(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元原画像における切断面を前記３次元原画像を含む領域で移動させて任意の切断面を設定する切断面設定手段と、前記切断面設定手段によって設定された切断面に基づいて切断された前記３次元原画像の断面像を表示する表示手段と、前記表示された断面像上で所望の基点を設定する基点設定手段と、を備え、
前記切断面設定手段は、前記基点設定手段によって基点が設定されると、該基点を含むように切断面を回転及び／又は平行移動させて切断面を設定する画像表示装置において、前記切断面を回転及び／又は平行移動させる設定をするために、該切断面を表すライン上に設定された３次元の回転オペレータと平行移動オペレータを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
３次元原画像における切断面を前記３次元原画像を含む領域で移動させて任意の切断面を設定する切断面設定手段と、前記切断面設定手段によって設定された切断面を境に前記３次元原画像を分割し、該分割した一方の３次元原画像を所定の投影面上に投影し、前記切断面による断面像を含む３次元画像を作成する３次元画像作成手段と、
前記切断面に基づいて切断された前記断面像及び前記３次元画像作成手段によって作成された断面像を含む３次元画像のうちの少なくとも３次元画像を投影して表示する表示手段と、前記表示手段に表示された断面像上で所望の基点を設定する基点設定手段と、
を備え、
前記切断面設定手段は、前記基点設定手段によって基点が設定されると、該基点を含むように切断面を回転及び／又は平行移動させて切断面を設定する画像表示装置において、前記切断面を回転及び／又は平行移動させる設定をするために、該切断面を表すライン上に設定された３次元の回転オペレータと平行移動オペレータを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
前記ラインを回転させる際には、前記回転オペレータの回転量に応じて、該ラインを前記平行移動オペレータを中心に回転させ、前記ラインを平行移動させる際には、前記平行移動オペメータの移動量に応じて、該ラインを平行移動させることを特徴とする請求項１又は２いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記表示手段によって表示された前記断面像上に任意の点を設定する手段と、前記基点と前記任意の点との位置情報を基にこれら各点間の距離又は角度の少なくとも一方を計測する手段と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２いずれかに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元原画像に任意の断面像を設定して該断面像を表示する画像表示装置に係わり、特にＸ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置等の被検体の断面像を計測可能な医用画像診断装置で得た複数の断層像を積み上げた３次元原画像（ボリュームデータ）に対して任意の切断面を設定し、前記ボリュームデータを該切断面で切断した断面像を構成し表示する画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医用３次元画像処理の技術として、３次元物体の任意方向の切断面を表示する、ＭＰＲ（Multi Planner Reconstruction）画像表示がある。このＭＰＲ画像は、複数の断層像（２次元画像）を積み上げたボリュームデータに対してある任意面（切断面）を設定し、その任意面上にある各断層像の画素値を基に作成した画像である。積み上げに際し、断層像間に隙間があるような場合は、元の画像相互の補間から得た補間画像を、その隙間に埋め込み、積み上げ画像の積み上げ密度を高める方法をとることも多い。
【０００３】
上記の断層像には、Ｘ線ＣＴ断層画像やＭＲＩ断層画像がある。
上記ＭＰＲ画像は、切断面をボリュームデータに対して回転したり平行移動して作成することが多い。
また、上記ＭＰＲ画像上での任意点間の距離又は角度の計測では、既に表示されたＭＰＲ画像上で複数点を指定してから計算されることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像表示装置では、切断面の設定は、ボリュームデータを配置した３次元空間の座標系での回転や平行移動により行いながら、ある特定の注目点を常に含む切断面を設定することは既に表示されたＭＰＲ画像上に前記注目点を設定していたのでは難しかった。このため、特定の注目点の周りを様々な角度から見ることや、注目点から任意点への距離又は角度の計測を行うのは困難であった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ある特定の注目点を常に含む切断面を設定する画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成する為に、３次元原画像における切断面を前記３次元原画像を含む領域で移動させて任意の切断面を設定する切断面設定手段と、前記切断面設定手段によって設定された切断面に基づいて切断された前記３次元原画像の断面像を表示する表示手段と、前記表示された断面像上で所望の基点を設定する基点設定手段と、を備え、前記切断面設定手段は、前記基点設定手段によって前記基点を含む切断面を設定することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、切断面設定手段は３次元原画像における切断面を前記３次元原画像を含む領域で設定し、表示手段は切断面設定手段によって設定された切断面に基づいて切断された前記３次元原画像の断面像を表示する。基点設定手段が表示された断面像上で所望の基点を設定すると、切断面設定手段は前記基点を含む切断面を設定する。このように、切断面設定手段は基点を含む切断面を設定することによって、常に設定した基点を含む断面像を表示することができる。
【０００８】
また、本発明は前記目的を達成する為に、３次元原画像における切断面を前記３次元原画像を含む領域で移動させて任意の切断面を設定する切断面設定手段と、前記切断面設定手段によって設定された切断面を境に前記３次元原画像を分割し、該分割した一方の３次元原画像を所定の投影面上に投影し、前記切断面による断面像を含む３次元画像を作成する３次元画像作成手段と、前記切断面に基づいて切断された前記断面像及び前記３次元画像作成手段によって作成された断面像を含む３次元画像のうちの少なくとも３次元画像を投影して表示する表示手段と、前記表示手段に表示された断面像上で所望の基点を設定する基点設定手段と、を備え、前記切断面設定手段は、前記基点設定手段によって基点が設定されると、該基点を含むように切断面を回転及び／又は平行移動させて切断面を設定することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、切断面設定手段は３次元原画像における切断面を前記３次元原画像を含む領域で移動させて任意の切断面を設定する。３次元画像作成手段は切断面設定手段によって設定された切断面を境に前記３次元原画像を分割し、該分割した一方の３次元原画像を所定の投影面上に例えば陰影付けして投影し、前記切断面による断面像を含む３次元画像を作成する。表示手段は切断面に基づいて切断された３次元原画像の断面像及び３次元画像作成手段によって作成された断面像を含む３次元画像のうちの少なくとも３次元画像を表示する。基点設定手段は表示手段に表示された断面像上で所望の基点を設定し、前記切断面設定手段は、前記基点設定手段によって基点が設定されると、該基点を含むように切断面を回転及び／又は平行移動させて切断面を設定する。このように、切断面設定手段は基点を含む切断面を設定することによって、常に設定した基点を含む断面像を表示することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面に従って本発明に係る画像表示装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、複数の断層像が積み重ねられた３次元空間のボリュームデータ１４を示す説明図である。同図に示すように、ボリュームデータ１４内には、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸から構成される直行座標系が設定される。ＸＹ平面、ＹＺ平面、及びＺＸ平面は、互いに直交し前記ボリュームデータ１４の中心１８を共有する。
【００１１】
尚、本実施例では、断層像をＸＹ平面に平行に配置しているが、ＹＺ平面、ＺＸ平面に平行に配置しても良い。
図２は、表示画面の構成を示す説明図である。
同図に示すように、この表示画面には、ＸＹ平面に関するＭＰＲ画像１５、ＹＺ平面に関するＭＰＲ画像１６、ＺＸ平面に関するＭＰＲ画像１７が表示される。また、ＸＹ平面に関するＭＰＲ画像１５、ＹＺ平面に関するＭＰＲ画像１６、又はＺＸ平面に関するＭＰＲ画像１７上で任意平面を設定することによって、この表示画面には該任意平面に関するＭＰＲ画像１９が表示される。
【００１２】
前記任意平面の設定方法について説明する。
例えば、図３に示すようにＸＹ平面に関するＭＰＲ画像１５上でライン２０を設定すると、図４に示すようにＸＹ平面に直交しライン２０をＸＹ平面と共有する任意平面が設定される。
ＸＹ平面に関するＭＰＲ画像１５上に表示されたライン２０上には、図５に示すように、回転オペレータ２１、２１と平行移動オペレータ２２が表示される。図６（ａ）に示すように回転オペレータ２１をマウスでドラッグすることによってライン２０が平行移動オペレータ２２を中心に回転し、図６（ｂ）に示すように平行移動オペレータ２２をマウスでドラッグすることによってライン２０が平行移動する。これによって、任意平面がＸＹ平面に直交したまま回転、平行移動される。
【００１３】
次に、注目点の設定方法について説明する。
図７に示すように、任意平面に関するＭＰＲ画像１９上でマウスによって任意の注目点２３を設定する。
注目点２３が設定されると、図８（ａ）に示すようにボリュームデータの中心１８を共有していたＸＹ平面、ＹＺ平面、及びＺＸ平面は、図８（ｂ）に示すように設定された注目点２３を共有するように移動する。これによって、表示画面にＸＹ平面に関するＭＰＲ画像１５、ＹＺ平面に関するＭＰＲ画像１６、及びＺＸ平面に関するＭＰＲ画像１７が更新され表示される。
【００１４】
図９は、注目点２３を含む任意平面の移動方法を説明する説明図である。
例えば、図９（ａ）に示すように、ＸＹ平面に関するＭＰＲ画像１５上に表示されたライン２０上には注目点２３が表示され、回転オペレータ２１をマウスでドラッグすることによってライン２０が注目点２３を中心に回転する。また、図９（ｂ）に示すように平行移動オペレータ２２をマウスでドラッグすることによってライン２０がライン２０に沿って平行移動する。これによって、任意平面が常に注目点２３を含んだまま回転、平行移動される。したがって、ＸＹ平面に関するＭＰＲ画像１５、ＹＺ平面に関するＭＰＲ画像１６、及びＺＸ平面に関するＭＰＲ画像１７には常に注目点２３が表示される。
【００１５】
尚、任意平面の移動は、ＸＹ平面に関するＭＰＲ画像１５上だけでなく、ＹＺ平面に関するＭＰＲ画像１６、及びＺＸ平面に関するＭＰＲ画像１７上でも同様に行なうことができる。
図１０は、注目点２３が設定された任意平面上での距離、角度の計測方法を説明する説明図である。
【００１６】
図１０（ａ）に示すように、任意平面に関するＭＰＲ画像１９上に任意点２４をマウスで設定することによって、注目点２３と任意点２４との直線距離を、画素の大きさや断層像の間隔などをもとに実サイズで計測され表示される。
図１０（ｂ）に示すように、任意平面に関するＭＰＲ画像１９上に複数の任意点２５、２５、…をマウスで設定することによって、任意平面上での注目点２３からの複数の任意点２５を通る任意経路長が実サイズで計測され表示される。
【００１７】
図１０（ｃ）に示すように、任意平面に関するＭＰＲ画像１９上に２つの任意点２６、２６をマウスで設定することによって、任意平面上での注目点２３を中心とした注目点２３と任意点２６、２６とで作られる角度を計算し表示する。これらの計測値は、任意平面に関するＭＰＲ画像１９上もしくは別のウィンドウや場所に表示可能である。
【００１８】
以上、注目点２３を常に含む状態での任意平面の設定と、任意平面に関するＭＰＲ画像１９上での計測を繰り返すことにより、注目点２３からの様々な方向への距離や角度の計測が可能となる。
また、上記操作において設定した、注目点や任意点及び切断面などに関する情報を、画像上もしくは別のウィンドウや場所に表示することも可能である。
【００１９】
また、本実施例では前述のように４画面構成としているが、本発明はこの画面構成に限定されず、さらに異なる方向からのＭＰＲ画像を表示したり、最低、任意位置のＭＰＲ画像を表示する１画面だけでもよい。
また、任意平面の設定に用いる画面として、ＭＰＲ画像だけに限らず、図１１（ａ）に示すようなボリュームレンダリング画像やサーフェスレンダリング画像などの疑似３次元画像２７を表示することも可能である。ボリュームレンダリングは、物体に対する光源からの光の反射・透過計算を行い、物体からの反射光を投影面に投影する方法である。サーフェスレンダリングは、物体の表面の傾斜に対応する画素値を投影面に投影する手法であり、ボリュームレンダリングにおける反射・透過計算を全反射として計算した手法である。同図に示すように、位置情報を基に任意平面と疑似３次元画像２７とを合成した画像を表示し、合成画像上でのマウスのドラッグやその他の設定手段による回転及び平行移動の設定、及び、図１１（ｂ）に示すように、任意平面の位置を前記合成画像にインターラクティブに反映させることが可能である。これらの疑似３次元画像２７は、視点や光源を移動して作成することが多く、この視点や光源の変更は、ボリュームデータを配置した３次元空間の座標や、ボリュームデータ自体を回転させて行うことが多い。
【００２０】
また、図１２に示すように、ボリュームデータを任意平面で切断した疑似３次元画像（切断画像）３０を得る手法もある。この手法では、疑似３次元画像２７上で任意平面を設定し、ボリュームデータのうち任意平面の片側を処理対象外とすることにより、あたかも任意平面で物体が切断されたような切断画像３０が得られる。前記切断画像３０は、回転などによって視点や光源を移動すると共に、任意平面を回転したり平行移動して作成することが多い。また、任意平面の設定だけでなく、任意平面を伴って物体を任意に回転・平行移動した切断画像３０を得ることも可能である。
【００２１】
図１３（ａ）は、表示された切断画像３０を示し、図１３（ｂ）は、表示された任意平面に関するＭＰＲ画像１９を示す。ＭＰＲ画像１９は、任意平面上にある各断層像の画素値から作成される。切断画像３０の任意平面上又はＭＰＲ画像１９上でマウスの操作によりマウスポインタ３２を任意の点に移動させクリックすることによって、任意平面上に注目点を設定する。ボリュームデータ内での実際の座標は、設定点を視線方向に投影し、任意平面と交わった点の座標となる。物体と任意平面との位置関係によって断面部が見にくい場合は、物体を回転させるなどすることも可能である。
【００２２】
また、切断画像表示画面の表示を切り替えることにより、もしくは、異なる表示画面を配置することにより、切断画面の代わりに任意平面のＭＰＲ画像を表示し、同表示画面上で同様にマウスを操作し、注目点を設定することも可能である。
以上のような最初の注目点設定においては、ボリュームデータ内の注目したい任意の点を設定できればよいため、上記のような手法に特定する必要はなく、例えば、ボリュームデータを構成する複数の断層像を表示し、その表示上で注目点を指定してもよい。
【００２３】
図１４、図１５は、注目点２３設定後の任意平面の設定方法を示す説明図である。
任意平面は図１４に示すように、注目点２３を中心に回転され、図１５に示すように、任意平面の法線ベクトルに対して垂直方向へのみ平行移動される。これによって、任意平面が常に注目点２３を含んだまま回転・平行移動され、ＭＰＲ画像１９及び切断画像３０には常に注目点２３が表示される。
【００２４】
図１６、図１７、図１８は、注目点２３が設定された任意平面上での距離、角度の計測方法を説明する説明図である。
図１６に示すように、切断画像３０の任意平面上に任意点３４をマウスで設定することによって、注目点２３と任意点３４との直線距離を、画素の大きさや断層像の間隔などをもとに実サイズで計測され表示される。図１７に示すように、切断画像３０の任意平面上に複数の任意点３５、３５、…をマウスで設定することによって、任意平面上での注目点２３からの複数の任意点３５を通る任意経路長が実サイズで計測され表示される。図１８に示すように、切断画像３０の任意平面上に２つの任意点３６、３６をマウスで設定することによって、任意平面上での注目点２３を中心とした注目点２３と任意点３６、３６とで作られる角度を計算し表示する。
【００２５】
図１９は、本発明の画像表示装置のハードウエア構成を示すブロック図である。
同図において、１はＣＰＵ、２は主メモリ、３は磁気ディスク、４は表示メモリ、５はＣＲＴ、６はコントローラ、７はマウス、９は通信インターフェース、１０はリムーバブル記憶媒体インターフェース、１１は各種ドライブ装置、１２は画像処理アクセラレータで、これらは共通バス８に接続されている。
【００２６】
磁気ディスク３には、複数の断層像及び本発明方法の実行のためのプログラムなどが格納されている。ＣＰＵ１は、これら複数の断層像及び本発明の実行のためのプログラムを読み出し、主メモリ２を用いて３次元画像処理などの演算を行い、その結果を表示メモリ４に送り、ＣＲＴモニタ５に表示させる。コントローラ６に接続されたマウス７は、視点方向の基点やベクトル情報の設定に使用する手段として用いる。
【００２７】
９はＥｔｈｅｒｎｅｔ等の通信インターフェースであり、ＣＴ装置やＭＲ装置と通信し、画像データを取得するのに使用する。１０はＳＣＳＩインターフェース等を使用するリムーバブル記憶媒体インターフェースであり、これにＭＯＤ、ＤＡＴ、８ｍｍテープ、ＣＤ、ＯＤＲ、ＤＶＤなどのドライブ装置１１を接続し、各種ドライブ装置に適応する媒体を使用し、ＣＴ、ＭＲデータの取得及び処理データの外部記憶、保管を行う。画像処理アクセラレータ１２は、８次元画像処理を高速に行うものである。本システム構成では、画像処理アクセラレータ１２がなくてもＣＰＵ１で処理が行えるものとする。ＣＲＴ１３は拡張用ＣＲＴであり、必要に応じて複数装備可能とする。
【００２８】
本実施の形態によれば、基点設定手段が表示された断面像上で所望の基点を設定すると、切断面設定手段は該基点を含むように切断面を回転及び／又は平行移動させて切断面を設定することによって、常に設定した基点を含む断面像を表示することができる。また、切断面の移動は回転又は平行移動が一般的であるので例示したが、要は三次元画像の一部を切断面が交わればよいので、上記移動の態様はどのようなものであっても、この発明に含まれることはいうまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、ある特定の注目点を常に含む断面像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数の断層像が積み重ねられた３次元空間のボリュームデータを示す説明図
【図２】表示画面の構成を示す説明図
【図３】任意平面の設定方法を示す説明図
【図４】ボリュームデータ内の任意平面を示す説明図
【図５】図３のラインを示す説明図
【図６】図５のラインの移動方法を示す説明図
【図７】注目点の設定方法を示す説明図
【図８】ＸＹ平面、ＹＺ平面、及びＺＸ平面の移動を示す説明図
【図９】図７のラインの移動方法を示す説明図
【図１０】注目点が設定された任意平面上での距離、角度の計測方法を説明する説明図
【図１１】ボリュームレングリング画像を示す説明図
【図１２】任意平面で切断した切断画像を示す説明図
【図１３】画面上で注目点を設定する方法を示す説明図
【図１４】任意平面の回転を示す説明図
【図１５】任意平面の平行移動を示す説明図
【図１６】注目点が設定された任意平面上での直線距離の計測方法を説明する説明図
【図１７】注目点が設定された任意平面上での任意経路長の計測方法を説明する説明図
【図１８】注目点が設定された任意平面上での角度の計測方法を説明する説明図
【図１９】本発明の画像表示装置のハードウェア構成を示すブロック図
【符号の説明】
１４…ボリュームデータ、１５…ＸＹ平面に関するＭＰＲ画像、１６…ＹＺ平面に関するＭＰＲ画像、１７…ＺＸ平面に関するＭＰＲ画像、１９…任意平面に関するＭＰＲ画像、２０…ライン、２１…回転オペレータ、２２…平行移動オペレータ、２３…注目点、２４、２５、２６、３４、３５、３６…任意点、２７…疑似３次元画像、３０…切断画像
【図１】
0004290273.tif 000002
【図２】
0004290273.tif 000003
【図３】
0004290273.tif 000004
【図４】
0004290273.tif 000005
【図５】
0004290273.tif 000006
【図６】
0004290273.tif 000007
【図７】
0004290273.tif 000008
【図８】
0004290273.tif 000009
【図９】
0004290273.tif 000010
【図１０】
0004290273.tif 000011
【図１１】
0004290273.tif 000012
【図１２】
0004290273.tif 000013
【図１３】
0004290273.tif 000014
【図１４】
0004290273.tif 000015
【図１５】
0004290273.tif 000016
【図１６】
0004290273.tif 000017
【図１７】
0004290273.tif 000018
【図１８】
0004290273.tif 000019
【図１９】
0004290273.tif 000020