JP2000287964A - 三次元画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】三次元ボクセルの物理的性質に対応した画素値
と画素値に対応した不透明度を使用して三次元画像を表
示する装置において，物理的性質の異なる部位だけでな
く同一の部位も複数の対象物に分離すること，対象物を
選択して表示することを処理時間の増大なく実現するこ
とである。 【解決手段】対象物空間領域設定用三次元画像表示の手
段４１と，これを用いて複数対象物の空間領域を定義す
る手段，対象物毎に不透明度と色を設定する手段，表示
対象物を選択する手段，対象物の変移量を設定する手段
を持つ対象物設定部４２と，対象物毎に画素値と不透明
度から得た値を三次元テーブルに写像した後，三次元テ
ーブルの値に投影処理を行う手段とを備え，画像表示部
４３上に物理的性質が異なる部位だけでなく同一の部位
も複数の対象物に分離して表示すること，対象物を選択
表示すること，対象物の相対位置を変更して表示するこ
とを処理時間を増加せずに可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】本発明は，被検体の物理的性質の
空間的分布を三次元画像として表示する三次元画像の表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置によって人体の物理的性質
をあらわす正確な断面画像データが得られるようになっ
て以来，異なる断面位置で撮影した複数の断面画像デー
タを使用して三次元立体画像を再構成することが行われ
てきた。特に最近，ヘリカルスキャンＸ線ＣＴ装置やコ
ーンビームＸ線ＣＴ装置が実用化されるようになったの
で，より精密な三次元立体画像を再構成することが可能
になった。

【０００３】医用画像の三次元表示法には被検体を構成
する対象物の境界面を抽出した後，その境界面の形状を
表示する表面表示法（サーフェスレンダリング法）と，
被検体を物理的性質に対応した値を持つボクセルの三次
元配列として取り扱うボリュームレンダリング法があ
る。

【０００４】サーフェスレンダリング法は，複数枚のＸ
線ＣＴ画像のそれぞれに対して，（１）関心対象物のも
つＣＴ値の上限と下限を指定するしきい値処理によって
対象物を含む領域を抽出する，（２）次にその領域から
表示対象物でない領域を削除することによって表示対象
物の領域を抽出する，（３）最後にその領域の輪郭を抽
出する。（４）次に複数枚のＸ線ＣＴ画像のそれぞれか
ら得た輪郭を使用して立体を構築する。（５）最後にこ
の立体に対して影付け処理と投影処理を行うことによっ
て，表示対象物を三次元画像として表示する。例えば，
骨の領域を表示する場合には，ＣＴ値のしきい値処理に
よって骨の領域を１に，それ以外の領域を０の２値に変
換する。人体では骨，筋肉，脂肪などの部位はそれぞれ
特定の範囲のＣＴ値を持つので，ＣＴ値によって対象物
の存在する領域を抽出することができる。しかしなが
ら，骨と血管のＣＴ値は一部オーバーラップしている。
また，Ｘ線ＣＴ装置によって実際に得られるＣＴ値は，
二つの解剖学的構造の境界領域ではそれぞれの解剖学的
構造の影響を受けて微妙に変化する。従って，対象物の
領域の抽出には操作者のかなりの経験と時間が必要にな
る。

【０００５】ボリュームレンダリング法は，被検体を物
理的性質に対応した不透明度と色情報を持つボクセルの
三次元配列として取り扱い，これに対して影付け処理と
レイキャスティングと呼ばれる投影処理を行うことによ
って被検体の物理的性質を三次元画像として表示する。
各ボクセルにそのＣＴ値に対応した色と不透明度とを持
たせることによって，異なるＣＴ値を持つ領域を異なる
色と濃さで表示することができる。なお，レイキャステ
ィングは媒質中を通過する光の放射・吸収を近似する方
法である。

【０００６】ボリュームレンダリング法では，（１）複
数枚のＸ線ＣＴ画像データを使用してボクセルの三次元
配列を構築する，（２）次に関心対象物固有のＣＴ値の
範囲に色と不透明度とを設定する，（３）これに対して
影付け処理とレイキャスティングと呼ばれる投影処理を
行うことによって，関心対象物を三次元画像として表示
する。異なるＣＴ値の範囲に異なる色と不透明度を設定
することによって，異なるＣＴ値を持つ領域を異なる色
と濃さで表示することができる。

【０００７】サーフェスレンダリング法では複数枚のＸ
線ＣＴ画像のそれぞれに対して領域抽出を行う必要があ
るが，ボリュームレンダリング法では領域抽出の作業が
不要である。人体では二つの解剖学的構造の境界領域で
はＣＴ値が連続的に変化している場合が多いので，領域
抽出の手数が省略できる効果は大きい。また境界が急激
に変化するエッジにおいてもサーフェスレンダリング法
と比較して，自然で滑らかな濃淡が得られる。一方，ボ
リュームレンダリング法は表面表示法よりも多量の演算
処理が必要になるので高速演算処理装置を使用すること
で高速化を図る必要がある。

【０００８】ボリュームレンダリング法では，Ｘ線ＣＴ
画像データを使用して構築したボクセルの三次元配列を
対象に，被検体の解剖学的構成要素をＣＴ値に基づいて
分類する。従って，異なるＣＴ値をもつ空間的領域は異
なる対象物として取り扱うことができるが，同じＣＴ値
をもつ空間的領域は，たとえ物理的に離れた場所にある
対象物でも一つの対象物として取り扱うことになる。こ
れは，同じＣＴ値をもつ空間的領域を，二つ以上の対象
物として取り扱いたい場合などに不便である。

【０００９】例えば臓器の内部を観察する例で，臓器の
ある面から手前の部分を取り除くことによって，その面
から奥の部分を観察したい場合に，同じＣＴ値をもつ空
間的領域を二つ以上の対象物として分離して取り扱う要
求が生じる。また例えば四肢における筋肉と骨の両者を
観察する例で，筋肉について，ある面から手前の部分を
取り除きその面から奥にある筋肉と全体の骨との関係を
観察したい場合に，同じＣＴ値をもつ空間的領域を二つ
以上の対象物として分離して取り扱う要求が生じる。

【００１０】例えば関節の動きのシミュレーションを行
う例で，二つの骨を分離して観察したい場合に，同じＣ
Ｔ値をもつ空間的領域を二つ以上の対象物として分離し
て取り扱う要求が生じる。また例えば脳の手術のシミュ
レーションを行う例で，頭蓋骨の一部に開口をあけて内
部を観察したい場合に，同じＣＴ値をもつ頭蓋骨の一部
だけを取り除きたいという要求が生じることがある。

【００１１】このようにボリュームレンダリング法で
は，異なるＣＴ値をもつ空間的領域は異なる対象物とし
て取り扱うことができるが，同じＣＴ値をもつ空間的領
域はたとえ物理的に離れた場所にある対象物でも一つの
対象物として取り扱うので，手術のシミュレーションな
どのように同一の物理的性質を持つ空間的領域を二つ以
上の対象物として分離して取り扱うアプリケーションに
は適していない。

【００１２】ボリュームレンダリング法では多量の演算
処理が必要になるので，処理時間の短縮は大きな課題で
ある。従って，対象物を増やすことによって処理時間が
増大する場合には大きな問題になる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】物理的性質に対応した
画素値を持つボクセルを取り扱うボリュームレンダリン
グ法では，異なるＣＴ値をもつ空間的領域は異なる対象
物として取り扱うことができるが，同じＣＴ値をもつ空
間的領域は一つの対象物として取り扱っている。従っ
て，同一の物理的性質を持つ空間的領域を二つ以上の対
象物として分離して取り扱うことが難しいという問題が
ある。また，対象物を増やすことによる処理時間の増大
は防止する必要がある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために考案したもので，物理的性質に対応した画
素値を持つボクセルの三次元配列を取り扱うボリューム
レンダリング法において，対象物空間領域設定用三次元
画像表示の手段と，この三次元表示を使用して複数の対
象物の空間領域を定義する手段と，その対象物毎にボク
セルの物理的性質に対応した不透明度と色を設定する手
段と，表示する対象物を選択する手段と，対象物の空間
領域の一部を他の対象物の空間領域によって置き換える
ことを可能にする手段と，対象物の表示変移量を設定す
る手段とを備え，さらに対象物毎に画素値と不透明度か
ら得た値を一個の三次元テーブルに写像した後，この一
個の三次元テーブルの値にレイキャスティング処理を行
う手段を備えた。これによって，異なる物理的性質を持
つ部位だけでなく同一の物理的性質を持つ部位も複数の
対象物に分離して表示すること，複数の対象物から表示
対象物を選択して表示すること，対象物の一部分を別の
不透明度と色に置き換えること，そして対象物の増加に
よる処理時間の増大を事実上防止することが可能になっ
た。また従来ボリュームレンダリング法ではできなかっ
た複数の対象物の空間的相対位置関係を変化させること
が可能になった。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下，本発明による三次元画像表
示装置について説明する。図１は本発明の実施例の構成
を示す概略図である。データ収集部１は例えばＸ線ＣＴ
装置においては被検体の周囲からＸ線を照射し，透過す
るＸ線の線量を測定することによって投影データを収集
する部分である。この実施例ではデータ収集部１がＸ線
ＣＴ装置である場合について説明するが，ＭＲ装置など
他の装置の場合にも同様に機能する。

【００１６】この実施例では電子ビーム・スキャン方式
のＸ線ＣＴ装置を例に示している。電子銃１２から放射
した電子ビーム１３を制御して，被検体の周囲に環状に
配置されたＸ線ターゲット１１上を走査する。Ｘ線ター
ゲットで発生したＸ線は，寝台１６上に横たわる被検体
の横断面を透過した後，Ｘ線検出器１４で電流に変換さ
れる。このＸ線検出器の出力はデータ収集回路１５でデ
ジタルデータに変換される。寝台１６を移動させながら
電子ビームの走査を繰り返して行うことによって，被検
体の複数横断面のデータを収集する。再構成演算処理部
２は，このデータに前処理，再構成処理，後処理を行
い，画像データを作成する。この画像データは被検体の
Ｘ線透過係数に相当するＣＴ値の空間的な分布を表して
いる。

【００１７】再構成演算処理部２は投影データを再構成
する機能をもつ高速演算装置を含むデータ処理装置であ
る。三次元画像処理部３は三次元画像を再構成する機能
をもつデータ処理装置である。これらの機能は一体化さ
れている場合もあり，分離されている場合もある。デー
タ蓄積装置２１は再構成演算処理部２で得た画像データ
を蓄積する機能を備えている。

【００１８】三次元画像処理部３は再構成演算処理部２
によって得た画像データを使用してボリュームレンダリ
ング法によって三次元画像を再構成する。再構成演算処
理部２で得た画像データを直接使用する場合もあり，デ
ータ蓄積装置２１に蓄積した画像データを使用する場合
もあり，またオフライン媒体に保存した画像データを使
用する場合もある。

【００１９】画像表示装置４は，対象物の空間的領域の
設定に使用するガイド用三次元画像表示部４１，対象物
の空間的領域とその領域におけるパラメタを設定する対
象物設定部４２，三次元画像処理部３によって得られた
三次元画像を表示する画像表示部４３，表示パラメタ設
定部４４を備えている。

【００２０】図２はこの実施例を説明するブロック図で
ある。データ収集部１で収集した複数横断面の投影デー
タを再構成演算処理部２で再構成することによって複数
横断面の画像データが得られる。この複数横断面の画像
データは，三次元画像処理部３に送られ，前処理部３１
において被検体体軸方向の画像データの補間による補間
画像データの作成などを行った後，三次元テーブル３２
に蓄積される。一枚の画像データは左手から右手の方向
に増加するＸ軸とこれに直交して上部から下部に増加す
るＹ軸を持ち，複数枚の画像データがこれに直交するＺ
軸方向に被検体における横断面位置の順序で積み重なっ
ている。三次元テーブル３２の値は，Ｘ線ＣＴ装置の場
合はＣＴ値である。

【００２１】三次元テーブル３２に蓄積された画像デー
タは，横断面位置の補正処理やＸ線ＣＴ装置の架台傾斜
角度の補正処理などの空間座標に対する補正処理を行っ
た後，三次元テーブル３３に写像される。三次元テーブ
ル３３は空間的に交差する３軸，例えば被検体の横断面
において左手から右手の方向に増加するＸ軸とこれに直
交して上部から下部に増加するＹ軸，そしてこの横断面
に直交する右手系のＺ軸をもつ三次元テーブルである。
Ｘ軸の単位ベクトル，Ｙ軸の単位ベクトル，Ｚ軸の単位
ベクトルを持つ単位立方体を考えると，三次元テーブル
はこの単位立方体を積み重ねることによって構築した立
方体である。この単位立方体をボクセルと呼ぶ。

【００２２】ガイド用三次元画像表示部４１は，三次元
画像を再構成する対象物の空間領域を設定する際に使用
する三次元画像を表示する部分で，三次元テーブル３３
に蓄積されたボクセルデータを使用して三次元画像を再
構成し，これを表示する。三次元画像としては，横断
面，矢状面，冠状面に断面再構成した画像，横断面画像
を積み上げた画像，またボクセルデータを使用してこれ
に三次元表面表示処理を施した画像などが使用される。

【００２３】対象物設定部４２は三次元画像を再構成す
る複数の関心対象物の空間領域とＣＴ値範囲，そして関
心対象物に与える不透明度と色を設定する部分である。
複数の関心対象物に対応して複数個の対象物設定ユニッ
ト４２−１，４２−２，４２−３，４２−４，・・・を
備えている。対象物設定ユニットは関心対象物の三次元
画像を作成する空間領域を設定し，関心対象物のもつＣ
Ｔ値の範囲を設定し，そして関心対象物に与える不透明
度と色を設定する。

【００２４】対象物空間領域設定部１０１−１，１０１
−２，・・・は三次元画像を再構成する関心対象物の空
間領域を設定する部分である。ガイド用三次元画像表示
部４１に表示される三次元画像と操作部５の操作によっ
て，三次元画像を再構成する関心対象物の空間領域を設
定する。設定された空間領域はガイド用三次元画像表示
部４１に表示される。

【００２５】対象物空間領域設定部１０１−１，１０１
−２，・・・は，対象物設定ユニット４２−１，４２−
２，・・・で設定した対象物を三次元画像として表示す
るか，表示しないかを選択する手段などを持つ。

【００２６】対象物空間領域設定部１０１−１，１０１
−２，・・・で設定された関心対象物の空間領域は三次
元テーブル１０２−１，１０２−２，・・・に出力され
る。三次元テーブル１０２−１，１０２−２，・・・は
三次元テーブル３３と同一の３軸をもち，三次元画像を
再構成する空間領域では１の値，三次元画像を再構成す
る空間領域外では０の値をもつ。対象物空間領域を横断
面，矢状面，冠状面上に設定した領域の論理積によって
設定する場合のように，この三次元テーブル１０２−
１，１０２−２，・・・を使用せずに，対象物空間領域
設定部１０１−１，１０１−２，・・・の出力を直接使
用する場合もある。

【００２７】対象物パラメタ設定部１０３−１，１０３
−２，・・・は関心対象物のもつＣＴ値範囲を設定し，
そして関心対象物に与える不透明度と色を設定する部分
である。この設定した結果は一次元テーブル１０４−
１，１０４−２，・・・に出力される。たとえば対象物
パラメタ設定部１０３−１は，対象物空間領域設定部１
０１−１で設定した関心対象物がもつＣＴ値の上限と下
限を設定し，その範囲のＣＴ値がもつ不透明度を設定
し，関心対象物に与える表示色を設定する。この設定し
た結果は一次元テーブル１０４−１に出力される。

【００２８】一次元テーブル１０４−１，１０４−２，
・・・はＣＴ値をパラメタにしたテーブルで，値１とし
て不透明度を，値２として色情報をもつ。対象物パラメ
タ設定部１０３−１，１０３−２，・・・で設定した関
心対象物のもつＣＴ値の範囲では，ＣＴ値に対応して不
透明度とその関心対象物に与える色を保持している。た
とえば一次元テーブル１０４−１は，対象物パラメタ設
定部１０３−１で設定した関心対象物のもつＣＴ値の範
囲内では不透明度と色情報を保持しており，ＣＴ値の範
囲外では不透明度は０であり，色情報は無い。

【００２９】三次元テーブル３４は三次元テーブル３３
と同一の空間的に交差する３軸をもつ。三次元テーブル
３４の値１はボクセルの濃度値であり，値２，値３，値
４は三次元テーブル３３のボクセル値のＸ軸方向，Ｙ軸
方向，Ｚ軸方向の勾配を持っている。この濃度値は，三
次元テーブル３３のボクセルが三次元テーブル１０２−
１に設定されている空間領域内に存在し，かつそのボク
セルが一次元テーブル１０４−１に設定されているＣＴ
値の範囲内のＣＴ値をもつ場合は，そのボクセルのもつ
ＣＴ値に一次元テーブル１０４−１に保持されている不
透明度を乗算することで得られる。同様に，この濃度値
は，三次元テーブル３３のボクセルが三次元テーブル１
０２−２に設定されている空間領域内に存在し，かつそ
のボクセルが一次元テーブル１０４−２に設定されてい
るＣＴ値の範囲内のＣＴ値をもつ場合は，そのボクセル
のもつＣＴ値に一次元テーブル１０４−２に保持されて
いる不透明度を乗算することで得られる。以下，同様で
ある。

【００３０】複数の関心対象物が存在する場合は，複数
の関心対象物に対応して複数個の対象物設定ユニット４
２−１，４２−２，・・・に，三次元テーブル１０２−
１，１０２−２，・・・と一次元テーブル１０４−１，
１０４−２，・・・が設定されている。対象物パラメタ
設定部１０３−１，１０３−２，・・・で設定した複数
の関心対象物がもつＣＴ値の範囲がお互いにオーバーラ
ップしていない場合は，対象物空間領域設定部１０１−
１，１０１−２，・・・で設定した関心対象物の空間領
域がオーバーラップしていても問題はない。また，対象
物空間領域設定部１０１−１，１０１−２，・・・で設
定した複数の関心対象物の空間領域が互いにオーバーラ
ップしていない場合は，対象物パラメタ設定部１０３−
１，１０３−２，・・・で設定した関心対象物がもつＣ
Ｔ値の範囲がオーバーラップしていても問題はない。し
かしながら，対象物パラメタ設定部１０３−１，１０３
−２，・・・で設定した複数の関心対象物がもつＣＴ値
の範囲がオーバーラップしていて，同時に対象物空間領
域設定部１０１−１，１０１−２，・・・で設定した関
心対象物の空間領域がオーバーラップしている場合は，
三次元テーブル３４の値１は，そのオーバーラップした
空間領域では，三次元テーブル３３のボクセル値に，二
種類の不透明度を乗算することになるので，問題が生じ
る。このため，対象物パラメタ設定部１０３−１，１０
３−２，・・・で設定した関心対象物がもつＣＴ値の範
囲がオーバーラップしていて，同時に対象物空間領域設
定部１０１−１，１０１−２，・・・で設定した関心対
象物空間領域がオーバーラップしている場合は，対象物
の優先度を設定していない場合には対象物設定ユニット
４２−１，４２−２，・・・の若い番号を持つものを優
先している。また，オーバーラップする対象物の不透明
度に重み付けを行い，融合して表示することも可能であ
る。

【００３１】三次元テーブル３５は三次元テーブル３３
と同一の空間的に交差する３軸をもつ。三次元テーブル
３５の値は三次元テーブル３４のボクセルに与える色イ
ンデックス値である。この色インデックス値は，三次元
テーブル３３のボクセルが三次元テーブル１０２−１に
設定された空間領域内に存在し，かつそのボクセルが一
次元テーブル１０４−１に設定されているＣＴ値の範囲
内のＣＴ値をもつ場合は，一次元テーブル１０４−１に
保持されている色情報に等しい。同様に，この色インデ
ックス値は，三次元テーブル３３のボクセルが三次元テ
ーブル１０２−２に設定された空間領域内に存在し，か
つそのボクセルが一次元テーブル１０４−２に設定され
ているＣＴ値の範囲内のＣＴ値をもつ場合は，一次元テ
ーブル１０４−２に保持されている色情報に等しい。以
下，同様である。

【００３２】複数の関心対象物が存在する場合は，複数
の関心対象物に対応して複数個の対象物設定ユニット４
２−１，４２−２，・・・に，三次元テーブル１０２−
１，１０２−２，・・・と一次元テーブル１０４−１，
１０４−２，・・・が設定されている。対象物パラメタ
設定部１０３−１，１０３−２，・・・で設定した複数
の関心対象物がもつＣＴ値の範囲がお互いにオーバーラ
ップしていない場合は，対象物空間領域設定部１０１−
１，１０１−２，・・・で設定した関心対象物の空間領
域がオーバーラップしていても問題はない。また，対象
物空間領域設定部１０１−１，１０１−２，・・・で設
定した複数の関心対象物の空間領域が互いにオーバーラ
ップしていない場合は，対象物パラメタ設定部１０３−
１，１０３−２，・・・で設定した関心対象物がもつＣ
Ｔ値の範囲がオーバーラップしていても問題はない。し
かしながら，対象物パラメタ設定部１０３−１，１０３
−２，・・・で設定した複数の関心対象物がもつＣＴ値
の範囲がオーバーラップしていて，同時に対象物空間領
域設定部１０１−１，１０１−２，・・・で設定した関
心対象物の空間領域がオーバーラップしている場合は，
三次元テーブル３５の値は，そのオーバーラップした空
間領域では，三次元テーブル３３のボクセル値に二つの
色を設定することになるので，問題が生じる。このた
め，対象物パラメタ設定部１０３−１，１０３−２，・
・・で設定した関心対象物がもつＣＴ値の範囲がオーバ
ーラップしていて，同時に対象物空間領域設定部１０１
−１，１０１−２，・・・で設定した関心対象物の空間
領域がオーバーラップしている場合は，対象物の優先度
を設定していない場合には対象物設定ユニット４２−
１，４２−２，・・・の若い番号を持つものを優先す
る。また，オーバーラップする対象物の色に重み付けを
行い，融合して表示することも可能である。

【００３３】レイキャスティング演算部３６は，三次元
テーブル３４に蓄積された濃度データと勾配データ，三
次元テーブル３５に蓄積された色インデックスの値を使
用して，画面上に投影される値を求める。

【００３４】後処理部３７は，レイキャスティング演算
部３６で得た値に対して幾何学的に正しい画像にするた
めのアフィン変換などの後処理を行い，最終的に画像表
示部４３に表示する画像を作成する。

【００３５】図３は対象物設定部４２のパネル図であ
る。関心対象物の数だけ対象物設定ユニット４２−１，
４２−２，４２−３，４２−４，・・・が存在する。

【００３６】対象物空間領域設定部１０１の対象物選択
パネル１０６にはこの対象物設定ユニットで設定する対
象物の番号を示す「番号」表示１１０がある。「選択」
スイッチ１１１を押すことによってこの対象物設定ユニ
ットで設定した対象物が三次元画像を構成する対象物と
して選択される。

【００３７】対象物空間領域設定部１０１の空間領域設
定パネル１０７には「編集」スイッチ１１２，「優先
度」スイッチ１１３，「変移」スイッチ１１４がある。
「編集」スイッチ１１２を選択することによって，ガイ
ド用三次元画像表示部４１に表示されている三次元画像
を使用して，この対象物の三次元画像を再構成する空間
領域を編集し，設定することができる。

【００３８】対象物パラメタ設定部パネル１０３には不
透明度設定パネル１０８と色設定パネル１０９がある。
不透明度設定パネル１０８にはその対象物の「しきい値
下限」設定つまみ１１５と「しきい値上限」設定つまみ
１１６がある。対象物空間領域設定部１０１で設定され
る空間領域の中に存在するボクセルの中で，このＣＴ値
の下限と上限の範囲のＣＴ値を持つボクセルが対象物に
なる。このＣＴ値の範囲のボクセルに与える不透明度の
下限と上限は「不透明度下限」つまみ１１７と「不透明
度上限」つまみ１１８によって設定される。例えば，不
透明度下限は０にあらかじめ設定しておき，不透明度上
限つまみ１１８のみを可変にすることもできる。「パタ
ーン」パネル１１９の横軸はＣＴ値，縦軸は不透明度を
表している。このパターンの形を変更することによっ
て，しきい値の下限と上限の間のＣＴ値を持つボクセル
の不透明度を，不透明度の下限と上限の範囲内で設定で
きる。

【００３９】色設定パネル１０９は，この対象物の表示
色を設定する。この例では，「色相」つまみ１１９と
「彩度」つまみ１２０によって，対象物空間領域設定部
１０１で設定される空間領域の中に存在するボクセルの
中で，「しきい値下限」１１５と「しきい値上限」１１
６の範囲のＣＴ値を持つボクセルの表示色を設定する。

【００４０】対象物設定ユニット４２−１，４２−２，
・・・によって，関心対象物毎に空間領域とＣＴ値，不
透明度，色を設定することが可能になったので，従来ボ
リュームレンダリング法では困難であった，異なる空間
的領域に存在する同一の物理的性質を持つ対象物を分離
して表示することが可能になった。

【００４１】上記の説明の表現を変えると下記のように
なる。三次元テーブル３３のボクセルは，そのボクセル
の座標位置に対応する三次元テーブル１０２−１，１０
２−２，・・・の対象物空間領域の値が１である，そし
てそのボクセルのＣＴ値に対応する一次元テーブル１０
４−１，１０４−２，・・・の不透明度の値が０でない
場合は，そのボクセルの座標位置に対応する三次元テー
ブル３４の座標位置のボクセルに，そのボクセルのＣＴ
値とそのボクセルのＣＴ値に対応する一次元テーブル１
０４−１，１０４−２，・・・の不透明度とから計算し
た濃度値で写像される。また三次元テーブル３３のボク
セルは，そのボクセルの座標位置に対応する三次元テー
ブル１０２−１，１０２−２，・・・の対象物空間領域
の値が１である，そしてそのボクセルのＣＴ値に対応す
る一次元テーブル１０４−１，１０４−２，・・・の不
透明度の値が０でない場合は，そのボクセルの座標位置
に対応する三次元テーブル３５の座標位置のボクセル
に，そのボクセルのＣＴ値に対応する一次元テーブル１
０４−１，１０４−２，・・・の色で，写像される。

【００４２】レイキャスティング演算部３６は，三次元
テーブル３４に蓄積された濃度データと勾配データ，三
次元テーブル３５に蓄積された色インデックスの値を使
用して，画面上に投影される値を求める。複数の対象物
がある場合でも，その全ての情報は三次元テーブル３４
と三次元テーブル３５に蓄積されているので一回のレイ
キャスティング処理で三次元画像を構築することができ
る。従って，リソースを節約し，処理時間を短縮するこ
とが可能になる。

【００４３】複数の対象物がある場合でも，それらを一
つの統合した表示画面に表示することが可能になり，複
数の対象物の空間的な関係の把握を正確にかつ容易に行
うことが可能になった。

【００４４】

【実施例】関心対象物の空間領域を設定する手段の一つ
として優先度の機能がある。空間領域設定パネル１０７
には「優先度」スイッチ１１３がある。例えば，空間領
域がオーバーラップする対象物がある場合，この「優先
度」スイッチによって優先度を指定することによって，
「優先度」を高く指定した対象物の領域を，「優先度」
を低く指定した対象物の領域に優先させることができる
機能である。例えば，頭蓋骨と脳実質部と血管を表示し
ている場合に，頭蓋骨と脳実質部の一部を新たな対象物
に設定し，この新しい対象物の優先度を高く設定するこ
とによって，頭蓋骨と脳実質部の一部の不透明度を自由
に変更することができる。これによって頭蓋骨，脳実質
部と血管の関係を詳細に観察することが可能になる。

【００４５】この機能を使用する例として次のものがあ
る。例えば臓器の内部を観察する例で，臓器全体を表示
している三次元画像において，ある面から手前の部分を
取り除くことによってその面から奥の部分を詳細に観察
したい場合がある。その面から手前の空間領域に新たに
対象物を設定し，その優先度を臓器全体の優先度よりも
高くする，そしてこの対象物の不透明度を下げることに
よって臓器全体を含む三次元画像から，臓器の手前の部
分を取り除くことが可能になる。また例えば四肢におけ
る筋肉と骨の関係を観察する例で，筋肉のある面から手
前の部分を取り除き，その面から奥の筋肉と骨の関係を
観察したい場合に，筋肉の手前の部分に対象物を設定
し，この優先度を筋肉全体の優先度よりも高くする，そ
してこの対象物の不透明度を下げることによって筋肉全
体を含む三次元画像から，筋肉の手前の部分を取り除く
ことが可能になる。

【００４６】またこの際に，「優先度」を高く指定した
対象物の領域を拡大または縮小した後，「優先度」を低
く指定した対象物からその領域を除くことも可能であ
る。例えば，頭蓋骨と頭蓋内血管を閾値設定と色指定に
よって別の対象物として描出した場合，頭蓋骨は白で，
頭蓋内血管は赤で描出し得るが，同時に頭蓋骨表面の骨
膜部が血管と同じＣＴ値を含むために，赤く描出される
ことが多い。ここで，頭蓋内血管を優先度の低い対象物
として指定して，頭蓋骨の優先度を高く指定し，更に頭
蓋骨に若干の拡大を行い，さらに不透明度を下げること
により，骨膜の描出が行われなくなる。この際，頭蓋骨
自体も描出されなくなるが，別に改めて頭蓋骨を別の対
象物として設定して表示することにより，骨膜の描出に
影響されずに，頭蓋骨と頭蓋内血管の双方を鮮明に表示
することが可能である。

【００４７】例えば，手術シミュレーションなどで，複
数の対象物の空間的位置関係を変化させたい場合があ
る。空間領域設定パネル１０７にはこの対象物を表示す
る際の変移量を設定する「変移」スイッチ１１４があ
る。この「変移」スイッチ１１４を押すことによって，
関心対象物の空間位置の移動，回転などの変移量を編集
・設定することができる。三次元テーブル３３のボクセ
ルを，三次元テーブル３４のボクセルと三次元テーブル
３５のボクセルに写像する時に，移動，回転，または移
動と回転を与えた後に写像することによって，三次元画
像に再構成される関心対象物の相対位置を変更すること
が可能になる。

【００４８】上記の例ではＸ線ＣＴ装置で得られた画像
データを例として説明したが，ＭＲ装置などの他の医用
画像装置で得られる画像データの場合も全く同様であ
る。

【００４９】

【発明の効果】本発明は，物理的性質に対応した画素値
を持つボクセルの三次元配列を取り扱うボリュームレン
ダリング法において，対象物空間領域設定用三次元画像
表示の手段と，この三次元表示を使用して複数の対象物
の空間領域を定義する手段と，その対象物毎にボクセル
の物理的性質に対応した不透明度と色を設定する手段
と，表示する対象物を選択する手段と，対象物の空間領
域の一部を他の対象物の空間領域によって置き換えるこ
とを可能にする手段と，対象物の表示変移量を設定する
手段とを備え，さらに対象物毎に画素値と不透明度から
得た値を三次元テーブルに写像した後，三次元テーブル
の値にレイキャスティング処理を行う手段を備えること
にした。これによって，異なる物理的性質を持つ部位だ
けでなく同一の物理的性質を持つ部位も複数の対象物に
分離して表示すること，対象物を選択して表示するこ
と，対象物の一部分を別の不透明度と色に置き換えるこ
と，そして対象物の増加による処理時間の増大を事実上
防止することを可能にした。また従来ボリュームレンダ
リング法ではできなかった複数の対象物の空間的相対位
置関係を変化させることを可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例の構成を示す概略図。

【図２】本発明の実施例の構成を示すブロック図。

【図３】対象物設定部を説明する図。

【符号の説明】

１ データ収集部 ２ 再構成演算処理部 ３ 三次元画像処理部 ４ 画像表示装置 ５ 操作部 １１ Ｘ線ターゲット １２ 電子銃 １３ 電子ビーム １４ Ｘ線検出器 １５ データ収集回路 １６ 寝台 ２１ データ蓄積装置 ３１ 前処理部 ３２ 三次元テーブル（画像データ） ３３ 三次元テーブル（ボクセルデータ） ３４ 三次元テーブル（濃度，勾配データ） ３５ 三次元テーブル（色インデックスデータ） ３６ レイキャスティング演算部 ３７ 後処理部 ４１ ガイド用三次元画像表示部 ４２ 対象物設定部 ４２−１ 対象物設定ユニット−１ ４２−２ 対象物設定ユニット−２ ４２−３ 対象物設定ユニット−３ ４２−４ 対象物設定ユニット−４ ４３ 画像表示部 ４４ 表示パラメタ設定部 １０１ 対象物空間領域設定部 １０２ 三次元テーブル １０３ 不透明度・色設定部 １０４ 一次元テーブル（不透明度・色インデックス） １０６ 対象物選択パネル １０７ 空間領域設定パネル １０８ 不透明度設定パネル １０９ 色設定パネル １１０ 対象物番号 １１１ 対象物選択スイッチ １１２ 空間領域編集スイッチ １１３ 優先度指定スイッチ １１４ 変移量編集・設定スイッチ １１５ しきい値下限設定つまみ １１６ しきい値上限設定つまみ １１７ 不透明度下限設定つまみ １１８ 不透明度上限設定つまみ １１９ 不透明度パターン設定パネル １２０ 色相設定つまみ １２１ 彩度設定つまみ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物理的性質に対応した画素値を持つ三次
   元ボクセルを格納する手段とボクセルの不透明度を画素
   値に対応して設定する手段を備え，この三次元ボクセル
   の画素値と不透明度を使用して影付けと投影を行う三次
   元画像表示装置において，対象物空間領域設定用三次元
   画像表示の手段と，この三次元表示を使用して複数の対
   象物の空間領域を定義する手段と，その対象物毎にボク
   セルの物理的性質に対応した不透明度と色を設定する手
   段と，表示する対象物を選択する手段とを備え，さらに
   対象物毎に画素値と不透明度から得た値を一個の三次元
   テーブルに写像した後，この一個の三次元テーブルの値
   に投影処理を行う手段を備えることによって，物理的性
   質が異なる部位だけでなく同一の部位も複数の対象物に
   分離して表示すること，複数の対象物から表示対象物を
   選択して表示すること，そして対象物の増加による処理
   時間の増大を事実上防止することを可能にする三次元画
   像の表示装置。
2. 【請求項２】 物理的性質に対応した画素値を持つ三次
   元ボクセルを格納する手段とボクセルの不透明度を画素
   値に対応して設定する手段を備え，この三次元ボクセル
   の画素値と不透明度を使用して影付けと投影を行う三次
   元画像表示装置において，対象物空間領域設定用三次元
   画像表示の手段と，この三次元表示を使用して複数の対
   象物の空間領域を定義する手段と，その対象物毎にボク
   セルの物理的性質に対応した不透明度と色を設定する手
   段と，表示する対象物を選択する手段と，対象物の空間
   領域の一部を他の対象物の空間領域によって置き換える
   ことを可能にする手段とを備え，さらに対象物毎に画素
   値と不透明度から得た値を一個の三次元テーブルに写像
   した後，この一個の三次元テーブルの値に投影処理を行
   う手段を備えることによって，物理的性質が異なる部位
   だけでなく同一の部位も複数の対象物に分離して表示す
   ること，複数の対象物から表示対象物を選択して表示す
   ること，対象物の一部分を別の不透明度と色に置き換え
   ること，そして対象物の増加による処理時間の増大を事
   実上防止することを可能にする三次元画像の表示装置。
3. 【請求項３】 物理的性質に対応した画素値を持つ三次
   元ボクセルを格納する手段とボクセルの不透明度を画素
   値に対応して設定する手段を備え，この三次元ボクセル
   の画素値と不透明度を使用して影付けと投影を行う三次
   元画像表示装置において，対象物空間領域設定用三次元
   画像表示の手段と，この三次元表示を使用して複数の対
   象物の空間領域を定義する手段と，その対象物毎にボク
   セルの物理的性質に対応した不透明度と色を設定する手
   段と，表示する対象物を選択する手段と，対象物の空間
   領域の一部を他の対象物の空間領域によって置き換える
   ことを可能にする手段と，対象物の表示変移量を設定す
   る手段とを備え，さらに対象物毎に画素値と不透明度か
   ら得た値を一個の三次元テーブルに写像した後，この一
   個の三次元テーブルの値に投影処理を行う手段を備える
   ことによって，物理的性質が異なる部位だけでなく同一
   の部位も複数の対象物に分離して表示すること，複数の
   対象物から表示対象物を選択して表示すること，対象物
   の一部分を別の不透明度と色に置き換えること，対象物
   の表示相対位置を変更して表示すること，そして対象物
   の増加による処理時間の増大を事実上防止することを可
   能にする三次元画像の表示装置。