(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元の原画像に含まれる観察対象の内部に、複数の視点を設定する手段と、
前記複数の視点を通る曲面を設定する手段と、
前記曲面によって前記原画像を切断する第１の切断面像を生成する手段と、
前記原画像を投影面上に投影して得る３次元画像を生成する手段とを備えた画像表示装置において、
前記複数の視点から任意の視点を選択する手段と、
該選択した視点を通り前記曲面と直交する面の第２の切断面像を生成する手段と、
前記第２の切断面像を表示する手段と、
前記第２の切断面像上に、前記選択した視点を通る任意の角度の直線を指定する手段とを備え、
前記第１の切断面像を生成する手段は、前記第２の切断面像上で指定された直線を含むように前記第1の切断面像を生成することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記３次元画像と前記第１の切断面像と前記第２の切断面像を同時に表示する手段とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記視点設定手段によって設定される複数の視点は、前記３次元生成手段によって得られる３次元画像の生成において使用された各視点を使用することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記表示手段は前記指定された直線を第２の切断面像上に表示することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像表示装置に係り、特に血管、腸、胃、骨等の観察対象の内面の画像を表示する画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医用画像には、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置（３次元計測するＭＲＩも含む）、超音波診断装置、３次元計測のできるコーンビームＣＴ装置などの各種モダリティ毎にＸ線ＣＴ画像やＭＲＩ画像、超音波断層像等の種々の画像がある。特に３次元計測で得たデータから再構成した画像をボリューム画像と言う。それらの各種モダリティで得られた画像から３次元画像を得る。実際には２次元の表示器に３次元画像を表示するので、疑似３次元画像と呼ぶこととする。この疑似３次元画像は、視点と投影面とを与え、視点と投影面との間に存在する原画像（複数の断層像）を、その投影面に視点から見たように投影し、この投影面の内容を表示器に表示している。その投影の方法は、平行投影法と中心投影法とが知られている。
【０００３】
このようにして得る疑似３次元画像のうち観察対象の内部を内視鏡で見たような画像（以下、内視鏡的画像という）を得るためには、視点を観察対象の内部に設定することができる中心投影法を用いる。この内視鏡的画像を得る中心投影法は、特開平７−２１０７０４号公報、及び特開平８−１６８１３号公報に記載されている。そして、中心投影法における視点位置及び視点方向を適宜更新することにより内視鏡的な動きを模擬した投影像を得ることができる。尚、視点位置及び視点方向の更新は、マウス等の入力手段をマニュアル操作することによって行う場合と、視線方向が画面中の最も暗い位置に向かうように順次自動的に更新させる場合とがある。
この際、上記中心投影法による内視鏡的画像の場合には、例えば血管の内壁を示す画像が表示されている場合に、被検体内のどこの血管が表示されているか、あるいは血管のどの位置からどの方向を観察しているかが把握しにくいという問題があった。
この問題の解決策として、特願平１０−１７５１７５号に、複数のＣＴ画像が積み上げられた原画像に含まれる血管の内部に、血管に沿って複数の視点を設定し、これらの視点は、公知の中心投影法において手動又は自動で設定され、上記視点を通る曲面（この曲面は、複数の視点を通る直線の集合体）を設定し、この曲面によって原画像を切断することによって血管の断面像を含む原画像の断面像を作成し、この作成した断面像を表示するようにしており、このようにして表示された断面像は、血管に沿って縦切りにした断面像となる旨が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記解決策では、切断面に基づいて表示血管の位置やそこからの視点の進行方向を把握するために、観察対象がＳ字結腸や小腸などのように複雑に走行するものであれば、視点をどちらに進めれば診断目的に到達できるのかを即時に判断することが困難であるという問題があった。
また、器官を走行方向に切断したように得る切断面像（第１の切断面像）に直交する切断面像（第２の切断面像）を併せて表示して、診断と視点の進行方向に役立てたいというニーズに応えるものではなかった。
【０００５】
本発明の目的は、複雑に走行する器官や臓器であっても、視点を進める方向を即時に判断可能な画像表示装置を提供することにある。
【０００６】
また、上記第２の切断面像を表示して、診断と視点の進行方向の把握に寄与する画像表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】
上記目的は、次の項目によって達成される。
（１）３次元の原画像に含まれる観察対象の内部に、複数の視点を設定する手段と、前記複数の視点を通る曲面を設定する手段と、前記曲面によって前記原画像を切断する第１の切断面像を生成する手段と、前記原画像を投影面上に投影して得る３次元画像を生成する手段とを備えた画像表示装置において、前記複数の視点から任意の視点を選択する手段と、該選択した視点を通り前記曲面と直交する面の第２の切断面像を生成する手段と、前記第２の切断面像を表示する手段と、前記第２の切断面像上に、前記選択した視点を通る任意の角度の直線を指定する手段とを備え、前記第１の切断面像を生成する手段は、前記第２の切断面像上で指定された直線を含むように前記第1の切断面像を生成することを特徴とする画像表示装置。
【０００８】
（２）前記３次元画像と前記第１の切断面像と前記第２の切断面像を同時に表示する手段とを備えたことを特徴とする上記（１）に記載の画像表示装置。
【０００９】
（３）前記視点設定手段によって設定される複数の視点は、前記３次元生成手段によって得られる３次元画像の生成において使用された各視点を使用することを特徴とする上記（１）に記載の画像表示装置。
【００１０】
【発明の実施形態】
本発明の画像表示装置の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は本発明に係る画像表示装置によって表示される表示例を示している。同図において、１はＣＲＴモニタ、２はマウス、３は中心投影法によって構成された血管内を示す疑似三次元画像（内視鏡的画像）、４は本発明によって新規に表示された血管１２の走行方向に垂直な断面像、６は本発明によって新規に表示された血管１２の縦切りの断面像である。
【００１１】
次に、上記断面像４の構成方法について説明する。図２は上記断面像の構成方法の実施の形態を示す図である。５ａ〜５ｅは中心投影法によって血管１２内に順次設定された視点を示す。１２は観察対象としての血管を示している。また、５ａ〜５ｅは中心投影法によって血管１２内に順次設定された視点を示す。上記視点５ａ〜５ｅは、例えば図１の内視鏡的画像３を見ながら画面中のカーソル（図示せず）をマウス等で操作しながら順次設定され、又は視線方向が視点から最も遠い位置に向かうように順次自動的に更新されることにより設定される。本発明はこの中心投影法において使用される視点を利用する。尚、中心投影法及び視点の更新方法の詳細については、特開平７−２１０７０４号公報、及び特開平８−１６８１３号公報に記載されている。本発明は上記のようにして設定された視点５ａ〜５ｅを含み、その視点間の方向ベクトルを法線ベクトルとする平面を構成する。視点間は、曲線で近似し、補間する。従って、観察対象を輪切りにした像の連続的な観察・計測が可能である。
【００１２】
次に、上記断面像６の構成方法について説明する。図３は上記断面像の構成方法の実施の形態を示す図である。図３（Ａ）において、１０はＸ線ＣＴ装置等によって得られる複数のＣＴ画像（ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３，…）が積み上げられた三次元の原画像である。本発明では、上記のようにして設定された視点５ａ〜５ｅを含み、その視点を通り、視点間の方向ベクトルを法線ベクトルとする平面４上のｙ軸に対して所定の角度回転した直線５ａＬ１、５ａＬ２、５ａＬ３・・・で切断した断面像を表示する。断面像は上記複数の視点を通る直線の集合体で構成される。また、図３（Ｂ）の上記平面４は観察対象の計測に使われるばかりでなく、曲面がどの角度で切断しているかを示すガイドにもなる。この断面像によれば、観察対象がＳ字や螺旋のように複雑に走行するものに対して連続的な観察が可能であり、周辺情報との位置関係を把握することができる。
【００１３】
次に、本発明に係る切断画像構成方法について図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、血管等の観察対象の内部に視点を設定し、その視点が観察対象の内部に進むように手動又は自動で更新処理をし、各視点ei=(i=0,1,2…,n)の座標を保存する（ステップS1）。続いて、ガイド上のy軸に対する角度θを指定する（ステップS２）。さらに、各視点の間をスプライン変換等で曲線近似する（ステップS３）。次に、最初の視点を指定する（ステップ４）。その後は、すべての視点を指定するまで続けられる。まず、視点間の方向ベクトルを求める（ステップS５）。その方向ベクトルからx軸となす角度α、x-z面となす角度βを求める（ステップS６）。次に、ステップS２で指定した直線に対して上記α、βの角度をなし、視点を通る直線を求める（ステップS７）。その直線上の各点のCT値を求め、画像配列に格納する（ステップS８、S９）。最後に次の視点を指定し、すべての視点を指定した時点で終了する（ステップS１０、S１１）。
上記のようにしてステップS９でメモリに格納されたCT値を濃度情報とする画像信号をCRTモニタに出力することにより、血管等の観察対象の走行方向に垂直な断面を表示し、観察・計測できる。その上、それをガイドとして切断面を指定して、視点を通り上記垂直な断面に直交した曲面を表示し、観察対象に沿った領域の連続的な観察ができるとともに、周辺情報との位置関係を明確に把握することができる。
【００１４】
図５は本発明に係る画像表示装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。
この画像表示装置は、主として磁気ディスク５０と、主メモリ５２と、中央処理装置（ＣＰＵ）５４と、表示メモリ５６と、ＣＲＴモニタ１と、各種の操作指令、位置指令、メニュー選択指令を入力するためのキーボード５８、マウス２、マウスコントローラ６０と、これらの各構成要素を接続する共通バス６２とから構成されている。
磁気ディスク５０には、複数のＣＴ画像（ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３，…）が積み上げられた三次元の原画像１０、画像構成プログラム等が格納され、主メモリ５２には、装置の制御プログラムが格納されるとともに、演算処理用の領域等が設けられている。
ＣＰＵ５４は、三次元の原画像１０や各種のプログラムを読み出し、主メモリ５２を用いて本発明に係る断面像や疑似三次元画像等の構成を行い、その構成した画像を示す画像データを表示メモリ５６に送り、ＣＲＴモニタ１に表示させる。
【００１５】
尚、この実施の形態では、観察対象として血管を例に説明したが、本発明は、血管に限定されず、腸、胃等の管腔臓器や、骨等の観察対象にも適用できる。
【００１６】
以上説明したように本実施の形態に係る画像表示装置によれば、血管、腸等の観察対象をその観察対象に沿った曲面で縦切りした断面像を表示することができるから、観察対象の内部が観察できるように切り開いた画像を表示することができる。
【００１７】
従って、観察者が切断面に基づいて表示血管の位置やそこからの視点の進行方向を把握するために、観察対象がＳ字結腸や小腸などのように複雑に走行するものであっても、従来の３次元画像と第１の断面像に加えて第２の断面像を同時に表示すれば、観察者が視点をどちらに進めれば診断目的に到達できるかを即時に判断するための支援ができる。
【００１８】
また、前記視点設定手段によって設定される複数の視点は、前記３次元生成手段によって得られる３次元画像の生成において使用された各視点を使用している。これにより、視点の設定の工程を省略することができるから、より一層の操作性の向上ができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、複雑に走行する器官や臓器であっても、視点を進める方向を即時に判断可能な画像表示装置を提供するという効果を奏する。
また、上記第２の切断面像を表示して、診断と視点の進行方向の把握に寄与する画像表示装置を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像表示装置に基づいて表示された断面像を含む表示例を示す図。
【図２】観察対象の走行方向に垂直な断面像の構成方法の実施の形態を示す図。
【図３】観察対象の走行方向に沿った断面像の構成方法の実施の形態を示す図。
【図４】図３の構成方法を示すフローチャート。
【図５】本発明に係る画像表示装置のハードウェア構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１  CRTモニタ
２  マウス
３  内視鏡的画像
４  垂直断面像
５a〜５g  視点
5aL〜５gL  切断直線
６  切断面
１０  三次元の原画像
１２  血管（観察対象）
【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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