CN100581469C - 图像显示方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
在本发明的图像显示方法中,由观察方向设置部件设置对被检体的多个观察方向,由图像数据作成部件根据被检体的4维图像数据,分别作成多个观察方向的多个3维图像数据,由显示控制部件在使各观察方向固定了的状态下,在监视器画面上分别动画地显示被检体的各3维图像数据。
Description
技术领域
本发明涉及例如在对由X射线诊断装置等医用设备取得的心脏冠状动脉等的被检体的动画进行读图而进行血管内手术(介入:intervention)时,为了决定医用X射线装置对被检体的最优观察方向而显示被检体的动画的图像显示方法及其装置。
背景技术
在人体等被检体内有心脏冠状动脉。心脏冠状动脉作为血管走行而缠绕在心脏上,向心脏的肌肉供给血液。如果在心脏冠状动脉中产生狭窄等病变,则成为严重的事态。为了进行这样的病变的治疗,而使用X射线诊断装置进行介入。
使用X射线诊断装置的介入手术是向心脏冠状动脉内插入器具而进行手术的危险的手术。介入使X射线诊断装置的检测器的位置固定,从某观察方向(view angle)持续照射X射线,一边看着显示在监视器画面上的作为被检体的血管的图像,一边进行手术。这时,如果从最优的观察方向(optimal view angle)观察血管的图像,则能够容易地进行手术。
图28和图29表示观察方向的一部分。观察方向具有图28所示的观察角度θ、图29所示的观察角度对于人体等被检体1,通过头部方向(CRA)和尾部方向(CAU)来表现观察角度θ。对于被检体1,通过第一斜位方向(RAO)和第二斜位方向(LAO)来表现观察角度
但是,如果在介入中从最优的观察方向偏离,则例如心脏冠状动脉与其他血管重叠,或分支的血管与心脏冠状动脉重叠,或心脏冠状动脉的可观察长度变短(foreshortening)等。受它们的影响,在介入中,难以进行手术。因此,在进行介入时,根据事前信息知道最优的观察方向是非常重要的。另外,心脏冠状动脉的可观察长度变短(foreshortening)是在将在3维空间内走行的心脏冠状动脉投影到2维平面时,投影到2维平面而看到的心脏冠状动脉的长度变得比实际在3维空间内走行的心脏冠状动脉的长度短的现象。Foreshortening0%是实际的长度与观察的长度相同。Foreshortening100%表示将心脏冠状动脉观察为点的现象。
有用于在介入中决定最优观察方向的方法。该方法使用根据2方向的X射线图像而立体地显示(coronary 3D、coronary tree)心脏冠状动脉的技术。该方法在监视器画面上旋转显示心脏冠状动脉的立体像而决定最优观察方向。在临床上这样的方法很盛行。
图30表示使用了Epipolar几何理论的立体图像的构筑的模式图。例如将从作为正面侧的一个方向对人体的心脏冠状动脉1a进行摄像而取得的投影图像作为Frontal图像2。将从不同的作为侧面侧的其他方向进行摄像而取得的投影图像作为Lateral图像3。在3维空间内,投影到Lateral图像3上的点A的心脏冠状动脉1a存在于线B的某处,但并不能确定。在Frontal图像2上,线B被投影到线C上。心脏冠状动脉1a被投影到线C上的某处。因此,如果进行介入的手术者在Frontal图像2上手动地指定对应点,则确定了心脏冠状动脉1a的3维空间内的位置。即,为了确定3维位置,需要在Frontal图像2上和Lateral图像3上指定对应的点的座标。
图31表示显示在监视器画面上的血管立体像的旋转显示的一个例子。血管立体像的旋转显示将对心脏冠状动脉1a的观察方向作为第一斜位方向(RAO)、第二斜位方向(LAO),用使观察方向(观察视点)移动时的动画进行显示。各血管立体像中的箭头表示心脏冠状动脉1a的旋转移动方向。
具体地说,例如随着时间经过,在监视器画面上显示按照RAO=50°、RAO=90°、RAO=130°、……LAO=10°使观察方向连续移动的动画。CRA=0°。为了消除图示的复杂化,RAO、LAO的观察角度只表示RAO=50°、RAO=90°、RAO=130°、……LAO=10°。在监视器画面上,使对心脏冠状动脉1a的观察方向移动时的动画为心脏冠状动脉1a旋转的图像。因此,根据在监视器画面上旋转显示的心脏冠状动脉1a决定最优观察方向。
最优观察方向是如下这样的方向。例如(a)是可以看到狭窄等病变部分的长度最长的方向。在该情况下,在血管分支的部位,是可以看到分开的方向。(b)是可以看到病变部分的狭窄最细的方向。(c)在狭窄等病变部分没有其他血管的重叠的方向。(d)是病变部分的可见的运动最小的方向。
心脏血管由于心跳运动而其位置变动。构筑心脏血管的某瞬时,即某心相位的血管立体像,根据该血管立体像决定满足上述(a)、(b)、(c)的最优观察方向。但是,并不能说这样决定的最优观察方向是在全部心相位中的最优观察方向。换一种说法,即使是在某心相位为最优观察方向,但该最优观察方向在其他心相位也并不一定为满足上述(a)、(b)、(c)的最优观察方向。无法针对上述(d)的病变部分的可见的运动最小的方向决定最优观察方向。例如即使在某心相位其他血管与心脏冠状动脉1a不重叠,在其他心相位,也会有很多其他血管隐藏在心脏冠状动脉1a中而难以进行介入的情况。
如果使用心电图信号进行说明,则心相位如下。心电图(ECG)是将心脏的运动捕捉为电信号的图。如图32所示那样,在心电图信号E中,在心室收缩时出现R波。心相位表示心电图信号E中的从R波到R波的时间间隔中的某瞬时的时间相位。一般将R波定义为0%时间相位,将下一个R波定义为100%时间相位,通过时间比求出该期间。例如心脏扩张末期被表现为时间相位75%附近。
但是,被决定为满足上述(a)、(b)、(c)的最优观察方向并不一定在全部的心相位中满足最优观察方向。为了解决该问题,可以考虑以下方法:在多个心相位分别立体地构筑由3维空间(x,y,z)的图像数据和时间要素(t)构成的各4维图像数据(x,y,z,t),使用这些4维图像数据,决定对全部心相位最优的观察方向。
但是,在这样的方法中,包含使观察方向移动时的信息、心跳运动的信息的两个信息。由此,在监视器显示画面上,在心跳运动的移动的基础上,还显示图31所示的使观察方向移动时的血管立体像。如果这样在监视器显示画面上同时显示观察方向的移动和心跳运动的移动双方,则监视器显示画面上的心脏冠状动脉1a的运动变得复杂,难以决定最优观察方向。如果分别个别地决定使观察方向移动的最优观察方向、某心相位的最优观察方向,则不只是决定局部最优观察方向而是对全部心相位决定最优观察方向时,需要非常长的时间。作为公知文献,例如有美国专利第6501848号公报。
发明内容
本发明提供一种能够显示用于在短时间内决定最优观察方向的图像的图像显示方法及其装置。
在本发明的第一方面的图像显示方法中,设置在监视器画面上显示进行周期收缩运动的被检体的图像时的多个显示形式条件,根据被检体的包含时间要素的4维图像数据,分别作成与多个显示形式条件对应的包含时间要素的多个3维图像数据,在使多个显示形式条件固定了的状态下,切换这些固定了的各显示形式条件的3维图像数据,并在监视器画面上进行动画显示。
本发明的第二方面的图像显示装置具备:设置对进行周期收缩运动的被检体的多个观察方向的观察方向设置部件;具有监视器画面的监视器;根据被检体的包含时间要素的4维图像数据,分别作成多个观察方向的包含时间要素的多个3维图像数据的图像数据作成部件;在使多个观察方向固定了的状态下,分别在监视器画面上动画地显示进行收缩运动的被检体的多个3维图像数据的显示控制部件。
本发明的第三方面的图像显示装置具备:设置进行周期收缩运动的被检体的收缩运动中的多个相位的相位设置部件;具有监视器画面的监视器;根据被检体的包含时间要素的4维图像数据,分别作成在多个相位的每个分别使对被检体的观察方向移动了的包含时间要素的多个3维图像数据的图像数据作成部件;在使相位固定了的状态下,在监视器画面上分别动画地显示使观察方向移动了的多个3维图像数据的显示控制部件。
本发明的第四方面的图像显示装置具备:作成进行周期收缩运动的被检体的包含时间要素的多个3维图像数据的图像数据作成部件;设置与被检体的收缩运动的量对应的多个颜色信息的颜色信息设置部件;具有监视器画面的监视器;在多个3维图像数据中附加颜色信息,并显示在监视器画面上的显示控制部件。
本发明的第五方面的图像显示装置具备:根据进行周期收缩运动的被检体的包含时间要素的4维图像数据,作成任意的观察方向的包含时间要素的第一3维图像数据、在根据4维图像数据使被检体的收缩运动固定了的状态下使对被检体的观察方向移动了的第二3维图像数据的图像数据作成部件;具有监视器画面的监视器;切换由图像数据作成部件作成的第一3维图像数据和第二3维图像数据而显示在监视器画面上的显示控制部件。
附图说明
图1是表示本发明的图像显示装置的实施例1的结构图。
图2是由该装置的4维数据构筑部件构筑的4维图像数据的模式图。
图3是由该装置的图像数据作成部件作成的多个3维图像数据的模式图。
图4是由该装置的显示控制部件一览地显示在监视器画面上的多个3维图像数据的模式图。
图5是同时作成显示在该装置的各窗口中的各3维图像数据的3维图像数据作成流程图。
图6是表示由该装置显示在监视器画面上的固定设置了的观察方向的3维图像数据的动画。
图7是对每个动画逐一地作成显示在该装置的各窗口中的各3维图像数据的3维图像数据作成流程图。
图8是本发明的图像显示装置的实施例2的3维图像数据作成流程图。
图9是表示由该装置切换显示的每个观察方向的各3维图像数据的图。
图10是表示本发明的图像显示装置的实施例3的结构图。
图11是表示由该装置的心电图计取得的心电图波形的图。
图12是表示一览地显示在该装置的监视器画面上的在每个心相位使观察方向连续移动了的各3维图像数据的显示例子的图。
图13是表示显示在该装置的监视器画面上的一个窗口中的3维图像数据的动画的图。
图14是同时作成显示在该装置的各窗口中的各3维图像数据的3维图像数据作成流程图。
图15是对每个动画逐一地作成显示在该装置的各窗口中的各3维图像数据的3维图像数据作成流程图。
图16是表示本发明的图像显示装置的实施例4的结构图。
图17是表示该装置的与心脏冠状动脉的移动量对应的颜色信息的显示概要的图。
图18表示角度θ与颜色信息的关系。
图19是用于说明该装置的第一颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉的因心跳产生的观察上的运动量的模式图。
图20A是用于说明该装置的第二颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉的foreshortening的变化率的模式图。
图20B是用于说明该装置的第二颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉的foreshortening的变化率的模式图。
图21是该装置的3维图像数据作成流程图。
图22是表示该装置的针对心脏冠状动脉一边使观察方向移动一边通过颜色信息显示心脏冠状动脉的移动量的一个例子的图。
图23是表示本发明的图像显示装置的实施例5的结构图。
图24是该装置的3维图像数据作成流程图。
图25是表示该装置的图像显示的循环的一个例子的图。
图26是表示该装置的在使心相位固定了的状态下使对心脏冠状动脉的观察角度移动的动画的图。
图27是表示该装置的在固定设置了观察方向的状态下与心脏的心跳一致地移动的心脏冠状动脉的动画的图。
图28是表示CRA和CAU的观察方向的一部分的图。
图29是表示RAO和LAO的观察方向的一部分的图。
图30是表示使用了Epipolar几何理论的立体图像的构筑的模式图。
图31是表示显示在监视器画面上的血管立体像的旋转显示的一个例子的图。
图32是表示在心室收缩时产生R波的心电图信号的图。
具体实施方式
以下,参考附图说明本发明的实施例1。
图1表示图像显示装置的结构图。图像显示装置主体10与医用设备11连接。医用设备11对进行周期收缩运动的被检体1,例如走行缠绕在进行心跳运动的心脏上的心脏冠状动脉1a进行摄像,取得其图像数据。医用设备11例如是X射线计算机断层摄影装置(X射线CT装置)、磁共振成像装置(MRI装置)、阳电子释放计算机断层摄影装置(PET装置)、单光子释放计算机断层摄影装置(SPECT装置)、超声波诊断装置(US)、血管内超声波检查法(IVUS)、X射线诊断装置。
图像显示装置主体10通过计算机的图像处理,显示心脏冠状动脉1a的图像。图像显示装置主体10具有由CPU等构成的主控制部件12。主控制部件12与图像数据存储部件13、程序存储器14连接。另外,4维数据构筑部件15、观察方向设置部件16、图像数据作成部件17、显示控制部件18、键盘、鼠标、数字键等操作部件19根据从主控制部件12发出的指令而动作。显示控制部件18与液晶显示器等监视器20连接。主控制部件12与输入部件21连接。输入部件21与心电图计22连接。心电图计(ECG)22将被检体1的心脏的运动作为心电图信号E输出。操作部件19在决定对被检体1的心脏冠状动脉1a的最优观察方向时,例如接受进行介入的手术者的操作。
4维数据构筑部件15接收由医用设备11取得的被检体1的图像数据,根据该图像数据构筑如图2所示那样的4维图像数据4D(x,y,z,t)。通过作为3维图像数据显示的一种方法的体渲染而构成4维图像数据4D。4维图像数据4D由最大值投影(MIP:MaximumIntensity Projection)构成。在MRI装置、X射线CT装置、US装置的血管显示法中常用最大值投影(MIP)。另外,4维图像数据4D由3维空间(x,y,z)的图像数据和时间要素(t)构成。4维图像数据4D被存储在图像数据存储部件13中。
观察方向设置部件16设置例如对被检体1的心脏冠状动脉1a的多个观察方向。例如接受进行介入的手术者对操作部件19的操作输入来设置各观察方向。由如上述图28所示那样针对人体等被检体1通过头部方向(CRA)和尾部方向(CAU)表示的观察角度θ、如图29所示那样针对被检体1通过第一斜位方向(RAO)和第二斜位方向(LAO)表示的观察角度的组合而构成各观察方向。
多个观察方向(观察角度)F1、F2、F3、……、Fj例如被固定设置为9个(j=9)观察方向F1(RAO30°,CRA20°)、F2(0°,CRA20°)、F3(LAO50°,CRA20°)、F4(RAO30°,0°)、F5(0°,0°)、F6(LAO50°,0°)、F7(RAO30°,CAU30°)、F8(0°,CAU30°)、F9(LAO50°,CAU30°)。各观察方向并不只限于上述的9个F1、F2、F3、……、F9,例如可以由进行介入的手术者任意进行设置。观察方向与观察角度、观察视点、view方向是相同含意的术语。
图像数据作成部件17根据4维图像数据4D,分别作成图3所示那样的多个观察方向的包含时间要素t的多个3维图像数据(u,v,t)3D。3维图像数据3D由2维空间(u,v)的图像数据、时间要素t构成。如果在观察方向设置部件16中固定设置了多个观察方向F1、F2、F3、……、Fj,则图像数据作成部件17作成各观察方向F1、F2、F3、……、Fj的每个的各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3Dj。各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3Dj分别是在分别固定设置为各观察方向F1、F2、F3、……、Fj的状态下与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的动画。
显示控制部件18例如在固定设置为各观察方向F1、F2、F3、……、Fj的状态下分别将走行缠绕在进行心跳运动的心脏上的心脏冠状动脉1a的各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3Dj动画地显示在监视器20的监视器画面20a上。在该情况下,显示控制部件18例如如图4所示那样,在监视器画面20a上形成多个窗口W1、W2、W3、……Wj,在各W1、W2、W3、……Wj中分别使时间要素t相互同步地一览显示各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3Dj。
显示控制部件18例如在监视画面20a中的左侧显示各观察方向F1、F2、F3、……、Fj中的RAO,在监视器画面20a的右侧显示LAO,在监视器画面20a的下侧显示CAU,在监视器画面20a的上侧显示CRA。
图4表示在监视器画面20a上形成了例如9个窗口W1~W9。例如根据在医院中进行手术的介入手术中设置频度高的各观察方向,例如10种左右的观察方向,来决定各观察方向F1~Fj的设置个数。由此,向9个窗口W1~W9分配各观察方向F1、F2、F3、……、Fj。因此,在各窗口W1~W9中,在固定设置为各观察方向F1、F2、F3、……、Fj的状态下,显示与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的各动画。
显示控制部件18输入从心电图计22输出的图32所示那样的被检体1的心脏的心电图信号E,将心电图波形显示在监视器画面20a内的例如角部分。
程序存储器14存储有由主控制部件12执行的图像显示程序。图像显示程序例如设置对走行缠绕在进行心跳运动的心脏上的心脏冠状动脉1a的各观察方向F1、F2、F3、……、Fj,根据心脏冠状动脉1a的包含时间要素t的4维图像数据4D,分别作成各观察方向F1、F2、F3、……、Fj的包含时间要素t的多个3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3Dj,在使各观察方向F1、F2、F3、……、Fj固定了的状态下,在监视器画面20a上分别动画地显示心脏冠状动脉1a的各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3Dj。
接着,说明如上述那样构成的装置的图像显示的动作。
医用设备11例如是X射线装置、X射线CT装置、MRI装置、PET装置、SPECT装置、US装置、IVUS装置、X射线诊断装置,例如对走行缠绕在进行心跳运动的心脏上的心脏冠状动脉1a进行摄像,取得其图像数据。
4维数据构筑部件15接收由医用设备11取得的被检体1的图像数据,根据图像数据,构筑图2所示那样的4维图像数据4D(x,y,z,t)。4维图像数据4D被存储在图像数据存储部件13中。
另一方面,观察方向设置部件16接受进行介入的手术者对操作部件19的操作输入,例如设置对被检体1的心脏冠状动脉1a的各观察方向F1~Fj。脚标记号j表示各观察方向(观察角度)。根据在医院中进行手术的介入手术中设置频度高的各观察方向,例如10种左右的观察方向,决定各观察方向F1~Fj的设置个数。例如将各观察方向F1、F2、F3、……、Fj固定设置为9个(j=9)观察方向F1(RAO30°,CRA20°)、F2(0°,CRA20°)、F3(LAO50°,CRA20°)、F4(RAO30°,0°)、F5(0°,0°)、F6(LAO50°,0°)、F7(RAO30°,CAU30°)、F8(0°,CAU30°)、F9(LAO50°,CAU30°)。
接着,图像数据作成部件17从图像数据存储部件13读入4维图像数据4D,同时接收在观察方向设置部件16中固定设置的例如9个(j=9)观察方向F1、F2、F3、……、F9。图像数据作成部件17针对各观察方向F1、F2、F3、……、F9的每个,根据4维图像数据4D,作成图3所示那样的3维图像数据(u,v,t)3D(3D1、3D2、3D3、……3D9)。各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9分别是在固定设置为各观察方向F1、F2、F3、……、Fj的状态下与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的各动画。
在此,依照图5所示的3维图像数据作成流程图,说明各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9的具体作成方法。该流程图按照每个动画顺序地作成显示在各窗口W1~W9的3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9。
首先,图像数据作成部件17在步骤#1中,从观察方向设置部件16读入9个(j=9)观察方向F1、F2、F3、……、F9。图像数据作成部件17在步骤#2中,从图像数据存储部件13读入某心相位ik(k=1,2,3,……,m)的4维图像数据4D(x,y,z/t=i1)。
接着,图像数据作成部件17在步骤#3中,根据在观察方向F1读入的某心相位i1的4维图像数据4D(x,y,z/t=i1),作成投影到观察方向F1的1张投影图像数据(u,v/t=i1)。观察方向F1的一张投影数据(u,v/t=i1)是静止图像数据。
接着,图像数据作成部件17在步骤#4中,判断是否作成了与全部观察方向F1、F2、F3、……、F9对应的各1张投影图像数据(u,v/t=i1)。如果没有作成全部观察方向F1、F2、F3、……、F9的各1张投影图像数据(u,v/t=i1),则图像数据作成部件17返回到步骤#3,根据在观察方向F2读入的相同心相位i的4维图像数据4D(x,y,z/t=i1),作成投影到观察方向F2的1张投影图像数据(u,v/t=i1)。
如果针对全部观察方向F1、F2、F3、……、F9的每个作成了各1张投影图像数据(u,v/t=i1),则图像数据作成部件17转移到步骤#5,将各观察方向F1、F2、F3、……、F9的每个的各投影图像数据(u,v/t=i1)发送到显示控制部件18。显示控制部件18在图4所示的监视器画面20a上的各窗口W1~W9中,分别显示各观察方向F1、F2、F3、……、F9的每个的各投影图像数据(u,v/t=i1)。在该时刻,显示在监视器画面20a上的各窗口W1~W9中的各投影图像数据是静止图像。
接着,图像数据作成部件17在步骤#6中,针对各观察方向F1、F2、F3、……、F9的每个,分别判断是否达到了产生动画所需要的投影图像数据的张数。产生动画所需要的投影图像数据的张数是作为动画而连续显示进行周期收缩运动的被检体1的1个周期所需要的张数。在此,如果被检体1是心脏冠状动脉1a,则产生动画所需要的投影图像数据的张数是作为动画连续显示心脏的1个心跳所需要的投影图像数据的张数。
如果该判断的结果是没有达到针对各观察方向F1、F2、F3、……、F9的每个分别产生动画所需要的投影图像数据的张数,则图像数据作成部件17返回到步骤#2。图像数据作成部件17在步骤#2中,从图像数据存储部件13读入下一个心相位ik,例如心相位i2的4维图像数据4D(x,y,z/t=i2)。
以下,与上述同样地,图像数据作成部件17在各步骤#3、#4中,作成全部观察方向F1、F2、F3、……、F9的各1张投影图像数据(u,v/t=i2)。接着,显示控制部件18在步骤#5中,在图4所示的监视器画面20a上的各窗口W1~W9中,分别与各观察方向F1、F2、F3、……、F9的每个的投影图像数据(u,v/t=i1)连续地显示投影图像数据(u,v/t=i2)。
因此,图像数据作成部件17循环进行步骤#1~#6。由此,图像数据作成部件17顺序地针对各观察方向F1、F2、F3、……、F9的每个,作为动画分别作成各投影图像数据(u,v/t=i1,2,3,……,m)。
如果达到了作为动画连续地显示心脏的一个心跳所需要的投影图像数据的张数,则图像数据作成部件17作成由各观察方向F1、F2、F3、……、F9的每个的各投影图像数据(u,v/t=i1,2,3,……,m)构成的3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9的动画的动作结束。即,各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9如图3所示那样,分别由2维空间(u,v)的图像数据和时间要素t(i=1,2,3,……,m)构成。各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9成为在固定为各观察方向F1、F2、F3、……、F9的每个的状态下的与心脏的一个心跳过程一致运动的心脏冠状动脉1a的动画。图像数据作成部件17将各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9发送到显示控制部件18。
显示控制部件18在步骤#7中,在图4所示的监视器画面20a上的各窗口W1~W9中,分别针对各观察方向F1、F2、F3、……、F9的每个动画地显示各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9。图6表示例如显示在监视器画面20a上的窗口W5中的观察方向F5的3维图像数据3D5的动画。3维图像数据3D5的动画显示出在固定为观察方向F5(0°,0°)的状态时的与心脏的1个心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的动画。动画中的箭头表示与心脏冠状动脉1a的心跳对应的运动方向。
图6表示显示在窗口W5中的观察方向F5的3维图像数据3D5的动画,但在其他各窗口W1~W4、W6~W9中,也显示各观察方向F1~F4、F6~F9的各3维图像数据3D1~3D4、3D6~3D9的动画。显示控制部件18与时间要素t同步地显示各窗口W1~W9中的各观察方向F1~F9的各3维图像数据3D1~3D9的动画。
显示控制部件18将在各窗口W1~W9中分别显示的各观察方向F1~F9的各3维图像数据3D1~3D9的动画的重放速度与心脏的心跳运动的速度一致地进行显示。显示控制部件18也可以将各3维图像数据3D1~3D9的动画的重放速度设置为例如从操作部件19进行了操作输入的任意的速度。显示控制部件18还可以使其与收集用于作成各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9的各投影图像数据的速度一致。
显示控制部件18输入图32所示那样的从心电图计22输出的被检体1的心脏的心电图信号E,并将该心电图波形显示在监视器画面20a内的例如角部分。分别显示在各窗口W1~W9中的的各3维图像数据3D1~3D9的动画的重放速度与心脏的心跳运动的速度一致。由此,与心电图一起进行显示,能够容易地识别出与心脏冠状动脉1a的心跳对应的运动。
接着,显示控制部件18在步骤#8中,判断选择分别显示在各窗口W1~W9中的各观察方向F1~F9的各3维图像数据3D1~3D9的各动画中的哪个动画。在此,由进行介入的手术者操作作为观察方向决定部件的操作部件19的例如鼠标。通过该操作,将监视器画面20a上的指针P配置在窗口W5上,并进行点击操作。显示控制部件18接受点击操作。显示控制部件18在步骤#9中,将窗口W5即观察方向F5(0°,0°)决定为进行介入时的最优观察角度。
接着,主控制部件12将决定为最优观察角度的观察方向F5(0°,0°)例如保存在RAM等存储器中,并且发送到医用设备11。主控制部件12具有例如经由网络将最优观察角度的信息发送到医用设备11的发送部件。
医用设备11例如具有X射线装置。X射线装置具备相对配置X射线源和X射线检测器的C臂。X射线装置具有对C臂进行旋转驱动的C臂驱动部件、对C臂驱动部件进行驱动控制的C臂控制部件。C臂控制部件接收决定为最优观察角度的观察方向F5(0°,0°)。C臂控制部件将与观察方向F5(0°,0°)对应的驱动控制信号发送到C臂驱动部件。C臂驱动部件依照驱动控制信号对C臂进行旋转驱动,使X射线源和X射线检测器移动到与观察方向F5(0°,0°)对应的位置。其结果是能够取得从对于介入最优的观察方向F5(0°,0°)摄影了的心脏冠状动脉1a的动画。
接着,依照图7所示的3维图像数据作成流程图,说明各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9的其他具体作成方法。该流程图在每个窗口W1~W9中顺序地动画作成3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9。
首先,图像数据作成部件17在步骤#1中,从图像数据存储部件13顺序地读入某心相位ik(k=1,2,3,……,m)的4维图像数据4D(x,y,z/t=i1)。图像数据作成部件17在步骤#2中,从观察方向设置部件16读入9个(j=9)观察方向F1、F2、F3、……、F9。
接着,图像数据作成部件17在步骤#3中,根据在观察方向F1读入的某心相位i1的4维图像数据4D(x,y,z/t=i1),作成投影到观察方向F1的1张投影图像数据(u,v/t=i1)。观察方向F1的1张投影图像数据(u,v/t=i1)是静止图像数据。
接着,图像数据作成部件17在步骤#10中,判断在观察方向F1是否作成了全部心相位ik(k=1,2,3,……,m)的投影图像数据(u,v/t=i1~m)。即,图像数据作成部件17判断是否达到了在观察方向F1上产生动画所需要的投影数据的张数。产生动画所需要的投影图像数据的张数与上述一样,是作为动画连续显示进行周期收缩运动的被检体1的1个周期的必要张数。在此,如果被检体1是心脏冠状动脉1a,则产生动画所需要的投影图像数据的张数为作为动画连续显示心脏的一个心跳所需要的投影图像数据的张数。
如果在观察方向F1上没有作成全部心相位ik(k=1,2,3,……,m)的投影图像数据(u,v/t=i1~m),则图像数据作成部件17返回到步骤#1,读入观察方向F1的心相位i2的4维图像数据4D(x,y,z/t=i2),在步骤#3中,根据4维图像数据(x,y,z/t=i2),作成投影到观察方向F1上的1张投影图像数据(u,v/t=i2)。以下,同样地,图像数据作成部件17循环进行步骤#1、#3,作成投影到观察方向F1的各投影图像数据(u,v/t=i1~m)。
如果达到作为动画连续显示心脏的一个心跳所需要的投影图像数据的张数,则图像数据作成部件17在观察方向F1上作成由各心相位i1~m的各投影图像数据(u,v/t=i1~m)构成的3维图像数据3D1的动作的动作结束。即,3维图像数据3D1是由2维空间(u,v)的图像数据和时间要素t(=i1,2,3,……,m)构成的动画。3维图像数据3D1是固定为观察方向F1的状态下的与心脏的一个心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的动画。
图像数据作成部件17在步骤#11中,将3维图像数据3D1发送到显示控制部件18。显示控制部件18在监视器画面20a上的窗口W1中动画地显示观察方向F1的3维图像数据3D1。
接着,图像数据作成部件17在步骤#12中,判断是否作成了全部观察方向F1、F2、F3、……、F9的3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9的动画。在此,只作成了观察方向F1的3维图像数据3D1的动画。由此,图像数据作成部件17返回到步骤#2,设置为观察方向F2,再次循环进行步骤#3~#11,作成观察方向F2的3维图像数据3D2的动画。
如果作成观察方向F2的3维图像数据3D2的动画的动作结束,则图像数据作成部件17将3维图像数据3D2发送到显示控制部件18。显示控制部件18在步骤#11中,在监视器画面20a上的窗口W2中动画地显示观察方向F2的3维图像数据3D2。
以下,同样地,图像数据作成部件17循环进行步骤#2~#12,顺序地作成各观察方向F3、F4、……、F9的各3维图像数据3D3、3D4、……3D9的动画。显示控制部件18在监视器画面20a上的各窗口W3、W4、……W9中顺序地进行动画显示。
如果作成全部观察方向F1、F2、F3、……、F9的各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9的动作结束,则显示控制部件18在步骤#7中,在图4所示的监视器画面20a上的各窗口W1~W9中分别动画地显示全部观察方向F1、F2、F3、……、F9的各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9。在各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9的动画显示中,显示使各观察方向F1~F9固定了的状态下的与心脏的一个心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的动画。各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9的动画显示与依照上述图5所示的3维图像数据作成流程图动画地显示了的3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9一样。
接着,显示控制部件18在步骤#8中,判断选择分别显示在各窗口W1~W9中的各观察方向F1~F9的各3维图像数据3D1~3D9的各动画中的哪个。在此,例如进行介入的手术者操作操作部件19的例如鼠标。通过该操作,将监视器画面20a上的指针P配置在窗口W5上并进行点击操作。显示控制部件18接受点击操作。显示控制部件18在步骤#9中,将窗口W5即观察方向F5(0°,0°)决定为进行介入时的最优观察角度。
接着,主控制部件12将决定为最优观察角度的观察方向F5(0°,0°)例如保存在RAM等存储器中,并且发送到医用设备11。医用设备11与上述一样地,旋转驱动C臂,使X射线源和X射线检测器移动到与观察方向F5(0°,0°)对应的位置。其结果是能够取得从对于介入最优的观察方向F5(0°,0°)摄影了的心脏冠状动脉1a的动画。
这样,根据上述实施例1,例如设置对被检体1的心脏冠状动脉1a的多个观察方向F1~Fj,根据心脏冠状动脉1a的4维图像数据4D(x,y,z,t)分别作成多个观察方向F1~Fj的多个3维图像数据(u,v,t)3D,在使多个观察方向F1~Fj固定了的状态下,在监视器画面20a上分别动画地显示与心脏的心跳对应的表示心脏冠状动脉1a的运动的多个3维图像数据(u,v,t)3D。
由此,能够分别独立地显示出各观察方向F1~Fj、与心脏的心跳对应的心脏冠状动脉1a的运动。进行介入的手术者能够从多个观察方向F1~Fj的表示与心脏冠状动脉1a的心跳对应的运动的各动画中简单并且尽快地选择对于介入最优的观察方向F1、F2、F3、……、或F9。因此,能够在进行介入时知道对于事先信息最优的观察方向。如果是这样选择出的最优观察方向F1、F2、F3、……、或F9,则不会受到从最优观察方向偏离而例如心脏冠状动脉1a与其他血管重叠,或分支的血管与心脏冠状动脉1a重叠,或只能看到很短的心脏冠状动脉1a(foreshortening)等的影响。
接着,参考附图说明本发明的实施例2。该实施例的装置结构与上述图1所示的装置结构一样,因此说明其不同的部分。
操作部件19具备作为切换操作部件的例如鼠标。操作部件19例如如果接收到对鼠标的点击操作,则在每次点击操作时将动画切换信号发送到显示控制部件18。
显示控制部件18在监视器画面20a上,分别在时间上每次从1个观察方向错开地,顺序地切换显示出与心脏冠状动脉1a的心跳对应的移动的各观察方向F1、F2、F3、……、F9的各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9的动画。在该情况下,显示控制部件18在每次从操作部件19输入动画切换信号,每次一个观察方向地切换显示各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9的各动画。显示控制部件18也可以与一定时间,例如心脏的一个心跳的期间一致地,自动顺序地每次一个观察方向地切换显示各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9的动画。
在程序存储器14中存储有由主控制部件12执行的图像显示程序。图像显示程序在使多个观察方向F1~Fj固定了的状态下,在监视器画面20a上分别在时间上错开地顺序切换显示各观察方向F1、F2、F3、……、F9的各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9的各动画。
接着,说明如上述那样构成的装置的图像显示的动作。
医用设备11与上述同样地例如对走行缠绕在进行心跳运动的心脏上的心脏冠状动脉1a进行摄像,取得其图像数据。4维数据构筑部件15接收由医用设备11取得的被检体1的图像数据,根据该图像数据,构筑图2所示那样的4维图像数据4D(x,y,z,t)。
另一方面,观察方向设置部件16接收进行介入的手术者对操作部件19的操作输入,例如设置对被检体1的心脏冠状动脉1a的多个观察方向F1~Fj。各观察方向F1、F2、F3、……、Fj例如被固定设置在9个(j=9)观察方向F1(RAO30°,CRA20°)、F2(0°,CRA20°)、F3(LAO50°,CRA20°)、F4(RAO30°,0°)、F5(0°,0°)、F6(LAO50°,0°)、F7(RAO30°,CAU30°)、F8(0°,CAU30°)、F9(LAO50°,CAU30°)。
接着,图像数据作成部件17依照图8所示的3维图像数据作成流程图,顺序地切换显示各观察方向F1、F2、F3、……、F9的每个的各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……3D9。即,图像数据作成部件17在步骤#1中,从图像数据存储部件13顺序地读入某心相位ik(k=1,2,3,……,m)的4维图像数据4D(x,y,z/t=i1)。图像数据作成部件17在步骤#2中,从观察方向设置部件16例如读入观察方向Fj=1。接着,图像数据作成部件17在步骤#3中,根据在观察方向F1读入的各图像数据,作成投影到观察方向F1的各投影图像数据。
接着,图像数据作成部件17在步骤#3中,首先根据在观察方向F1读入的心相位i1的4维图像数据4D(x,y,z/t=i1),作成投影到观察方向F1的1张投影数据(u,v/t=i1)。
接着,图像数据作成部件17在步骤#10中,判断在观察方向F1上是否作成了全部心相位ik(k=1,2,3,……,m)的投影图像数据(u,v/t=i1~m)。即,图像数据作成部件17判断在观察方向F1上是否达到产生动画所需要的投影图像数据的张数。产生动画所需要的投影图像数据的张数与上述同样地,如果被检体1是心脏冠状动脉1a,则产生动画所需要的投影图像数据的张数为作为动画连续显示心脏的一个心跳所需要的投影图像数据的张数。
如果达到了作为动画连续显示心脏的一个心跳所需要的投影图像数据的张数,则图像数据作成部件17作成观察方向F1的3维图像数据3D1的动画的动作结束。即,3维图像数据3D1是由2维空间(u,v)的图像数据和时间要素t(=i1,2,3,……,m)构成的动画。3维图像数据3D1是固定为观察方向F1的状态下的与心脏的一个心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的动画。
图像数据作成部件17在步骤#20中,将3维图像数据3D1发送到显示控制部件18。显示控制部件18如图9所示那样,在监视器画面20a上动画地显示观察方向F1的3维图像数据3D1。3维图像数据3D1显示出固定为观察方向F1的状态下的与心脏的一个心跳过程一致地运动的心脏冠状动脉1a的动画。图中的箭头表示与心脏的一个心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的运动方向。
在该状态下,图像数据作成部件17在步骤#21中,判断是否对操作部件19的鼠标进行了左点击或右点击。如果对鼠标进行了左点击,则图像数据作成部件17转移到步骤#22,将观察方向Fj增加“1”,返回到步骤#2。
图像数据作成部件17循环进行步骤#1~#3、#10、#20,从图像数据存储部件13顺序地读入某心相位ik(k=1,2,3,……,m)的4维图像数据4D(x,y,z/t=i1),并且从观察方向设置部件16读入观察方向Fj=2,与上述一样,作成观察方向F2的3维图像数据3D2的动画。图像数据作成部件17将3维图像数据3D2发送到显示控制部件18。
显示控制部件18如图9所示那样,将监视器画面20a上的动画从观察方向F1的3维图像数据3D1切换到观察方向F2的3维图像数据3D2的动画显示。3维图像数据3D2显示出固定为观察方向F2的状态下时的与心脏的一个心跳过程一致地运动的心脏冠状动脉1a的动画。
以下,同样地,如果在显示出观察方向F2的3维图像数据3D2的动画的状态下对鼠标进行了左点击,则图像数据作成部件17转移到步骤#22,将观察方向Fj增加“1”,返回到步骤#2。由此,图像数据作成部件17再次循环进行步骤#1~#3、#10、#20,作成观察方向F3的3维图像数据3D3的动画。显示控制部件18如图9所示那样,将监视器画面20a上的动画从观察方向F2的3维图像数据3D2切换到观察方向F3的3维图像数据3D3的动画显示。
因此,每次对鼠标进行左点击,显示在监视器画面20a上的动画顺序地切换到观察方向F4的3维图像数据3D4、观察方向F5的3维图像数据3D5、……观察方向F9的3维图像数据3D9、观察方向F1的3维图像数据3D1。
另一方面,图像数据作成部件17在步骤#21中,如果判断是否对操作部件19的鼠标进行了左点击或右点击的结果是进行了右点击,则转移到步骤#23,将在进行了右点击的时刻显示在监视器画面20a上的3维图像数据3Dj的观察方向Fj决定为最优观察方向。例如如果在进行了右点击的时刻在监视器画面20a上显示出观察方向F1的3维图像数据3D1,则图像数据作成部件17将观察方向F1决定为最优观察方向。
接着,主控制部件12将决定为最优观察角度的观察方向F1(RAO30°,CRA20°)例如保存在RAM等存储器中,并且发送到医用设备11。医用设备11与上述一样地,旋转驱动C臂,使X射线源和X射线检测器移动到与观察方向F1(RAO30°,CRA20°)对应的位置。其结果是能够取得从对于介入最优的观察方向F1(RAO30°,CRA20°)摄影了的心脏冠状动脉1a的动画。
这样,根据上述实施例2,每次对鼠标进行左点击,将显示在监视器画面20a上的动画例如切换到观察方向F1的3维图像数据3D1、观察方向F2的3维图像数据3D2、……观察方向F9的3维图像数据3D9、观察方向F1的3维图像数据3D1。由此,当然能够得到与上述实施例1一样的效果。
在上述实施例2中,每次对鼠标进行左点击,都切换到观察方向F1的3维图像数据3D1、观察方向F2的3维图像数据3D2、……观察方向F9的3维图像数据3D9、观察方向F1的3维图像数据3D1的各动画。但并不只限于此。例如也可以在监视器画面20a上显示切换用的图标,在每次配置图标上的指针P并对鼠标进行左点击时都切换观察方向F1的3维图像数据3D1、观察方向F2的3维图像数据3D2、……观察方向F9的3维图像数据3D9、观察方向F1的3维图像数据3D1。或者也可以根据键盘、触摸屏、控制杆等的操作,进行该动画的切换。
在上述实施例2中,在每次对鼠标进行左点击时,图像数据作成部件17从图像数据存储部件13顺序地读入某心相位ik(k=1,2,3,……,m)的4维图像数据4D(x,y,z/t=i1)并且从观察方向设置部件16读入观察方向Fj,作成观察方向F2的3维图像数据3D2的动画。但并不只限于此。也可以预先在后台(background)作成全部观察方向F1、F2、F3、……、F9的各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……、3D9的动画,例如存储在图像数据存储部件13等中,在每次对鼠标进行了左点击时,读入3维图像数据3D1、3D2、3D3、……或3D9并显示在监视器画面20a上。
接着,参考附图说明本发明的实施例3。另外,对与图1一样的部分附加同样的符号,并省略其详细说明。
图10表示图像显示装置的结构图。在图像显示装置主体10中设置有相位设置部件30。相位设置部件30根据从主控制部件12发出的指令进行动作。相位设置部件30设置作为被检体1进行心跳运动的心脏的多个心相位。各心相位如图11所示那样,根据由心电图计22取得的心电图波形E,被固定设置为例如心相位ik(k=1,2,3,……,m)、例如ik=1(=0%)、ik=2(=20%)、ik=3(=40%)、ik=4(=60%)、ik=5(=80%)。例如由进行介入的手术者将各心相位ik固定设置为对于介入最优的值。
图像数据作成部件31读出存储在图像数据存储部件13中的4维图像数据4D(x,y,z,t)。图像数据作成部件31根据4维图像数据4D(x,y,z,t),针对由相位设置部件30固定设置了的多个心相位ik的每个,分别作成针对心脏连续移动了观察方向RAO、LAO的多个3维图像数据(r,s)3Dk。各3维图像数据3Dk分别是由2维空间(r,s)的图像数据和时间要素t(=i1,2,3,……,m)构成的动画。
显示控制部件32在固定为各心相位ik的状态,即固定了时间要素t的状态下,将观察方向设置为CRA0、CAU0,在监视器画面20a上分别动画地显示连续移动到RAO、LAO的各3维图像数据3Dk。显示控制部件32在监视器画面20a上,一览地显示出例如使观察方向Fj相互同步地改变了各心相位0%、20%、40%、60%、80%的每个的各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14的旋转动画。各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14分别由2维空间(u,v)的图像数据和时间要素t(=i1,2,3,……,m)构成。
图12表示对每个心相位ik使观察方向RAO、LAO连续移动了的3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14的一览显示例子。在监视器画面20a上,显示多个窗口W,例如各窗口W10~W14。在各窗口W10~W14中,分别显示各心相位ik的每个的各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14的旋转动画。
各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14分别是将观察方向设置为CRA0、CAU0,并使其到RAO、LAO的动画。可以任意地设置移动到RAO、LAO的移动速度,例如使其与心脏的心跳运动的速度一致。观察方向Fj的移动例如按照Fj=10(RAO0CRA0)→Fj=11(RAO30°CRA0)→Fj=12(RAO30°CAU30°)→Fj=13(RAO0CAU30°)→Fj=14(LAO30°CAU30°)→Fj=15(LAO30°CRA30°)→Fj=16(RAO30°CRA30°)→Fj=17(RAO30°CRA0)那样地进行旋转。
在程序存储器14中存储有由主控制部件12执行的图像显示程序。图像显示程序固定地设置作为被检体1的心脏的心跳运动的心相位,根据4维图像数据4D(x,y,z,t),作成对多个心相位ik的每个分别使对心脏的观察方向RAO、LAO连续移动了的多个3维图像数据(r,s)3Dk,在固定为各心相位ik的状态下,在监视器画面20a上分别动画地显示将观察方向设置为CRA0,CAU0并使其连续移动到RAO、LAO的各3维图像数据3Dk。
接着,说明如上述那样构成的装置的图像显示的动作。
医用设备11与上述一样地,例如对走行缠绕在进行心跳运动的心脏上的心脏冠状动脉1a进行摄像,取得其图像数据。4维数据构筑部件15接收由医用设备11取得的被检体1的图像数据,根据该图像数据构筑如图2所示那样的4维图像数据4D(x,y,z,t)。
另一方面,相位设置部件13设置在被检体1中进行心跳运动的心脏的多个心相位ik。如图11所示那样,根据由心电图计22取得的心电图波形,例如将各心相位ik固定设置为0%、20%、40%、60%、80%。例如由进行介入的手术者将各心相位ik固定设置为对于介入最优的值。
接着,图像数据作成部件31读出存储在图像数据存储部件13中4维图像数据4D(x,y,z,t),根据4维图像数据4D(x,y,z,t),针对由相位设置部件30固定设置了的多个心相位ik的每个,作成针对心脏将观察方向设置为CRA0、CAU0并使其连续移动到RAO、LAO的多个3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14。
依照图14所示的3维图像数据作成流程图,说明各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14的具体作成方法。该流程图同时作成显示在各窗口W10~W14中的各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14。
首先,图像数据作成部件31在步骤#30中,从观察方向设置部件16读入观察方向j。观察方向j例如是Fj=10(RAO0CRA0)、Fj= 11(RAO30°CRA0)、Fj=12(RAO30°CAU30°)、Fj=13(RAO0CAU30°)、Fj=14(LAO30°CAU30°)、Fj=15(LAO30°CRA30°)、Fj=16(RAO30°CRA30°)、Fj=17(RAO30°CRA0)。
与此同时,图像数据作成部件31在步骤#31中,从相位设置部件30例如读入5个(k=5)心相位ik(k=1,2,3,……,m),例如ik=1(=0%)、ik=2(=20%)、ik=3(=40%)、ik=4(=60%)、ik=5(=80%)。
接着,图像数据作成部件31在步骤#32中,从图像数据存储部件13例如读入心相位ik=1(=0%)的4维图像数据4D(x,y,z/i1)。
接着,图像数据作成部件31在步骤#33中,根据心相位ik=1(=0%)的4维图像数据4D(x,y,z/i1),作成投影到观察方向Fj=10(RAO0CRA0)的1张投影图像数据(u,v/t=i1)。观察方向Fj=10(RAO0CRA0)的1张投影图像数据(u,v/t=i1)是静止图像数据。
接着,图像数据作成部件31在步骤#33中,判断是否作成了全部心相位ik,例如ik=1(=0%)、ik=2(=20%)、ik=3(=40%)、ik=4(=60%)、ik=5(=80%)的各投影图像数据(u,v/t=i1~5)。
如果该判断的结果是没有作成全部心相位ik=5的投影图像数据(u,v/t=i1~5),则图像数据作成部件31返回到步骤#32,读入心相位ik=2(=20%)的4维图像数据4D(x,y,z/i1)。图像数据作成部件31在步骤#33中,根据心相位ik=2(=20%)的4维图像数据4D(x,y,z/i1),作成投影到观察方向Fj=10(RAO0CRA0)的1张投影图像数据(u,v/t=i1)。
以下,同样地,图像数据作成部件31循环进行步骤#32~#34,顺序地读入心相位ik=3(=40%)、ik=4(=60%)、ik=5(=80%)的4维图像数据4D(x,y,z/i1),根据各心相位ik=3(=40%)、ik =4(=60%)、ik=5(=80%)的4维图像数据4D(x,y,z/i3~5),作成投影到观察方向Fj=10(RAO0CRA0)的1张各投影图像数据(u,v/t=i3~5)。
如果作成了全部心相位ik=5的投影图像数据(u,v/t=i1~5),则图像数据作成部件31在步骤#34中,将一个观察方向Fj=10(RAO0CRA0)的各心相位ik=3(=40%)、ik=4(=60%)、ik=5(=80%)的各投影图像数据(u,v/t=i1~5)发送到显示控制部件32。
显示控制部件32在图12所示的监视器画面20a上的各窗口W10~W14中,分别显示各心相位(=0%、20%、40%、60%、80%)的每个的各投影图像数据。在该时刻,显示在监视器画面20a上的各窗口W10~W14中的各投影图像数据是静止图像。
接着,图像数据作成部件31在步骤#36中,针对各心相位(=0%、20%、40、60%、80%)的每个,分别判断是否作成了全部观察方向Fj,例如Fj=10(RAO0CRA0)、Fj=11(RAO30°CRA0)、Fj=12(RAO30°CAU30°)、Fj=13(RAO0CAU30°)、Fj=14(LAO30°CAU30°)、Fj=15(LAO30°CRA30°)、Fj=16(RAO30°CRA30°)、Fj=17(RAO30°CRA0)的观察方向Fj的投影图像数据。
如果该判断结果是没有作成全部的观察方向Fj的投影图像数据,则图像数据作成部件31返回到步骤#30,读入下一个观察方向j(RAO30°CRA0),转移到步骤#33。
这样,图像数据作成部件31循环进行步骤#30~#36,针对全部心相位ik=3(=40%)、ik=4(=60%)、ik=5(=80%)的每个,作成全部观察方向Fj,例如Fj=10(RAO0CRA0)、Fj=11(RAO30°CRA0)、Fj=12(RAO30°CAU30°)、Fj=13(RAO0CAU30°)、Fj=14(LAO30°CAU30°)、Fj=15(LAO30°CRA30°)、Fj=16(RAO30°CRA30°)、Fj=17(RAO30°CRA0)的观察方向Fj的投影图像数据(u,v/t=i1~5)。由此,图像数据作成部件31针对每个心相位ik分别作成针对心脏将观察方向设置为RAO0,CAU0并使其连续移动到RAO,LAO的多个3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14。
如果对各心相位ik(=0%、20%、40%、60%、80%)的每个作为动画作成了各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14,则图像数据作成部件31将该每个心相位ik的各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14发送到显示控制部件32。
显示控制部件32在步骤#7中,在图12所示的监视器画面20a上的各窗口W10~W14中,分别动画地显示各心相位ik(=0%、20%、40%、60%、80%)的各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14。显示控制部件32在观察方向Fj上同步地显示各窗口W10~W14的各各心相位ik(=0%、20%、40%、60%、80%)的各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14的动画。
图13表示例如显示在窗口W10中的心相位Pk(=0%)的3维图像数据3D10的动画。3维图像数据3D10是在心相位Pk(=0%)为一定的,并且例如使观察方向Fj按照Fj=10(RAO0CRA0)→Fj=11(RAO30°CRA0)→Fj=12(RAO30°CAU30°)→Fj=13(RAO0CAU30°)→Fj=14(LAO30°CAU30°)→Fj=15(LAO30CRA30°)→Fj=16(RAO30°CRA30°)→Fj=17(RAO30°CRA0)进行移动的动画。显示控制部件32输入从心电图计22输出的心电图信号,将该心电图波形E显示在监视器画面20a内。
接着,显示控制部件32在步骤#8中,判断选择分别显示在各窗口W10~W14中的各心相位ik(=0%、20%、40%、60%、80%)的各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14的各动画中的哪个。在此,由进行介入的手术者对操作部件19的例如鼠标进行操作。通过该操作,将监视器画面20a上的指针P配置在窗口W10上,并进行点击操作。显示控制部件18接受点击操作。显示控制部件18在步骤#9中,将窗口W10,即观察方向,例如CRA0、CAU0并且RAO30°CAU30°决定为进行介入时的最优观察角度。
接着,主控制部件12将决定为最优观察角度的观察方向RAO30°CAU30°例如存储在RAM等存储器中,并且发送到医用设备11。医用设备11与上述一样地,旋转驱动C臂,使X射线源和X射线检测器移动到与观察方向RAO30°CAU30°对应的位置。其结果是能够取得从对于介入最优的观察方向RAO30°CAU30°摄影了的心脏冠状动脉1a的动画。
接着,依照图15所示的3维图像数据作成流程图,说明各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14的其他具体作成方法。该流程图在每个窗口W10~W14中顺序地作成各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14的动画。
首先,图像数据作成部件31在步骤#30中,从观察方向设置部件16读入观察方向Fj。观察方向Fj例如是Fj=10(RAO0CRA0)、Fj =11(RAO30°CRA0)、Fj=12(RAO30°CAU30°)、Fj=13(RAO0CAU30°)、Fj=14(LAO30°CAU30°)、Fj=15(LAO30°CRA30°)、Fj=16(RAO30°CRA30°)、Fj=17(RAO30°CRA0)。
与此同时,图像数据作成部件31在步骤#31中,从相位设置部件30例如读入5个(k=5)心相位ik(k=1,2,3,……,m),例如ik=1(=0%)、ik=2(=20%)、ik=3(=40%)、ik=4(=60%)、ik=5(=80%)。
接着,图像数据作成部件31在步骤#32中,从图像数据存储部件13例如读入心相位i1(=0%)的4维图像数据4D(x,y,z/i1)。
接着,图像数据作成部件31在步骤#33中,根据4维图像数据4D(x,y,z/i1),作成投影到观察方向Fj=10(RAO0CRA0)的1张的各投影图像数据(u,v/t=i1)。
接着,图像数据作成部件31在步骤#37中,针对心相位i1(=0%),判断是否作成了全部观察方向Fj,例如Fj=10(RAO0CRA0)、Fj=11(RAO30°CRA0)、Fj=12(RAO30°CAU30°)、Fj=13(RAO0CAU30°)、Fj=14(LAO30°CAU30°)、Fj=15(LAO30°CRA30°)、Fj=16(RAO30°CRA30°)、Fj=17(RAO30°CRA0)的各投影图像数据(u,v/t=i1)。
如果该判断的结果是对于心相位i1(=0%)没有作成全部观察方向Fj的各投影图像数据(u,v/t=i1),则图像数据作成部件31返回到步骤#30,设置为下一个观察方向Fj=11(RAO30°CRA0)。图像数据作成部件31在步骤#33中,根据4维图像数据4D(x,y,z/i1),作成投影到观察方向Fj=11(RAO30°CRA0)的投影图像数据(u,v/t=i1)。
以下,同样地,图像数据作成部件31循环进行步骤#30~#33、#37,针对心相位i1(=0%),作成全部观察方向Fj,例如Fj=10(RAO0CRA0)、Fj=11(RAO30°CRA0)、Fj=12(RAO30°CAU30°)、Fj=13(RAO0CAU30°)、Fj=14(LAO30°CAU30°)、Fj=15(LAO30°CRA30°)、Fj=16(RAO30°CRA30°)、Fj=17(RAO30°CRA0)的各投影图像数据(u,v/t=i1)。
如果作成心相位i1(=0%)的全部观察方向Fj(j=10~17)的各投影图像数据(u,v/t=i1),则图像数据作成部件31在步骤#38中,将由心相位i1(=0%)的全部观察方向Fj(j=10~17)的各投影图像数据(u,v/t=i1)构成的3维图像数据3D10发送到显示控制部件32。显示控制部件32在图12所示的监视器画面20a上的窗口W10中,显示在心相位i1(=0%)并在各观察方向Fj(j=10~17)旋转的例如心脏冠状动脉1a的3维图像数据3D10。
接着,图像数据作成部件31在步骤#39中,判断是否作成了全部心相位ik(=0%、20%、40%、60%、80%)的例如心脏冠状动脉1a的投影图像数据(u,v/t=ik=1~5)。如果该判断的结果是没有作成全部心相位ik=1~5(=0%、20%、40%、60%、80%)的投影图像数据(u,v/t=ik=1~5),则图像数据作成部件31返回到步骤#31,从相位设置部件30例如读入心相位ik=2(=20%)。图像数据作成部件31在步骤#32中,从图像数据存储部件13读入心相位ik=2(=20%)的4维图像数据4D(x,y,z/i1)。
图像数据作成部件31循环执行步骤#30~#33、#37~#39,将由心相位ik=2(=20%)的观察方向Fj(j=10~17)的各投影图像数据(u,v/t=i2)构成的3维图像数据3D11发送到显示控制部件32。显示控制部件32在图12所示的监视器画面20a上的各窗口W11中,显示在心相位ik=2(=20%)的观察方向Fj(j=10~17)上旋转的例如心脏冠状动脉1a的投影图像数据(u,v/t=i2)。
以下,与上述一样,图像数据作成部件31循环执行步骤#30~#33、#37~#39,将心相位ik=3(=40%)、ik=4(=60%)、ik=5(=80%)各自的全部观察方向Fj(j=10~17)的各投影图像数据(u,v/t=i3~5)构成的各3维图像数据3D12、3D13、3D14发送到显示控制部件32。
显示控制部件32在图12所示的监视器画面20a上的各窗口W12~14中分别显示心相位ik=3(=40%)、ik=4(=60%)、ik=5(=80%)的在各观察方向Fj(j=10~j=17)上旋转的例如心脏冠状动脉1a的投影图像数据(u,v/t=i3~5)。另外,显示控制部件32在步骤#7中,与上述一样地,在图12所示的监视器画面20a上的各窗口W10~W14中分别针对各心相位ik(=0%、20%、40%、60%、80%)的每个,分别在观察方向Fj(j=10~17)上同步地动画显示各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14。显示控制部件32在监视器画面20a上,还显示心电图波形E。
接着,显示控制部件32在步骤#8中,判断选择分别显示在各窗口W10~W14中的各心相位ik(=0%、20%、40%、60%、80%)的各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14的各动画中的哪个。在此,由进行介入的手术者对操作部件19的例如鼠标进行操作。通过该操作,将监视器画面20a上的指针P配置在窗口W10上,并进行点击操作。显示控制部件18接受点击操作。显示控制部件18在步骤#9中,将窗口W10,即观察方向,例如CRA0、CAU0并且RAO30°CAU30°决定为进行介入时的最优观察角度。
接着,主控制部件12将决定为最优观察角度的观察方向RAO30°CAU30°例如存储在RAM等存储器中,并且发送到医用设备11。医用设备11与上述一样地,旋转驱动C臂,使X射线源和X射线检测器移动到与观察方向RAO30°CAU30°对应的位置。其结果是能够取得从对于介入最优的观察方向RAO30°CAU30°摄影了的心脏冠状动脉1a的动画。
这样,根据上述实施例3,在监视器画面20a上的各窗口W10~W14中,例如在固定为各心相位0%、20%、40%、60%、80%的每个的状态下,在观察方向Fj(j=10~17)上相互同步地一览显示例如使观察方向按照RAO0CRA0→RAO30°CRA0……→RAO30°CRA0移动的各3维图像数据3D10、3D11、3D12、3D13、3D14。由此,能够取得与上述实施例1一样的效果。
接着,参考附图说明本发明的实施例4。另外,对与图1一样的部分附加相同的符号,并省略其详细说明。
图16表示图像显示装置的结构图。图像显示装置主体10设置被检体1的周期收缩运动的量,例如与心脏的心跳对应的心脏冠状动脉1a的移动量所对应的多个颜色信息,在显示在监视器画面20a上的心脏冠状动脉1a中显示与心脏冠状动脉1a的移动量对应的颜色信息。
颜色信息的显示有2个显示方法。第一颜色信息显示是用颜色显示在心脏上走行的心脏冠状动脉1a的心跳的观察上的运动量,即如图17所示那样的uv方向的投影面R上的运动量。图17与心跳的观察上的运动量对应地例如用红色、青色、桃色显示心脏冠状动脉1a的一个点,但实际上,用集中的心脏冠状动脉1a的全体的运动量所对应的颜色显示一点。在心脏冠状动脉1a的观察上的运动量比预先设置的第一运动量大的情况下,例如用红色进行显示。在心脏冠状动脉1a的观察上的运动量比预先设置的第一运动量小的情况下,例如用青色进行显示。由此,可知理想的是选择与青色接近的角度θ。图18表示角度θ与颜色信息的关系。
参考图19,以4维图像数据4D(x,y,z,t)为例子,说明第一颜色信息显示方法中的因在心脏上走行的心脏冠状动脉1a的心跳产生的观察上的运动量。显示在监视器画面20a上的心脏冠状动脉1a的图像例如是心相位的扩张末期。显示在监视器画面20a上的心脏冠状动脉1a的图像例如也可以是心相位的收缩末期等的图像。
心脏冠状动脉1a的分支部分随着时间经过,与心脏的心跳对应地运动。由此,如果将心脏冠状动脉1a的分支部分投影到投影面(uv平面)R上,则心脏冠状动脉1a的分支部分在投影面R上在uv方向上移动。La表示在心相位的扩张末期将心脏冠状动脉1a的分支部分投影到投影面R上的投影线。Ha表示4维空间内的投影线La上的心脏冠状动脉1a的运动的轨迹。Aa表示投影面R上的心脏冠状动脉1a的运动的轨迹。因此,将投影面R内的振幅的最大值(像素数)定义为投影面R内的心脏冠状动脉1a的观察上的运动的量M。
第二颜色信息显示方法在从最优观察方向偏离时,用颜色信息显示可看到心脏冠状动脉1a的长度变短(foreshortening)时的变化率,即如上述图17所示那样的与投影面R对应的w方向的向量G的长度的变化率。在心脏冠状动脉1a的长度的变化率比预先设置的第二运动量大的情况下,例如用红色进行显示。在心脏冠状动脉1a的长度的变化率比预先设置的第二运动量小的情况下,例如用青色进行显示。由此,可知理想的是选择接近青色的角度θ。
在此,参考图20A、图20B,以4维图像数据4D(x,y,z,t)中的心脏冠状动脉1a的狭窄部分1b为例子,说明第二颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉1a的foreshortening的变化率。心脏冠状动脉1a的狭窄部分1b的长度不随着心跳运动变化。投影面R上的狭窄部分1b的观察上的狭窄长度随着心跳运动变化。因此,根据在投影面R上可看到最长的心相位的长度A与可看到最短的心相位的长度B的比B/A,计算出变化率。由此,在心脏冠状动脉1a的长度的变化率B/A比预先设置的第二运动量长的情况下,例如用红色显示狭窄部分1b。在心脏冠状动脉1a的长度的变化率B/A比预先设置的第二运动量短的情况下,例如用青色显示狭窄部分1b。
图像显示装置主体10具有颜色信息设置部件40、向量变换部件41、运动量计算部件42、颜色信息变换部件43。颜色信息设置部件40、向量变换部件41、运动量计算部件42、颜色信息变换部件43分别根据从主控制部件12发出的指令进行动作。
颜色信息设置部件40设置被检体1的周期收缩运动的量,例如与心脏的心跳对应的心脏冠状动脉1a的运动量所对应的多个颜色信息。例如针对比预先设置的运动量大的心脏冠状动脉1a的运动量,设置红色。针对比预先设置的运动量小的心脏冠状动脉1a的运动量,设置青色。
例如,在第一颜色信息显示中,在心脏冠状动脉1a的观察上的运动量比预先设置的第一运动量大的情况下,例如设置为显示红色。在心脏冠状动脉1a的观察上的运动量比预先设置的第一运动量小的情况下,例如设置为用青色进行显示。
另一方面,在第二颜色信息显示中,在心脏冠状动脉1a的长度的变化率比第二运动量大的情况下,例如设置为用红色进行显示。在心脏冠状动脉1a的长度的变化率比第二运动量小的情况下,例如设置为用青色进行显示。由颜色信息设置部件40设置的颜色信息并不只限于上述那样的红色、青色等,也可以使用改变灰度等级、阴影密度等的方法。
向量变换部件41如图17所示那样,根据心脏冠状动脉1a的4维图像数据4D(x,y,z,t),将因心脏的心跳运动产生的心脏冠状动脉1a的3维空间中的运动变换为3维运动向量G。
运动量计算部件42在第一颜色信息显示方法的情况下,计算出将3维运动向量G投影到投影面(uv平面)R上时在投影面R上的心脏冠状动脉1a的2维平面内的2维的运动量M。另外,运动量计算部件42在第二颜色信息显示方法的情况下,计算出投影面R上的w方向的向量G的长度的变化率。
颜色信息变换部件43变换为与心脏冠状动脉1a的2维的运动量,即第一颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉1a的观察上的运动量M对应的颜色信息。颜色信息变换部件43将第二颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉1a的长度的变化率变换为与在颜色信息设置部件40中设置了的运动量对应的颜色信息。
显示控制部件18根据与各观察方向Fj(=F1、F2、F3、……F9)的各3维图像数据3D1、3D2、3D3、……、3D9中的心脏冠状动脉1a的运动量,即第一颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉1a的观察上的运动量M对应的颜色信息,在监视器画面20a上进行显示。显示控制部件18根据与在颜色信息设置部件40中设置了的运动量对应的颜色信息,在监视器画面20a上显示第二颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉1a的长度的变化率。
在程序存储器14中,存储有由主控制部件12执行的图像显示程序。图像显示程序在各观察方向F1、F2、F3、……F9的各3D1、3D2、3D3、……、3D9中显示与心脏冠状动脉1a的运动量对应的多个颜色信息。
接着,依照图21所示的3维图像数据作成流程图,说明上述那样构成的装置的图像显示的动作。
医用设备11与上述一样地,例如对走行缠绕在进行心跳运动的心脏上的心脏冠状动脉1a进行摄像,取得其图像数据。4维数据构筑部件15接收由医用设备11取得的被检体1的图像数据,根据图像数据构筑图2所示那样的4维图像数据4D(x,y,z,t)。
另一方面,相位设置部件30设置在被检体1中进行心跳运动的心脏的多个心相位。根据图32所示那样的由心电图计22取得的心电图波形,将心相位设置为心相位ik,例如心脏的扩张末期。也可以与上述实施例3一样地,将心相位ik例如设置为0%、20%、40%、60%、80%。
接着,图像数据作成部件31在步骤#40中,读入由相位设置部件30设置的例如与心脏的扩张末期对应的心相位ik。图像数据作成部件31在步骤#41中,读入存储在图像数据存储部件13中的4维图像数据4D(x,y,z,t)。
接着,图像数据作成部件31在步骤#42中,判断是否读入了由相位设置部件30设置的全部心相位ik的4维图像数据4D(x,y,z,t)。如果该判断的结果是没有读入全部心相位ik的4维图像数据4D(x,y,z,t),则图像数据作成部件31返回步骤#41,循环读入全部心相位ik的4维图像数据4D(x,y,z,t)。由此,图像数据作成部件31例如作成与心脏的扩张末期等对应的心相位ik的4维图像数据4D(x,y,z,t)。
接着,向量变换部件41在步骤#43中,如图17所示那样,根据心脏冠状动脉1a的4维图像数据4D(x,y,z,t),将因心脏的心跳运动产生的心脏冠状动脉1a的3维空间内的运动变换为3维运动向量G。
另外,图像数据作成部件31在步骤#44中,从观察方向设置部件16读入观察方向Fj。观察方向Fj例如是Fj=10(RAO0CRA0)、Fj =11(RAO30°CRA0)、Fj=12(RAO30°CAU30°)、Fj=13(RAO0CAU30°)、Fj=14(LAO30°CAU30°)、Fj=15(LAO30°CRA30°)、Fj=16(RAO30°CRA30°)、Fj=17(RAO30°CRA0)。
接着,运动量计算部件42在步骤#45中,在第一颜色信息显示方法的情况下,计算出例如如图19所示那样将3维运动向量G投影到投影面R上时在投影面R上的心脏冠状动脉1a的2维平面内的2维运动量M。另外,运动量计算部件42在第二颜色信息显示方法的情况下,如图20A、图20B所示那样,计算出投影面R上的w方向的向量G的长度的变化率。
接着,颜色信息变换部件43将心脏冠状动脉1a的2维运动量,即第一颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉1a的观察上的运动量M变换为与在颜色信息设置部件40中设置了的运动量对应的颜色信息。或者,颜色信息变换部件43将第二颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉1a的长度的变化率变换为与在颜色信息设置部件40中设置了的运动量对应的颜色信息。
接着,图像数据作成部件31在步骤#43中,根据心脏冠状动脉1a的4维图像数据4D(x,y,z,t),作成例如与上述实施例3一样地,例如在与心脏的扩张末期对应的心相位ik,并且将使观察方向Fj按照RAO0CRA0→RAO30°CRA0→RAO30°CAU30°→RAO0CAU30°→LAO30°CAU30°→LAO30°CRA30°→RAO30°CRA30°→RAO30°CRA0进行移动的情况下的心脏冠状动脉1a的运动投影到投影面R上的3维图像数据(r,s,ik)3Dk。3维图像数据3Dk分别是由2维空间(r,s)的图像数据和时间要素t(=ik)构成的动画。
作为用于决定在介入中最优的观察方向的方法,可以使用上述图30所示那样的根据2方向的X射线摄像图像立体地显示(coronary3D,coronary tree)心脏冠状动脉1a等的血管的技术。在血管的立体显示的技术中,在计算过程中计算出3维座标。在对多个心相位计算4维图像数据的情况下,也对各心相位计算出3维座标。因此,在血管的立体显示的技术中,可知4维座标,例如可知图19所示那样的4维空间内的投影线La上的心脏冠状动脉1a的运动的轨迹Ha。
在血管的立体显示的技术中,如果如上述图30所示那样,在Frontal图像2上例如由进行介入的手术者手动地指定对应点,则确定心脏冠状动脉1a的3维空间内的位置。即,为了确定3维位置,需要在Frontal图像2上和Lateral图像3上指定对应的点的座标。由此,如果进行介入的手术者将心脏冠状动脉1a的狭窄部分等指定为对应点,则可知该狭窄部分等的3维座标。一般,在心脏冠状动脉1a上指定多个点,例如3~10个左右的对应点(特征点)。在这些特征点之间,分别线性地设置对应的点。由此,根据各特征点和各对应点可知心脏冠状动脉1a上的全部点的3维座标。
医用设备11例如是X射线装置、X射线CT装置、MRI装置、PET装置、SPECT装置、US装置、IVUS装置、X射线诊断装置。其中根据在X射线CT装置和MRI装置中重构的数据是无法得到上述立体显示血管的技术那样的座标信息的。在该情况下,在3维图像数据上设置特征点,搜索该特征点在4维图像数据上的类似点,求出4维空间内的运动轨迹。
图像数据作成部件31从颜色信息变换部件43接收第一颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉1a的观察上的运动量M、或第二颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉1a的长度的变化率的与在颜色信息设置部件40中设置了的运动量对应的颜色信息。图像数据作成部件31对3维图像数据(r,s,ik)3Dk附加各颜色信息。附加颜色信息的3维图像数据(r,s,ik)3Dk上的位置是在与心脏冠状动脉1a的运动量M或长度的变化率对应的心脏冠状动脉1a的座标上。
接着,图像数据作成部件31在步骤#44中,例如将表示与心脏的扩张末期对应的心相位ik的心脏冠状动脉1a的运动的3维图像数据(r,s,ik)3Dk和颜色信息发送到显示控制部件18。
显示控制部件18例如如图22所示那样,在监视器20的监视器画面20a上显示窗口W20。显示控制部件18在窗口W20内,显示针对与心脏的扩张末期对应的心相位Pk,并且使观察方向Fj例如按照RAO0CRA0→RAO30°CRA0→RAO30°CAU30°→RAO0CAU30°→LAO30°CAU30°→LAO30°CRA30°→RAO30°CRA30°→RAO30°CRA0进行移动的动画。这时,显示在监视器画面20a上的心脏冠状动脉1a与第一颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉1a的观察上的运动量M、或第二颜色信息显示方法中的心脏冠状动脉1a的长度的变化率对应地,其显示颜色变化。
在第一颜色信息显示方法中,在心脏冠状动脉1a的观察上的运动量M比预先设置的第一运动量大的情况下,例如显示为红色,在心脏冠状动脉1a的观察上的运动量M比预先设置的第一运动量小的情况下,例如显示为青色。
另一方面,在第二颜色信息显示方法中,在心脏冠状动脉1a的长度的变化率比预先设置的第二运动量大的情况下,例如显示为红色,在心脏冠状动脉1a的长度的变化率比预先设置的第二运动量小的情况下,例如用青色进行显示。
另外,图21为了图示的方便,针对心脏冠状动脉1a的一部分用红色或青色进行显示,但实际上,在心脏冠状动脉1a的各部分中,观察上的运动量M或心脏冠状动脉1a的长度的变化率各自不同。因此,与心脏冠状动脉1a的各部分的各观察上的运动量M或各长度的变化率对应地,各个显示颜色变化。例如,心脏冠状动脉1a的各部分与各观察上的运动量M或各长度的变化率对应地,用红色、黄色、青色、绿色、茶色等各显示颜色进行显示。
接着,显示控制部件32在步骤#8中,判断对操作部件19点击操作了哪个观察方向Fj。在此,例如由进行介入的手术者对操作部件19的例如鼠标进行操作。通过该操作,将监视器画面20a上的指针P配置在窗口W20上并进行点击操作。显示控制部件18接受点击操作。显示控制部件18在步骤#9中,将在显示在窗口W20中的动画中进行了点击的时刻的观察方向Fj,例如RAO30°CAU30°决定为进行介入时的最优观察角度。
接着,主控制部件12将决定为最优观察角度的观察方向RAO30°CAU30°例如保存在RAM等存储器中,并且发送到医用设备11。医用设备11与上述一样,旋转驱动C臂,使X射线源和X射线检测器移动到与观察方向RAO30°CAU30°对应的位置。其结果是能够取得从对于介入最优的观察方向RAO30°CAU30°摄影了的心脏冠状动脉1a的动画。
图像数据作成部件31也可以在步骤#47的处理后,转移到步骤#48、#49,一览显示表示全部心相位ik的心脏冠状动脉1a的运动的动画。即,图像数据作成部件31在步骤#48中,在全部心相位ik,例如与心脏的扩张末期对应的心相位的基础上,例如判断是否取得了表示心相位0%、20%、40%、60%、80%的心脏冠状动脉1a的运动的各3维图像数据(r,s,ik)3Dk和颜色信息。
如果该判断的结果是没有取得全部心相位ik的3维图像数据(r,s,ik)3Dk和颜色信息,则图像数据作成部件31返回到步骤#30。如果取得了全部心相位ik的3维图像数据(r,s,ik)3Dk和颜色信息,则图像数据作成部件31转移到步骤#46,在监视器画面20a上显示包含窗口W20的与全部心相位ik对应的多个窗口。图像数据作成部件31在各窗口中分别一览地显示全部心相位的3维图像数据(r,s,ik)3Dk和颜色信息。
这样根据上述实施例4,设置与心脏的心跳对应的心脏冠状动脉1a的移动量所对应的多个颜色信息,一边使对心脏冠状动脉1a的观察方向Fj移动,一边在显示在监视器画面20a上的心脏冠状动脉1a中显示与心脏冠状动脉1a的运动量对应的颜色信息。由此,一边使对心脏冠状动脉1a的观察方向Fj移动,一边根据红色、青色等颜色信息可以同时知道心脏进行心跳时的心脏冠状动脉1a的运动。
心脏冠状动脉1a的显示并不只是例如与心脏的扩张末期对应的心相位,还可以例如在心相位0%、20%、40%、60%、80%使观察方向移动而进行显示,并且根据红色、青色等颜色信息,可以同时知道该时刻的心脏冠状动脉1a的运动。
根据其部位,心脏冠状动脉1a的运动是不同的。因此,例如通过红色、青色等颜色信息,显示心脏冠状动脉1a的各部位。由此,只通过目视心脏冠状动脉1a的显示,就可以知道心脏冠状动脉1a的全体的运动。
上述实施例4设置与心脏的心跳对应的心脏冠状动脉1a的运动量所对应的多个颜色信息,但也可以与心脏冠状动脉1a的移动方向(x,y,z)对应地设置颜色。
接着,参考附图说明本发明的实施例5。另外,对与图1和图10相同的部分附加相同的符号,并省略其详细说明。
图23表示图像显示装置的结构图。在图像显示装置主体10中设置有图像数据作成部件50和显示控制部件51。图像数据作成部件50和显示控制部件51分别根据从主控制部件12发出的指令进行动作。
操作部件52例如具有鼠标。操作部件52每次接收到对鼠标的点击操作,输出以下这样的切换操作信号,即在监视器20上切换显示由图像数据作成部件50作成的图像数据,即固定设置了观察方向Fj的的状态下的与心脏的心跳一致地移动的心脏冠状动脉1a的动画的3维图像数据(u,v,t)、在使心脏的心跳运动固定了的状态下使对心脏冠状动脉1a的观察方向Fj移动的动画的3维图像数据(r,s,t)。
图像数据作成部件50每次接收到从操作部件52输出的切换操作信号,根据4维图像数据4D(x,y,z,t),作成固定设置了观察方向Fj的状态下的与心脏的心跳一致地移动的心脏冠状动脉1a的动画的第一3维图像数据(u,v,t)。另外,图像数据作成部件50在每次接收到从操作部件52输出的切换操作信号,根据4维图像数据4D(x,y,z,t),作成使心脏的心跳运动固定了的状态下的使对心脏冠状动脉1a的观察方向Fj移动的动画的第二3维图像数据(r,s,t)。
显示控制部件51每次接收到从操作部件52输出的切换操作信号,在监视器20上切换显示由图像数据作成部件50作成的第一3维图像数据(u,v,t)、第二3维图像数据(r,s,t)。
在程序存储器14中存储有由主控制部件12执行的图像显示程序。图像显示程序每次接收到从操作部件52输出的切换操作信号,都在监视器20上切换显示固定设置了观察方向Fj的状态下的与心脏的心跳一致地移动的心脏冠状动脉1a的动画的第一3维图像数据(u,v,t)、固定设置了心脏的心跳运动的状态下的使对心脏冠状动脉1a的观察方向Fj移动的动画的第二3维图像数据(r,s,t)。
接着,依照图24所示的3维图像数据作成流程图,说明上述那样构成的装置的图像显示的动作。
医用设备11与上述一样,例如对走行缠绕在进行心跳运动的心脏上的心脏冠状动脉1a进行摄像,取得其图像数据。4维数据构筑部件15接收由医用设备11取得的被检体1的图像数据,根据该图像数据构筑图2所示那样的4维图像数据4D(x,y,z,t)。
图像数据作成部件50每次接收到从操作部件52输出的切换操作信号,根据4维图像数据4D(x,y,z,t),作成固定设置了观察方向Fj的状态下的与心脏的心跳一致地移动的心脏冠状动脉1a的动画的第一3维图像数据(u,v,t)。
另外,图像数据作成部件50每次接收到从操作部件52输出的切换操作信号,根据4维图像数据4D(x,y,z,t),作成固定设置了心脏的心跳运动的状态下的使对心脏冠状动脉1a的观察方向Fj移动的动画的第二3维图像数据(r,s,t)。
在此,图像数据作成部件50在步骤#50中,作成在使心脏的心跳运动固定了的状态,即使心相位固定了的状态下,并且使对心脏冠状动脉1a的观察方向Fj移动的动画的第二3维图像数据(r,s,t)。显示控制部件51在监视器画面20a上显示如图25所示的显示状态Q1那样使心跳运动固定并且使观察方向Fj移动的第二3维图像数据(r,s,t)。
图26表示在使心相位ik固定了的状态下,使对心脏冠状动脉1a的观察方向Fj移动的动画的第二3维图像数据(r,s,t)。图中箭头表示使观察方向Fj例如从F10连续移动到F11、F12时的心脏冠状动脉1a的旋转显示。
如果在该状态下,例如由进行介入的手术者对操作部件52的鼠标进行点击操作,操作部件52在步骤#51中,输出显示在监视器画面20a上的图像的切换操作信号。
图像数据作成部件50在步骤#52中,如果输入了从操作部件52输出的切换操作信号,则从作成在使心相位ik固定了的状态下使对心脏冠状动脉1a的观察方向Fj移动的动画的第二3维图像数据(r,s,t),切换到作成例如在固定设置为观察方向Fj的状态下与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的动画的第一3维图像数据(u,v,t)。
这时,如果点击操作的定时是图26所示的时刻T1,第二3维图像数据(r,s,t)的观察方向Fj是F10,则图像数据作成部件50作成在固定设置为观察方向F10的状态下并且与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的动画的第一3维图像数据(u,v,t)。
显示控制部件51如图25所示的显示状态Q2那样,在监视器画面20a上显示由图像数据作成部件50作成的第一3维图像数据(u,v,t)。第一3维图像数据(u,v,t)例如是如图27所示那样固定设置为观察方向F10的状态下的与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的动画。图中的箭头表示心脏冠状动脉1a的移动方向。
如果在该状态下,再次由进行介入的手术者对操作部件52的鼠标进行了点击操作,则操作部件52在步骤#53中,输出显示在监视器画面20a上的图像的切换操作信号。这时,点击操作是在显示了图27所示的观察方向角度F10的第二3维图像数据(r,s,t)的定时T2的时刻。
图像数据作成部件50返回到步骤#50,作成在使心脏的心跳运动固定了的状态,即固定了心相位ik的状态下并且使对心脏冠状动脉1a的观察方向Fj从F10例如连续移动到F11、F12时的动画的第二3维图像数据(r,s,t)。显示控制部件51在监视器画面20a上如图25所示的显示状态Q3那样显示使心脏的心跳运动固定并且使观察方向Fj从F10例如连续移动到F11、F12的第二3维图像数据(r,s,t)。
以后,在每次鼠标的点击操作时,都在监视器画面20a上,切换显示在固定设置了观察方向Fj的状态下的与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的动画的第一3维图像数据(u,v,t)、在固定设置了心相位ik的状态下使对心脏冠状动脉1a的观察角度移动的动画的第二3维图像数据(r,s,t)。
在此,显示控制部件51在步骤#53中,如果例如在监视器画面20a上显示了在将观察方向Fj固定设置为例如F10的状态下与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的动画的第一3维图像数据(u,v,t)的状态下,由进行介入的手术者对操作部件19的例如鼠标进行了右点击操作,则显示控制部件51在步骤#55中,将显示在监视器画面20a上的第一3维图像数据(u,v,t)的观察方向F10决定为进行介入时的最优观察角度。
这样,根据上述实施例5,在每次进行鼠标的点击操作时,都切换显示在固定设置了观察方向Fj的状态下的与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的动画的3维图像数据(u,v,t)、在固定设置了心脏的心跳运动的状态下的使对心脏冠状动脉1a的观察方向Fj移动的动画的3维图像数据(r,s,t)。由此,通过对鼠标的点击操作这样的简单的操作,就能够切换显示3维图像数据(u,v,t)和3维图像数据(r,s,t)。能够根据固定设置了观察方向Fj的状态下的与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a、固定设置了心脏的心跳运动的状态下使对心脏冠状动脉1a的观察方向Fj移动时的心脏冠状动脉1a,决定例如进行介入时的最优观察角度。
上述实施例5通过鼠标的点击操作切换显示3维图像数据(u,v,t)和3维图像数据(r,s,t),但并不只限于此。也可以通过对鼠标进行按下操作,使观察方向Fj移动而显示心脏冠状动脉1a,如果没有进行鼠标的按下操作,则使观察方向Fj固定而显示与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a。
与此相反,也可以是如果对鼠标进行按下操作,则使观察方向Fj固定而显示与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a,如果没有进行鼠标的按下操作,则使观察方向Fj移动而显示心脏冠状动脉1a。或者,如果对鼠标进行左点击操作,则使观察方向Fj移动而显示心脏冠状动脉1a,如果对鼠标进行右点击操作,则使观察方向Fj固定而显示与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a,如果没有对鼠标的左右键进行按下操作,则使3维图像数据(u,v,t)或3维图像数据(r,s,t)静止。
也可以使用控制杆(joystick)。根据控制杆的倾斜方向的操作,使观察方向Fj移动而显示心脏冠状动脉1a,通过操作按键,而使观察方向Fj固定而显示与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a。在该情况下,可以根据控制杆的倾斜方向决定观察方向。
在3维图像数据(u,v,t)和3维图像数据(r,s,t)的切换显示中,例如如果观察角度旋转了360°,则结束使观察方向Fj移动而显示心脏冠状动脉1a的状态,切换为使观察方向Fj固定而显示与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a。也可以是如果心跳运动进行了一个心跳,则结束使观察方向Fj固定而显示与心脏的心跳一致地运动的心脏冠状动脉1a的状态,而使观察方向Fj移动并显示心脏冠状动脉1a。
在根据2方向的X射线摄像图像立体地显示(coronary 3D,coronary tree)心脏冠状动脉1a等血管的技术中,可见的心脏冠状动脉1a的长度变短(foreshortening),难以了解心脏冠状动脉1a等的详细构造。因此,通过动画,在监视器画面20a上显示通过血管造影摄影得到的心脏冠状动脉1a等。另外,使时刻与心脏冠状动脉1a等的动画显示同步地进行上述实施例1~5中的任意一个实施例的显示。
例如,如果适用实施例1,则使时刻与对通过血管造影摄影取得的心脏冠状动脉1a的动画显示同步,在使多个观察方向F1~Fj固定了的状态下,在监视器画面20a上动画显示表示与心脏的心跳对应的心脏冠状动脉1a的移动的多个3维图像数据(u,v,t)3D。
如果进行这样的显示,则能够根据通过血管造影摄影取得的动画,观察心脏冠状动脉1a等的详细构造。与此同时,通过上述实施例1~5中的任意一个实施例的显示,能够判别可见的心脏冠状动脉1a的长度变短(foreshortening)的情况。另外,还可以代替血管造影摄影而适用X射线透视摄影。
另外,在上述实施例4中,一边使对心脏冠状动脉1a的观察方向移动,一边显示与心脏冠状动脉1a的移动量对应的颜色信息。并不只限于此,也可以在实施例1~3和实施例5中,在显示在监视器画面20a上的心脏冠状动脉1a上显示与心脏冠状动脉1a的移动量对应的颜色信息。
在实施例1~5中,将心脏冠状动脉1a作为对象。并不只限于此,例如也可以显示心脏全体而选择手术中最优的观察方向。还可以显示心脏以外的其他脏器,与伴随着呼吸的运动无关地,选择容易对其他脏器进行手术的最优观察方向。
本发明并不只限于以上的特征和优点,在不脱离本发明的宗旨的范围内可以有各种变形和组合。而这些变形和组合也包含在本发明中。
Claims (21)
1.一种图像显示方法,其特征在于包括:
设置在监视器画面上显示进行周期的收缩运动的被检体的图像时的多个显示形式条件,
根据上述被检体的包含时间要素的4维图像数据,分别作成与上述多个显示形式条件对应的包含上述时间要素的多个3维图像数据,
在使上述多个显示形式条件固定了的状态下,切换这些固定了的上述各显示形式条件的上述3维图像数据,并在上述监视器画面上进行动画显示。
2.根据权利要求1所述的图像显示方法,其特征在于:
上述多个显示形式条件是对上述被检体的多个观察方向,
设置对上述被检体的上述多个观察方向,
根据上述被检体的上述4维图像数据,分别作成上述多个观察方向的包含上述时间要素的上述多个3维图像数据,
在使上述多个观察方向固定了的状态下,在上述监视器画面上分别动画地显示进行上述收缩运动的上述被检体的上述多个3维图像数据。
3.根据权利要求2所述的图像显示方法,其特征在于:
使上述时间要素相互同步地在上述监视器画面上一览地显示上述多个3维图像数据。
4.根据权利要求2所述的图像显示方法,其特征在于:
分别组合与上述被检体对应的头部方向、尾部方向、第一斜位方向或第二斜位方向地固定设置上述多个观察方向。
5.根据权利要求1所述的图像显示方法,其特征在于:
上述多个显示形式条件是上述被检体的上述收缩运动的多个相位,
设置上述被检体的上述收缩运动的上述多个相位,
根据上述被检体的4维图像数据,分别作成在上述多个相位的每个分别使对上述被检体的上述观察方向移动了的包含上述时间要素的上述多个3维图像数据,
在上述监视器画面上分别动画地显示在使上述相位固定了的状态下使上述观察方向移动了的上述多个3维图像数据。
6.根据权利要求5所述的图像显示方法,其特征在于:
使上述时间要素相互同步地在上述监视器画面上一览地显示上述多个相位的每个的上述多个3维图像数据。
7.根据权利要求5所述的图像显示方法,其特征在于:
组合与上述被检体对应的头部方向、尾部方向、第一斜位方向或第二斜位方向地设置上述多个观察方向,并且顺序地移动到上述头部方向、上述尾部方向、上述第一斜位方向、上述第二斜位方向中的至少2个方向。
8.根据权利要求1所述的图像显示方法,其特征在于:
设置与上述被检体的上述周期收缩运动的量对应的多个颜色信息,
在上述被检体的上述多个3维图像数据中,显示上述颜色信息。
9.根据权利要求1所述的图像显示方法,其特征在于:
上述多个显示形式条件是对上述被检体的多个观察方向,
根据上述4维图像数据,作成任意的上述观察方向的包含上述时间要素的第一3维图像数据,
根据上述4维图像数据,作成在使上述被检体的上述收缩运动固定了的状态下使对上述被检体的上述观察方向移动的第二3维图像数据,
在上述监视器画面上切换显示上述第一3维图像数据和上述第二3维图像数据。
10.根据权利要求9所述的图像显示方法,其特征在于:
分别组合与上述被检体对应的头部方向、尾部方向、第一斜位方向或第二斜位方向地设置上述多个观察方向。
11.一种图像显示装置,其特征在于包括:
设置对进行周期收缩运动的被检体的多个观察方向的观察方向设置部件;
具有监视器画面的监视器;
根据上述被检体的包含时间要素的4维图像数据,分别作成上述多个观察方向的包含上述时间要素的多个3维图像数据的图像数据作成部件;
在使上述多个观察方向固定了的状态下,在上述监视器画面上分别动画地显示进行上述收缩运动的上述被检体的上述多个3维图像数据的显示控制部件。
12.根据权利要求11所述的图像显示装置,其特征在于:
上述显示控制部件使上述时间要素相互同步地在上述监视器画面上一览地显示上述多个3维图像数据。
13.根据权利要求11所述的图像显示装置,其特征在于:
上述观察方向设置部件组合与上述被检体对应的头部方向、尾部方向、第一斜位方向或第二斜位方向地分别固定设置上述多个观察方向。
14.一种图像显示装置,其特征在于包括:
设置进行周期的收缩运动的被检体的上述收缩运动中的多个相位的相位设置部件;
具有监视器画面的监视器;
根据上述被检体的包含时间要素的4维图像数据,分别作成在上述多个相位的每个分别使对上述被检体的观察方向移动了的包含上述时间要素的多个3维图像数据的图像数据作成部件;
在使上述相位固定了的状态下,在上述监视器画面上分别动画地显示使上述观察方向移动了的多个3维图像数据的显示控制部件。
15.根据权利要求14所述的图像显示装置,其特征在于:
上述显示控制部件使上述时间要素同步地在上述监视器画面上分别一览地显示上述多个相位的每个的上述多个3维图像数据。
16.根据权利要求14所述的图像显示装置,其特征在于:
上述显示控制部件组合头部方向、尾部方向、第一斜位方向或第二斜位方向而设置为对上述被检体的上述多个观察方向,并顺序地移动到这些观察方向。
17.一种图像显示装置,其特征在于包括:
根据进行周期的收缩运动的被检体的包含时间要素的4维图像数据,作成包含时间要素的多个3维图像数据的图像数据作成部件;
设置与上述被检体的上述收缩运动的量对应的多个颜色信息的颜色信息设置部件;
具有监视器画面的监视器;
在上述多个3维图像数据中附加上述颜色信息,并显示在上述监视器画面上的显示控制部件。
18.一种图像显示装置,其特征在于包括:
根据进行周期的收缩运动的被检体的包含时间要素的4维图像数据,作成任意观察方向的包含上述时间要素的第一3维图像数据,根据上述4维图像数据,作成使上述被检体的上述收缩运动固定了的状态下使对上述被检体的上述观察方向移动的第二3维图像数据的图像数据作成部件;
具有监视器画面的监视器;
切换由上述图像数据作成部件作成的上述第一3维图像数据和上述第二3维图像数据而显示在上述监视器画面上的显示控制部件。
19.根据权利要求18所述的图像显示装置,其特征在于:
上述图像数据作成部件组合头部方向、尾部方向、第一斜位方向或第二斜位方向而设置为对上述被检体的上述多个观察方向,按照这些组合的上述各观察方向作成上述第一和第二3维图像数据。
20.根据权利要求11、14、18的任意一个所述的图像显示装置,其特征在于还包括:
能够从上述多个观察方向对上述被检体进行摄影的医用设备;
用于根据动画显示在上述监视器画面上的上述多个3维图像数据,决定成为最优观察角度的上述观察方向的观察方向决定部件;
将由上述观察方向决定部件决定了的上述最优观察角度发送到上述医用设备的发送部件,其中
上述医用设备从上述最优观察方向对上述被检体进行摄影。
21.根据权利要求20所述的图像显示装置,其特征在于:
上述医用设备是X射线装置,
上述X射线装置具备相对配置X射线源和X射线检测器的C臂,并依照上述最优观察角度旋转驱动上述C臂,使上述X射线源和上述X射线检测器移动到与上述最优观察方向对应的位置,对上述被检体进行摄影。
Applications Claiming Priority (2)
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