３２は３つの投影画像２１〜２３の投影画像データＤを加算合成することによって生成した例を示したが、実際にはさらに多くの投影画像データＤが取得されるため、多数の投影画像データＤを合成することが可能である。また、投影画像データＤの合成は、必ずしもシフト加算法を用いる必要はなく、フィルタ補正逆投影法（Filtered Back Projection Method；ＦＢＰＭ）等であっても構わない。
【００４３】
こうして得られた異なる高さでの断層面像を平行配列した簡易立体画像４０（図４参照）は検体１２０のマルチスライス像に相当するものであり、これを表示部１１０に表示させることができる。
【００４４】
第１合成プロセスでは、このような断層面像の生成を比較的少ない情報量で行い、低分解能の簡易立体画像を得る。具体的には
（１）  得られた多数の投影画像データＤのうち比較的少数のみを用いて合成を行うことにより、それぞれの層内における空間的分解能を低くする；
（２）  生成する断層面像の相互間隔（配列ピッチないしはスライス間隔）を比較的大きくとることにより、表示される簡易立体画像の層間の空間精度を比較的低くする；
（３）  画像合成に用いるデータ長（有効ビット数）を比較的小さくとることにより、階調表現における分解能（濃度やカラーの分解能）を低くする；
などの態様がある。これらにおいて比較基準となる情報量ないしは分解能は、
（ａ）  後述する第２合成プロセスで用いる情報量や分解能、又は；
（ｂ）  一連のＸ線画像検出で得られた複数の投影画像データＤによって最大限実現可能な情報量や分解能；
である。
【００４５】
本実施形態及び後述する他の実施形態では第２合成プロセスでの情報量や分解能は、複数の投影画像データＤで実現可能な最大限実現可能な情報量や分解能と同じとされているため、比較基準は（ａ）であっても（ｂ）であっても同じである。
【００４６】
制御部１１２は、こうして得られた異なる高さでの断層面像を平行配置させた簡易立体画像４０（図４参照）を表示部１１０に表示することにより、ユーザが所望する任意の断層面を特定するための情報を入力受付部１１１から受け付けることが可能となる。
【００４７】
このときの簡易立体画像の表示は、上記の平行配列を所定の方向から見た像であり、その方向の具体例としては以下のものがある。
（１）  平行配列を構成する各平面（断層面像）に対して、斜め上又は斜め下から見る斜視方向（図４）；
（２）  平行配列を構成する各平面に平行な方向（側面視方向）。この場合は配列方向を軸として３６０度の回転自由度を持った画像とすることが好ましい；
（３）  平行配列を構成する各平面に垂直な方向（平面視方向）。この場合は各平面（断層面像）を任意に選択して表示可能に構成することが好ましい。
【００４８】
＜任意断層面の設定＞
次に、ユーザが所望する任意の断層面の指定について説明する。
【００４９】
図４は、任意断層面の指定方法を示す模式図である。任意断層面の指定は、上述の方法によってまず３枚程度の断層面画像４１〜４３を含む簡易立体画像４０を表示部１１０に表示させる。次に、簡易立体画像４０において、入力受付部１１１を用いてユーザが所望する検体１２０の任意の断層面を特定する基準点を入力することにより任意断層面の指定を行う。具体的には、基準点はＧＵＩ（Graphical User Interface）によって設定する。より具体的には、表示部１１０に表示される簡易立体画像４０に含まれる断層面画像４１〜４３のそれぞれについて、マウス１１１ｂのカーソルの移動及び入力を行うことによって基準点４４〜４６の位置を操作入力する。そして、入力された基準点４４〜４６によって規定される平面として任意断層面４７を指定する。
【００５０】
任意断層面４７を所定の形状（具体的には平面）に固定している場合は、その固定形状の位置を特定するために最小限必要な数だけ基準点を指定する。周知のように平面は３次元空間上で１直線上にない３点の位置を指定すれば一義的に定まるため、この例での基準点の指定数は３点である。
【００５１】
図４のような斜視表示の場合、上下に隣接する断層面が重なる部分については、表示された３つの断層面のうちどの位置指定を行う断層面を明示的に選択できるようにしておくことが好ましい。たとえば断層面画像４１〜４３が表現されている各平面の端部にタグなどの操作領域を設けておき、今から指定しようとする平面の操作領域をマウス１１１ｂでポイントしてクリックすることによって当該平面上での選択を行うモードとすることができる。このとき、その時点で選択されている断層面画像だけを他の断層面画像とは異なる表現態様（たとえば相対的に濃い色）で表示することにより、ユーザの基準点の指定に誤りが少なくなる。
【００５２】
また、既に指定された基準点は画面上で所定のマークで表示するようにしておく。３点が指定されたときにはそれらを通る平面が図示されるようにたとえば破線で表示されることにより、ユーザが意図した断層面が指定されていることを確認できる。基準点のキャンセルは、個々の基準点ごとでも可能であり、全基準点の一括キャンセルも可能としておく。
【００５３】
このように、検体１２０の簡易立体画像４０を生成し、この簡易立体画像４０における任意の断層面に関する基準点４４〜４６を受け付けるので、投影画像データＤの全部を用いて立体画像を構築し、その完全立体画像を表示する場合と比較して、メモリ使用量を軽減し、かつ高速で処理することが可能となる。
【００５４】
＜任意断層面画像データの生成原理＞
次に、上述の方法によって指定された任意断層面４７の任意断層面画像データ生成原理について説明する。
【００５５】
図５は、任意断層面４７の生成原理を示す模式図である。ここでは、ユーザが所望した任意断層面画像データを生成するために、任意断層面４７を１ラインごとに算出していく。なお、以下の説明では、注目している１ラインを「注目ピクセルラインＰ」と称する。また、注目ピクセルラインＰを含み検出部１０６の画像検出面に平行な平面を「仮想断層面Ｖ」と称する。
【００５６】
この図５に示された諸量の意味は以下の通りである。ただし、ここでは、検出部１０６の画像検出面に平行な方向を「水平方向」、それに垂直な方向を「高さ方向」と呼ぶ。
Ｏ＝  照射部１０１が移動する弧の焦点位置（円弧を規定する円の中心の位置）；
Ｌ＝  中心Ｏからの照射部１０１の水平方向の距離；
θ＝  中心Ｏと照射部１０１とを結ぶ仮想線が高さ方向となす角度；
Ｒ＝  照射部１０１から中心Ｏまでの高さ方向の距離；
ｚ＝  中心Ｏから注目ピクセルラインＰまでの水平方向の距離；
Ｖ＝  照射部１０１から注目ピクセルラインＰまでの高さ方向の距離。
【００５７】
任意断層面画像データは、生成しようとする任意断層面４７において、仮想断層面Ｖのうち注目ピクセルラインＰを合成することによって生成する。
【００５８】
ｉ番目の投影画像データＤi（記号Ｄiは図示せず）に対して、仮想断層面Ｖを生成するためのシフト量Ｓiは、式（１）で表すことができる。
【００５９】
【数１】
2008154647.tif 000003
【００６０】
シフト量Ｓiが求まると、合成すべきピクセルのラインが定まる。すなわち、ｉ番目の投影画像において画像中心から、距離（Ｓi＋Ｐ）だけずれた位置に存在するピクセルのラインが、合成に用いられるラインとなる。これを全ての投影画像データＤi（ｉ＝１，２，…）に対して求め、そのラインを合成することで注目ピクセルラインＰを算出することが可能となる。このピクセルラインを、生成したい任意断層面４７において全て求めることで、任意断層面画像データを生成することが可能となる。
【００６１】
この第２合成プロセスは、第１合成プロセスよりも多い情報量を用いて行われる。具体的には、
（１）  得られた多数の投影画像データのうちの多く（好ましくはすべて）を用いて合成を行い、断層面内で高分解能の断層面画像を得る、
（２）  指定された断層面を記述する平面方程式の表現精度を高くして空間精度を上げ、断層面の位置を高分解能で特定する、
（３）  画像合成に用いるデータ長（有効ビット数）を比較的大きくとって、階調表現における分解能（濃度やカラーの分解能）を高くする；
などの態様がある。
【００６２】
なお、任意断層面がラインの集合では表すことができないような断層面、例えば球面形状のような断層面である場合には、１ラインごとではなく１ピクセルごとに演算を行う。生成する任意断層面画像データの１ピクセルごとに「注目ピクセル」として設定し、上記と同様に、全ての投影画像データに対してシフト量を求め、合成すべきピクセルを求めて合成する。それを全てのピクセルにおいて算出することで、任意断層面画像データを生成することが可能となる。
【００６３】
＜動作＞
以上のような構成を備え、既述の原理を用いることにより以下のような動作を行うことが可能となる。ここでは、任意断層面画像生成装置１００の動作について説明する。
【００６４】
図６は、任意断層面画像生成装置１００の動作を示すフローチャートである。まず、異なる方向から検体１２０に順次に照射した透過電磁波をそれぞれ検出して複数の透過電磁波データを検出（検出工程）し、該透過電磁波データに対応する投影画像データＤに基づいて断層面画像４１〜４３を３枚程度生成する（ステップＳ６０１）。ステップＳ６０１で生成された断層面画像４１〜４３を平行配列して検体１２０の簡易立体画像４０を生成し表示部１１０に表示する（第１合成工程、ステップＳ６０２）。
【００６５】
ステップＳ６０２において表示される低分解能の簡易立体画像４０において、ユーザが所望する任意断層面を規定する基準点４４〜４６の指定のための操作入力を受け付け（指定入力工程、ステップＳ６０３）て、それらの全てを通る平面として任意断層面４７を設定する（ステップＳ６０４）。そして、ステップＳ６０４において設定された任意断層面４７について、１ラインごとに精細な高分解能の任意断層面画像データを生成する（第２合成工程、ステップＳ６０５）。これによって、精細な高分解能の任意断層面画像を得る。
【００６６】
ステップＳ６０５において生成された高分解能の任意断層面画像は、表示部１１０に表示されたり、記憶装置に格納される等、ユーザによって適宜出力される。
【００６７】
＜効果＞
以上のように、検体１２０の簡易立体画像４０を低分解能で生成し、該簡易立体画像４０において任意断層面４７を指定した上で、当該任意断層面４７についての断層面画像データを高分解能で生成するので、断層面の指定までのプロセスでの画像処理ＲＡＭ１０９の使用量を軽減し、全体として精細な高分解能の任意断層面画像データを高速に生成することが可能となる。
【００６８】
また、空間分解能が低い簡易立体画像４０を用いており、任意断層面４７の指定においてはそのような空間的に粗い画像でも実用上は差し支えないため、高速性と任意断層面４７の指定の適切性とが両立する。
【００６９】
また、表示された簡易立体画像４０を目視しつつ任意断層面４７を指定できるため、任意断層面４７の指定が容易でありまた指定状況を直感的に把握しやすい。
【００７０】
さらに、任意断層面４７として平面を特定するため、多用な断面での断層面画像を得ることができる。
【００７１】
また、複数の断層面画像４１〜４３の平行配列によって簡易立体画像４０を表現しており、比較的シンプルな表示形態でありながら、立体画像上の位置を指定しやすくなっている。
【００７２】
また、撮影に関するハードウェアとしてトモシンセシス系統の装置を用いて構成可能である。
【００７３】
＜第２実施形態＞
上述の第１実施形態では、検体の画像データをトモシンセシスによって得る場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ここでは、本発明の第２実施形態として、検体の画像データをＸ線ＣＴ撮影によって得る場合について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の機能を有する要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７４】
＜構成＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る任意断層面画像生成装置７００の概略構成を示す図である。
【００７５】
任意断層面画像生成装置７００におけるガイド部１０２ａは、略円環状に閉じた周回経路として形成されて、照射部１０１と検出部１０６ａとが該円環の中心を挟んだ対向位置を保って移動自在となっている。そして、照射位置制御部１０３ａが、照射部１０１と検出部１０６ａとの位置関係を保ったまま両者の回転位置を制御する。
【００７６】
検体１２０が横たわった載置部１０４ａは、連結部１０５によってガイド部１０２ａに結合された照射部１０１と、予め定められた位置関係に固定されており、照射部１０１から照射されるＸ線の照射範囲内で検体１２０を支持する。具体的には、載置部１０４ａは、連結部１０５によって、ガイド部１０２ａの中心が位置する側で（図の紙面内については）予め定められた位置に固定されている。ただし、図中の紙面を貫く方向には載置部１０４ａは微速ないしは間欠的に並進移動可能である。また、載置部１０４ａはＸ線を実質的に透過する材質で形成されている。
【００７７】
検出部１０６ａは、照射部１０１ａから照射され載置部１０４ａに載置された検体１２０及び載置部１０４ａを透過した透過電磁波データ、具体的にはＸ線のＣＴ値を検出する。照射部１０１ａ及び検出部１０６ａの組合せは検体１２０の周囲を複数回にわたって回転しつつ、検体１２０に対して複数の方向からＸ線の照射と検出とを行う。また、その複数回の回転中に図中の紙面を貫く方向に載置部１０４ａが微速ないしは間欠的に移動することにより順次にＣＴ値の組が得られ、それらに基づいて所定の間隔での複数の断層面の情報に相当する複数のＣＴ像を得ることが可能となっている。
【００７８】
記憶部１０７ａは、例えば不揮発性メモリが適用されて、検出部１０６ａが検出するＸ線のＣＴ値及び該ＣＴ値を検出したときの照射部１０１の照射位置を記憶する。
【００７９】
生成部１０８ａは、記憶部１０７ａに記憶された複数のＣＴ値と、各ＣＴ値を検出したときの照射部１０１の照射位置とに基づいて、検体１２０の断層面画像データを生成する。また、生成部１０８ａは、該断層面画像データに基づいて、３次元的な構造を有する検体１２０の立体画像のデータを生成する。具体的には、生成部１０８ａは、一時記憶手段であるＲＡＭ１０９ａと連携して、ＣＴ値を適宜ＲＡＭ１０９ａに一時記憶させながら断層面画像データを生成する。さらに、該断層面画像データを適宜ＲＡＭ１０９ａに一時記憶させながら立体画像のデータを生成する。なお、Ｘ線ＣＴ撮影による断層面画像データ及び複数の断層面画像データを含む立体画像データの生成方法については公知の技術を利用可能であり、その詳細な説明は省略するが、例えば、ＦＢＰＭ等によって生成する。
【００８０】
制御部１１２ａは、照射部１０１、照射位置制御部１０３ａ、検出部１０６ａ、記憶部１０７ａ、生成部１０８ａ及び表示部１１０を制御して、比較的少ない情報量で検体の低分解能の立体画像データを生成する。また、制御部１１２ａは該低分解能の立体画像データで表現された簡易立体画像において入力受付部１１１が受け付ける任意の断層面に関する情報に基づいて、照射部１０１、照射位置制御部１０３ａ、検出部１０６ａ、記憶部１０７ａ及び生成部１０８ａを制御して、比較的多い情報量で検体１２０の精細な該任意の断層面画像データを高分解能で生成する。これらにおける「情報量の大小」、「高分解能」、「低分解能」の意味は、第１実施形態と同様である。
【００８１】
なお、上記第１実施形態同様、照射位置制御部１０３ａと、記憶部１０７ａと、生成部１０８ａと、制御部１１２ａとは、一般的なＰＣに内蔵されているようにしても良い。
【００８２】
＜任意断層面の指定＞
次に、ユーザが所望する任意の断層面の設定について第１実施形態とは異なる例を図面を参照して説明する。
【００８３】
図８は、任意断層面の指定方法を示す模式図である。任意断層面の指定に際しては、まずＸ線ＣＴによって生成される断層面画像データで表現された断層面画像８１〜８３を含む簡易立体画像８０を表示部１１０に表示させる。これは第１実施形態ど類似の第１合成プロセスに対応する。次に、ＧＵＩにより基準点８４〜８９の位置を指定する操作入力を受け付けて任意断層面の指定を行う。具体的には、入力された基準点８４〜８９の位置情報に基づいてＢ−スプライン曲線等により曲線９０を設定し、該曲線９０を垂直切断線とする曲面を任意断層面９１として設定する。
【００８４】
なお、基準点８４〜８９を適宜増減することによりＢ−スプライン曲線のようなパラメータ曲線を変化させて所望の任意断層面（その特別の場合として平面形状を含む）を指定することが可能となる。また、任意断層面の垂直切断線を直線とするか曲線とするかは選択可能であり、基準点８４〜８９を直線で結んだ折線を垂直切断線とするような折れ面として任意断層面を設定することも可能である。
【００８５】
こうして指定された任意断層面９１の精細な高分解能の断層面画像データを公知のＸ線ＣＴ撮影による再構成法によって生成する。
【００８６】
＜動作＞
以上のような構成を備え、既述の原理を用いることにより以下のような動作を行うことが可能となる。
【００８７】
図９は、任意断層面画像生成装置７００の動作を示すフローチャートである。まず、検体１２０を並進移動させつつ検体１２０の全周を複数回撮影して複数のＣＴ値を検出（検出工程）し、該ＣＴ値に対応するＣＴ画像情報としての複数の断層面画像データを得る。これは高分解能で行われる。次に、複数の断層面画像データの分解能を下げた低分解能の断層面画像８１〜８３を生成する（ステップＳ９０１）。ステップＳ９０１で生成された断層面画像８１〜８３を平行配列して検体１２０の低分解能の簡易立体画像８０を生成し表示部１１０に表示する（第１合成工程、ステップＳ９０２）。
【００８８】
ステップＳ９０２において表示される低分解能の簡易立体画像８０において、ユーザが所望する任意断層面を規定する基準点８４〜８９の指定のための操作入力を受け付け（指定入力工程、ステップＳ９０３）て、それらの全てを通る曲面として任意断層面９１を特定して設定する（ステップＳ９０４）。そして、ステップＳ９０４において設定された任意断層面９１について、１ラインごとに精細な高分解能の任意断層面画像を生成する（第２合成工程、ステップＳ９０５）。これによって、精細な高分解能の任意断層面画像を得る。
【００８９】
ステップＳ９０５において生成された高分解能の任意断層面画像は、表示部１１０に表示されたり、記憶装置に格納される等、ユーザによって適宜出力される。
【００９０】
＜効果＞
以上のように、本実施形態での断層面画像データは、Ｘ線ＣＴ撮影によって得られるので、既存の撮影装置を基礎として製造することが可能となる。また、該既存の撮影方法を基礎として任意断層面画像データを生成することが可能となる。そして、第１実施形態と同様に、簡易立体画像を用いた断層面指定を行うため、データの処理量が少なく、高速な処理が可能になる。
【００９１】
また、折れ面や曲面を指定可能であるため、多用な断面での断層面画像を得ることができる。
【００９２】
＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【００９３】
たとえば、上記実施形態においては、任意断層面４７，９１が平面又は開曲面の場合を例に説明したが、球や多面体等の表面で表される閉曲面であっても構わない。
【００９４】
さらに、上述の第１及び第２実施形態のそれぞれの要素を適宜組み合わせても構わない。
【００９５】
また、本発明は、必ずしもトモシンセシスやＣＴによって低分解能の立体画像データ及び高分解能の断層面画像データを生成する必要はなく、ＭＲ（MagneticResonance；磁気共鳴）によって生成しても良い。
【００９６】
簡易立体画像を表示部上に可視的に表示して任意断層面を指定することが好ましいが、簡易立体画像をいったんフィルムに焼き付けて可視的なハードコピーとしての簡易立体画像として出力し、そのフィルムをデジタイザ上に載置して基準点の位置の指定入力を行うようにしてもよい。このため、ＣＲＴやＬＣＤなどの可変表示部を持たない場合でも本発明は実現可能である。
【００９７】
また、遠隔地の端末に画像データを送信し、当該端末側で指定した断層面位置の指定情報を受け取ってもよい。この場合の「位置情報の入力を受け付ける情報入力手段」は、遠隔地からの位置指定情報を受信して装置本体に取り込む手段に相当する。
【００９８】
撮影検出機構とは切り離されたデータ処理装置として本発明を実現することもできる。すなわち高分解能の複数の透過画像データが取得された後、それらの複数の透過画像データを他の場所にオンライン又はオフラインで転送すれば、当該他の場所において上記の第１合成プロセスから第２合成プロセスに至るまでのデータ処理を行うことができる。したがって、本発明は任意断層面画像生成用のデータ処理装置としても構成可能である。
【００９９】
これらの変形は、遠隔地医療や救急医療への本発明の活用において特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１実施形態に係る任意断層面画像生成装置の概略構成を示す図である。
【図２】トモシンセシスの原理を示す模式図である。
【図３】シフト加算法の原理を示す模式図である。
【図４】任意断層面の指定方法を示す模式図である。
【図５】任意断層面の生成原理を示す模式図である。
【図６】任意断層面画像生成装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る任意断層面画像生成装置の概略構成を示す図である。
【図８】任意断層面の指定方法を示す模式図である。
【図９】任意断層面画像生成装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０１】
１００，７００  任意断層面画像生成装置
１０１  照射部
１０３  照射位置制御部
１０４  載置部
１０６  検出部
１０７  記憶部
１０８，７０２  生成部
１１０  表示部
１１１  入力受付部
１１１ａ  キィボード
１１１ｂ  マウス
１１２，１１２ａ  制御部
１２０  検体
４０，８０  立体画像データ
４１〜４３，８１〜８３  断層面画像
４４〜４６，８４〜８９  基準点
４７，９１  任意断層面
【図１】
2008154647.tif 000004
【図２】
2008154647.tif 000005
【図３】
2008154647.tif 000006
【図４】
2008154647.tif 000007
【図５】
2008154647.tif 000008
【図６】
2008154647.tif 000009
【図７】
2008154647.tif 000010
【図８】
2008154647.tif 000011
【図９】
2008154647.tif 000012