(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を撮像して得られた３次元断層像データから、入力された設定断面に対応する断層像データを取り出し、該断層像データを予め設定された閾値に従って２値化処理し、該２値化処理された断層像データに基づいて関心領域を判別し、該関心領域の中に設定された設定点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該関心領域の延在方向を判断し、該延在方向に隣接した画素を新たな設定点として新たな延在方向の判断を繰り返し、得られた複数の設定点に沿う近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して曲断面画像を再構成して表示手段に表示する曲断面画像再構成方法。
【請求項２】
被検体を撮像して得られた３次元断層像データから、入力された設定断面に対応する断層像データを取り出し、該断層像データを予め設定された閾値に従って２値化処理して２値化断層像を再構成して表示手段に表示し、表示された２値化断層像に入力設定された関心点が含まれる２値化領域を関心領域として判別し、該関心領域の前記関心点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該関心領域の延在方向を判断し、該延在方向に隣接した画素を新たな関心点として新たな延在方向の判断を繰り返し、得られた複数の設定点に沿う近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して曲断面画像を再構成して表示手段に表示する曲断面画像再構成方法。
【請求項３】
被検体の屈伸部に複数の参照点マーカを設定して前記屈伸部を屈伸させて撮像及び記憶された複数の３次元断層像データから、入力設定される一の屈伸形態に係る設定断面の断層像データを取り出して断層像を再構成して表示手段に表示し、該表示された断層像に入力設定される設定曲線と前記参照点との距離を求め、入力設定される他の屈伸形態に係る平断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出し、前記参照点マーカから前記求めた距離にサンプル点を設定して座標を求め、複数の前記参照点に対応する複数の前記サンプル点を結ぶ線の近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して当該曲断面の断層像を再構成して表示手段に表示する曲断面画像再構成方法。
【請求項４】
前記近似曲線を含む曲断面は、前記設定断面に直交する曲断面であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の曲断面画像再構成方法。
【請求項５】
被検体を撮像して得られた３次元断層像データが記憶された記憶装置と、入力手段と、演算処理装置と、表示手段とを備えてなる医用画像診断装置を機能させるプログラムであって、
前記入力手段を介して入力された設定断面に対応する断層像データを前記記憶装置から取り出す処理と、取り出した断層像データを予め設定された閾値に従って２値化する処理と、２値化処理された２値画像領域の一方の領域に前記入力手段により設定された設定点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該領域の延在方向を判断する処理と、該判断された延在方向に隣接した画素を新たな設定点として、新たな延在方向の判断を繰り返して複数の設定点を取得する処理と、該取得された複数の設定点に沿う近似曲線を求める処理と、求めた近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記記憶装置の３次元断層像データから取り出す処理と、取り出した断層像データに基づいて曲断面画像を再構成して前記表示手段に表示させる処理とを、前記演算処理装置に実行させる曲断面画像再構成プログラム。
【請求項６】
被検体を撮像して得られた３次元断層像データが記憶された記憶装置と、入力手段と、演算処理装置と、表示手段とを備えてなる医用画像診断装置を機能させるプログラムであって、
前記入力手段を介して入力された設定断面に対応する断層像データを前記記憶装置から取り出す処理と、取り出した断層像データを予め設定された閾値に従って２値化処理して２値化断層像を再構成して表示手段に表示させる処理と、表示された２値化断層像に前記入力手段を介して入力設定された関心点が含まれる２値化領域を関心領域として判別する処理と、判別した関心領域の前記関心点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該関心領域の延在方向を判断する処理と、該判断された延在方向に隣接した画素を新たな関心点として、新たな延在方向の判断を繰り返して複数の関心点を取得する処理と、該取得された複数の関心点に沿う近似曲線を求める処理と、求めた近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記記憶装置の３次元断層像データから取り出す処理と、取り出した断層像データに基づいて曲断面画像を再構成して前記表示手段に表示させる処理とを、前記演算処理装置に実行させる曲断面画像再構成プログラム。
【請求項７】
複数の参照点マーカが設定された被検体の屈伸部を屈伸させて撮像された複数の３次元断層像データが記憶された記憶装置と、入力手段と、演算処理装置と、表示手段とを備えてなる医用画像診断装置を機能させるプログラムであって、
前記入力手段を介して入力設定される一の屈伸形態に係る設定断面の断層像データを前記記憶装置から取り出して断層像を再構成して表示手段に表示させる処理と、表示された断層像に前記入力手段を介して入力設定される設定曲線と前記参照点との距離を求める処理と、前記入力手段を介して入力設定される他の屈伸形態に係る平断面の断層像データを前記記憶装置の３次元断層像データから取り出する処理と、前記参照点マーカから前記求めた距離にサンプル点を設定して座標を求める処理と、複数の前記参照点に対応する複数の前記サンプル点を結ぶ線の近似曲線を求める処理と、求めた近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して当該曲断面の断層像を再構成して表示手段に表示する処理を前記演算処理装置に実行させる曲断面画像再構成プログラム。
【請求項８】
前記近似曲線を含む曲断面は、前記設定断面に直交する曲断面であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の曲断面画像再構成プログラム。
【請求項９】
被検体を撮像して得られた３次元断層像データを格納する記憶手段と、画像表示させる設定断面を入力する入力手段と、入力された設定断面に対応する断層像データを前記記憶手段から読み出して画像処理する画像処理手段と、画像処理された画像を表示する表示手段とを備え、前記画像処理手段は、読み出した前記断層像データを予め設定された閾値に従って２値化処理し、該２値化処理された２値画像領域の一方の領域の中に設定された設定点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該領域の延在方向を判断し、該延在方向に隣接した画素を新たな設定点として新たな延在方向の判断を繰り返し、得られた複数の設定点に沿う近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して曲断面画像を再構成して前記表示手段に表示させる医用画像診断装置。
【請求項１０】
被検体を撮像して得られた３次元断層像データを格納する記憶手段と、画像表示させる設定断面を入力する入力手段と、入力された設定断面に対応する断層像データを前記記憶手段から読み出して画像処理する画像処理手段と、画像処理された画像を表示する表示手段とを備え、前記画像処理手段は、読み出した前記断層像データを予め設定された閾値に従って２値化処理して２値化断層像を再構成して表示手段に表示し、表示された２値化断層像に入力設定された関心点が含まれる２値化領域を関心領域として判別し、該関心領域に設定された前記関心点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該関心領域の延在方向を判断し、該延在方向に隣接した画素を新たな設定点として新たな延在方向の判断を繰り返し、得られた複数の関心点に沿う近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して曲断面画像を再構成して表示手段に表示させる医用画像診断装置。
【請求項１１】
被検体の屈伸部に複数の参照点マーカを設定して前記屈伸部を屈伸させて撮像された複数の３次元断層像データを記憶する記憶手段と、画像表示させる設定断面を入力する入力手段と、入力設定された一の屈伸形態に係る設定断面の断層像データを前記３次元断層像データから読み出して断層像を再構成する画像処理手段と、再構成された前記断層像を表示する表示手段とを備え、前記画像処理手段は、前記表示手段に表示された断層像に入力設定される設定曲線と前記参照点との距離を求め、入力設定される他の屈伸形態に係る平断面の断層像データを前記３次元断層像データから読み出し、前記参照点マーカから前記求めた距離にサンプル点を設定して座標を求め、複数の前記参照点に対応する複数の前記サンプル点を結ぶ線の近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して当該曲断面の断層像を再構成して表示手段に表示させる医用画像診断装置。
【請求項１２】
前記近似曲線を含む曲断面は、前記設定断面に直交する曲断面であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の医用画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用撮像装置に係り、具体的には、被検体の屈曲部などの断層像を再構成する画像再構成の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
医療用撮像装置としては、磁気共鳴撮像装置、超音波撮像装置及びＸ線撮像装置等が知られている。これらの医療用撮像装置は、ハード面及びソフト面の機能強化が図られており、複数断面の撮像に要する時間が著しく短縮され、かつ画質自体も非常に良質になってきている。このような背景から、被検体の断面を一定の間隔で撮像して２次元断層像データを取得することにより、３次元断層像データを取得する撮像が広く行なわれている。
【０００３】
３次元断層像データを用いた画像再構成の一つに複数断面再構成（Multi Planar Reconstruction）が知られている。複数断面再構成は、２次元画像間の隙間を補間処理により埋め合わせることにより被検体の全体を再構築し、再構築された被検体の任意断面についての画像を再構成する処理である。再構成する任意断面が曲断面の場合を特に曲断面再構成と称する。この曲断面再構成は、脊椎や腰椎、曲げた肘や膝の関節など、平断面では捉えることが困難な部位の断層像を作成する場合に有効である。
【０００４】
曲断面を画像上で設定する手法として、ＧＵＩ画面を用いる方法が知られている。ＧＵＩ画面を用いる設定法としては、例えば、被検体の互いに直交する３基準面（冠状断面、矢状断面及び横断面）を一画面内に表示し、その３基準面の画像のいずれかで作成したい曲断面を設定する。例えば、マウスを操作してＧＵＩ上の画像に曲線を描画して設定する。そして、設定された曲線を含み、かつ設定した基準面に直交する曲断面について断層像を再構成し、ＧＵＩ上に表示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、肘関節や膝関節を画像により診断する場合、幾つか曲げた姿勢での撮像がよく行なわれる。このように屈伸する部位を曲げた状態で撮像し、曲げた状態の関節の断面を観察する場合、曲断面再構成処理が有効である。
【０００６】
しかしながら、従来の曲断面の設定はユーザの手作業による操作が大半を占めることから、操作性に欠けるという問題がある。特に、異なる姿勢の状態における屈伸部位の曲断面を対比観察したい場合、姿勢が変化しても同じ位置の断層像を再構成する必要がある。しかし、ユーザの手作業により曲断面を設定する方法では、各姿勢における撮像部位に対して同一の曲断面を定義することは困難である。
【０００７】
本発明は、曲断面再構成処理に係る曲断面の設定作業を簡単化することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次に述べる手段により、上記課題を解決するものである。
【０００９】
本発明の曲断面画像再構成方法、曲断面画像再構成プログラム又は医用画像診断装置は、検体を撮像して得られた３次元断層像データから、入力された設定断面に対応する断層像データを取り出し、該断層像データを予め設定された閾値に従って２値化処理し、該２値化処理された断層像データに基づいて関心領域を判別し、該関心領域の中に設定された設定点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該関心領域の延在方向を判断し、該延在方向に隣接した画素を新たな設定点として新たな延在方向の判断を繰り返し、得られた複数の設定点に沿う近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して曲断面画像を再構成して表示手段に表示する構成とすることを特徴とする。
【００１０】
つまり、入力手段から例えばＧＵＩ画像又は任意の方法により、設定断面（基準面）が設定されると、その設定断面の断像像データを読み出し、予め入力手段等により設定された輝度の閾値に基づいて設定断面の断層像を２値化処理する。これにより、ユーザが関心を持つ領域以上の輝度を有する領域が抽出される。この場合の閾値は、例えば関節部の骨に注目し、骨の部位を抽出した画像を作成するように設定する。また、閾値に範囲を持たせて設定することにより、ユーザの関心領域を一層適切に設定できる。これにより得られる２値化画像データは、例えば骨の部位の画素が高い輝度になるから、関心領域の形状を解析することにより関心領域の延在方向の中心線を探索する。そして、その中心線上又は近傍に複数の点を設定し、それらの設定点を結ぶ近似曲線を求めることにより、関節の屈曲に沿った曲線を自動的に設定することができる。したがって、２値画像化する閾値を決めておけば、設定断面を設定するだけで自動的に曲断面が設定されるから、きわめて使い勝手が向上される。
【００１１】
この場合において、画像再構成手段は、２値化断層像を表示手段に表示し、表示された２値化断層像上に入力手段を介して設定された関心点を含む２値化領域を関心領域として判別するようにしてもよい。
【００１２】
さらに本発明の他の曲断面画像再構成方法、曲断面画像再構成プログラム又は医用画像診断装置は、被検体の屈伸部に複数の参照点マーカを設定し、前記屈伸部を屈伸させて複数の３次元断層像データを撮像し、入力設定される一の屈伸形態に係る設定断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して断層像を再構成して表示手段に表示し、該表示された断層像に入力設定される設定曲線と前記参照点との距離を求め、入力設定される他の屈伸形態に係る平断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出し、前記参照点マーカから前記求めた距離にサンプル点を設定して座標を求め、複数の前記参照点に対応する複数の前記サンプル点を結ぶ線の近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して当該曲断面の断層像を再構成して表示手段に表示する構成とすることができる。
【００１３】
これによれば、一の屈伸形態に係る平断面の断層像上で所望の曲断面の曲線を設定することにより、他の屈伸形態に係る同一の曲断面が自動的に設定される。その結果、姿勢が変化しても同じ位置の断層像の再構成が自動的に行なわれるから、異なる姿勢の状態における屈伸部位の曲断面の断層像の対比観察が容易になる。
【００１４】
ここで、上述した近似曲線を含む曲断面は、入力設定された設定断面に直交する曲断面とすると構成が簡単である。しかし、これに限らず、平行な複数の基準面にそれぞれ曲線を設定して、それらの曲線を含む曲断面を求めて、曲断面の断層像を再構成するようにすることができる。
【００１５】
このように、本発明によれば、被検体の屈伸形態が異なる断層像を表示手段に表示するにあたり、屈伸形態にかかわらず被検体に係る同一断面の断層像を再構成する機能を備えているから、異なる姿勢の状態における屈伸部位の曲断面を対比観察することが容易になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について図１〜図１２を用いて説明する。図１は本発明の特徴部に係る曲断面再構成処理の一実施形態の手順を示すフローチャートであり、図２は本発明を適用可能な一実施形態の磁気共鳴イメージング装置の全体構成図である。図３〜図１２は処理動作を説明する図である。
【００１７】
図２に示す磁気共鳴撮影（イメージング）装置は、核磁気共鳴を利用して被検体の断層像を撮像する装置であり、静磁場内に置かれた被写体に高周波磁場パルスと傾斜磁場を印加して被検体内の原子核を励起し、これにより発生する核磁気共鳴に伴うエコーを検出し、原子核の密度分布や緩和時間分布を計測して、その計測データに基づいて被検体の所望断層面の画像を再構成するものである。具体的には、図２に示すように、被検体１１２に静磁場を与える静磁場コイル１０１、被検体１１２に傾斜磁場を与える傾斜磁場コイル１０２、傾斜磁場電源１０３、被検体の生態組織を構成する原子核に核磁気共鳴現象を起こす高周波パルス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、照射コイル１０４に高周波パルスを供給する送信系１０５、核磁気共鳴現象により発生されるエコー信号を検出する受信コイル１０６、受信コイル１０６で受信されたエコー信号を処理する受信系１０７、この受信系で受信されたエコー信号に基づいて画像の再構成を行なう機能を備えた演算処理装置（ＣＰＵ）１０８、再構成された画像を表示する表示手段であるディスプレイ１０９、演算処理装置１０８に制御指令を入力する操作卓１１０、画像データを蓄積する記憶装置１１１を備えて構成されている。
【００１８】
このように構成された磁気共鳴イメージング装置を用いて本発明に係る曲断面再構成処理の一実施形態の処理手順を図１を参照して説明する。図１に示した処理は、演算処理装置１０８において実行される曲断面断層像の再構成処理を示すものである。
【００１９】
（ステップＳ１）
ステップＳ１において、周知の手法により被検体の３次元断層像データを取得して記憶手段１１１に格納する。例えば、図３（ａ）に示すように、被検体２０１の所定方向の断面を一定の間隔で撮像し、複数の２次元断層像２０２を取得する。このようにして撮像された図３（ｂ）に示す２次元断層像２０２の集まりを、３次元断層像と一般に称している。
【００２０】
（ステップＳ２）
ユーザが操作卓１１０を介して設定した例えば矢状断面４０７を基準面としてを取り込む。なお、本実施形態では、曲断面を設定する曲線をマウスなどを用いて描画せず、操作卓１１０を介して単に基準面を設定するだけでよい。
【００２１】
すなわち、従来、３次元断層像を用いた一般的な複数断面再構成（ＭＰＲ）では、図４に示すように、２次元断層像２０２間の隙間の断層像データを周知の補間処理によって埋め合わせて、実質的に被検体全体の画像データ３０１を再構築する。そして、設定される被検体の任意断面の断層像３０３〜３０５を再構成するようにしている。また、曲断面の断層像を再構成させるときは、例えば、図５（ａ）に示すように、４つの表示領域４０１〜４０４からなるＧＵＩ画像を用いる。このＧＵＩ画像は、４つの表示領域のうちの３つの表示領域４０１〜４０３に、３つの基準面における被検体２０１の断層像を表示する。３つの基準面である冠状断面４０６、矢状断面４０７及び横断面４０８は、それぞれ図５（ｂ）に示すように定義されている。そして、例えば、表示領域４０３に表示された横断面を基準面として、ユーザは所望の曲断面を設定する曲線４０５をマウスなどを用いて描画する。
【００２２】
（ステップＳ３）
ここにおいて、設定された基準面に対応する断層像データを記憶装置１１１から読み出し、その断層像データを２値化処理して、ディスプレイ１０９に表示させる。
【００２３】
この２値化画像の一例を図６に示す。同図の例は、関節部位を撮像した画像を２値化処理したものである。ここで、２値化画像とは、画像ｆの濃度（輝度）範囲が［ａ，ｂ］であり、閾値をα（ａ≦α≦ｂ）とすると２値画像ｆｔ（ｘ、ｙ）は次式で表される。ここで、ｘ、ｙは図６の画像における座標を意味する。なお、閾値αに範囲をもたせてもよい。
【００２４】
ｆｔ（ｘ、ｙ）＝１、    ｆ（ｘ、ｙ）≧α
ｆｔ（ｘ、ｙ）＝０、    ｆ（ｘ、ｙ）＜α
２値画像ｆｔ（ｘ、ｙ）は、一般的には、１の領域を対象領域（又は関心領域）、０の領域を背景領域と呼んでいる。図６では、網かけ画素が対象領域５０１であり、白い画素が背景領域５０２に相当する。
【００２５】
（ステップＳ４）
ユーザは、ディスプレイ１０９に表示された２値画像に基づいて、設定したい曲断面を表す曲線を想定し、その曲線上の任意の位置に始点５０３を画面上で設定する。これにより、演算処理装置１０８は、始点５０３を関心点としてステップＳ４において、始点５０３の座標データを取り込む。
【００２６】
（ステップＳ５）
ここで、設定された始点５０３を始点として、関心領域の中心線上又は近傍に点を設定する。この処理の一例を、図７〜図１２を用いて説明する。
【００２７】
図６〜図１２において、画像左上隅を原点とし、左右方向をｘ軸、上下方向をｙ軸とし、（ｘ、ｙ）はある画素の２次元座標を表す。まず、始点の画素（９、８）において、上下左右方向に対象領域の画素数を数え、画素数の最も大きい方向を対象領域の延在方向と判断し、その方向を曲線の進行方向とする。例えば、図６では、左方向が８、右方向が３、上方向が１、下方向が１であるから、矢印５０４に示すように、進行方向は左となる。次に、図７に示すように、現在の画素の座標（９、８）を演算処理装置１０８内に保持し、左方向に一画素移動する。なお、座標を保持した画素を図中に●印で示す。保持した画素の進行方向の反対側の全ての対象領域と、進行方向に垂直な方向の対象領域を背景領域に変更して、進行方向を探索する領域から除く。
【００２８】
次に、移動した画素（８，８）において、同様に進行方向を探索する。ただし、現在の画素（８、８）を含む対象領域から独立した対象領域５０７については、画素数として数えない。そして、現在の画素（８，８）における進行方向に対して垂直となる２方向の画素数を比較する。その画素数が等しい場合は、現在の画素を演算処理装置１０８内に保持して進行方向に一画素進む。次に、図８に示すように、画素（６、８）では、進行方向は左であるが、上下方向の画素数が異なるため、垂直方向の調整が必要となる。垂直方向の調整は、垂直方向において画素数が大きい方向へその画素数の差／２（ただし、小数点以下は切り捨てる。）だけ移動する。以下、垂直方向調整後の画素を▲印で示す。その後、垂直方向調整後の画索（６，７）を保持し、現在の進行方向へ一画素進む。図９に示したように、画素（５，７）では進行方向が上方向であり、左に一画素移動してから、上方向に一画素移動する。図１０に示したように、現在の画素（４，２）では、上方向と左方向の画素数が等しい。この場含の進行方向は、前回の進行方向と同じ方向とする。図１０では、上方向である。図１１に示したように、画素（４，１）では、左方向の画索数と右方向の画素数が等しいため、一意に進行方向を決定でさない。この場合の進行方向は、左方向を優先とする。なお、上下方向の画素数が等しい場合は、上方向を優先とする。図１２に示したように、画素（３、１）では、３方向が背景領域である。その場合は、座標（３，１）を保持して探索を終了する。このようにして、対象領域の中心線上又は近傍に保持した画素からなる設定点を定める。同様にして、始点（９、８）の右側方向へ同様の探索を行ない設定点を定める。この場合、既に探索した対象領域は背景領域に変更して行なう。
【００２９】
（ステップＳ６）
ステップＳ６においては、●を付して示した画素を設定点とし、それらの複数の点列を、例えばスプライン曲線により補間して滑らかな曲線で近似する。
【００３０】
（ステップＳ７）
次に、ステップＳ６で得られた近似曲線を含み、かつ基準面に直交する曲断面の関数又は座標データを算出する。
【００３１】
（ステップＳ８）
ステップＳ７で算出された曲断面に係る画像データを記憶装置１１１から読み出してディスプレイ１０９に表示させる。
【００３２】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、  操作卓１１０から基準面を設定すると、予め設定された輝度の閾値に基づいて基準面の２値化画像がディスプレイ１０９に表示され、これによりユーザが関心を持つ領域の輝度以上の輝度を有する領域が抽出される。表示される２値化画像は、例えば骨の部位の画素が高い輝度で表示される。その関心領域の延在方向の中心線を探索して、中心線上又は近傍を通る近似曲線が求められる。これにより、ユーザが関心を示す関節等の屈曲に沿った曲線を自動的に設定することができる。つまり、ユーザは、基準面を設定するだけで自動的に曲断面が設定されるから、きわめて使い勝手が向上される。
【００３３】
なお、上記実施形態では、対象領域内にユーザが始点を設定し、その始点を基点として曲線を自動設定するようにしたが、これに限らず、演算処理装置１０８は、２値化画像をディスプレイ１０９に表示しないで、対象領域の形状及び面積などの幾何学データに基づいて、対象領域の中心線上又は近傍を通る近似曲線を求めるようにすることができる。
（第２の実施の形態）
図１３に本発明の他の実施の形態の曲断面再構成処理のフローチャートを示す。本実施形態が図１の実施形態と異なる点は、被検体に参照点マーカを設定し、その参照点マーカを含む画像を撮影した３次元画像データに基づいて、曲断面を自動的に設定可能にしたものである。特に、屈伸部位の屈曲状態（姿勢）が変化しても同じ位置の断層像の再構成を自動的に行えるようにし、異なる姿勢の状態における屈伸部位の曲断面の断層像の対比観察を容易にするものである。
【００３４】
本実施形態は、被検体に参照点マーカを設定して撮像することを前提とする。参照点マーカは、例えば、膝関節を撮像する場合、図１４に示すように、膝部分の屈伸の外側と内側に対向させて、３対以上のマーカ６０１ａ，ｂ〜６０３ａ，ｂを被検体に取り付ける。同図に示す例は、膝関節の矢状断面を撮像する場合の例であり、一対のマーカ６０２ａ、ｂは関節部位を挟むように取り付けるのが好ましい。なお、マーカは３対以上であれば数に制限はない。マーカの具体例としては、例えば、プラスチックの球内に水を封入して作成する。マーカの容器の材質としては、プラスチックに限らず磁場を乱さない材質であれば何でもよい。また、マーカの内に封入する物質は、参照点の自動抽出を行うために撮像部位の生体と比較して強い信号強度を発する物質であることが好ましい。
（ステップＳ１１）
上述のようにしてマーカを取り付けて被検体のＭＲ撮像を行ない、３次元断層像データを取得して記憶装置１１１に格納する。
（ステップＳ１２）
次に、図１５に示すように、操作卓１１０を介して一の屈伸形態の画像を選択し、ディスプレイ１０９に表示させる。ユーザは操作卓１１０を操作して、表示された画像上に観察したい曲断面に対応する曲線６１０を描画する。
（ステップＳ１３）
演算処理装置１０８は、曲線６１０と参照点（マーカ）間の距離ｄを算出する。  ここで、距離ｄを算出するために、まずマーカの基準（例えば、マーカ中心）を参照点として、その座標を求める。参照点の座標は、画像を２値化処理して算出するのが好ましい。この２値化処理した画像の例を図１６に示す。マーカは生体と比較して強い信号強度を発生するため、２値画像の闇値αに高い値を設定すれば、図１６のようにマーカ６０１ａ対象領域６０５ａ及びマーカ６０１ｂの対象領域６０５ｂだけを抽出することができる。算出する参照点は、各マーカに含まれる画素の重心とする。例として、図１６中のマーカ６０５ａ、ｂの参照点を算出する方法を説明する。ここで、２値画像のサイズは例えば１２×１２とし、この２値画像の任意の画素をｆ（ｉ、ｊ）で表す。なお、ｉ＝１〜１２、ｊ＝１〜１２である。はじめに、ｊ＝１に固定して、ｉ＝１〜１２に順に変えて対象領域を探索する。対象領域を検出した場合は、その座標（ｉ、ｊ）をテーブルに格納する。このようにして、２値画像を走査して対象領域を探索して座標をテーブルに格納する。対象領域の探索が終了したら、探索された対象領域（ｍ、ｎ）について、（ｍ、ｎ）を中心とした８方向（ｍ−１、ｎ−１）、（ｍ、ｎ−１）、（ｍ＋１、ｎ−１）、（ｍ−１、ｎ）、（ｍ−１、ｎ＋１）、（ｍ、ｎ＋１）、（ｍ＋１、ｎ＋１）の座標がテーブルに格納されているか否か走査する。テーブル内に存在すれば、マーカ領域と判断して座標（ｍ、ｎ）をテーブルに格納する。８方向の座標がテーブルに存在しなければ、その座標（ｍ、ｎ）は別のマーカ領域と判定して別のテーブルに格納する。これらの処理をｆ（１２、１２）となるまで繰返せば、各マーカに含まれる画素の２次元座標が算出できる。図１６の２値画像に対して上記の処理を行った場合のテーブルを図１７に示す。テーブル１がマーカ６０５ａ、テーブル２がマーカ６０５ｂに対応する。各テーブルにおける２次元座標の平均値が参照点の座標となる。
（ステップＳ１４）
ステップＳ１３にて参照点の座標を求めた後、ユーザが設定した曲線６０１の方程式ｙ＝Ｃ（ｘ）と各対の参照点６１１ａ、ｂ間、参照点６１２ａ，ｂ間、参照点６１３ａ，ｂ間を結ぶ直線６１４，６１５，６１６の方程式Ｙ＝Ｌｉを算出する。ここで、添字ｉはマーカのセット番号であり、ｉ＝１、２、…、ｎである。曲線６０１の方程式ｙ＝Ｃ（ｘ）は、曲線上の幾つかの点列を２次元スプライン曲線を用いて近似曲線として求める。直線６１４，６１５，６１６の方程式Ｙ＝Ｌｉは、参照点６１１ａ、ｂ、参照点６１２ａ，ｂ、参照点６１３ａ，ｂについて求めた座標により簡単に算出できる。これらの方程式を用いて、曲線６０１と直線６１４，６１５，６１６の交点を求め、一対の参照点からその交点までの距離ｄｉを算出する。このとき、各対において始点とした参照点（例えば、６１１ａ、６１２ｂ、６１３ａ）を記憶しておく。
（ステップＳ１５）
ユーザの求めにより操作卓１１０を介して図１８に示す他の屈伸形態（姿勢）で撮像された断層像の表示要求があった場合、ステップＳ１４で求めた距離ｄｉを用いて、図１５の曲線６０１が通る位置に一致する曲線６５１を自動的に設定する。なお、図１８の断層像は、膝関節の種々の姿勢における撮像断面を関節に対して同一断面となるようように撮像してあるものとする。はじめに、断層像に描画されている各対の参照点６１１ａ、ｂ間、参照点６１２ａ，ｂ間、参照点６１３ａ，ｂ間を結ぶ直線６１４，６１５，６１６の方程式Ｙ＝Ｌｉを算出する。次に、求めた直線６１４，６１５，６１６上の点で、始点とした参照点６１１ａ、６１２ｂ、６１３ａから終点の参照点６１１ｂ、６１２ａ、６１３ｂの方向に距離がｄｉとなるサンプリング点の座標Ｐｉ（ｘ、ｙ)を算出する。
（ステップＳ１６）
ステップＳ１５で求めたサンプリング点列Ｐｉ（ｘ、ｙ)を結ぶ線の近似曲線をスプライン曲線を用いて求めて、その方程式ｙ＝Ｃ’（ｘ）を自動的に曲断面を設定する曲線６５１として設定する。
（ステップＳ１７）
設定曲線６５１を含み、図１８の基準面に直交する曲断面を関数又は座標データを算出する。
（ステップＳ１８）
次いで、算出された曲断面上の画像データを記憶装置１１１から読み出してディスプレイ１０９に表示させる。
【００３５】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、ユーザが一の屈伸形態に係る平断面の断層像上で所望の曲断面の曲線を設定することにより、他の屈伸形態に係る同一の曲断面が自動的に設定される。その結果、姿勢が変化しても同じ位置の断層像の再構成が自動的に行なわれるから、異なる姿勢の状態における屈伸部位の曲断面の断層像の対比観察が容易になる。
（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態の変形例である。第２実施形態では、マーカを対にして屈伸部の内側と外側に貼り付けた例を示したが、本発明はこれに限らず、マーカを屈伸部の方側にのみ貼り付けても実現できる。すなわち、例えば図１９に示すように、膝関節を曲げた状態で撮像された画像に対して曲断面再構成処理を行い、その時設定した曲線を、図２０に示すように膝関節が伸ばされた状態で撮像した画像上に自動的に設定させる場合を説明する。図１９は、膝関節にマーカ７０２，７０３，７０４を取り付けMRIにより矢状断面を撮像された画像上に、曲線７０１が定義された状態を示したものである。
【００３６】
まず、第２の実施形態と同様に、マーカの中心を参照点として、参照点７１２，７１３，７１４の２次元座標Ｒｉ（ｘ、ｙ）を算出する。次に、マーカが取り付けられた被検体の表面の曲線７２１の方程式を算出する。この算出方法は、表面をトレース又はプロットして複数の座標点を取得し、その座標点列を曲線近似することにより算出できる。この曲線７２１の方程式を、ｙ＝Ｆ(ｘ)とする。同様に、ユーザが定義した曲線７０１の方程式も算出する。これを、ｙ＝Ｃ(ｘ)とする。次に、各参照点からｙ＝Ｆ(ｘ)への垂線７３２，７３３，７３４の方程式ｙ＝Ｌｉを算出し、その各垂線と曲線ｙ＝Ｃ(ｘ)との交点Ｐｉの座標Ｐｉ(ｘ、ｙ)を全ての参照点について求める。そして、交点Ｐｉの座標Ｐｉ(ｘ、ｙ)と参照点の座標Ｒｉ（ｘ、ｙ）間の距離ｄｉを算出する。
【００３７】
この距離ｄｉを用いて、図２０に示す膝関節を伸ばした状態で撮像された画像上に曲線７５１を再設定する。これは、第２の実施形態と同様に、各参照点の座標Ｒ’ｉ（ｘ、ｙ）と、体表面の曲線７５２の方程式ｙ＝Ｆ’(ｘ)を求める。次に、各参照点から曲線ｙ＝Ｆ’(ｘ)への垂線７５３，７５４，７５５の方程式ｙ＝Ｌ’ｉを算出し、その垂線方向に参照点から距離ｄｉの位置にある複数のサンプル点Ｓｉ(ｘ、ｙ)を算出する。そして、このサンプル点列Ｓｉ(ｘ、ｙ)を結ぶ線を曲線近似して、曲線７５１の方程式ｙ＝Ｃ’(ｘ)を求める。これによって、曲線７０１に対応した同一位置の曲断面を設定する曲線７５１を自動的に設定することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、曲断面再構成処理に係る曲断面の設定作業を簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の医療用撮像装置の特徴部に係る曲断面再構成処理の手順の一実施形態を示すフローチャートである。
【図２】本発明の医療用撮像装置に適用できる一実施形態の磁気共鳴イメージング装置の全体構成図である。
【図３】３次元断層像データの取得動作の説明図である。
【図４】３次元断層像データに基づいて任意の平断面の断層像を再構成する動作の説明図である。
【図５】ＧＵＩ画像に基づいて曲断面の設定法の従来例を説明する図である。
【図６】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（１／７）である。
【図７】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（２／７）である。
【図８】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（３／７）である。
【図９】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（４／７）である。
【図１０】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（５／７）である。
【図１１】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（６／７）である。
【図１２】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（７／７）である。
【図１３】本発明の医療用撮像装置の特徴部に係る曲断面再構成処理の手順の他の実施形態を示すフローチャートである。
【図１４】図１３に係る実施形態のマーカの取り付け法の一例を説明する図である。
【図１５】膝関節部を曲げた状態で撮像した断層像に設定された曲線とマーカとの距離を求める方法の一例を説明する図である。
【図１６】マーカの画像上の位置座標を求める方法を説明する図である。
【図１７】マーカの対象領域の画素データを格納したテーブルの内容を示す図である。
【図１８】図１５に示した膝関節部を伸ばした状態で撮像された断層像に自動的に曲断面を設定する曲線を描画する方法を説明する図である。
【図１９】膝関節部を曲げた状態で撮像した断層像に設定された曲線とマーカとの距離を求める方法の他の一例を説明する図である。
【図２０】図１９に示した膝関節部を伸ばした状態で撮像された断層像に自動的に曲断面を設定する曲線を描画する他の方法を説明する図である。
【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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