(57)【要約】【課題】必要領域と不要領域との特性を考慮して不要領域を抑制し、必要領域の濃度分解能が相対的に向上した最大値投影像を得ることができるようにする。【解決手段】ある注目画素が血管のように細く連続している領域の一部か、又は脂肪領域のように広い領域の一部かを判断するために、注目画素の近傍数点の領域の画素の画素値を取得し、注目画素を通る各方向別の画素の画素値の平均値を求める（処理５）。この処理５で求めた平均値（Ｍｅａｎ（０）〜Ｍｅａｎ（１２））  の中での最大値Ｍａｘ  とその方向ｄｍａｘを求める（処理６）。処理６で求めた最大値Ｍａｘ  の方向ｄｍａｘに近似する方向の平均値ＭＳを求める（処理７）。前記最大値Ｍａｘ  から平均値ＭＳを減算した差分値Ｐ’を求める（処理８）。３次元画像データを構成する全ての画素について前記差分値Ｐ’を求め、この差分値Ｐ’を最大値投影に用いる（処理９〜処理１２）。【選択図】      図３
2004174009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元画像データをある方向に投影する際に、その投影方向の画素のうちの最大の画素値を有する画素のデータを投影して２次元画像データを作成する最大値投影方法において、
（ａ）  前記３次元画像データを構成する画素のうちの、ある注目画素の画素値とともに当該注目画素の近傍数点の領域の画素の画素値を取得する工程と、
（ｂ）  前記工程（ａ）  で取得した注目画素及び近傍領域の画素の画素値に基づいて注目画素を通る各方向別の画素の画素値の平均値を求める工程と、
（ｃ）  前記工程（ｂ）  で求めた平均値の中での最大値とその方向を求める工程と、
（ｄ）  前記工程（ｃ）  で求めた最大値の方向に近似する方向の平均値を求める工程と、
（ｅ）  前記工程（ｃ）  で求めた最大値から前記工程（ｄ）  で求めた平均値を減算した差分値を求める工程と、を含み、
前記３次元画像データを構成する全ての画素について、前記工程（ａ）  から工程（ｅ）  の処理を行い、前記工程（ｅ）  で求めた差分値を最大値投影に用いる画素値とすることを特徴とする最大値投影方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は最大値投影方法に係り、特に磁気共鳴イメージング装置等により得られた３次元画像データを２次元に投影する処理において不要信号を抑制し、真の信号の検出能を向上させた最大値投影方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴イメージング装置は、磁気共鳴（ＮＭＲ）  現象を利用して被検体中の所望の検査部位における原子核スピン（以下、単にスピンと称す）の密度分布、緩和時間、分布等を計測して、その計測データから被検体の断層画像を表示できるようになっている。
【０００３】
ここで従来の投影処理で一般的に用いられている最大値投影処理（以下、ＭＩＰ  と称す）について説明する。
【０００４】
３次元画像データをＩ（ｘ，ｙ，ｚ）とし、ｚ軸に対して投影を行ない得られる２次元投影画像をＩ’（ｘ，ｙ）  とする。
【０００５】
ＭＩＰ  では以下の処理をすべてのｘ，ｙ  に対して行なう。
【０００６】
Ｉ’（ｘ，ｙ）  は、Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）のすべてのｚの画素に対しての最大値とする。
【０００７】
これを以下の様に記すことにする。
【０００８】
Ｉ’（ｘ，ｙ）  ＝ＭＡＸｚ［Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）］
これにより、各画素の最大値がその投影方向に対しての代表値となる。投影方向で信号強度が高いもののみが投影データとして表示される。
【０００９】
図１１は従来のＭＩＰ  処理の流れを模式的に示す説明図である。
【００１０】
３次元画像データをＰとして、それぞれの画素をＰ（ｘ，ｙ，ｚ）とする。ｚ軸方向に投影を行い、投影画像をＭＩＰ（ｘ，ｙ）で示す。画像データはｘ軸、ｙ軸、ｚ軸にそれぞれＸｍ，  Ｙｍ，Ｚｍまであるものとする。処理１ではｘに１を代入する。処理２では、ｙに１を代入する。処理３では、投影画像ＭＩＰ（ｘ，ｙ）を０クリアする。処理４では投影方向ｚに１を代入する。
【００１１】
処理５は、投影画像ＭＩＰ（ｘ，ｙ）と注目画素Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）との大きい方を新たにＭＩＰ（ｘ，ｙ）に代入する。処理６では、ｚに１ずつ足して、処理５をｚがＺｍになるまで繰り返す。これにより、ｘ＝１，ｙ＝１  でのｚ軸方向の投影画像ＭＩＰ（１，１）が得られる。処理７は、これら処理３から処理６までをｙに１ずつ足してＹｍまで繰り返す。処理８は、これらの処理２から処理７までをｘに１ずつ足して、Ｘｍまで繰り返す。これらの処理により、投影画像ＭＩＰ（ｘ，ｙ）を求める。
【００１２】
図１２は従来の最大値投影方法によって作成されるＭＩＰ  像を模式的に示す説明図である。図１２（Ａ）に示すように、３次元データ２０１  をｚ軸方向と直交する投影面２０２  に図１１で示した処理を行うことにより投影する。
【００１３】
ここで、図１２（Ａ）に示すように３次元データ２０１  が、現在投影することにより見たい領域、つまり必要領域２０３  が、投影画像に反映したくない不要領域２０４  で囲まれてしまっているとする。
【００１４】
この場合、従来の最大値投影方法によって作成されるＭＩＰ  像は、図１２（Ｂ）に示すように不要領域の中に必要領域が表示される。このため、必要領域２０３  とその周囲との濃度分解能は不要領域２０４  のため、高くない。従って、従来はこの問題を解決するために、図１２（Ｃ）に示すように先ず所望の投影軸と直交する軸の投影像を作成する。図１２（Ｃ）はｚ軸と直交するｘ軸の方向に投影した図を示す。その図では、不要領域２０４  と必要領域２０３  との領域が、分離されているため、操作者が手操作で、必要領域２０３  を含み、かつ不要領域２０４  を含まないように関心領域（ＲＯＩ）２０６を設定する。ＲＯＩ２０６内の画素だけを用いて投影処理を行うことにより、ｚ軸に投影したときに図１２（Ｄ）に示すように所望の必要領域２０３  のみが濃度分解能が高く描出される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の最大値投影方法は、（１）  最大値投影で検出しようとする部位以外の画素が大きい値を持ってしまう場合や、（２）  ある塊の不要な信号があり、その値が大きい場合、不要な信号（最大値投影で得たい部位以外）が投影されてしまい、その結果、必要領域の濃度分解能が低くなるという問題がある。また、これを解決するためには、ユーザがＲＯＩ  を設定する必要があるが、この場合にはＲＯＩ  の設定が煩雑になるという問題がある。
【００１６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ＭＲＩ装置等によって得られる３次元画像データのうち、検出したい必要領域と検出したくない不要領域との特性を考慮して不要領域を抑制し、必要領域の濃度分解能が相対的に向上した投影像を得ることができる最大値投影方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、３次元画像データをある方向に投影する際に、その投影方向の画素のうちの最大の画素値を有する画素のデータを投影して２次元画像データを作成する最大値投影方法において、
（ａ）  前記３次元画像データを構成する画素のうちの、ある注目画素の画素値とともに当該注目画素の近傍数点の領域の画素の画素値を取得する工程と、
（ｂ）  前記工程（ａ）  で取得した注目画素及び近傍領域の画素の画素値に基づいて注目画素を通る各方向別の画素の画素値の平均値を求める工程と、
（ｃ）  前記工程（ｂ）  で求めた平均値の中での最大値とその方向を求める工程と、
（ｄ）  前記工程（ｃ）  で求めた最大値の方向に近似する方向の平均値を求める工程と、
（ｅ）  前記工程（ｃ）  で求めた最大値から前記工程（ｄ）  で求めた平均値を減算した差分値を求める工程と、を含み、
前記３次元画像データを構成する全ての画素について、前記工程（ａ）  から工程（ｅ）  の処理を行い、前記工程（ｅ）  で求めた差分値を最大値投影に用いる画素値とすることを特徴としている。
【００１８】
最大値投影方法によって検出したい信号は、血管のように細く信号領域が連続しているのに対し、不要信号は、脂肪領域のように広い信号領域により構成される。そこで、本発明では、ある注目画素について、その注目画素の近傍数点の領域、例えば、３×３×３の立方領域の画素の画素値を利用し、ある注目画素が血管のように細く連続している領域の一部か、又は脂肪領域のように広い領域の一部かにより、前者の場合には大きく、後者の場合には小さくなるように画素値の大きさを変えるようにしている。
【００１９】
即ち、前記工程（ｂ）  により注目画素を通る各方向別の画素の画素値の平均値を求める。尚、この平均値は、注目画素から離れていくほど重みが低くなる重みづけした算術平均を使用することができる。
【００２０】
ここで、注目画素が細く連続している領域の一部の場合には、その連続している方向の画素の画素値の平均値は、他の方向の画素の画素値の平均よりも高くなり、一方、注目画素が広い領域の一部の場合には、各方向の画素の画素値の平均値は、ほぼ同じ値となる。
【００２１】
そこで、各方向別に求めた平均値の中での最大値と、その最大値の方向に近似する方向の平均値とを求め、これらの差分値を求める。このようにして求めた差分値は、注目画素が細く連続している領域の一部の場合には大きくなり、注目画素が広い領域の一部の場合には小さくなる。尚、最大値の方向に近似する方向の平均値を求める際に、最大値の方向を除く他の方向別に求めた平均値に対して、最大値の方向から離れている方向の平均値ほど重みが低くなる重みづけした算術平均を使用することができる。
【００２２】
そして、３次元画像データを構成する全ての画素について、上記の差分値を求め、この差分値を最大値投影に用いる画素値としている。即ち、ある投影方向の画素のうちの差分値が最大のものが投影される。脂肪領域のように広い領域にわたる画素は、画素値が大きくても差分値は小さくなり、最大値投影の対象画素から外すことができ、臨床上有効な情報のみを抽出することができ、また、検出したい部分の濃度分解能の相対的な向上も図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る最大値投影方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２４】
図１は本発明を適用した磁気共鳴用画像処理表示装置を示す全体構成のブロック説明図である。３次元の画像データは、通信装置１１４  又は光ディスク１１０  等の外部記憶装置より入力される。
【００２５】
入力された画像は、メモリ１１１  や磁気ディスク装置１１３  等に蓄えられる。これを中央処理装置（ＣＰＵ）１０８  により画像処理等が行なわれ、ＣＲＴ等のディスプレイ１０９  に表示される。
【００２６】
以下、本発明を適用した磁気共鳴イメージング装置の構成を図２を用いて説明する。
【００２７】
図２はＭＲＩ装置の全体構成のブロック図を示す。
【００２８】
ＭＲＩ装置は、ＮＭＲ現象を利用して被検体中の所望の検査部位における原子核スピンの密度分布や緩和時間分布等を計測して、その計測から被検体の任意の断面を画像表示するものである。
【００２９】
図２において、被検体１１２  に静磁場を与える静磁場コイル１０１  と、被検体１１２  に傾斜磁場を与える傾斜磁場コイル１０２  及び傾斜磁場電源１０３  と、被検体１１２  の生態組織を構成する原子の原子核にＮＭＲ現象を起こさせる高周波パルス（以下、ＲＦパルスという）を所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する照射コイル１０４  と、この照射コイル１０４  からのＲＦパルスにより被検体１１２  にＲＦ磁場を照射する送信系１０５  と、ＮＭＲ現象による放出されるエコー信号を検出する受信コイル１０６  及び受信系１０７  と、この受信系１０７  で検出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行う信号処理系（ＣＰＵ）１０８  と、画像を表示する表示手段（ディスプレイ）１０９  と、光ディスク１１０  と、データを蓄積する記憶装置１１１  と、磁気ディスク装置１１３  と、通信装置１１４  とを備えている。
【００３０】
傾斜磁場は、エコー信号に位置情報を与えるために与えられるもので、直交する３軸方向の傾斜磁場がそれぞれ所定のパルスシーケンスにより印加される。これらの装置により、被検体１１２  の任意の断面の２次元画像データを得ることができるとともに、３次元画像データも得ることができる。
【００３１】
次に本発明に係る最大値投影方法について説明する。
【００３２】
図３は本発明に係る最大値投影方法の処理の流れを模式的に示す説明図である。
【００３３】
図３において、３次元画像データをＰとし、それぞれの画素の値をＰ（ｘ，ｙ，ｚ）としてｚ軸方向に投影するものとし、その投影画像をＭＩＰ（ｘ，ｙ）とする。３次元画像データはｘ軸、ｙ軸、ｚ軸にそれぞれＸｍ，Ｙｍ，Ｚｍまであるものとする。
【００３４】
処理１では、ｘに１を代入する。処理２ではｙに１を代入する。処理３では、投影画像ＭＩＰ（ｘ，ｙ）を０クリアする。処理４では投影方向ｚに１を代入する。処理５では注目画素Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）として、その近傍の画素の領域で、注目画素を中心に方向を仮定して、その方向毎に画素の平均（Ｍｅａｎ（０）〜Ｍｅａｎ（１２））  を求める。
【００３５】
いま、図４（Ａ）に示すように近傍領域を３×３×３の領域とし、この領域をｚ軸方向に見やすく示すと、図４（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）のようになり、それぞれ注目画素のｚ位置から−１、０、＋１の位置の画素群を示している。注目画素２０５  は図４（ｃ）の中央になる。図４では３×３×３の場合の１３通りの方向が全て示されており、黒く示してある部分が、ある方向での構成画素を示す。このように近傍領域を３×３×３の領域とすると、注目画素を通る方向は、方向０から方向１２までの１３通りの方向が定義できる。ここでは３×３×３の領域を示したが、これとは大きさの異なる近傍領域を採用してもよいことは言うまでもない。
【００３６】
図５を用いて図３の処理５を説明する。図５の処理５−１  では、図４に示した１３通りの方向のそれぞれに対して、それを構成する画素の重み付け平均（Ｍｅａｎ（０）〜Ｍｅａｎ（１２））  を求めている。重みｗ１，ｗ２，ｗ３は全て１でもよいし、注目画素に近いほど、大きな値になるようにしても良く、例えば、ｗ１＝ｗ３＝０．５，ｗ２＝１にしてもよい。
【００３７】
図３の処理６では、処理５で求めた１３通りの方向の各平均の中の最大値Ｍａｘ  と、その最大値Ｍａｘ  の方向ｄｍａｘを求める。図６を用いて図３の処理６を説明する。図６の処理６−１  では、方向毎の平均値の最大値Ｍａｘ  に方向０の平均値を代入して、最大の方向ｄｍａｘに方向０を設定する。処理６−２  では変数ｉに１を設定する。処理６−３  ではＭａｘ  と方向ｉの平均値Ｍｅａｎ（ｉ）  を比較して、Ｍａｘ  の方が大きいときは処理６−４  に進み、そうでない場合は、処理６−５  に進む。処理６−４  ではＭａｘ  に新たに方向ｉの平均値Ｍｅａｎ（ｉ）  を代入して、最大の方向ｄｍａｘにｉを代入する。処理６−５  では、これらの処理６−３  から処理６−４  までをｉに１ずつ足して、１２まで繰り返し、全ての方向の平均値から最大値Ｍａｘ  とその最大値Ｍａｘ  の方向ｄｍａｘを求める。
【００３８】
図３の処理７では、ｄｍａｘの方向の近傍の方向の平均Ｍｅａｎの平均値ＭＳを求める。
【００３９】
図７はｄｍａｘが方向４の場合の近傍の方向全てを示している。３×３×３の中央の注目画素２０５  に対して、ｚ軸方向を方向４と定義している。このため、方向４に隣接する方向は、図７で示すように方向０，１，２，３，５，６，７  及び８  の８方向存在する。同様に、ｄｍａｘの方向が１，３，５，７，９，１０及び１２の場合も近傍の方向は８方向存在する。一方、ｄｍａｘの方向が０，２，６  及び８  の場合（  即ち、３×３×３の８つの頂点を通る方向の場合）は、その近傍の方向は６方向存在する。
【００４０】
図８を用いて図３の処理７を説明すると、例えば、処理７−１  でｄｍａｘの方向が４と判定されると、この方向４に近似する方向をそれぞれｉ（１）＝０，ｉ（２）＝１，ｉ（３）＝２，  ｉ（４）＝３，ｉ（５）＝５，ｉ（６）＝６，ｉ（７）＝７，ｉ（８）＝８に設定して、その数８をｉｎに設定する。処理７−３  では近傍の方向の各平均の平均を代入する変数ＭＳを０クリアする。処理７−４  ではｊに１を代入する。処理７−５  ではＭＳに方向ｉ（ｊ）の平均値Ｍｅａｎ（ｉ（ｊ））を足して、その結果を新たにＭＳにする。処理７−６  では処理７−５  をｊを１からｉｎまで繰り返し、近傍全ての平均の合計をＭＳにする。処理７−７  では平均の合計ＭＳを、近傍の方向の数ｉｎで割り平均として、新たにＭＳに代入する。
【００４１】
図３の処理８では、処理６で求めた最大値Ｍａｘ  から処理７で求めたＭＳを減算し、その差分値をＰ’とする。ここで単純な差分を行ったが、重みづけ差分を行ってもかまわない。
【００４２】
処理９では、処理８で求めたＰ’を注目画素Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）の画素値の代わりに用いて、ＭＩＰ  処理を行いＭＩＰ（ｘ，ｙ）を求める。処理１０では、ｚに１を足して、処理４から処理９をｚがＺｍになるまで繰り返す。これにより、ｘ＝１，ｙ＝１  でのｚ軸方向の投影画像ＭＩＰ（１，１）が得られる。処理１１は、これら処理３から処理１０までをｙに１ずつ足して、Ｙｍまで繰り返す。処理１２は、これらの処理２から処理１１までをｘ  を１ずつ足して、Ｘｍまで繰り返す。これらの処理により、投影画像ＭＩＰ（ｘ，ｙ）を求める。
【００４３】
尚、この実施の形態では、注目画素を中心に３×３×３の領域を対象としたため、ある方向ｄｍａｘに対して近傍の方向の距離が一定していたが、もっと大きいマトリックスに着目して近傍の距離に応じて、距離が小さいほど大きい重みづけをして平均化処理してもよい。
【００４４】
図９は注目画素を中心に５×５のマトリックスの例を示している。説明の簡便のため２次元で説明する。
【００４５】
図９に示すように２次元の５×５のマトリックスでは、７方向定義できる。方向４の画素の平均Ｍｅａｎ（４）  が最大であるとすると、図３の処理７のＰ’を次式、
【００４６】
【数１】
Ｐ’＝（ｗ１＊Ｍｅａｎ（３）＋ｗ１＊Ｍｅａｎ（５）＋ｗ２＊Ｍｅａｎ（２）＋ｗ２＊Ｍｅａｎ（６）＋ｗ３＊Ｍｅａｎ（１）＋ｗ３＊Ｍｅａｎ（７）＋ｗ４＊Ｍｅａｎ（０））／（ｗ１＋ｗ１＋ｗ２＋ｗ２＋ｗ３＋ｗ３＋ｗ４）
のように重みづけ平均を行ってもよい。さらに最大の方向に近い方向ほど重みを大きくしてもよい。即ち、ｗ１≧ｗ２≧ｗ３≧ｗ４としてもよい。
【００４７】
次に、本発明に係る最大値投影方法の作用について図１０を参照しながら説明する。
【００４８】
図１０（Ａ）で示すように必要領域２０３  が不要領域２０４  で囲まれている３次元データ２０１  の場合について説明する。この３次元データ２０１  はｚ軸方向に直交する投影面２０２  に投影されるものとする。図１０（Ｂ）は不要領域２０４  の一部を５×５のマトリックスで抜き出して示してある。説明の簡便のため２次元で示した。不要領域２０４  の注目画素２０５  の周囲はほぼ同輝度で広い範囲の領域である。
【００４９】
図１０（Ｂ）ではそれを５の画素値であると仮定して示す。図１０（Ｃ）は必要領域２０３  を注目画素２０５  として抜き出したものであり、線状に高輝度領域が並んでいる。図１０（Ｃ）中では画素値を１０として示してある。このような３次元データ２０１  を従来のＭＩＰ  処理を行うと、図１０（Ｄ）で示すようになり、不要領域２０４  が必要領域２０３  に接して描出される。
【００５０】
本発明では、図１０（Ｂ）の領域では、図３の処理８で最大方向の平均値Ｍａｘ  と最大方向近傍の平均値ＭＳは同じ値（図１０（Ｂ）の例ではともに値５）となる。このため、処理８でＰ’が０となり、この値は最大値となりえず、投影されない。
【００５１】
一方、必要領域２０３  では、処理８で最大方向の平均値Ｍａｘ  は１０になるが、近傍の平均値ＭＳは処理７で０になる。ここで、処理８でＰ’はＭａｘ  、つまり最大方向の平均値と等しくなる。図中では注目画素と同じ値で変化しない。このため、必要領域２０３  は、従来と同じに描出される。必要領域２０３  は更にある方向の画素が平均化されているので、これによりＳＮも向上する。図１０（Ｅ）は、本発明によって最大値投影された結果を示しており、不要領域２０４  は描出されなくなり、必要領域２０３  のみを描出することができる。
【００５２】
尚、この実施の形態では、磁気共鳴イメージング装置により得られた３次元データをＭＩＰ  処理するようにしたが、本発明はＸ線ＣＴ装置等の他のモダリティから得られた３次元データのＭＩＰ  処理にも適用できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、不要な領域を選択的に抑制し、検出したい必要領域の濃度分解能が相対的に向上した投影像が得られるため、臨床上有効な情報を提供できる効果がある。
【００５４】
更に、上記の情報を得るために操作者が不要領域を手作業で削除する必要がなくなり、患者撮影から診断までのスループットが向上し、患者の拘束時間を短くできる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した磁気共鳴用画像処理表示装置を示す全体構成のブロック説明図
【図２】ＭＲＩ装置の全体構成のブロック図
【図３】本発明に係る最大値投影方法の処理の流れを模式的に示す説明図
【図４】注目画素を中心とする３  ×３  ×３  の領域での注目画素を通る各方向を説明するために用いた図
【図５】図３の処理５を説明するために用いた図
【図６】図３の処理６を説明するために用いた図
【図７】ある方向に隣接する方向を説明するために用いた図
【図８】図３の処理７を説明するために用いた図
【図９】注目画素を中心とする５  ×５  の２次元領域での注目画素を通る各方向を説明するために用いて図
【図１０】本発明に係る最大値投影方法の作用を説明するために用いた図
【図１１】従来のＭＩＰ  処理の流れを模式的に示す説明図
【図１２】従来の最大値投影方法によって作成されるＭＩＰ  像を模式的に示す説明図
【符号の説明】
１０８  …中央処理装置（ＣＰＵ）、２０１  …３次元データ、２０２  …投影面、２０３  …必要領域、２０４  …不要領域、２０５  …注目画素
【図１】
2004174009.tif 000003
【図２】
2004174009.tif 000004
【図３】
2004174009.tif 000005
【図４】
2004174009.tif 000006
【図５】
2004174009.tif 000007
【図６】
2004174009.tif 000008
【図７】
2004174009.tif 000009
【図８】
2004174009.tif 000010
【図９】
2004174009.tif 000011
【図１０】
2004174009.tif 000012
【図１１】
2004174009.tif 000013
【図１２】
2004174009.tif 000014