(57)【要約】【課題】遠近感のある画像を得る最大値投影方法および装置を実現する。また、太い血管と重複する細い血管の描出が可能な最大値投影方法および装置を実現する。【解決手段】３次元画像データについて最大値投影を行うに当たり、減衰特性が異なる複数の重み関数で３次元画像データを投影線に沿ってそれぞれ重み付けし(３０１)、それぞれ重み付けされた３次元画像データについてそれぞれ最大値投影を行い(３０２)、全ての最大値投影の結果を合算する(３０３)。重み関数は、投影線が画像表面に到達するまでは重みが０で、それ以降は重みが初期値から漸減する。あるいは、重み関数は、投影線の途中位置までは重みが０で、それ以降は重みが初期値から漸減する。途中位置は調節可能である。減衰特性は指数関数で与えられる。指数関数はパラメータが調節可能である。【選択図】図３
2007275277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元画像データについて最大値投影を行うに当たり、
減衰特性が異なる複数の重み関数で３次元画像データを投影線に沿ってそれぞれ重み付けし、
前記それぞれ重み付けされた３次元画像データについてそれぞれ最大値投影を行い、
全ての最大値投影の結果を合算する
ことを特徴とする最大値投影方法。
【請求項２】
前記重み関数は、投影線が画像表面に到達するまでは重みが０で、それ以降は重みが初期値から漸減する
ことを特徴とする請求項１に記載の最大値投影方法。
【請求項３】
前記重み関数は、投影線の途中位置までは重みが０で、それ以降は重みが初期値から漸減する
ことを特徴とする請求項１に記載の最大値投影方法。
【請求項４】
前記途中位置は調節可能である
ことを特徴とする請求項３に記載の最大値投影方法。
【請求項５】
前記減衰特性は指数関数と定数の和で与えられる
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の最大値投影方法。
【請求項６】
前記指数関数と定数はパラメータが調節可能である
ことを特徴とする請求項５に記載の最大値投影方法。
【請求項７】
前記複数の重み関数は２つの重み関数である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の最大値投影方法。
【請求項８】
前記２つの重み関数は、一方の減衰が相対的に緩やかであり、他方の減衰が相対的に急である
ことを特徴とする請求項７に記載の最大値投影方法。
【請求項９】
前記２つの重み関数は、一方の初期値が相対的に大きく、他方の初期値が相対的に小さい
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の最大値投影方法。
【請求項１０】
前記３次元画像データは、血管造影が行われた心臓の画像データである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載の最大値投影方法。
【請求項１１】
３次元画像データについて最大値投影を行う装置であって、
減衰特性が異なる複数の重み関数で３次元画像データを投影線に沿ってそれぞれ重み付けする重み付け手段と、
前記それぞれ重み付けされた３次元画像データについてそれぞれ最大値投影を行う最大値投影手段と、
全ての最大値投影の結果を合算する合算手段と
を具備することを特徴とする最大値投影装置。
【請求項１２】
前記重み関数は、投影線が画像表面に到達するまでは重みが０で、それ以降は重みが初期値から漸減する
ことを特徴とする請求項１１に記載の最大値投影装置。
【請求項１３】
前記重み関数は、投影線の途中位置までは重みが０で、それ以降は重みが初期値から漸減する
ことを特徴とする請求項１１に記載の最大値投影装置。
【請求項１４】
前記途中位置は調節可能である
ことを特徴とする請求項１３に記載の最大値投影装置。
【請求項１５】
前記減衰特性は指数関数と定数の和で与えられる
ことを特徴とする請求項１１ないし請求項１４のうちのいずれか１つに記載の最大値投影装置。
【請求項１６】
前記指数関数と定数はパラメータが調節可能である
ことを特徴とする請求項１５に記載の最大値投影装置。
【請求項１７】
前記複数の重み関数は２つの重み関数である
ことを特徴とする請求項１１ないし請求項１６のうちのいずれか１つに記載の最大値投影装置。
【請求項１８】
前記２つの重み関数は、一方の減衰が相対的に緩やかであり、他方の減衰が相対的に急である
ことを特徴とする請求項１７に記載の最大値投影装置。
【請求項１９】
前記２つの重み関数は、一方の初期値が相対的に大きく、他方の初期値が相対的に小さい
ことを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の最大値投影装置。
【請求項２０】
前記３次元画像データは、血管造影が行われた心臓の３次元画像データである
ことを特徴とする請求項１１ないし請求項１９のうちのいずれか１つに記載の最大値投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最大値投影(MIP: Maximum Intensity Projection)方法および装置に関し、特に、３次元画像データ(data)について最大値投影を行う方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
体内における血管の走向状態をイメージング(imaging)する場合、血管造影等により撮影された３次元画像データの最大値投影が行われる。最大値投影は、データ空間を通過する投影線が遭遇する最大の画像データを、投影線ごとに抽出することによって行われる。最大値投影は、ＭＩＰとも呼ばれる。最大値投影によって得られた画像はＭＩＰ画像とも呼ばれる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−０５６８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＭＩＰ画像には遠近感がない。このため、血管の前後関係が判然とせず、血管走向状態の立体的把握が困難である。また、太い血管と重複する細い血管は、投影方向の順逆に関わらず描出が不可能である。
【０００４】
このような問題に対処するために、投影方向を少しずつずらした複数のＭＩＰ画像を求め、それら動画的に表示することが行われるが、投影方向の異なるＭＩＰ画像をいくつも求めなければならない不便さがある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、遠近感のある画像を得る最大値投影方法および装置を実現することである。また、太い血管と重複する細い血管の描出が可能な最大値投影方法および装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、３次元画像データについて最大値投影を行うに当たり、減衰特性が異なる複数の重み関数で３次元画像データを投影線に沿ってそれぞれ重み付けし、前記それぞれ重み付けされた３次元画像データについてそれぞれ最大値投影を行い、全ての最大値投影の結果を合算することを特徴とする最大値投影方法である。
【０００７】
上記の課題を解決するための他の観点での発明は、３次元画像データについて最大値投影を行う装置であって、減衰特性が異なる複数の重み関数で３次元画像データを投影線に沿ってそれぞれ重み付けする重み付け手段と、前記それぞれ重み付けされた３次元画像データについてそれぞれ最大値投影を行う最大値投影手段と、全ての最大値投影の結果を合算する合算手段とを具備することを特徴とする最大値投影装置である。
【０００８】
前記重み関数は、投影線が画像表面に到達するまでは重みが０で、それ以降は重みが初期値から漸減することが、重み付けを効果的に行う点で好ましい。
前記重み関数は、投影線の途中位置までは重みが０で、それ以降は重みが初期値から漸減することが、重み付けを効果的に行う点で好ましい。
【０００９】
前記途中位置は調節可能であることが、太い血管に隠れた細い血管の描出する点で好ましい。
前記減衰特性は指数関数と定数の和で与えられることが、減衰を適切に行う点で好ましい。
【００１０】
前記指数関数と定数はパラメータが調節可能であることが、重み付けを適切に行う点で好ましい。
前記複数の重み関数は２つの重み関数であることが、必要最小限とする点で好ましい。
【００１１】
前記２つの重み関数は、一方の減衰が相対的に緩やかであり、他方の減衰が相対的に急であることが、グローバルマキシマムとローカルマキシマムを得る点で好ましい。
前記２つの重み関数は、一方の初期値が相対的に大きく、他方の初期値が相対的に小さいことが、グローバルマキシマムとローカルマキシマムを適切に得る点で好ましい。
【００１２】
前記３次元画像データは、血管造影が行われた心臓の画像データであることが、冠状動脈のＭＩＰ画像を得る点で好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上記各観点での発明によれば、３次元画像データについて最大値投影を行うに当たり、減衰特性が異なる複数の重み関数で３次元画像データを投影線に沿ってそれぞれ重み付けし、前記それぞれ重み付けされた３次元画像データについてそれぞれ最大値投影を行い、全ての最大値投影の結果を合算するので、遠近感のある画像を得る最大値投影方法および装置を実現することができる。また、太い血管と重複する細い血管の描出が可能な最大値投影方法および装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１に画像処理装置の構成をブロック(block)図によって示す。
【００１５】
本装置は発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、最大値投影装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。本装置の動作によって、最大値投影方法に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００１６】
図１に示すように、本装置は、データ処理部１０、表示部２０、操作部３０、記憶部４０および入出力部５０を有する。
データ処理部１０は、表示部２０および操作部３０を通じてのユーザー(user)によるインタラクティブ(interactive)な操作に基づいて、記憶部４０に記憶されたデータについて所定のデータ処理を行う。
【００１７】
データ処理部１０は、また、入出力部５０を通じて外部装置に対するデータ入出力を行う。最大値投影を行うべき画像も、入出力部５０を通じて外部装置から入力される。外部装置は例えばＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等の医用イメージング装置あるいは医用画像サーバー(server)等である。なお、本装置は、医用イメージング装置や医用画像サーバーの一部であってもよい。その場合は、入出力部５０は必ずしも必要でない。
【００１８】
最大値投影について説明する。最大値投影はデータ処理部１０によって行われる。データ処理部１０は、次式によって最大値投影画像を求める。
【００１９】
【数１】
2007275277.tif 000003
【００２０】
上式に示すように、最大値投影画像ｉＭＩＰ(ｙ，ｚ)は、ｍ個の画像Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｍの和として求められる。画像Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｍはそれぞれ次式で与えられる。
【００２１】
【数２】
2007275277.tif 000004
【００２２】
上式に示すように、画像Ｓｉ（ｉ＝１，２，…，ｍ)は、３次元画像データＩ（ｘ，ｙ，ｚ）に重み関数ｗｉ（ｘ−α）を掛けたものを最大値投影(ＭＩＰ)したものとなっている。投影線の方向はｘ方向である。３次元画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）のマトリクスサイズ(matrix size)は、Ｎｘ*Ｎｙ*Ｎｚである。Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）に回転行列をかけることで、任意の方向からの最大値投影画像を得ることができる。重み関数ｗｍ（ｘ）は次式で与えられる。
【００２３】
【数３】
2007275277.tif 000005
【００２４】
上式に示すように、重み関数ｗｍ（ｘ）は、ｘ＜αの範囲では重みが０で、ｘ＞αの範囲において重みが指数関数的に減衰するものである。α（ｙ，ｚ）は投影線の出発点から画像表面までの距離であり、（ｙ，ｚ）に依存して異なる値を持つ。ｘ＝αでは、重み関数は初期値を持つ。
【００２５】
重み関数のパラメータａｍ，ｂｍ，ｃｍのうち、ｃｍは初期値調節係数、ａｍは重みのバイアス(bias)、ｂｍは減衰係数である。これらパラメータはいずれもユーザーによって調節できるようになっている。
【００２６】
図２に、重み関数とそれを心臓の断層像に適用した例を示す。心臓の断層像は造影撮影によって得られたものであり、血管部分が高輝度となっている。重み関数としては、２種類の重み関数ｗ１，ｗ２が用いられている。
【００２７】
重み関数ｗ１は、重みが投影線上の広い範囲にわたって減衰するものであり、重み関数ｗ２は投影線上の狭い範囲において減衰するものである。減衰特性は、重み関数ｗ１が相対的に緩やかであり、重み関数ｗ２が相対的に急である。重みの初期値は、重み関数ｗ１が相対的に大であり、重み関数ｗ２が相対的に小である。
【００２８】
重み関数ｗ１は、グローバルマキシマム(global maximum)にいての最大値投影を行うのに適する。重み関数ｗ２は、ローカルマキシマム(local maximum)にいての最大値投影を行うのに適する。
【００２９】
これらの重み関数を心臓の断層像に適用することにより、左隅の挿入画像のように、右から左に向かって輝度が次第に低下する画像が得られる。これは、右から左に向かって重みが次第に減少するためである。ただし、重みの減少は画像の表面（ｘ＝α）を起点とするので、輝度の減少も心臓の表面から始まる。
【００３０】
なお、αは画像表面までの距離としないで、ユーザーが設定した適宜の距離としてもよい。そのようにしたとき、重み減少の起点すなわち重みが初期値となる位置を注目血管の位置に合わせることができ、それによって、注目血管を視認性良く描出することが可能になる。
【００３１】
図３に、最大値投影画像を得るためのプロセス(process)を示す。図３に示すように、最大値投影は３つのプロセス３０１，３０２，３０３によって行われる。これらのプロセスはデータ処理部１０によって行われる。
【００３２】
プロセス３０１では、３次元画像データを複数の重み関数でそれぞれ重み付けする。３次元画像データはＩ（ｘ，ｙ，ｚ）である。複数の重み関数は、ｗ１（ｘ），ｗ２（ｘ），…，ｗｍ（ｘ）である。プロセス３０１を実行するデータ処理部１０は、本発明における重み付け手段の一例である。
【００３３】
プロセス３０２では、それぞれ重み付けされた３次元画像データについてそれぞれ最大値投影を行う。これによって、複数の画像Ｓ１（ｙ，ｚ），Ｓ２（ｙ，ｚ），…，Ｓｍ（ｙ，ｚ）がそれぞれ得られる。プロセス３０２を実行するデータ処理部１０は、本発明における最大値投影手段の一例である。
【００３４】
プロセス３０３では、全ての最大値投影の結果を合算する。これによって、画像Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｍが合算される。すなわち、画像Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｍの和が得られ、最大値投影画像ｉＭＩＰが得られる。プロセス３０３を実行するデータ処理部１０は、本発明における合算手段の一例である。
【００３５】
図４に、最大値投影画像ｉＭＩＰの実例を、従来の手法による最大値投影画像と対比して示す。図４の（ａ），（ｂ）が最大値投影画像ｉＭＩＰであり、(ｃ)が従来の手法による最大値投影画像である。
【００３６】
図４から明らかなように、最大値投影画像ｉＭＩＰは遠近感のある画像となり、従来の手法による最大値投影画像は遠近感のない画像となる。したがって、最大値投影画像ｉＭＩＰでは、血管の前後関係が明瞭で、血管走向状態の立体的把握が容易である。また、太い血管と重複する細い血管も明瞭に描出されている。これによって、冠状動脈の状態を立体感を持って認識することができる。
【００３７】
また、重み関数は、投影線が画像表面に到達するまでは重みが０で、画像表面到達以降に重みが初期値から漸減するものとなっているため、最大値投影画像ｉＭＩＰにおいて心臓形状が明瞭に描出され、かつ、血管像のバックグラウンド(back ground)も一様になる。
【００３８】
以上、血管造影によって撮影された心臓の最大値投影画像の例について説明したが、本発明の方法は、それに限らず、種々の撮影対象の最大値投影画像を求めるのに広く適用することができる。また、重み関数の減衰特性が指数関数で与えられる例について説明したが、指数関数に限らず適宜の減衰特性であってよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】発明を実施するための最良の形態の一例の画像処理装置の構成を示す図である。
【図２】造影撮影された心臓の断層像を中間調の写真で示す図である。
【図３】最大値投影画像を得るプロセスを示す図である。
【図４】心臓の最大値投影画像を中間調の写真で示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  データ処理部
２０  表示部
３０  操作部
４０  記憶部
５０  入出力部
【図１】
2007275277.tif 000006
【図３】
2007275277.tif 000007
【図２】
2007275277.tif 000008
【図４】
2007275277.tif 000009