(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の対象部位について撮影した複数の断層像のそれぞれについて各断層像上で所定の視点位置を設定するステップと、
上記各断層像上で設定された所定の視点位置の間を任意の間隔で補間演算して細部の視点位置を設定するステップと、
上記設定された所定及び細部の視点位置に視点移動させた状態で中心投影法を用いて上記各断層像から上記対象部位の内視鏡的な三次元画像を順次作成するステップと、
これらの順次作成された内視鏡的な三次元画像を順次表示するステップと、
を行うことを特徴とする三次元画像再構成方法。
【請求項２】
被検体の対象部位について撮影した複数の断層像のそれぞれについて各断層像上で所定の視点位置を設定する視点設定手段と、
この視点設定手段により上記各断層像上で設定された所定の視点位置の間を任意の間隔で補間演算して細部の視点位置を設定する補間手段と、
上記視点設定手段により設定された所定の視点位置及び補間手段により設定された細部の視点位置に視点移動させた状態で中心投影法を用いて上記各断層像から上記対象部位の内視鏡的な三次元画像を順次作成する手段と、
上記順次作成された内視鏡的な三次元画像を順次表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする三次元画像再構成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体の対象部位について撮影した複数の断層像を用い、これらの断層像に対してある視点を設定して上記対象部位を内視鏡的に内側から見た擬似的な三次元画像を作成する三次元画像再構成方法及びその装置に関し、特に対象部位を内視鏡的に内側から見た三次元画像を作成する際の視点位置の把握及び設定が容易であると共に、視点設定が短時間で行うことができ、かつ意図した視点移動後の三次元画像が得られる三次元画像再構成方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の三次元画像再構成方法において、例えば血管や気管支などの長い管状物体の内腔について三次元画像を作成し表示するには、図６に示すように、被検体の対象部位について撮影した複数の断層像Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，…，Ｓｎを用い、これらの断層像Ｓ1〜Ｓｎに対してある視点Ｅを設定し、この視点Ｅの位置から上記各断層像Ｓ1〜Ｓｎを投影面Ｐに投影して対象部位の擬似的な三次元画像Ｉを作成するようになっていた。なお、図６において符号Ｌは、上記視点Ｅを投影中心として上記各断層像Ｓ1〜Ｓｎについて投影面Ｐに投影する投影線を示している。また、ｘ，ｙ，ｚ軸は、三次元座標系を示している。そして、上記の視点Ｅを管状物体の内腔の奥行き方向に移動させる場合は、最初に作成された擬似的な三次元画像Ｉを基にして、次の視点Ｅをどの位置に移動するかを検討して順次視点Ｅを設定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の三次元画像再構成方法においては、図６に示す視点Ｅを管状物体の内腔の奥行き方向に移動させるのに、二次元面としての投影面Ｐに投影された擬似的な三次元画像Ｉを観察しながらその三次元画像Ｉの中で視点Ｅの位置を設定していたので、上記擬似的な三次元画像Ｉでは奥行き情報が分からず、視点Ｅの位置の移動設定が容易ではなく、思うところに設定できないことがあった。従って、操作者は試行錯誤的に視点Ｅの位置の設定作業を行うこととなり、作業効率が悪いと共に、視点設定に時間がかかるものであった。また、上記擬似的な三次元画像Ｉでは視点Ｅの移動後の位置が把握しにくく、視点Ｅの移動距離が大きすぎて視点Ｅが管状物体の内腔から外れて壁部内に入ってしまうことがあり、意図した視点移動後の三次元画像Ｉが得られないことがあった。
【０００４】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被検体の対象部位を内視鏡的に内側から見た三次元画像を作成する際の視点位置の把握及び設定が容易であると共に、視点設定が短時間で行うことができ、かつ意図した視点移動後の三次元画像が得られる三次元画像再構成方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による三次元画像再構成方法は、被検体の対象部位について撮影した複数の断層像のそれぞれについて各断層像上で所定の視点位置を設定するステップと、上記各断層像上で設定された所定の視点位置の間を任意の間隔で補間演算して細部の視点位置を設定するステップと、上記設定された所定及び細部の視点位置に視点移動させた状態で中心投影法を用いて上記各断層像から上記対象部位の内視鏡的な三次元画像を順次作成するステップと、これらの順次作成された内視鏡的な三次元画像を順次表示するステップと、を行うものである。
【０００７】
また、本発明による三次元画像再構成装置は、被検体の対象部位について撮影した複数の断層像のそれぞれについて各断層像上で所定の視点位置を設定する視点設定手段と、この視点設定手段により上記各断層像上で設定された所定の視点位置の間を任意の間隔で補間演算して細部の視点位置を設定する補間手段と、上記視点設定手段により設定された所定の視点位置及び補間手段により設定された細部の視点位置に視点移動させた状態で中心投影法を用いて上記各断層像から上記対象部位の内視鏡的な三次元画像を順次作成する手段と、上記順次作成された内視鏡的な三次元画像を順次表示する表示手段と、を備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による三次元画像再構成方法の実施に使用する三次元画像再構成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。この三次元画像再構成装置は、例えばＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの医用画像診断装置で被検体の対象部位について収集した医用画像データを記録し表示するもので、複数の断層像及び画像再構成プログラム等が格納された磁気ディスク１と、装置の制御プログラムが格納された主メモリ２と、各構成要素の動作を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）３と、再構成された画像データを表示のために記憶する表示メモリ４と、この表示メモリ４からの画像データを表示する表示装置としてのＣＲＴ５と、各種の操作指令を入力するキーボード６と、位置入力装置としてのマウス７と、マウスコントローラ８と、上記各構成要素を接続する共通バス９とを有して成る。
そして、上記マウス７が被検体の対象部位について撮影した複数の断層像のそれぞれについて各断層像上で所定の視点位置を設定する視点設定手段となり、上記ＣＰＵ３がマウス７により上記各断層像上で設定された所定の視点位置の間を任意の間隔で補間演算して細部の視点位置を設定する補間手段となり、同じくＣＰＵ３が上記設定された所定の視点位置及び細部の視点位置に視点移動させた状態で中心投影法を用いて上記各断層像から上記対象部位の内視鏡的な三次元画像を順次作成する手段となり、上記表示メモリ４及びＣＲＴ５がＣＰＵ３により順次作成された内視鏡的な三次元画像を順次表示する表示手段となる。
【０００９】
次に、上述のように構成された三次元画像再構成装置を使用して実施する本発明の三次元画像再構成方法の手順について、図２及び図４のフローチャートを参照して説明する。まず、図１に示す磁気ディスク１に格納された複数の断層像を１枚ずつ読み出し、表示メモリ４を介してＣＲＴ５に表示する（図２のステップ▲１▼）。これにより、図３に示すようにＣＲＴ５の画面に被検体内のある臓器１０の断層像Ｓが順次表示される。このとき、複数枚の断層像Ｓのうちどの画像を表示するかは、操作者が適宜選択する。
【００１０】
次に、図１に示すマウス７を用いて上記表示された断層像Ｓ上に視点位置を入力する（ステップ▲２▼）。すなわち、図３において断層像Ｓ上の例えばある血管１１について内視鏡的に内側から見たい場合は、上記マウス７を操作して上記血管１１の位置に例えば矢印で示されるマウスポインタＭを合わせ、ここに視点位置を入力する。これにより、上記マウスポインタＭの位置座標（ｘ，ｙ）が視点位置の位置情報として入力される。次に、上記入力された視点位置の位置情報を図１に示す磁気ディスク１に保存する（ステップ▲３▼）。
【００１１】
その後、上記視点位置の入力は終了か否か判断する（ステップ▲４▼）。今はまだ、１枚の断層像Ｓについて視点位置を入力しただけであるので、“ＮＯ”側へ進んでステップ▲１▼へ戻る。そして、ステップ▲１▼→▲２▼→▲３▼と繰り返し、断層像を１枚ずつ表示しながら視点位置を入力し、その視点位置の位置情報を順次保存する。すなわち、図３に示すように、同じ血管１１の位置に１枚目の断層像Ｓ1について視点位置（ｘ1，ｙ1）を入力し、２枚目の断層像Ｓ2について視点位置（ｘ2，ｙ2）を入力し、３枚目の断層像Ｓ3について視点位置（ｘ3，ｙ3）を入力し、…、ｎ枚目の断層像Ｓｎについて視点位置（ｘn，ｙn）を入力して、磁気ディスク１内にテーブル化して順次保存する。このとき、三次元画像として再構成するときの奥行き情報として、上記磁気ディスク１内には断層像Ｓの情報がＳ1，Ｓ2，Ｓ3，…，Ｓｎのように記録される。
【００１２】
このようにして、複数枚の断層像Ｓ1〜Ｓｎについて視点位置の入力が終了したら、ステップ▲４▼は“ＹＥＳ”側へ進んで処理を終了する。これにより、各断層像Ｓ1〜Ｓｎに対する視点位置の入力の手順が終了する。
【００１３】
次に、上記入力された視点位置の情報を用いて三次元画像を再構成するときの手順について、図４を参照して説明する。まず、図１に示す磁気ディスク１に保存された視点位置の位置情報を読み出す（図４のステップＡ）。すなわち、図５に示すように、磁気ディスク１内にテーブル化して保存された断層像Ｓの情報及び視点位置の位置座標（ｘ，ｙ）を、Ｓ1について（ｘ1，ｙ1），Ｓ2について(ｘ2，ｙ2），Ｓ3について（ｘ3，ｙ3），…，Ｓｎについて（ｘn，ｙn）のように順次読み出す。
【００１４】
その後、上記読み出した各視点位置の間を任意間隔でＣＰＵ３により補間演算し、細部の視点位置を求める（ステップＢ）。すなわち、図５に示すように、Ｓ1についての（ｘ1，ｙ1）とＳ2についての（ｘ2，ｙ2）との間を例えば三位置で補間し、Ｓ11について（ｘ11，ｙ11），Ｓ12について（ｘ12，ｙ12），Ｓ13について（ｘ13，ｙ13）のように細部の視点位置を求める。また、Ｓ2についての（ｘ2，ｙ2）とＳ3について（ｘ3，ｙ3）との間を例えば三位置で補間し、Ｓ21について（ｘ21，ｙ21），Ｓ22について（ｘ22，ｙ22），Ｓ23について（ｘ23，ｙ23）のように細部の視点位置を求める。以下、同様にして各視点位置の間を任意間隔で補間演算する。そして、その補間結果を図５に示すように主メモリ２内に記録する。
【００１５】
次に、上記のように求めた補間演算の結果を上記主メモリ２から読み出す（ステップＣ）。そして、その視点位置の位置情報を用いてＣＰＵ３で再構成演算し、三次元画像を作成する（ステップＤ）。ここで、上記三次元画像の再構成は、例えば特願平６−３４９２号の明細書に記載されているように、ボリューム画像を含む複数の断層像を積み上げこれを任意の視点位置から投影面に投影して対象部位の三次元画像を作成する方法において、上記投影面への各断層像の投影に当たり、各断層像の画素座標の投影面上の座標への変換は中心投影を用いて行い、三次元画像として構成する方法を用いればよい。これにより、前述のように設定された断層像毎の各視点に基づいて内視鏡的な三次元画像が再構成される。
【００１６】
その後、上記のように作成された三次元画像のデータを、図５に示すように磁気ディスク１内に保存する（ステップＥ）。これにより、各断層像Ｓ1〜Ｓｎ上で任意位置に設定した視点位置の間を、任意の間隔で補間演算により求めた座標位置を細部の視点位置とし、これらの視点位置を用いて視点移動させた状態で上記各断層像Ｓ1〜Ｓｎを投影面に投影し、対象部位の連続する三次元画像を作成することができる。
【００１７】
この状態で、上記のように作成され保存された三次元画像のデータを磁気ディスク１から読み出し、図１に示す表示メモリ４を介してＣＲＴ５に画像表示することにより、視点位置が図３においてマウスポインタＭ1，Ｍ2，Ｍ3，…，Ｍｎで設定したように順次移動する連続三次元画像が表示される。これにより、図５に示すように、例えば血管１１について内視鏡的に内側から見た擬似的な三次元画像Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，…，Ｉｎが表示される。
【００１８】
なお、上述の連続三次元画像の表示において、視点位置の移動が多少粗くなってもよい場合は、必ずしも図４におけるステップＢ，Ｃの補間演算及び補間結果の読み出しをすることなく、図５に示すように、磁気ディスク１内にテーブル化して保存された断層像Ｓの情報及び視点位置の位置座標（ｘ，ｙ）を順次読み出し、これらの位置情報を用いて直接三次元画像を再構成演算してもよい。また、例えば血管１１について内視鏡的に内側に入り込んで視点を移動する必要がない場合は、図２に示す視点位置の設定において１枚の断層像上で任意位置に設定したらステップ▲４▼を“ＹＥＳ”側へ進んで処理を終了し、この視点位置から上記各断層像を投影面に投影するようにしてもよい。この場合は、上記血管１１を一つの視点から上方より覗き込む形の三次元画像となる。
【００１９】
また、図２に示す視点位置の設定方法は、複数の断層像を用いて三次元画像を再構成する場合だけに限らず、中心投影法を用いた単なる画像の投影において断層像上で視点位置を設定する場合にも適用することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、被検体の対象部位について撮影した複数の断層像のそれぞれについて各断層像上で所定の視点位置を設定し、上記各断層像上で設定された所定の視点位置の間を任意の間隔で補間演算して細部の視点位置を設定し、この設定された所定及び細部の視点位置に視点移動させた状態で中心投影法を用いて上記各断層像から上記対象部位の内視鏡的な三次元画像を順次作成し、これらの順次作成された内視鏡的な三次元画像を順次表示することができる。これにより、対象部位を内視鏡的に内側から見た三次元画像を作成する際の視点位置の把握及び設定が容易であると共に、視点設定が短時間で行うことができる。また、上記各断層像上で設定された所定の視点位置の間を任意の間隔で補間演算して細部の視点位置を設定するので、意図した視点移動後の三次元画像を作成することができる。このように、意図した視点移動後の三次元画像が得られることから、例えば画像診断に有効な画像を得ることができる。また、従来のように試行錯誤的に視点位置の設定作業を行うことなく、作業効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による三次元画像再構成方法の実施に使用する三次元画像再構成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】上記三次元画像再構成方法における視点位置の入力手順を示すフローチャートである。
【図３】上記視点位置の入力手順を説明するための概略図である。
【図４】上記入力された視点位置の情報を用いて三次元画像を再構成するときの手順を示すフローチャートである。
【図５】上記三次元画像を再構成するときの手順を説明するための概略図である。
【図６】従来の三次元画像再構成方法において例えば血管や気管支などの長い管状物体の内腔について三次元画像を作成する方法を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１…磁気ディスク
２…主メモリ
３…ＣＰＵ
４…表示メモリ
５…ＣＲＴ
６…キーボード
７…マウス
８…マウスコントローラ
１０…臓器
１１…血管
Ｓ，Ｓ1〜Ｓｎ…断層像
Ｍ，Ｍ1〜Ｍｎ…マウスポインタ
【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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