WO2009147841A1 - 投影画像作成装置、方法およびプログラム - Google Patents

投影画像作成装置、方法およびプログラム Download PDF

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守屋禎之
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富士フイルム株式会社
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    • G06T2210/00—Indexing scheme for image generation or computer graphics
    • G06T2210/41—Medical

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for tracking and displaying a point of interest in a projection image created from three-dimensional image data. Specifically, by designating a region of interest on the projection image, the region can be changed in the projection direction.
  • the present invention relates to a projection image creation apparatus and method for tracking and displaying a created projection image, and a program therefor.
  • the maximum value projected image loses information on the front and back of the three-dimensional image data with respect to the projection direction, only the first projection image created by projecting from the first projection direction can be used. There are cases where the relationship between the front and back of the organs and tissues displayed on the projection image with respect to the projection direction is unknown. Therefore, the doctor compares the first projection image with the second and third projection images created from the second and third projection directions that are different from the first projection direction, so that the three-dimensional of the region of interest can be obtained. Understand the general context (front and back).
  • Patent Document 1 when creating an image obtained by projecting an object displayed as a three-dimensional image from different viewpoints, there is a user interface for instructing to rotate an object with a sense similar to operating an object in real space. (Here, changing the projection direction and rotating the target object are synonymous). Further, in the case where the projection image is an image obtained by the maximum value projection method, in Patent Document 2, a three-dimensional image data obtained by MRA (Magnetic Resonance Angiography) is projected to the maximum value to obtain a blood vessel projection image.
  • MRA Magnetic Resonance Angiography
  • An object of the present invention is to provide an apparatus, a method, and a program that make it possible to obtain and display a position on a second projection image to be created.
  • first voxel and the second voxel in the three-dimensional image data corresponding to the pixel on the second projection image at the coordinates at which the first voxel is projected onto the second projection image Is a different voxel, it is an object to provide an apparatus, a method, and a program that clearly indicate that the first voxel and the second voxel are different.
  • a projection image creation apparatus is a device that creates 3D image data by processing 3D image data obtained by reconstruction using a number of 2D images.
  • a first projection target determining means for determining three-dimensional image data; and a first projection image is created by projecting the first three-dimensional image data from the first projection direction by a maximum value projection method or a minimum value projection method.
  • First projection image creation means for performing the first coordinate designation means for designating the first coordinates on the first projection image, and determining the second three-dimensional image data to be projected from the three-dimensional image data
  • Second projection target determining means for generating a second projection image by projecting the second three-dimensional image data from a second projection direction different from the first projection direction.
  • Means in a first coordinate on the first projection image A second coordinate obtained by projecting the first voxel on the three-dimensional image data corresponding to the element onto the second projection image from the second projection direction is displayed on the second projection image.
  • the coordinate display means is provided.
  • the projection image creation method is a method for creating a projection image by processing three-dimensional image data obtained by reconstruction using a number of two-dimensional images, and is created from the first projection direction.
  • a region of interest is designated on the first projection image, a corresponding voxel in the three-dimensional image data of the designated region is determined, and created from a second projection direction different from the first projection direction.
  • the coordinates on the second projection image obtained by projecting the corresponding voxel in the determined three-dimensional image data from the second projection direction are displayed on the second projection image. Is. Furthermore, when the attention area designated on the first projection image is not projected on the second projection image, this is displayed.
  • the region of interest indicates a region of interest displayed on the projection image, and may be a single pixel or a certain range including the vicinity thereof.
  • the projection image creation method is a projection target of 3D image data in a method of creating a projection image by processing 3D image data obtained by reconstructing a large number of 2D images.
  • First three-dimensional image data is determined, and a first projection image is created from the first three-dimensional image data by a maximum value projection method or a minimum value projection method based on a first projection direction.
  • a first coordinate is specified on the projected image of the second, and second 3D image data to be projected of the 3D image data is determined. What is the first projection direction from the second 3D image data?
  • a second projection image based on a different second projection direction is created, and the first voxel on the three-dimensional image data corresponding to the pixel at the first coordinate on the first projection image is represented as the second projection image. Obtained by projecting on the basis of the second projection direction It is characterized in that to display the second coordinate on the second projected image.
  • the projection image creation method according to the present invention may be provided as a program that is executed by a computer.
  • a voxel in the 3D image data corresponding to a region designated on the first projection image created from the 3D image data is converted into the first projection.
  • it is possible to display the position where the voxel in the three-dimensional image data corresponding to the designated region is projected on the second projection image Furthermore, since it is possible to present whether or not the voxel in the region designated in the first projection image is displayed on the second projection image, the three-dimensional positional relationship between the target organ or tissue can be easily determined from the projection image. Can know.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration of a projection image creation apparatus according to a first embodiment of the present invention, that is, a target point tracking display apparatus on a projection image.
  • the attention point tracking display device performs various controls of input / output of image data, a keyboard 12 and a mouse 13 for accepting operations and inputs from a user, and a keyboard 12.
  • CPU 11 for receiving an input from mouse 13 and executing a program for executing the method of the present invention
  • monitor 14 for displaying an image obtained in the present invention, and three-dimensional image data to be processed in the present invention
  • a hard disk 15 storing a program for executing the method of the present invention.
  • the 3D image data to be processed may be stored on a server connected to the apparatus via a network, and data necessary for processing may be transferred to the apparatus.
  • the input three-dimensional image data is a three-dimensional shape of a cerebral blood vessel using an image projected by a doctor using a maximum value projection method from a plurality of tomographic images in the body axis direction of the brain obtained from MRI. Shall be observed.
  • the projection method includes a central projection method and a parallel projection method.
  • a projection image is created by the parallel projection method.
  • FIG. 2 is a flowchart of processing performed in the method for tracking and displaying a point of interest on a maximum value projection image (hereinafter referred to as MIP image) according to the first embodiment.
  • step S1 three-dimensional image data M1 obtained by stacking a plurality of tomographic images taken by MRI is input.
  • the three-dimensional image data M1 is composed of voxels as shown in FIG.
  • a projection range may be set only in the vicinity of the left brain.
  • step S2 in order to create the first MIP image Im1, as shown in FIG. 4, the first projection direction vector Pv1, the projection plane P1, and the projection target voxel are determined.
  • the y-axis direction is set as a first projection direction vector Pv1.
  • the first projection plane P1 having the vector as a normal is determined.
  • the voxel to be projected is determined from the three-dimensional image data M1.
  • the projection target voxel is the entire 3D image data M1, but the user can manually select only the voxel data in the vicinity of the blood vessel to be observed from the 3D image data M1. You may decide.
  • the first MIP image Im1 is created on the first projection plane P1 in step S3.
  • An example of a specific MIP image creation method will be described in detail below.
  • the size of one pixel on the first projection plane P1 is determined.
  • the smallest one of the actual dimensions of the vertical, horizontal, and height of one voxel of the three-dimensional image data M1 (which can be obtained from the shooting information of the three-dimensional image data M1).
  • pc1 be the intersection of a line extending from the center voxel Vm1 of the three-dimensional image data M1 in the direction of the first projection direction vector Pv1 and the first projection plane P1.
  • Similar processing is performed on each pixel on the first projection plane P1 in order from the pixel adjacent to pc1.
  • the pixel value in each pixel on the first projection plane P1 is determined, and the pixel value on the straight line extending in the direction opposite to the first projection direction vector Pv1 from the pixel on the first projection plane P1 is 3.
  • creation of the MIP image is completed.
  • the first MIP image Im1 (FIG. 7) is created.
  • the pixel value of the voxel having the maximum pixel value among the voxels of the three-dimensional image data M1 on the straight line extending in the opposite direction to the first projection direction vector Pv1 from each pixel on the projection plane P1 is represented by pc1.
  • the voxel with the maximum pixel value may be selected from the voxels through which the extended straight line passes even a little, or the voxels within a predetermined distance from the extended straight line may be selected.
  • the one with the maximum pixel value may be selected.
  • a first Z-Buffer image ImZ1 as shown in FIG. 5 is created together with the creation of the first MIP image Im1.
  • the Z-Buffer image is the same size (number of pixels) as the first MIP image Im1, and the first projection direction vector Pv1 from the voxel in the three-dimensional image data M1 adopted by each pixel of the first MIP image Im1.
  • the straight line is extended in the opposite direction (on the opposite side to the first projection plane P1), the distance until the three-dimensional image data to be projected is output is used as the value of each pixel.
  • step S4 the doctor designates, for example, one point in the region where the blood vessel is inflated, which is noticed on the first MIP image Im1 shown in FIG.
  • the coordinates of the designated point on the first MIP image Im1 are set to Q1.
  • a method of designating an area a method of moving the cursor to the attention area with the mouse 12 on the first MIP image Im1 and clicking is conceivable.
  • the marker 20 is displayed at the coordinate Q1 on the first MIP image Im1 as shown in FIG.
  • step S5 the coordinates of the voxel V1 on the three-dimensional image constituting the pixel at the coordinate Q1 on the first MIP image Im1 determined in step S4 are the same as the coordinates Q1 on the first MIP image Im1 and the first It is obtained by calculation from the projection direction vector Pv1 and the first Z-Buffer image ImZ1.
  • the voxel V1 on the three-dimensional image constituting the pixel of the coordinate Q1 is obtained by using the Z-Buffer image, but it is on a straight line extending from the coordinate Q1 in the first projection direction vector Pv1 direction.
  • the voxel V1 may be obtained by searching again for the voxel having the maximum pixel value among the voxels of the three-dimensional image data M1.
  • step S6 the doctor inputs a second projection direction vector Pv2 in order to observe a region where the blood vessel is expanded from a projection direction different from that of the first MIP image Im1.
  • the vector value itself or the amount of change from the first projection direction vector Pv1 may be numerically input by the keyboard 13, but the mouse is displayed on the first projection image being displayed.
  • the projection direction may be changed by dragging. For example, as shown in FIG. 8, when the mouse is dragged on the first MIP image Im1, as shown in FIG. 9, a fixed distance from the center Vm1 of the three-dimensional image data M1 in the direction opposite to the first projection direction vector Pv1.
  • the separated point E1 moves to the point E2 while maintaining the distance between the point E1 and Vm1, and a vector from the point E2 to Vm1 is set as a second projection direction vector Pv2.
  • a projection plane P2 having the second projection direction vector Pv2 as a normal line is determined.
  • step S6 When a new projection direction vector Pv2 and projection plane P2 are determined in step S6, a second MIP image Im2 and a second Z-Buffer image are created in step S7 in the same manner as step S2. .
  • step S8 the coordinate Q2 on the second MIP image Im2 created by the second projection direction vector Pv2 determined in step S6 is obtained for the voxel V1 that the doctor obtained in step S5 notices.
  • step S9 the coordinates of the voxel V2 in the three-dimensional image data M1 constituting the pixel on the second MIP image Im2 at the coordinate Q2 obtained in step S8 are the second projection direction vector Pv2 and the coordinates in step S7. It is obtained from the created second Z-Buffer image ImZ2.
  • step S10 whether or not the first voxel V1 and the second voxel V2 are voxels having the same coordinates is determined by comparing the coordinates of both voxels. Note that the voxel V1 and the voxel V2 do not have to be completely the same coordinates, and may be regarded as the same as long as they are within a preset distance range.
  • step S11 the second MIP image Im2 created in step S7 is displayed, and further in step S9.
  • a marker is displayed at the coordinate Q2 corresponding to the obtained voxel V1.
  • the marker has the same shape as step S4, but is displayed in a different color from step S4 to indicate that the projection direction is different from that of the first MIP image Im1.
  • the marker may be temporarily deleted by operating the keyboard 12 or the mouse 13 so as not to disturb the image observation.
  • step S12 the second MIP image Im2 created in step S7 is displayed and corresponds to the voxel V2 obtained in step S9.
  • a marker is blinked and displayed at the coordinate Q2 to indicate that they are not the same voxel.
  • the marker blinks in a different color from step S4 in the same shape as step S4.
  • this marker may be temporarily erased by operating the keyboard 12 or the mouse 13 so as not to disturb the image observation.
  • the marker has the same shape and the color is changed. However, the shape may be changed so that the color is not changed, or the shape and the color may be changed.
  • the voxel V1 in the three-dimensional image data M1 corresponding to the coordinate Q1 designated on the first MIP image Im1 is obtained, and the voxel V1 is obtained from the second projection direction vector Pv2 as the second projection plane P2.
  • the coordinate Q2 projected above is obtained, but the projection matrix for projecting the three-dimensional image data M1 on the first projection plane P1 from the coordinate Q1 on the first MIP image Im1 and the first projection direction vector Pv1.
  • the voxel V1 is not obtained from the inverse matrix of, the projection matrix B for projecting the three-dimensional image data M1 onto the second projection plane P2 from the second projection direction vector Pv2, and the first Z-Buffer image ImZ1.
  • the coordinate Q2 on the second MIP image Im2 may be directly obtained.
  • one point of the attention area designated on the first MIP image Im1 created from the first projection direction is created from a projection direction different from that of the first MIP image Im1. Since the region of interest is projected on the second MIP image Im2 and is tracked and displayed, the position of the region of interest on the second MIP image Im2 can be known, and further, the region of interest is displayed on the second MIP image Im2. Since it is possible to know whether or not the point of interest on the first MIP image Im1 is displayed, it is possible to provide information useful for knowing the three-dimensional positional relationship of the organ or tissue of interest.
  • a three-dimensional shape of a cerebral blood vessel is observed from a plurality of tomographic images in the body axis direction of the brain obtained from MRI using images projected by the maximum value projection method by a doctor.
  • the projection method may be changed depending on the projection direction, such as creating a maximum value projection image from the first projection direction and creating a minimum value projection image from the second projection direction.
  • the density of the voxel of the three-dimensional image data that exists on a straight line extending from the pixels on the second projection plane in the direction opposite to the second projection direction vector from the image projected from the second projection direction may be a laysum image obtained by dividing the sum of values by the number of voxels.
  • the voxel corresponding to the pixel of interest in the image created from the first projection direction vector is not displayed in the image created from the second projection direction vector. If the coordinate Q2 is obtained in step S8 of step 2, step S9 and the subsequent steps are not performed, and only the position is displayed.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of an attention point tracking display device according to a first embodiment of the present invention.
  • the flowchart which shows the process performed in the attention point tracking display method by the 1st Embodiment of this invention.
  • the figure explaining the three-dimensional image data used as the object of processing The figure explaining determination of an initial projection direction and a projection plane in the attention point tracking display method by a 1st embodiment of the present invention.
  • Marker displayed when attention area is designated in attention point tracking display method according to first embodiment of the present invention The figure explaining specifying the movement amount of a projection direction using the 1st MIP image in the attention point tracking display method by the 1st Embodiment of this invention.

Abstract

【課題】多数の２次元画像を用いて再構成して得た３次元画像データから視点を変えつつ投影画像を作成して観察する際に、３次元的位置関係の把握を容易にする。 【解決手段】第１の投影画像上で注目領域を指定し、第１の投影画像とは異なる第２の視点位置および／または投影方向から第２の投影画像を作成する際に、指定された注目領域と対応する３次元画像データ内のボクセルを第２の視点位置および／または投影方向から投影して得られる第２の投影画像上の領域を第２の投影画像上に表示する。

Description

投影画像作成装置、方法およびプログラム
本発明は、３次元画像データから作成した投影画像において注目点を追跡表示する装置および方法、詳しくは、その投影画像上で注目する領域を指定することにより、その領域を、投影方向を変えて作成された投影画像上においても追跡表示する投影画像作成装置、方法並びにそのためのプログラムに関するものである。
従来、ＣＴ（コンピュータ断層撮影装置；Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）やＭＲＩ（核磁気共鳴撮像装置）などから得られる複数の医療断層像を観察する際、全ての断層像を１枚ずつ観察するには時間がかかり、また、断層像のみから観察対象となる臓器や組織の３次元形状を理解するには医師の熟練を要するため、注目部位を含む断層像を重ねて得られる３次元画像データから、たとえば最大値投影法などの方法で投影画像を作成して観察することが広く行われている。
しかし、最大値投影画像は投影方向に対して３次元画像データの手前や奥の情報が失われているため、第１の投影方向より投影して作成される第１の投影画像１枚のみでは投影画像上に表示された臓器や組織の投影方向に対する手前や奥の関係がわからない場合がある。そこで医師は、上記第１の投影方向とは異なる第２、第３の投影方向から作成された第２、第３の投影画像と第１の投影画像を比較することで、注目部位の３次元的な前後関係（手前、奥の関係）を把握している。
特許文献１においては、３次元画像として表示された物体を異なる視点から投影した画像を作成する際に、実空間上で物体を操作するのと類似した感覚で物体を回転指示するユーザインタフェイスが提案されている（ここでは、投影方向の変更と対象物体の回転は同義である）。また、投影画像が最大値投影法により得られる画像の場合において、特許文献２においてＭＲＡ（磁気共鳴アンジオグラフィ；Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）により得られる３次元画像データを最大値投影して血管の投影画像を作成する際に、投影画像上で２以上の血管が交差する場所を検出して交差する血管の前後関係（手前、奥の関係）を検出し、奥側にある血管の輝度値を下げることで、擬似的に三次元の位置関係を表現する方法が提案されている。
特開平５－１８９５４１ 特開平５－２７７０９１
しかしながら、上記従来手法を用いた投影画像の観察でも、なお、最大値投影画像上の投影方向に対する注目臓器や組織の手前か奥かの関係がわかりにくいという問題があった。特に、第２、第３の投影方向から作成した投影画像を観察する際、第１の投影画像上で注目していた領域が、第２、第３の投影画像上において、どの位置に移動したか、さらには、第１の投影画像上で注目していた領域が第２、第３の投影画像上に表示されているか分からないという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑み、第１の投影画像上で１点を指定すると、その点と対応する３次元画像データ内の第１のボクセルの、第１の投影画像とは異なる投影方向より作成される第２の投影画像上における位置を求め、表示することを可能にする装置、方法並びにプログラムを提供することを目的とするものである。
さらには、上記第１のボクセルと、上記第１のボクセルが第２の投影画像上に投影される座標における第２の投影画像上の画素が対応する上記３次元画像データ内の第２のボクセルが異なったボクセルである場合には、第１のボクセルと第２のボクセルが異なっていることを明示する装置、方法並びにプログラムを提供することを目的とするものである。
本発明による投影画像作成装置は、多数の２次元画像を用いて再構成して得た３次元画像データを処理して投影画像を作成する装置において、３次元データから投影対象とする第１の３次元画像データを決定する第１の投影対象決定手段と、第１の３次元画像データを第１の投影方向から最大値投影法または最小値投影法により投影して第１の投影画像を作成する第１の投影画像作成手段と、第１の投影画像上で第１の座標を指定する第１の座標指定手段と、３次元画像データから投影対象とする第２の３次元画像データを決定する第２の投影対象決定手段と、第２の３次元画像データを前記第１の投影方向とは異なる第２の投影方向から投影して第２の投影画像を作成する第２の投影画像作成手段と、第1の投影画像上の第1の座標における画素が対応する３次元画像データ上の第１のボクセルを、第２の投影方向から第２の投影画像上に投影して得られる第２の座標を第２の投影画像上に表示する第２の座標表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明による投影画像作成方法は、多数の２次元画像を用いて再構成して得た３次元画像データを処理して投影画像を作成する方法において、第１の投影方向から作成された第１の投影画像上で注目する領域を指定し、前記指定された領域の前記３次元画像データ中の対応するボクセルを決定し、第１の投影方向とは異なる第２の投影方向から作成された第２の投影画像上に、前記決定された３次元画像データ中の対応するボクセルを第２の投影方向から投影して得られる第２の投影画像上の座標を表示することを特徴とするものである。さらには、第１の投影画像上で指定した注目領域が第２の投影画像上において投影されていない場合、そのことを表示することを特徴とするものである。
ここで、注目領域とは投影画像上に表示される関心領域を示すもので、画素１点であってもその付近を含む一定の範囲内であってもよい。
すなわち、本発明による投影画像作成方法は、多数の２次元画像を用いて再構成して得た３次元画像データを処理して投影画像を作成する方法において、３次元画像データの投影対象となる第１の３次元画像データを決定し、この第１の３次元画像データから第１の投影方向に基づいて最大値投影法または最小値投影法により第１の投影画像を作成し、この第１の投影画像上で第1の座標を指定し、前記３次元画像データの投影対象となる第２の３次元画像データを決定し、この第２の３次元画像データから第１の投影方向とは異なる第２の投影方向に基づく第２の投影画像を作成し、第1の投影画像上の第1の座標における画素が対応する３次元画像データ上の第１のボクセルを、第２の投影画像上に第２の投影方向に基づいて投影して得られる第２の座標を第２の投影画像上に表示することを特徴とするものである。
なお、本発明による投影画像作成方法はコンピュータに実行させるプログラムとして提供してもよい。
本発明の投影画像作成装置、方法およびプログラムによれば、３次元画像データから作成された第１の投影画像上で指定した領域と対応する上記３次元画像データ内のボクセルを、第１の投影画像とは異なる投影方向より第２の投影画像を作成する際に、上記指定した領域と対応する３次元画像データ内のボクセルを第２の投影画像上に投影した位置を表示することができ、さらに、第１の投影画像で指定した領域のボクセルが第２の投影画像上で表示されているか否かを提示することができるため、投影画像から注目臓器や組織の３次元的位置関係を容易に知ることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態による投影画像作成装置、すなわち投影画像上の注目点追跡表示装置の構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように第１の実施形態による注目点追跡表示装置は、ユーザからの操作や入力を受け付けるためのキーボード１２とマウス１３と、画像データの入出力の各種制御を行うとともに、キーボード１２およびマウス１３からの入力を受け付け、本発明方法を実施するためのプログラムを実行するためのＣＰＵ１１と、本発明において得られる画像を表示するモニタ１４と、本発明の処理対象となる３次元画像データ及び本発明方法を実行するためのプログラムを保存したハードディスク１５とからなる。なお、処理対象となる３次元画像データは本装置とネットワークでつながれたサーバ上に保存しておき、処理に必要なデータを本装置に転送するようにしてもよい。
また、本実施形態では入力される３次元画像データはＭＲＩから得られる脳の体軸方向の複数の断層画像から、医師が最大値投影法にて投影した画像を用いて脳血管の三次元形状を観察するものとする。また、投影法には中心投影法と平行投影法があるが、本実施形態においては平行投影法により投影画像を作成するものとする。
次に、図２は、第１の実施形態による最大値投影画像（以下、ＭＩＰ画像と呼ぶ）上の注目点の追跡表示方法において行われる処理のフローチャートである。
まずステップＳ１において、ＭＲＩで撮影された複数の断層像を積み重ねて得られる３次元画像データＭ１が入力される。３次元画像データＭ１は、図３に示すように各ボクセルから構成されている。ここで、３次元画像データＭ１は得られたＭＲＩの断層像のスライス間隔が大きい場合には、補間処理を行うことで、より詳細なボクセルデータを取得するようにしてもよい。また、３次元画像データＭ１において観察する領域が決まっている場合には、本ステップＳ１において、たとえば左脳付近のみに投影範囲を設定できるようにしてもよい。
次にステップＳ２において、第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１を作成するため、図４に示すように、第１の投影方向ベクトルＰｖ１および投影面Ｐ１および投影対象ボクセルを決定する。ここでは、初期ＭＩＰ画像作成のために、ｙ軸方向を第１の投影方向ベクトルＰｖ１とする。第１の投影方向ベクトルＰｖ１が決定されると、そのベクトルを法線とする第１の投影面Ｐ１が決定される。次に、投影対象となるボクセルを３次元画像データＭ１から決定する。本実施例では、投影対象ボクセルは３次元画像データＭ１全体とするが、ユーザが３次元画像データＭ１から、たとえば観察したい血管付近のボクセルデータのみを手動で切り出すような手段により、投影対象ボクセルを決定してもよい。
ステップＳ２において第１の投影方向ベクトルＰｖ１および第１の投影面Ｐ１および投影対象ボクセルが決定されると、ステップＳ３において、第１の投影面Ｐ１上に第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１が作成される。具体的なＭＩＰ画像作成方法の１例を以下に詳述する。まず、第１の投影面Ｐ１上の１画素の大きさを決定する。ここでは、３次元画像データＭ１の１ボクセルの縦、横、高さの実際の大きさ（これらは、３次元画像データＭ１の撮影情報から得ることが出来るものとする）のうち最も小さいものを、投影面Ｐ１上の１画素の縦および横の大きさとする。次に、３次元画像データＭ１の中心ボクセルＶｍ１から、第１の投影方向ベクトルＰｖ１方向に延ばした線と第１の投影面Ｐ１の交点をｐｃ１とする。次に、ｐｃ１から第１の投影方向ベクトルＰｖ１と逆方向（投影面から３次元画像データＭ１の方向）に延ばした直線上にある３次元画像データＭ１のボクセルのうち、最大画素値を持つボクセルの画素値をｐｃ１の画素値として採用する。同様の処理を、ｐｃ１に隣接する画素から順に第１の投影面Ｐ１上の各画素で行う。これにより、第１の投影面Ｐ１上の各画素における画素値を決定してゆき、第１の投影面Ｐ１上の画素から第１の投影方向ベクトルＰｖ１と前記逆方向に延ばした直線上に３次元画像データＭ１のボクセルが全くないという画素のみになったら、ＭＩＰ画像の作成を完了する。このようにして、第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１（図７）が作成される。なお、投影面Ｐ１上の各画素から第１の投影方向ベクトルＰｖ１と前記逆方向に延ばした直線上にある３次元画像データＭ１のボクセルのうち、最大画素値を持つボクセルの画素値をｐｃ１の画素値として採用する際には、延ばした直線が少しでも通っている各ボクセルの中から最大画素値のものを選択してもよいし、延ばした直線上から所定の距離内にあるボクセルの中から最大画素値のものを選択してもよい。
さらに、本ステップＳ３では第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１の作成とともに、図５に示すような第１のＺ－Ｂｕｆｆｅｒ画像ＩｍＺ１も作成しておく。Ｚ－Ｂｕｆｆｅｒ画像とは、第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１と同じサイズ（ピクセル数）で、第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１の各画素が採用した３次元画像データＭ１内のボクセルから第１の投影方向ベクトルＰｖ１と逆方向（第１の投影面Ｐ１と逆側）に直線を延ばしたときに、投影対象となる３次元画像データを出るまでの距離を各画素の値としたものである。例えば図５のＺ－Ｂｕｆｆｅｒ画像上の画素Ｐａは、図６に示すようにＭＩＰ画像上の画素Ｐａの画素値の基となった３次元画像データＭ１内のボクセルＶｘから、第１の投影方向ベクトルＰｖ１と逆方向に直線を延ばした際に、３次元画像データＭ１の外に出るまでの距離がｄ１であったことを示している。
次にステップＳ４では、医師が図７に示す第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１上で注目する、たとえば血管の膨張している領域の１点を指定する。ここで、指定した点の第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１上での座標をＱ１とする。領域を指定する方法としては、第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１上においてマウス１２でカーソルを注目領域に移動させ、クリックする方法が考えられる。座標Ｑ１が決定されると第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１上で図７のように、座標Ｑ１にマーカ２０が表示される。
ステップＳ５では、ステップＳ４で決定された第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１上の座標Ｑ１における画素を構成する３次元画像上のボクセルＶ１の座標が、第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１上の座標Ｑ１と第１の投影方向ベクトルＰｖ１と第１のＺ－Ｂｕｆｆｅｒ画像ＩｍＺ１とから計算により求められる。なお、ここではＺ－Ｂｕｆｆｅｒ画像を用いることで、座標Ｑ１の画素を構成する３次元画像上のボクセルＶ１を求めたが、座標Ｑ１から第１の投影方向ベクトルＰｖ１方向に延ばした直線上にある３次元画像データＭ１のボクセルのうち最大画素値を持つボクセルを再度検索することでボクセルＶ１を求めてもよい。
次にステップＳ６において、医師が第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１とは異なる投影方向から血管の膨張している領域を観察するために、第２の投影方向ベクトルＰｖ２を入力する。ここで、第２の投影方向ベクトルＰｖ２はベクトル値そのものや第１の投影方向ベクトルＰｖ１からの変化量をキーボード１３によって数値で入力してもよいが、表示中の第１の投影画像上でマウスをドラッグすることにより投影方向が変更されるようにしてもよい。たとえば、図８に示すように、第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１上でマウスをドラッグすると、図９に示すように３次元画像データＭ１の中心Ｖｍ１から第１の投影方向ベクトルＰｖ１と逆方向に一定距離はなれた点Ｅ１が、点Ｅ１とＶｍ１との距離を保って点Ｅ２へ移動し、点Ｅ２からＶｍ１へ向かうベクトルを第２の投影方向ベクトルＰｖ２とする。第２の投影方向ベクトルＰｖ２決定されると、第２の投影方向ベクトルＰｖ２を法線とする投影面Ｐ２が決定される。
ステップＳ６にて新たな投影方向ベクトルＰｖ２と投影面Ｐ２が決定されると、ステップＳ７において、第２のＭＩＰ画像Ｉｍ２および第２のＺ－Ｂｕｆｆｅｒ画像をＩｍＺ２がステップＳ２と同じように作成される。
そして、ステップＳ８において、ステップＳ５で求められた医師が注目するボクセルＶ１をステップＳ６で決定された第２の投影方向ベクトルＰｖ２により作成される第２のＭＩＰ画像Ｉｍ２上の座標Ｑ２を求める。
するとステップＳ９では、ステップＳ８で求められた座標Ｑ２における第２のＭＩＰ画像Ｉｍ２上の画素を構成する３次元画像データＭ１内のボクセルＶ２の座標が、第２の投影方向ベクトルＰｖ２とステップＳ７で作成された第２のＺ－Ｂｕｆｆｅｒ画像ＩｍＺ２から求められる。
そしてステップＳ１０において、第１のボクセルＶ１と第２のボクセルＶ２が同一座標のボクセルであるか否かが、両ボクセルの座標を比較することにより判定される。なお、ボクセルＶ１とボクセルＶ２は完全に同じ座標でなくともよく、あらかじめ設定した距離の範囲内であれば同一とみなすようにしてもよい。
ステップＳ１０において、第１のボクセルＶ１と第２のボクセルＶ２が同一であると判定されると、ステップＳ１１において、ステップＳ７において作成された第２のＭＩＰ画像Ｉｍ２を表示し、さらに、ステップＳ９で求められたボクセルＶ１と対応する座標Ｑ２にマーカを表示する。ここで、マーカはステップＳ４と同じ形状であるが、第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１とは投影方向が異なっていることを示すために、ステップＳ４とは異なる色で表示する。なお、このマーカは画像の観察を妨げないように、キーボード１２あるいはマウス１３の操作により、一時的に消去できるようにしてもよい。
ステップＳ１０において、ボクセルＶ１とボクセルＶ２が同一でないと判定されると、ステップＳ１２において、ステップＳ７において作成された第２のＭＩＰ画像Ｉｍ２を表示するとともに、ステップＳ９で求められたボクセルＶ２と対応する座標Ｑ２にマーカを点滅表示して、同一ボクセルでないことを表示する。ここでマーカはステップＳ１１と同じように、ステップＳ４と同様の形状でステップＳ４とは異なる色で点滅表示する。なお、ステップＳ１１と同様に、このマーカは画像の観察を妨げないように、キーボード１２あるいはマウス１３の操作により、一時的に消去できてもよい。なお、上記の例ではマーカは同じ形状で色を変えているが、形状を変えて色を変えないようにしてもよいし、形状も色も変えるようにしてもよい。
なお、本実施例では第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１上で指定した座標Ｑ１と対応する３次元画像データＭ１内のボクセルＶ１を求め、第２の投影方向ベクトルＰｖ２からボクセルＶ１を第２の投影面Ｐ２上に投影した座標Ｑ２を求めたが、第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１上の座標Ｑ１と、第１の投影方向ベクトルＰｖ１から３次元画像データＭ１を第１の投影面Ｐ１に投影するための投影行列の逆行列と、第２の投影方向ベクトルＰｖ２から３次元画像データＭ１を第２の投影面Ｐ２に投影するための投影行列Ｂと、第１のＺ－Ｂｕｆｆｅｒ画像ＩｍＺ１とによってボクセルＶ１を求めずに、第２のＭＩＰ画像Ｉｍ２上での座標Ｑ２を直接求めるようにしてもよい。
以上のように本実施形態によれば、第１の投影方向から作成した第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１上で指定した注目領域の１点を、第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１とは異なる投影方向より作成した第２のＭＩＰ画像Ｉｍ２上に投影され、注目領域は追跡表示されるため、注目した領域の第２のＭＩＰ画像Ｉｍ２上での位置を知ることができ、さらに、第２のＭＩＰ画像Ｉｍ２上に第１のＭＩＰ画像Ｉｍ１上で注目していた点が表示されているかどうか知ることができるので、注目臓器や組織の３次元的位置関係を知るのに有用な情報を提供することができる。
上記実施形態では、ＭＲＩから得られる脳の体軸方向の複数の断層画像から、医師が最大値投影法にて投影した画像を用いて脳血管の三次元形状を観察する例を説明したが、たとえば、ＣＴから得られる体軸方向の複数の断層画像から気管支の形状観察のために最小値投影画像を作成する場合でも、本発明により同様の効果を得ることができる。さらに、第１の投影方向からは最大値投影画像を作成し、第２の投影方向からは最小値投影画像を作成するというように、投影方向によって投影方法を変えてもよい。さらには、第２の投影方向から投影される画像を、第２の投影面上の各画素から第２の投影方向ベクトルの逆方向に延ばした直線上に存在する３次元画像データのボクセルの濃度値の合計をボクセル数で割ったレイサム画像としてもよい。ただし、この場合は、第１の投影方向ベクトルから作成した画像中で注目していた画素と対応するボクセルが、第２の投影方向ベクトルから作成した画像中に表示されることはないため、図２のステップＳ８において座標Ｑ２が求められたら、ステップＳ９以降は行わず、その位置を表示するにとどめることになる。
本発明の第１の実施形態による注目点追跡表示装置の構成を示す概略ブロック図 本発明の第１の実施形態による注目点追跡表示方法において行われる処理を示すフローチャート 処理の対象となる３次元画像データを説明する図 本発明の第１の実施形態による注目点追跡表示方法において初期の投影方向と投影面の決定を説明する図 本発明の第１の実施形態による注目点追跡表示方法においてＺ－Ｂｕｆｆｅｒ画像を説明する図 本発明の第１の実施形態による注目点追跡表示方法においてＺ－Ｂｕｆｆｅｒ画像と３次元画像データのボクセルの関係を説明する図 本発明の第１の実施形態による注目点追跡表示方法において注目領域を指定したときに表示されるマーカ 本発明の第１の実施形態による注目点追跡表示方法において第１のＭＩＰ画像を用いて投影方向の移動量を指定することを説明する図 本発明の第１の実施形態による注目点追跡表示方法において図８により指定された撮影方向の移動量から第２の撮影方向を決定する事を説明する図
１１　ＣＰＵ
１２　キーボード
１３　マウス
１４　モニタ
１５　ハードディスク
２０　注目領域を表示するマーカ
２１　マウスドラッグ元のマウスポインタ
２２　マウスドラッグ先のマウスポインタ

Claims (10)

  1. 多数の２次元画像を用いて再構成して得た３次元画像データを処理して投影画像を作成する装置において、
    前記３次元データから投影対象とする第１の３次元画像データを決定する第１の投影対象決定手段と
    前記第１の３次元画像データを第１の投影方向から最大値投影法または最小値投影法により投影して第１の投影画像を作成する第１の投影画像作成手段と、
    該第１の投影画像上で第１の座標を指定する第１の座標指定手段と
    前記３次元画像データから投影対象とする第２の３次元画像データを決定する第２の投影対象決定手段と
    前記第２の３次元画像データを前記第１の投影方向とは異なる第２の投影方向から投影して第２の投影画像を作成する第２の投影画像作成手段と、
    前記第1の投影画像上の前記第1の座標における画素が対応する前記３次元画像データ上の第１のボクセルを、前記第２の投影方向に前記第２の投影画像上に投影して得られる第２の座標を前記第２の投影画像上に表示する第２の座標表示手段と、
    を備えたことを特徴とする投影画像作成装置。
  2. 前記第２の座標表示手段が、
    あらかじめ前記第１の投影画像とともにＺ－Ｂｕｆｆｅｒ画像を作成しておき、
    該Ｚ－Ｂｕｆｆｅｒ画像と前記第1の座標から前記第１のボクセルを決定し、
    該第１のボクセルを前記第２の投影方向から前記第２の投影画像上に投影して求められる第２の座標を表示する
    ものであることを特徴とする請求項１記載の投影画像作成装置。
  3. 前記第２の座標表示手段が、
    あらかじめ前記第１の投影画像とともに作成されたＺ－Ｂｕｆｆｅｒ画像と、
    前記第１の３次元画像データから前記第１の投影画像を作成するための変換行列と、
    前記第２の３次元画像データから前記第２の投影画像を作成するための変換行列と、
    前記指定された第1の座標とから第２の座標を求めて表示する
    ものであることを特徴とする請求項１記載の投影画像作成装置。
  4. 　前記第２の投影対象決定手段が、前記第１の投影対象決定手段により決定された第１の３次元データと同じものを第２の３次元画像データとするものであることを特徴とする請求項１記載の投影画像作成装置。
  5. 　前記第２の投影画像作成手段が、
    　最大値投影法によって投影画像を作成するものであることを特徴とする請求項１記載の投影画像作成装置。
  6. 　前記第２の投影画像作成手段が、
    　最小値投影法によって投影画像を作成するものであることを特徴とする請求項１記載の投影画像作成装置。
  7. 　前記第２の座標表示手段が、
    　前記第１のボクセルと、
    　前記第２の座標における前記第２の投影画像の画素が対応する前記３次元画像データ上の第２のボクセルとが異なっている場合に、該異なっていることを表示する
    ものであることを特徴とする請求項５または６記載の投影画像作成装置。
  8. 　前記第２の投影画像作成手段が、
    　前記第２の投影画像が指定した区域の画素値をそれぞれ投影方向に加算し平均したレイサム処理によって投影画像を作成する
    ものであることを特徴とする請求項１記載の投影画像作成装置。
  9. 多数の２次元画像を用いて再構成して得た３次元画像データを処理して投影画像を作成する方法において、
    前記３次元画像データの投影対象となる第１の３次元画像データを決定し、
    該第１の３次元画像データから第１の投影方向に基づいて最大値投影法または最小値投影法により第１の投影画像を作成し、
    該第１の投影画像上で第1の座標を指定し、
    前記３次元画像データの投影対象となる第２の３次元画像データを決定し、
    該第２の３次元画像データから前記第１の投影方向とは異なる第２の投影方向に基づく第２の投影画像を作成し、
    前記第1の投影画像上の前記第1の座標における画素が対応する前記３次元画像データ上の第１のボクセルを前記第２の投影画像上に前記第２の投影方向から投影して得られる第２の座標を前記第２の投影画像上に表示する
    ことを特徴とする投影画像作成方法
  10. 多数の２次元画像を用いて再構成して得た３次元画像データから投影対象となる第１の３次元画像データを決定し、
    該第１の３次元画像データから第１の投影方向に基づいて最大値投影法または最小値投影法により第１の投影画像を作成し、
    該第１の投影画像上で第1の座標を指定し、
    前記３次元画像データから投影対象となる第２の３次元画像データを決定し、
    前記第２の３次元画像データから前記第１の投影画像とは異なる第２の投影方向に基づく第２の投影画像を作成し、
    前記第1の投影画像上の前記第1の座標における画素が対応する前記３次元画像データ上の第１のボクセルを前記第２の投影方向に基づいて前記第２の投影画像上に投影して得られる第２の座標を前記第２の投影画像上に表示する
    ことをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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