(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象のボリュームデータに基づいて前記観察対象を可視化する画像処理方法であって、
前記観察対象の、一部に球面を含む断面の基準となる基準平面を決定するステップと、
前記断面の前記ボリュームデータ上の座標を計算して、当該座標の値を決定するステップと、
前記座標の値を用いて描画するステップと、
前記基準平面が前記球面を構成する球の中心を中心として回転するステップと、
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、
前記球面の半径が変更可能である画像処理方法。
【請求項３】
請求項１記載の画像処理方法であって、
前記座標の値に加えて前記座標の周辺の値を更に用いて描画するステップを有する画像処理方法。
【請求項４】
請求項１記載の画像処理方法であって、
前記ボリュームデータは、管状組織のボリュームデータであり、
ＧＵＩにより前記管状組織の直交断面を定めるステップと、
前記直交断面上の各ボクセルを描画するステップと、
を有する画像処理方法。
【請求項５】
請求項１記載の画像処理方法であって、
前記ボリュームデータは、管状組織のボリュームデータであり、
ＧＵＩにより前記管状組織の中心パスを定めるステップを有する画像処理方法。
【請求項６】
コンピュータに、請求項１ないし５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可視化する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】
コンピュータを用いた画像処理技術の進展により人体の内部構造を直接観測することを可能にしたＣＴ（Computed Tomography）、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）の出現は医療分野に革新をもたらし、生体の断層画像を用いた医療診断が広く行われている。さらに、近年では、断層画像だけでは分かりにくい複雑な人体内部の３次元構造を可視化する技術として、例えば、ＣＴにより得られた物体の３次元デジタルデータから３次元構造のイメージを直接描画するボリュームレンダリングが医療診断に使用されている。
【０００３】
ボリュームレンダリングにおける３次元画像処理として、ボリュームデータから任意断面を切り出し、その断面を表示するＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）、ボリュームデータの内部にパスを設定しそのパスに沿った断曲面を設定し、その断面画像を表示するＣＰＲ（Curved Planer Reconstruction）、雑音を軽減し、血管のように蛇行する組織を観察しやすくするために、厚みのある領域を切り出してＭＰＲ処理を行う厚み付きＭＰＲなどが一般に使用されている。
【０００４】
一方、視点と投影面を設定し、視点と投影面との間に存在するボリュームデータを、その投影面に視点から見たように投影する投影法が存在する。この投影法には、平行投影法と透視投影法とが知られている。
【０００５】
平行投影法は、視点が無限遠に設定されており、この視点から平行に投影面に投影を行うものであり、ボリュームデータに変換された臓器などの対象物をその外側からみた画像として構成する場合に適している。一方、透視投影法は、視点と投影面との間に存在するボリュームデータを、視点を中心位置として放射状に投影面に投影するものであり、臓器に対する仮想内視鏡を作成するのに適している。
【０００６】
図１８は、ボリュームデータ６１の断面表示を行う従来手法の平面ＭＰＲを説明するための図である。平面ＭＰＲは、例えば、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、腸６２を含むボリュームデータ６１を、任意の平面である断面６３で切断し、図１８（ｃ）に示すように、断面６３上のボクセルを描画することによって、図１８（ｄ）に示すような腸６２の断面像６４を得る手法である。
【０００７】
また、ＭＰＲにあっては単一の平面上の組織に限り描画され、組織の立体関係を把握するのが難しいので、ボリュームデータを互いに交わる二つ以上の平面で切断し、切断面を展開して複数のＭＰＲを同時に表示し、例えば、立方体で切断した断面を展開表示する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、ボリュームデータに対して、球の中心を視点にして内側から球面上に光を投影し、その球面投影画像を平面に展開して表示する方法が知られている。この場合、球面を多面体（立方体／２６面体）で近似し、各面に対して垂直に投影を行う（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２１９４４８号公報
【特許文献２】米国特許第６，３６９，８１２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１９は、従来の仮想内視鏡表示を説明するための図である。従来の仮想内視鏡表示では、視点６６から腸６２を見て、投影面６４に投影した透視投影画像６７を表示する。このため、腸６２を観察する場合に腸６２の内側面しか表示されない。
【００１０】
また、図２０は、従来の平面ＭＰＲの問題点（１）を説明するための図である。従来の平面ＭＰＲでは、図２０（ｂ）に示すように、断面７０が腸６２の走行方向に対して垂直になっている場合は、断面像７１により腸６２の全体の形状が明瞭になるが、図２０（ａ），（ｃ）に示すように、腸６２の走行方向が断面６８，７２に対して斜めになっている場合は、断面像６９，７３に示すように、腸６２の垂直断面が表示されないため、腸６２の断面形状が把握しにくい。また、断面６８，７０，７２の角度を動かすと切断位置が動くため、腸６２の表示箇所を把握するのが難しい。
【００１１】
一方、図２０（ｂ）においては、断面像７１に表示される腸６２の断面がほぼ円形であることにより、断面７０が腸６２に直交していると判断できるが、円形でない器官の場合はその判断が困難である。特に、患部周辺の観察は直交断面を基準に行われるため、ＭＰＲ画像から直交断面を判断できないと円滑な診察の妨げとなる。
【００１２】
図２１は、従来の平面ＭＰＲの問題点（２）を説明するための図である。腸６２などの管状組織に対する仮想内視鏡検査の場合に、断面１〜７等におけるＭＰＲ画像を利用しつつ管状組織の中心パス７４を設定することが従来から行われているが、管状組織の奥行きおよび走行方向が把握しにくいため、適切な直交断面角度の設定が難しかった。
【００１３】
すなわち、正確な画像を得るためには、仮想内視鏡検査の走行方向に対して垂直に断面を設定する必要があるが、管状組織の蛇行に合わせて断面の角度を調節することが難しかった。例えば、断面１〜７等におけるＭＰＲ画像を見ながら中心パス７４を指示していくが、断面３→断面４、および断面５→断面６に移行する場合に、腸６２の中心を見つけることが難しかった。更に組織中心を繋げて中心パスを設定することも難しかった。
【００１４】
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、観察対象の奥行き情報を容易に把握可能な表示を行う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。
【００１５】
また、本発明は、観察対象である腸、血管あるいは気管などの管状組織に対する直交断面方向を容易に設定すること、および管状組織の中心パスを容易に設定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】
【００１６】
本発明の画像処理方法は、ボリュームデータを可視化する画像処理方法であって、基準平面上の各位置と前記基準平面からの各距離とから各座標を決定するステップと、ボリュームデータ内の前記各座標上の各値を決定するステップと、前記各値を用いて描画するステップと、を有する。
【００１７】
上記構成によれば、基準平面上の各位置と前記基準平面からの各距離から各座標を任意に定めることにより、ボリュームデータをオーバーハングのない任意の形状で切断した断面を描画することができる為、観察対象の奥行き情報を容易に把握可能な表示を行うことができる。これにより、観察対象に対する直交断面方向、および観察対象の中心パスを容易に設定することができる。
【００１８】
また、本発明の画像処理方法は、前記各座標の内、前記ボリュームデータの一部の領域に含まれる前記各値のみを描画するものである。
【００１９】
上記構成によれば、必要な箇所のみを描画することにより、観察対象の画像を迅速に表示することができる。
【００２０】
また、本発明の画像処理方法は、前記各距離が、単一のパラメータで一斉に変更可能であるものである。また、本発明の画像処理方法は、ＧＵＩにより前記パラメータを変更するステップを有する。また、本発明の画像処理方法は、前記パラメータを変化させてアニメーション表示を行うものである。
【００２１】
また、本発明の画像処理方法は、前記各座標の少なくとも一部が球面上に位置するものである。また、本発明の画像処理方法は、前記球面の半径が変更可能であるものである。
【００２２】
また、本発明の画像処理方法は、前記基準平面が回転可能であるものである。
【００２３】
また、本発明の画像処理方法は、前記各値に加えて前記各座標の周辺の値を更に用いて描画するステップを有する。
【００２４】
上記構成によれば、観察対象のボリュームデータを厚み領域で切断し、厚み領域内の平均値、最大値あるいは最小値などのボクセル値を投影面に投影することにより、造影剤などの雑音を軽減し、血管のように蛇行する組織が観察しやすくなるとともに、血管等の中心パスを容易に設定できるので、仮想内視鏡検査を迅速に行うことができる。また、球面上に存在する情報は球面が回転しても球面上に存在し続けるので情報を見失うことが無くなり、血管等の中心パスを直感的に設定できる。
【００２５】
また、本発明の画像処理方法は、前記ボリュームデータは、管状組織のボリュームデータであり、ＧＵＩにより前記管状組織の直交断面を定めるステップと、前記直交断面上の各ボクセルを描画するステップと、を有する。また、本発明の画像処理方法は、前記ボリュームデータは、管状組織のボリュームデータであり、ＧＵＩにより前記管状組織の中心パスを定めるステップを有する。さらに、本発明の画像処理プログラムは、コンピュータに、本発明の画像処理方法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】
【００２６】
本発明によれば、基準平面上の各位置と前記基準平面からの各距離から各座標を任意に定めることにより、ボリュームデータをオーバーハングのない任意の形状で切断した断面を描画することができる為、観察対象の奥行き情報を容易に把握可能な表示を行うことができる。これにより、観察対象に対する直交断面方向、および観察対象の中心パスを容易に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１６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ピラミッド状の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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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セットは、画像処理部１１６内の球面ＭＰＲ部１１２に導かれる。球面ＭＰＲ部１１２は、詳しくは後述するが、ボリュームデータを可視化するものである。球面ＭＰＲ部１１２は、基準平面上の各位置と基準平面からの各距離とから各座標を決定し、ボリュームデータ内の各座標上の各値を決定し、決定した各値を用いて描画する。なお、基準平面は、後述する操作部１１３からの指示によりインタラクティブに変更可能である。球面ＭＰＲ部１１２において描画されたボリュームデータは、後処理部１１４に供給される。
【００３３】
後処理部１１４は、球面ＭＰＲ部で描画された画像と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の処理を行う。後処理部１１４で処理された画像はディスプレイ１１５に供給され表示される。
【００３４】
また、操作部１１３は、キーボードやマウスなどからの操作信号に応じて、球面ＭＰＲにおける基準平面の設定や描画対象のボリュームデータの座標決定等の制御信号を生成し画像処理部１１６に供給する。これにより、ディスプレイ１１５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。
【００３５】
図１は、本発明の実施形態にかかる球面ＭＰＲによる画像処理方法を説明するための図である。本実施形態の球面ＭＰＲでは、まず、図１（ａ），（ｂ）に示すように、球面または球面と平面の組み合わせからなる断面１１で腸１２を切断するように、基準平面上の各位置と基準平面からの各距離とから各座標を決定する。そして、決定した（ボリュームデータ内の）各座標上の各ボクセル値を決定し、この断面１１上のボクセル値を投影面１３に平行投影することにより、図１（ｃ）に示すような腸１２の断面像１４を作成する。球面部分の画像はＣＰＲ画像と異なり伸張を行わずに投影するため、立体的な情報を把握しやすくなる。また、本手法によれば、従来の仮想内視鏡による表示よりも処理量を低減できる。
【００３６】
図２は、本発明の実施形態にかかる球面ＭＰＲによる画像処理方法において、球面の半径を変える場合の説明図である。本実施形態では、図２（ａ）の断面１５、図２（ｂ）の断面１７、図２（ｃ）の断面１９に示すように、断面１５，１７，１９の一部である球面の半径を、ＧＵＩ（Graphical User Interface）によりユーザがインタラクティブに変えることができる。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、球面の半径を大きくすれば、スクリーンに向かって奥のほうが見えるので、断面像１６に示すように腸１２の内部の奥の方の走行を把握できる。一方、球面の半径を小さくすれば、図２（ｃ）の断面像２０に示すように、腸１２の内部の手前の方の走行が表示され、腸１２の走行を立体的に観察することができる。したがって、球面の半径を腸１２に連動して適切に設定することにより、的確な診断を行うことができる。
【００３８】
図３は、本発明の実施形態にかかる球面ＭＰＲによる画像処理方法において、球面を含む断面の向きを変える場合の説明図である。本実施形態では、腸１２の仮想内視鏡検査において、医師等が球面を含む断面の向きをＧＵＩによりインタラクティブに変えることができる。
【００３９】
この場合、図３（ａ），（ｂ）に示すように、断面２１，２３の向きが腸１２の走行に対して斜めになった場合は、腸１２は断面像２２，２４内で斜めの角度に応じて表示され、また、球面の向きを変えても平面ＭＰＲ画像と異なり、腸１２内の同一箇所が画像上に引き続き描画されるので観察対象を見失うことがない。また、図３（ｃ）の断面像２６に示すように、表示される腸１２が画像の中心にあることにより、腸１２の走行方向及び直交断面を容易に判断することができる。
【００４０】
図４は、本発明の実施形態にかかる球面ＭＰＲによる画像処理方法の効果（１）を説明するための図である。本実施形態によれば、断面２７によって、断面２７と管状組織（腸１２）との交差部分が断面像２９上に表示される。ここでは、交差部分が断面像２９の中心からずれた位置に表示されているので断面２７は管状組織に対して直交断面を示していないことがわかる。ここで断面２７を断面２８へと回転させることによって、断面２８と管状組織（腸１２）との交差部分が断面像３０として表示される。このようにすると、交差部分が断面像３０の中心に表示されているので断面２８は管状組織に対して直交断面を示していることがわかる。このようにすることで、断面２７，２８の半球部分を利用して３次元的に管状組織（腸１２）の向きが判断できるので、管状組織の走行方向及び直交断面の探索が容易になる。
【００４１】
図５は、本発明の実施形態にかかる球面ＭＰＲによる画像処理方法の効果（２）を説明するための図である。従来は、図５（ａ）に示すように、平面断面１〜７の断面像により腸６２の中心パス７４を設定していたが、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、球面を含む断面３１〜３４で切断した断面像により腸６２の中心パス７４を設定するため、直交断面が容易に得られるのに加えて、進行方向に関する情報も得られるため、中心パス７４の設定が容易になる。更に、図１７に示すように、半球の大きさ（半径）を変えることによって、進行方向の情報が得られる距離を自由に変更できるため、管状組織の形態および太さに応じて最適な情報（前方の情報）を取得することができる。例えば、管状組織が大きく歪曲している箇所では半球の半径を小さくすることで管状組織の歪曲を適確に捉え、管状組織がまっすぐな箇所では半球の半径を大きくすることで広範囲の情報を効率よく取得することが出来る。更に、中心パスを設定する場合には、大きく歪曲している箇所では半球の半径を小さくすることで小刻みに中心パスを設定し確実に中心パスを設定しつつ、管状組織がまっすぐな箇所では半球の半径を大きくすることで大きい間隔で中心パスを設定し、効率よく中心パスを設定することが出来る。
【００４２】
図６は、本実施形態の画像処理方法の変形例１として、断面の投影方法を示す。図６（ａ）は、腸１２の断面３５を投影面１３に平行投影する場合であり、腸１２の内壁を詳細に観察する場合に適している。また、図６（ｃ）は、視点３６から腸１２の断面３５を投影面１３に透視投影する場合であり、腸１２の仮想内視鏡に近い画像を表示し、仮想内視鏡画像と比較観察するときには有利である。また、図６（ｂ）は、腸１２の内部を透視投影し、腸壁を平行投影する場合であり、仮想内視鏡に近い画像を表示しながら、腸壁を詳細に観察する場合に適している。
【００４３】
上記いずれの投影方法であっても、ＭＰＲや円筒投影法で得られる画像のように、条件によって縮尺や画像上の歪みが発生しないのでより直感的な画像が得られ、ユーザにとって誤解のない診断を行うことができる。
【００４４】
また、本実施形態の画像処理方法の変形例２として、厚みのある球状断面で観察臓器を切断して表示する厚み付きＭＰＲも可能である。すなわち、描画対象の各座標のボクセル値に加えて各座標の周辺の座標のボクセル値を用いて描画することにより、従来の厚み付きＭＰＲ画像や厚み付きＣＰＲ画像と同様に、球面断面に厚みを持たせ、投影方向にボリュームデータの平均値、最大値あるいは最小値を表示することも出来る。この場合、厚みは観察する場所によって可変であっても良い。本実施形態の厚み付き球面ＭＰＲによれば、造影剤などの雑音を軽減し、血管のように蛇行する組織が観察しやすくなるとともに、血管等の中心パスを容易に設定できるので、仮想内視鏡検査を迅速に行うことができる。
【００４５】
図７は、本実施形態の画像処理方法の変形例３として、ボリュームデータを切断する断面の種々の形状を示す。すなわち、断面は、（ａ）球面、（ｂ）楕円、（ｃ）多角形、（ｄ）多面体、（ｅ）臓器表面、（ｆ）矩形等が可能である。このように、断面の形状は半球面でなくてもよく、また回転面である必要もない。具体的には、断面は、投影面等の基準平面からの距離で表現できる形状であれば何でも良い。従って、図７（ｅ）に示すように、断面４１を心臓４２等の臓器表面に設定することにより、臓器表面の状態を観察することができる。
【００４６】
図８は、本実施形態の画像処理方法の変形例４として、断面における平面の有無の説明図である。図８（ａ）は、断面４４が、平面部分４５と球面部分４６からなる場合であり、球面部分４６により中心部分の奥の観察をするとともに、平面部分４５により周辺組織を同時に観察する場合に適している。一方、図８（ｂ）は、断面４４が球面部分４６だけの場合であり、中心部分の奥の観察に集中し検査を迅速に行う場合に適している。また、この二つの表示は随時切り替えることによって、中心部分を十分に観察した後にこの場合、平面部分４５を表示することによって、周辺組織を確認することが出来る。
【００４７】
図９は、本実施形態の画像処理方法の変形例５として、断面像をアニメーションとして表示する場合を示す。例えば、腸１２の中心パスを設定する場合に、新しい地点に移動したときに自動的に球面の半径を０（断面像４８）から徐々に大きくし、所定の設定値（断面像５１）とするアニメーション表示を行う。
【００４８】
このようにすることによって、平面断面上のどの部位が球面断面上のどの部位とつながっているのかを視認できるため、観察対象を見失うことがなく、特に管状組織の中心パスを正確になぞれているかを確認する場合に便利である。また、特に管状組織が分岐しているときや管状組織が複数併走している場合に誤った管を追跡してしまうことを防ぐことが出来る。
【００４９】
図１０は、本実施形態の画像処理方法のアルゴリズムを説明するための図である。本実施形態の球面ＭＰＲは、ボリューム５３を、基準平面５２からの距離が０の領域（平面部分）と、基準平面５２からの距離が球面上を遷移する領域（球面部分）で切断し、所定の投影面に投影するものである。
【００５０】
図１１は、本実施形態の画像処理方法における通常の描画アルゴリズムを示すフローチャートである。本実施形態の画像処理方法では、ボリュームデータをＶ（ｘ，ｙ，ｚ）、画像上のピクセル値をＰ（ｉ，ｊ）とする場合に、画像の範囲を(i_min, j_min) - (i_max, j_max)を対角線とする矩形とし、画像の中心P(0, 0)に対応するボリュームデータ上の座標をv0(x0, y0, z0)とする。また、画像上の単位ピクセル当たりの距離ベクトルP(1,0)-P(0,0)に対応するボリュームデータ上の方向ベクトルをvi(x10, y10, z10)とし、画像上の単位ピクセル当たりの距離ベクトルP(0,1)-P(0,0)に対応するボリュームデータ上の方向ベクトルをvj(x01, y01, z01)とし、さらに、奥行き方向に対応するボリュームデータ上の方向ベクトルをvk = vi × vj = (y10*z01 - z10*y01, z10*x01-x10*z01, x10*y01-y10*x01)とする（ステップＳ１１）。
【００５１】
次に、初期化のためにj=j_minとし（ステップＳ１２）、j < j_maxかどうかを判断し（ステップＳ１３）、yesの場合は、初期化のためにi=i_minとし（ステップＳ１４）、i < i_maxかどうかを判断する（ステップＳ１５）。そして、yesの場合は、基準平面までの奥行き方向の距離l = 距離関数L(i, j)を求める（ステップＳ１６）。これは、断面と基準平面との奥行き方向の距離である。
【００５２】
次に、距離ｌに対応するボリュームデータ上の座標を計算して、当該座標のボクセル値をピクセル値とするために、vt = v0 + i * vi + j * vj + l * vk、ピクセル値P(i, j) = V(vt)とし（ステップＳ１７）、i=i+1（ステップＳ１８）、j=j+1（ステップＳ１９）により、画像上の全ピクセルに対して上記の処理を行う。
【００５３】
図１２，１３は、本実施形態の画像処理方法における厚み付きＭＩＰ（Maximum Intensity Projection：最大値投影）バージョンのアルゴリズムを示すフローチャートである。本実施形態の画像処理方法では、ボリュームデータをＶ（ｘ，ｙ，ｚ）とし、画像上のピクセル値をＰ（ｉ，ｊ）とする場合に、ＭＩＰを計算するボリュームの厚さをthicknessとし、画像の範囲を(i_min, j_min) - (i_max, j_max)を対角線とする矩形とする。また、画像の中心P(0, 0)に対応するボリュームデータ上の座標をv0(x0, y0, z0)とし、画像上の単位ピクセル当たりの距離ベクトルP(1,0)-P(0,0)に対応するボリュームデータ上の方向ベクトルをvi(x10, y10, z10)とする。さらに、画像上の単位ピクセル当たりの距離ベクトルP(0,1)-P(0,0)に対応するボリュームデータ上の方向ベクトルをvj(x01, y01, z01)とし、奥行き方向に対応するボリュームデータ上の方向ベクトルをvk = vi × vj = (y10*z01 - z10*y01, z10*x01-x10*z01, x10*y01-y10*x01)とする（ステップＳ２１）。
【００５４】
次に、初期化のためにj=j_minとし（ステップＳ２２）、j < j_maxかどうかを判断し（ステップＳ２３）、yesの場合は、初期化のためにi=i_minとし（ステップＳ２４）、i < i_maxかどうかを判断する（ステップＳ２５）。そして、yesの場合は、基準平面までの奥行き方向の距離 l = 距離関数L(i, j)を求める（ステップＳ２６）。これは、断面と基準平面との奥行き方向の距離であり、通常アルゴリズムと同じである。
【００５５】
次に、最大値をシステム最小値に初期化するために、ボクセルの最大値を初期化し、voxel_max=system_minとし（ステップＳ２７）、初期化のためにn=0とし（ステップＳ２８）、n < thicknessかどうか判断する（ステップＳ２９）。そして、yesの場合は、ボリュームデータ上の位置vt = v0 + i * vi + j * vj + (l + n) * vkを求める（ステップＳ３０）。
【００５６】
次に、voxel_max < V(vt)かどうかを判断し（ステップＳ３１）、yesの場合は、voxel_max = V(vt)を求め（ステップＳ３２）、n=n+1（ステップＳ３３）としてステップＳ２９に戻る。
【００５７】
一方、ステップＳ２９においてnoの場合は、ピクセル値P(i, j) = voxel_maxを求め（ステップＳ３４）、i=i+1（ステップＳ３５）としてステップＳ２５に戻る。また、ステップＳ２５においてnoの場合は、j=j+1（ステップＳ３６）としてステップＳ２３に戻り、画像上の全ピクセルに対して上記の処理を行う。
【００５８】
図１４は、距離関数Ｌの詳細（半球の場合）を示すフローチャートである。画像上の座標i, j、球の半径rとして、距離関数L(i, j, r)を求める場合、i*i + j*j < r*rかどうかを判断し（ステップＳ４１）、yesの場合は、sqrt(r*r  - i*i - j*j)  を返して終了する。一方、noの場合は、０を返して終了する。
【００５９】
図１５は、距離関数Ｌの詳細（矩形の場合）を示すフローチャートである。画像上の座標i, j、矩形の奥行きd、矩形の幅・高さwとして、矩形の場合の距離関数L(i, j, d, w)は、(i < -w) or (i > w) or (j < -w) or (j > w)かどうかを判断し（ステップＳ４２）、yesの場合は、０を返して終了し、noの場合は、dを返して終了する。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態の画像処理方法において、球面の半径を大きくすれば、スクリーンに向かって奥のほうが見えるので、観察対象の内部の遠近感を把握できる。一方、球面の半径を小さくすれば、観察対象の切断面が平面ＭＰＲで表示され、切断面を歪み無く観察することができる。したがって、球面の半径を観察対象の太さに連動して適切に設定することにより、的確な診断を行うことができる。また、断面を平面上で回転するのではなく、断面の半球部分を利用して３次元的に管状組織等の向きが判断できるので、直交断面の探索が容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、観察対象である腸、血管あるいは気管などの管状組織の直交断面像を簡単な操作で表示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として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態にかかる球面ＭＰＲによる画像処理方法を説明するための図
【図２】本発明の実施形態にかかる球面ＭＰＲによる画像処理方法において、球面の半径を変える場合の説明図
【図３】本発明の実施形態にかかる球面ＭＰＲによる画像処理方法において、球面を含む断面の向きを変える場合の説明図
【図４】本発明の実施形態にかかる球面ＭＰＲによる画像処理方法の効果（１）を説明するための図
【図５】本発明の実施形態にかかる球面ＭＰＲによる画像処理方法の効果（２）を説明するための図
【図６】本実施形態の画像処理方法の変形例１として、断面の投影方法を示す図
【図７】本実施形態の画像処理方法の変形例３として、ボリュームデータを切断する断面の種々の形状を示す図
【図８】本実施形態の画像処理方法の変形例４として、断面における平面の有無の説明図
【図９】本実施形態の画像処理方法の変形例５として、断面像をアニメーションとして表示する場合を示す図
【図１０】本実施形態の画像処理方法のアルゴリズムを説明するための図
【図１１】本実施形態の画像処理方法における通常の描画アルゴリズムを示すフローチャート
【図１２】本実施形態の画像処理方法における厚み付きＭＩＰバージョンのアルゴリズムを示すフローチャート（１）
【図１３】本実施形態の画像処理方法における厚み付きＭＩＰバージョンのアルゴリズムを示すフローチャート（２）
【図１４】距離関数Ｌの詳細（半球の場合）を示すフローチャート
【図１５】距離関数Ｌの詳細（矩形の場合）を示すフローチャート
【図１６】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１７】本実施形態における、管状組織の太さに応じた半球の大きさ（半径）の調整を説明するための図
【図１８】従来の平面ＭＰＲを説明するための図
【図１９】従来の仮想内視鏡表示を説明するための図
【図２０】従来の平面ＭＰＲの問題点（１）を説明するための図
【図２１】従来の平面ＭＰＲの問題点（２）を説明するための図
【符号の説明】
【００６３】
１，２，３，４，５，６，７，１１，１５，１７，１９，２１，２３，２５，２７，２８，３１，３２，３３，３４，３５，３７，３８，３９，４０，４１，４３，４４，４８，４９，５０，５１，６３，６８，７０，７２  断面
１２，６２  腸
１３，６４  投影面
１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，６５，６９，７１，７３  断面像
２３，７４  中心パス
３６，６６  視点
４２  心臓
４５  平面部分
４６  球面部分
５２  基準平面
５３  ボリューム
６１  ボリュームデータ
６７  透視投影画像
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  球面ＭＰＲ部
１１３  操作部
１１４  後処理部
１１５  ディスプレイ
１１６  画像処理部
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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