(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
診断対象物の３次元情報を取得する３次元情報取得部と、
前記３次元情報を記憶する３次元情報記憶部と、
前記診断対象物に予め設定された複数の断面の組を表す複数の断面組の情報と前記複数の断面組のそれぞれに属する前記複数の断面のそれぞれの位置および姿勢に関する情報である複数の断面位置情報とを記憶する断面位置記憶部と、
前記複数の断面組から所望の断面組を選択する断面選択部と、
前記選択された断面組に属する複数の断面のそれぞれの前記断面位置情報と前記３次元情報とを用いて、前記複数の断面の断面画像を生成する画像生成部と、
前記生成された断面画像を表示する表示部と、
を有する医療用画像処理装置。
【請求項２】
前記選択された断面組に属する複数の断面のそれぞれに対して、同じ移動および回転の操作を同時に行う位置設定部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の医療用画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用画像処理装置に係り、特に３次元的に診断対象を所望の断面にて表示する医療用画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、Ｘ線によるコンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）の出現により複数の断層像を撮影し、それに基づく３次元画像が得られるようになったが、当初のＣＴ画像はスライスが厚いこと、多数枚の断層像を撮影するには時間がかかること等から、２次元の断層像を利用するだけにとどまっていた。しかし、最近では、多数枚の断層像を短時間に比較的容易に得られるようになり、３次元画像の利用も多くなった。
【０００３】
これまで、特開平５−２３３８２４号公報や特開平７−３３４７０２号公報に示される通りボクセルデータ（小立方体）の断面情報を表示する医療用画像処理装置では、複数の任意断面像を得る技術や、横断面、矢状断面、冠状断面といった固定された姿勢の断面の位置を１点で指定し表示するなどの技術があった。
【０００４】
しかしながら、前者は複数の任意断面像を得ることができるが、それら断面の位置や姿勢を記憶しておくことや使用者の所望の画像を得ることができず、後者は横断面、矢状断面、冠状断面といった固定された姿勢の断面の位置を１点で指定できるが、それらの断面位置を記憶しておくことや使用者の所望の画像を表示することはできなかった。
【０００５】
また、このような構成からなる従来の装置では、複数断面の姿勢の調整を行うにはあたっては、各断面毎に断面位置及び姿勢を調整しなければならず、非常に多くの時間がかかっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、本発明の一応用分野である医用分野において、診断に使用する断面位置は、生体上においてほぼ決まっており、複数の断面の位置関係も大きくは異ならない。それにもかかわらず、上述した従来の技術によれば、複数の断面について、断面の位置や姿勢を調整するためには、所望の画像を得るために複数回調整しなければならないという問題点を有していた。
【０００７】
また、複数の断面位置を記憶するメモリなどの装置がなく、目的の断面位置と姿勢とを調整するためには、断面の初期位置から大幅な調整をしなければならなかった。
【０００８】
そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、記憶された３次元データ（断面）から複数の所望の断面位置を任意の表示画像に設定できる医療用画像処理装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の医療用画像形成装置は、診断対象物の３次元情報を取得する３次元情報取得部と、前記３次元情報を記憶する３次元情報記憶部と、前記診断対象物に予め設定された複数の断面の組を表す複数の断面組の情報と前記複数の断面組のそれぞれに属する前記複数の断面のそれぞれの位置および姿勢に関する情報である複数の断面位置情報とを記憶する断面位置記憶部と、前記複数の断面組から所望の断面組を選択する断面選択部と、前記選択された断面組に属する複数の断面のそれぞれの前記断面位置情報と前記３次元情報とを用いて、前記複数の断面の断面画像を生成する画像生成部と、前記生成された断面画像を表示する表示部と、を有する。
【００１０】
このような構成であれば、３次元情報であるボクセルデータ中の複数の断面画像を得る場合に、何度も断面位置を調整を行う必要がなく、記憶された断面の組を選択し、必要であれば位置の微調整することのみで所望の断面画像を得ることができ、診断時間等の効率が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の構成を図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１乃至図５は、本発明の医療用画像処理装置の第１実施形態を示すものである。
【００１３】
図１は本実地形態の構成を示すブロック図であり、医療用画像処理装置１００は、例えばＣＴ装置、ＭＲＩ装置などの断層撮影装置の３次元スキャンによって撮影した対象物の複数枚の断層像の情報を入力して３次元画像を作成して、作成された画像を３次元表示装置に実空間表示し、２次元表示装置には指定された位置の断面における断層像を表示する表示システムである。
【００１４】
医療用画像形成装置１００は、ＣＴやＭＲＩによる対象物のスキャンにより得られた断層情報から、３次元のボクセルデータ（３次元情報）を取得する３次元データ取得部１（３次元情報取得部）と、データ取得部１に接続され、データ取得部１により取得された３次元ボクセルデータを記憶する記憶部３と、データ取得部１に接続されデータ取得部１により取得された３次元ボクセルデータと記憶部３に記憶されたデータとから表示画像を生成する画像生成部２と、画像生成部２に接続され、生成部２によって生成された表示画像の表示を制御する制御部４と、制御部４に接続され、使用者に形成された表示画像を表示する液晶やＣＲＴなどのディスプレイである表示部５とからなる。
【００１５】
記憶部３は、ボクセルデータを記憶するボクセルデータ記憶部６（３次元情報記憶部）と、断面の位置情報を記憶する断面位置記憶部７と、断面位置を調整し設定する断面位置設定部８とからなる。
【００１６】
画像生成部２は、ボクセルデータと記憶された断面の位置から表示画像を生成する表示画像生成部９と、記憶された断面の複数の組から１つの組を選択する断面セレクタ１０（断面選択部）とからなる。
【００１７】
表示制御部４は、表示装置５に出力される画像を制御する表示制御部１１と、表示される画像を一時的に記憶するビデオメモリ１２とから構成される。
【００１８】
このような構成からなる第１実施形態の動作について説明する。
【００１９】
（１）ＣＴ装置、ＭＲＩ装置などによって撮影された複数枚数の断層像が３次元データ取得部１により、対象物の３次元ボクセルデータからなる３次元画像が取得され、ボクセルデータ記憶部６に格納される。なお、ボクセルデータは通常２値である。
【００２０】
ここで、断面位置記憶部７は、以前に設定された複数の断面の位置と姿勢とを記憶している。具体的には、撮影された１つの断面について、断面平面上の基準となる点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）と、平面の法線ベクトル
【数１】
0004018303.tif 000002
と、法線ベクトルに垂直なベクトル
【数２】
0004018303.tif 000003
と、を記憶している。
【００２１】
ベクトル
【数３】
0004018303.tif 000004
は、断面像におけるｘ軸の方向となるベクトルである。
【００２２】
よって、断面位置記憶部７では、１断面につき
【数４】
0004018303.tif 000005
のパラメータを記憶することになる。
【００２３】
第１実施形態では、複数のｎ断面の位置
【数５】
0004018303.tif 000006
を１組の画像とし、必要である複数の組が記憶される。ただし、ｎは任意の自然数とする。
【００２４】
ここでは、この１組のｎ断面の画像データを断面組と呼ぶことにする。
【００２５】
（２）表示画像生成部９は、ボクセルデータ記憶部６と断面セレクタ１０とによって断面位置記憶部７から選択された断面組の情報に基づき、図２の本実施例の３次元データと断面像の図に示すように、例えばボリュームレンダリング等による３次元的な表現による３次元画像１５と、各断面位置における断面像１６ａ、１６ｂ、１６ｃとを生成する。各断層像１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、画像１５を面１５ａ、１５ｂ、１５ｃにて切断した画像である。
【００２６】
ここで、画像１５および各断層像１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、断面位置設定部８によって使用者の所望の断面画像が得られるよう種々設定可能である。例えば第１実施形態では、図２（ａ）（ｂ）に示すように縦断面図が２つであり横断面図が１つであるが、縦断面図が３つであってもよく、また断面画像は３つでなくとも、任意の画像数に設定できる。
【００２７】
（３）画像生成部９によって生成された３次元画像と断面像とは、断面位置記憶部７に記憶される。断面位置記憶部７には、本工程以前に生成された複数の断面組も記憶されている。
【００２８】
図３はプレビュー表示画面であるが、画面の一部には記憶部７に記憶される断面位置１乃至５が例えば時系列的に配置され表示されている。ここで、断面位置１を選択した場合には断面セレクタ１０により、断面位置１に対応する３次元データと断面像とが記憶部７に記憶される複数の断面組から読み出され画面上の所定領域にプレビュー画像１８として表示される。
【００２９】
所望の画像位置を選択することにより所望の画像をプレビュー画面１８を見て確認することができる。
【００３０】
なお、所望の断面組の選択時には、断面組や各断面の位置調整を行うことができる。位置調整後の画像は必要に応じて記憶部７に記憶することができる。
【００３１】
また、３次元的な表示方法は、他のレンダリング手法を用いて表示することも可能である。
【００３２】
ここで、断面像の生成について詳細に説明する。
【００３３】
まず、法線ベクトル
【数６】
0004018303.tif 000007
と、
ベクトル
【数７】
0004018303.tif 000008
の外積
【数８】
0004018303.tif 000009
を求める。
【００３４】
ベクトル
【数９】
0004018303.tif 000010
は、断面像におけるｘ軸方向、ｙ軸方向を示すことになる。
【００３５】
断面画像は、断面の基準点（ｘ，ｙ，ｚ）から、ベクトル
【数１０】
0004018303.tif 000011
で貼られる平面上の格子点における画素値を計算することで作成できる。
【００３６】
画素値の計算は、各格子点の近隣位置のボクセル値から補間等の計算で得ることができる。
【００３７】
次に，断面位置および姿勢を設定する場合の動作について説明する。
【００３８】
断面位置設定が可能なモードでは、例えば図４（本実施例の断面位置調整時の表示画面）に示すようなユーザインタフェイス２０により実現される。
【００３９】
まず、断面位置設定部８から断面位置記憶部７に記憶される断面組の設定名を選択する。ここで設定名とは、断面像が取られる対象部（例えば所定位置の血管、臓器など）と、断面像の面数とによって複数個存在する。
【００４０】
次に、選択された設定名に対する少なくとも一つ以上の断面位置（図中では５つ）と姿勢（３次元）とが、記憶部７より読み取られプレビュー画面にて表示される。
【００４１】
次に、使用者は、プレビュー画面が表示されるディスプレイが接続されるコンピュータのマウスを操作することにより、あるいはスライダを動作させる等して、図５（本実施例の位置調整の説明図）の像２２に示すように複数断面全体（図５中は３つの断面をもつ）、または適宜選択した１断面の位置、姿勢を例えば矢印方向に回転させて調整する（図５の像２３）。
【００４２】
この時に、実際のボクセルデータを重ねて表示し、断面像のプレビューを行うことも可能である。
【００４３】
断面位置と姿勢の調整は、断面位置として記憶されているパラメータ
【数１１】
0004018303.tif 000012
を以下のように変換処理を行うことで実現できる。
【００４４】
変換処理後のパラメータを
【数１２】
0004018303.tif 000013
と表す。
【００４５】
断面の平行移動は、移動ベクトルを
【数１３】
0004018303.tif 000014
として、
【数１４】
0004018303.tif 000015
の変換処理により行われる。
【００４６】
断面のその位置におけるｘ軸周りのθラジアンの回転は、
【数１５】
0004018303.tif 000016
の変換処理により行われる。
【００４７】
断面のその位置におけるｙ軸周りのθラジアンの回転は、
【数１６】
0004018303.tif 000017
の変換処理により行われる。
【００４８】
断面のその位置におけるｚ軸周りのθラジアンの回転は、
【数１７】
0004018303.tif 000018
の変換処理により行われる。
【００４９】
作成された断面、姿勢は、必要に応じて記憶部７に記憶することができる。
【００５０】
なお、複数の断面位置、姿勢を同時に調整する場合には、各断面のパラメータについて同じ変換処理を行うだけで良い。このような操作により、使用者が断面毎に行う調整を大幅に減らすことができ、効率良い診断等が行える。
【００５１】
（４）作成された表示画像は、表示制御部１１を介してビデオメモリ１２に書き込まれ、表示装置５に表示される。
【００５２】
以上述べたような第１実施形態では、工程（１）〜（４）によって、複数の断面を断面組として記憶部７に記憶し、断面セレクタ１０により断面組を任意選択できるため、使用者はディスプレイに表示する前に登録しておいた断面組を選択し、微調整を行う動作だけでよく、簡便かつ素早く目的に適した断面像を得ることができる。
【００５３】
尚、本発明は上記実施形態には限定されず、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは言うまでもない。例えば、断面位置を示すパラメータとして、断面平面上の基準となる点の座標と、平面の法線ベクトル
【数１８】
0004018303.tif 000019
と、法線ベクトルに垂直なベクトル
【数１９】
0004018303.tif 000020
を記憶しているが、断面の平面を示す長方形の４頂点の座標を記憶しても良い。また、基準となる断面からの移動、回転の行列により、複数の断面を記憶しても良い。この場合には、断面組に対する移動、回転操作は基準となる断面のパラメータにのみ行えば良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ボクセルデータ中の複数の断面画像を得る場合に、記憶された断面の組を選択し、必要に応じて表示形態を調整することにより目的の断面画像を得ることができ、画像診断等の効率が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の医療用画像処理装置の第１実施形態のブロック図。
【図２】  本発明の医療用画像処理装置の第１実施形態の３次元データと断面像。
【図３】  本発明の医療用画像処理装置の第１実施形態の表示画面。
【図４】  本発明の医療用画像処理装置の第１実施形態の断面位置調整時の表示画面。
【図５】  本発明の医療用画像処理装置の第１実施形態の位置調整の説明図。
【符号の説明】
１ ３次元データ取得部
２ 画像生成部
３ 記憶部
４ 制御部
５ 表示部
６ ボクセルデータ記憶部
７ 断面位置記憶部
８ 断面位置設定部
９ 表示画像生成部
１０ 断面セレクタ
１１ 表示制御部
１２ ビデオメモリ
【図１】
0004018303.tif 000021
【図２】
0004018303.tif 000022
【図３】
0004018303.tif 000023
【図４】
0004018303.tif 000024
【図５】
0004018303.tif 000025