JP2001014446A - 医用画像処理装置 - Google Patents

医用画像処理装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】被検体の同一部位について異なる撮影方式に従
った撮影により得られた複数のボリュームデータにおけ
る画像生成領域を適宜に変化させながら三次元画像合成
処理を行うことにより画像診断及び治療上有益な画像を
生成する医用画像処理装置を提供すること。 【解決手段】ボリュームデータ記憶部１に記憶されてい
る第一のボリュームデータ及びボリュームデータ記憶部
２に記憶されている第二のボリュームデータを読み出
し、レンダリング条件設定部８において設定された表示
方向に沿ってレンダリング処理を行い、第一のボリュー
ムデータに基づく第一の三次元画像と第二のボリューム
データに基づく第二の三次元画像との合成画像を生成す
る。レンダリング処理を前領域削除設定部１０により設
定された前領域削除の可否を考慮して行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医用分野で取り扱
われる超音波診断装置、Ｘ線コンピュータ断層撮影（Ｃ
Ｔ）装置、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置、核医
学診断装置などの各種医用画像診断装置と組み合わされ
る医用画像処理装置に関し、特に、被検体の同一部位に
ついて異なる撮影方式に従った撮影により得られた複数
のボリュームデータを三次元画像処理して合成画像を生
成する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】医用画像診断機器の一つであるＸ線コン
ピュータ断層撮影装置は、被検体に曝射したＸ線の減衰
率の分布を画像化する。また核医学診断装置では、投与
した放射性同位体から放射されるγ線の分布を画像化す
る。このように、医用画像診断機器の種類によって画像
化される人体の物理量は異なっている。また、同一の医
用画像診断装置であっても、装置内で撮影方式（撮影モ
ード）を変更することで異なった物理量を画像化するこ
とも可能である。例えば、超音波診断装置は、同一の装
置内で２種類又はそれ以上の撮影モードを具備している
のが一般的であり、Ｂモードと称される撮影モードでは
被検体内部における超音波の伝達速度の違いを輝度の変
化として画像化でき、ドップラモードと称される撮影モ
ードでは血液などの移動物体の移動速度やその流量な
ど、Ｂモードとは異なる物理量を画像化できる。
【０００３】医用画像診断装置によって収集された画像
を表示させて医師が画像診断を実施する場合、単に１種
類の画像を表示させるだけでなく、他種の画像診断装置
で撮影された画像や、異なる撮影モードで撮影された画
像をあわせて表示させることで、物理的な意味や臨床的
な価値の異なる複数種類の画像を複合的に観察可能に
し、診断の正確度の向上を図るようにしている。
【０００４】例えば超音波画像に基づいて肝臓の腫瘍を
診断する場合、Ｂモード画像を観察して腫瘍の大きさ、
位置、腫瘍の内部構造等を確認し、さらにドップラ画像
を観察することで腫瘍の周囲にある血管の位置を確認す
る。これにより血管の走行と腫瘍との位置関係を確認す
る。また、腫瘍に養分を与える栄養血管がどの血管から
伸びて腫瘍に入り込んでいるかを判定し、腫瘍の大きさ
に対する栄養血管の領域の割合を調べる。これらの結果
に基づき、腫瘍の解剖学的な位置、悪性度、進行度等を
総合的に診断する。
【０００５】例えば肝臓の内部は肝動脈、肝静脈、門脈
が立体的かつ複雑に走行しており、立体的な血管走行と
腫瘍との関係を医師が理解するには高度な知識と経験を
必要とする。さらに、診断結果に基づく治療を実施する
場合、診断を行なった医師が治療を行なう医師に対し血
管走行と腫瘍との関係を正確に伝達しなければならない
が、この場合にも高度な知識と経験を必要とする。
【０００６】そこで、超音波画像で肝臓の腫瘍を診断す
るような場合、立体的な血管走行と腫瘍との関係を医師
が容易に理解できるようにするため、Ｂモード画像とド
ップラ画像とを組み合わせて表示させている。
【０００７】実際の医用現場では、超音波診断装置によ
り二次元のＢモード画像に対し同じく二次元のドップラ
画像を合成して表示する手法が採られている。また、診
断能のさらなる向上を図るべく、空間的に連続して収集
されたＢモード画像及びドップラ画像から各々の三次元
画像を構成し、これらを合成して表示する手法が提案さ
れている。
【０００８】医用画像で主に用いられる三次元画像の生
成手法としては、ボリュームデータから閾値処理により
抽出した表面を三次元的に表示するサーフェスレンダリ
ング（表面表示）、ボリュームデータを構成する各々の
画素値に不透明度や色を割り当て、データそのものを三
次元的に表示するボリュームレンダリング、ボリューム
データから任意の断面を切り出して断面画像を表示する
ＭＰＲなどが一般的である。
【０００９】サーフェスレンダリングによれば、腫瘍あ
るいは血管の表面の抽出処理を行うことによって、これ
らの三次元的な表面形状、位置、および走行状態を表示
できる。同じく、ボリュームレンダリングにおいても、
腫瘍あるいは血管に対応する画素領域の画素値に高い値
の不透明度を割り当てることによって、これらの三次元
的な形状、位置、および走行状態を表示できるようにな
る。
【００１０】しかし、サーフェスレンダリング画像やボ
リュームレンダリング画像によれば、対象物の三次元的
な形状や位置を観察できるという反面、腫瘍内部の構造
や腫瘍の内部を走する血管を観察することは困難であ
る。一方、ＭＰＲ画像では、腫瘍の内部に切断面を設定
することで内部の構造を観察できるが、腫瘍や血管の三
次元的な位置や形状、および走行状態を観察することは
困難である。
【００１１】上述したような肝臓の腫瘍の画像と血管の
画像とを三次元合成する場合、Ｂモード画像とドップラ
モード画像とのサーフェスレンダリング画像の単なる組
み合わせや、同様に、両画像のボリュームレンダリング
画像の組み合わせ、あるいは両画像のＭＰＲ画像の組み
合わせからでは、血管と腫瘍との位置関係をつかみにく
いという問題点がある。
【００１２】そこで、特願平１０−２７５３５４号で
は、Ｂモード画像のＭＰＲ画像と、ドップラ画像のサー
フェスレンダリング画像又はボリュームレンダリング画
像とを合成し、血管の立体的な走行と腫瘍の内部構造と
の両者を同時に分かりやすく表示する手法が提案されて
いる。
【００１３】しかしながら、上記手法が適用された合成
画像表示では、視点から見て腫瘍断面のＭＰＲ画像の一
部が血管の三次元画像に覆い隠されてしまう場合があ
る。これにより表示血管が、切り出した腫瘍断面を通過
している血管であるか、それとも腫瘍断面外を走行する
血管であるかを区別することが困難となる場合がある。
従って、このことが画像診断の妨げになり、また、治療
上有益な情報を提供できないという問題があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情を考
慮してなされたものであり、その目的は、被検体の同一
部位について異なる撮影方式に従った撮影により得られ
た複数のボリュームデータにおける画像生成領域を適宜
に変化させながら三次元画像合成処理を行うことにより
画像診断及び治療上有益な画像を生成する医用画像処理
装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するため、本発明の医用画像処理装置は、次のよう
に構成されている。
【００１６】（１）本発明の医用画像処理装置は、同一
視線方向から見た同一被検体部位の複数の三次元画像を
生成しこれらを合成する医用画像処理装置において、前
記被検体部位の第一、第二のボリュームデータを入力す
る入力手段と、前記被検体部位の断面を設定する設定手
段と、前記設定手段により設定された断面の三次元画像
を前記第一のボリュームデータに基づいて生成し、前記
視線方向から見て前記断面から手前の空間に対応するデ
ータを除外して前記第二のボリュームデータに基づく三
次元画像を生成すると共に、この三次元画像を前記断面
の三次元画像に合成する合成手段と、を具備する。
【００１７】（２）本発明の医用画像処理装置は、上記
（１）に記載の装置であって、かつ前記視線方向から見
て前記断面から手前の空間に対応するデータを除外して
前記第二のボリュームデータに基づき生成された三次元
画像と、該データを除外しないで前記第二のボリューム
データに基づき生成された三次元画像とを切り替えて表
示する表示手段をさらに具備することを特徴とする。
【００１８】（３）本発明の医用画像処理装置は、上記
（１）又は（２）のいずれかに記載の装置であって、か
つ前記第一のボリュームデータに基づく断面の三次元画
像に前記第二のボリュームデータに基づく切断面の三次
元画像が合成表示される。
【００１９】（４）本発明の医用画像処理装置は、上記
（３）に記載の装置であって、かつ前記第二のボリュー
ムデータに基づく切断面の三次元画像の透明度を変化さ
せて前記第一のボリュームデータに基づく断面の三次元
画像に合成表示する。
【００２０】（５）本発明の医用画像処理装置は、上記
（１）乃至（４）のいずれかに記載の装置であって、か
つ前記設定手段により設定する断面の位置又は形状は可
変であることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。
【００２２】図１は本発明の医用画像処理装置の一実施
形態に係る三次元医用画像合成表示装置の概略構成を示
すブロック図である。この装置は、画像データ記憶部１
及び２、ボリュームデータ作成部２、ボリュームデータ
記憶部１及び２、断面位置設定部４、断面座標生成部
６、レンダリング条件設定部８、前領域削除設定部１
０、合成画像生成部１２、画像表示部１４により構成さ
れていると共に、医用画像を収集するための例えば超音
波診断装置１５に接続されている。他の実施形態にて後
に説明するが、本発明に係る医用画像処理装置は、磁気
共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置、Ｘ線コンピュータ断
層撮影（ＣＴ）装置、核医学診断装置（ガンマカメラ）
等に接続される装置としても実施可能である。
【００２３】画像データ記憶部１には、超音波診断装置
１５から第１の画像の画像データ及びその画像の位置情
報データが供給される。ここでは、超音波診断装置１５
による超音波三次元スキャンによって収集され、各々の
断面位置が異なる複数枚のＢモード画像を第１の画像と
する。１枚のＢモード画像（断面画像）は、被検体内に
おける臓器実質等の組織が描出された画像である。
【００２４】一方、画像データ記憶部２には、超音波診
断装置１５から第２の画像の画像データ及びその画像の
位置情報データが供給される。ここでは超音波診断装置
１５による上記と同一（時期）の超音波三次元スキャン
によって収集され、各々の断面位置が異なる複数枚のド
ップラー画像を第２の画像とする。１枚のドップラー画
像は、被検体内の移動物体（例えば血流等）が描出され
た画像である。
【００２５】ボリュームデータ作成部２は、画像データ
記憶部１に記憶されている第１の画像の画像データ及び
その画像の位置情報データを読み出す。該読み出された
位置情報データに基づき、画像データの構成要素である
複数の画素データが三次元記憶領域上の所定位置に配置
され、これが、読み出された全ての断面位置の画像デー
タについて繰り返される。また、読み出された画像デー
タの他に、所要の断面に関するデータが公知の補間演算
処理によって補われる。結果として、直交三軸の各々の
方向に沿って等間隔にサンプル点（「ボクセル」と称す
る）が配置されて成る第一のボリュームデータが作成さ
れる。また、ボリュームデータ作成部２は、同様にして
画像データ記憶部２に記憶されている第２の画像の画像
データ及びその画像の位置情報データを読み出し、これ
らの画像データ等に基づく第二のボリュームデータを作
成する。
【００２６】ボリュームデータ記憶部１は、ボリューム
データ作成部２により作成された第一のボリュームデー
タを記憶・保持し、ボリュームデータ記憶部２は、ボリ
ュームデータ作成部２により作成された第二のボリュー
ムデータを記憶・保持する。
【００２７】断面位置設定部４はボリュームデータ上の
所望の断面位置を対話的に設定するための手段であり、
例えばダイアルログウインドウ表示なのどグラフィカル
ユーザインターフェース（ＧＵＩ）手段を備える。
【００２８】断面座標生成部６は、ボリュームデータ記
憶部１から第一のボリュームデータを読み出し、断面位
置設定部４により設定された断面位置について、レンダ
リング条件設定部８により設定された視線方向に直交す
る第一ボリュームデータ上の設定断面を表す座標群（深
さマップ）を生成する。
【００２９】レンダリング条件設定部８は、第二のボリ
ュームデータに基づく三次元画像（本実施形態では「ボ
リュームレンダリング画像」とする）の作成に使用され
る条件、すなわちボリュームデータの構成要素である各
ボクセルに対する不透明度、カラー、および表示方向を
設定する。この表示方向は、合成する第一の三次元画像
の表示方向と同じであり、所定の投影面（表示面）に直
交する視線方向でもある。なお、第一の三次元画像（断
面画像）の不透明度、カラーについてもレンダリング条
件設定部８によって設定される。
【００３０】前領域削除設定部１０は、断面位置設定部
４により第一のボリュームデータに設定された断面より
も視線方向手前に相当する第二のボリュームデータ領域
を削除するか否かの設定をユーザが行うための手段であ
る。なお、ここでいう「削除する」とは、ボリュームデ
ータ記憶部２からボリュームデータ自体を消去するとい
う意味ではなく、後述するレンダリング処理において第
二ボリュームデータの一部領域を参照しない、つまり当
該領域のボリュームデータに基づく三次元画像を生成し
ないということを意味する。
【００３１】合成画像生成部１２は、ボリュームデータ
記憶部１に記憶されている第一のボリュームデータ及び
ボリュームデータ記憶部２に記憶されている第二のボリ
ュームデータを読み出し、レンダリング条件設定部８に
おいて設定された表示方向（すなわち投影方向であり、
視線方向である）に沿ってレンダリング処理を行い、第
一のボリュームデータに基づく第一の三次元画像（断面
画像）と第二のボリュームデータに基づく第二の三次元
画像との合成画像を生成する。このレンダリング処理で
は、第一の三次元画像と第二の三次元画像の各々に対し
レンダリング条件設定部８により設定された不透明度、
カラー等のレンダリング条件が用いられる。また、この
レンダリング処理は前領域削除設定部１０により設定さ
れた前領域削除の可否を考慮して行われる。合成画像生
成部１２により生成された合成画像は画像表示１４に出
力され、表示に供される。
【００３２】以下、第一のボリュームデータに任意の断
面を設定し、該設定断面を表現する深さマップを生成
し、該深さマップを参照しながら第一、第二のボリュー
ムデータに基づく２種の三次元画像の合成画像を生成す
るまでの処理を詳細に説明する。
【００３３】図２は、第一および第二のボリュームデー
タと、両ボリュームデータに基づく三次元画像が生成さ
れる投影面との関係を示す図である。同図に示すよう
に、本実施形態では２つのボリュームデータの座標系を
同一とする。この座標系をボリュームデータ座標系Vx-V
y-Vzと呼ぶことにする。図２において、ボリュームデー
タ座標系Vx-Vy-Vz上の球は、第一および第二のオブジェ
クトを示している。ここでは、第一のオブジェクトは第
一のボリュームデータに基づく三次元画像であり、第二
のオブジェクトは第二のボリュームデータに基づく三次
元画像である。画像表示部１４により表示される最終画
像は、第一および第二のオブジェクトをそれぞれ投影面
に投影した画像である。
【００３４】三次元画像を投影する投影面は、レンダリ
ング条件設定部８により設定された表示（視線）方向に
直交する所定の２次元平面とし、これをスクリーン座標
系Sx-Sy-Sdと呼ぶことにする。座標軸Sdは視線方向と同
一方向であり、投影面から座標軸Sdに沿ってボリューム
データ上の点まで伸ばした線分の長さを深さdと呼ぶこ
とにする。
【００３５】上述したように断面座標生成部６は、断面
位置設定部４により設定された断面位置の条件とレンダ
リング条件設定部８により設定された視線方向と、に従
って、第一のボリュームデータの断面位置の座標群を決
定する。
【００３６】ボリュームデータ上における「断面」と
は、医師による診断に供される断面画像（濃淡値画像）
が描出される領域であるとともに、例えば視点からみて
「断面」より手前側の三次元画像は非表示にする、しな
いなどといった三次元画像の表示対象領域の内外を区別
するための境界を表すものでもある。このため断面には
例えば以下（１）〜（３）に示すように閾値、数式、及
び座標等が設定されており、表示領域の決定条件として
用いられる。
【００３７】（１）ボリュームデータのあるボクセルの
値が、設定された閾値の範囲内であって、これに隣接す
るボクセルの値が閾値の範囲外である場合は、当該ボク
セルは断面上のボクセルとする。
【００３８】（２）ボリュームデータ座標系あるいはス
リーン座標系において、以下ような数式で表される座標
の範囲内／外の境界を断面とする。
【００３９】例１：次の条件を満たすスリーン座標系の
座標(xs,ys,ds)は領域内である。
【００４０】Lxs <xs &&xs <Hxs &&Lys <ys &&ys <Hys
&&Lds <ds &&ds <Hds 例２：次の条件を満たすボリュームデータ座標系の座標
(xv,yv,zv)は領域内である。
【００４１】(xv-Oxv)2 +(yv-Oyv)2 +(yv-Oyv)2 <Rv2 （３）ボリュームデータ座標系あるいはスクリーンデー
タ座標系の各座標毎に、領域内／外を指定し、この境界
を断面として設定する。
【００４２】そして本実施形態では、第一のボリューム
データの断面位置（断面画像）をスクリーン座標系の座
標として求める。即ち、スクリーンから表示対象断面ま
での深さ値を格納した二次元配列を求める。これを深さ
マップD1(x,y)と称する。
【００４３】図３は深さマップの作成手順を示すフロー
チャートである。まず、ステップＳ１において、断面画
像の深さマップD1(x,y)を初期化（例えば(0,0)を設定）
する。次に、スクリーン座標系上の投影面の座標(x,y)
を通る視線方向View(x,y)を初期設定する。また、注目
点の深さdを初期化（例えば0すなわち投影面上を設定）
する。
【００４４】次に、深さマップ上のある点(x,y)の深さd
を次のようにして求める。
【００４５】まず、注目点の座標(x,y,d)がオブジェク
ト１中の設定領域内に含まれるか否かを判断する（ステ
ップＳ４）。
【００４６】ステップＳ５において注目点が上記設定領
域外であると判断された場合には、注目点の深さを視線
方向に沿って１ボクセルの大きさに相当する微少量だけ
進めたのち（ステップＳ８）、ステップＳ４に戻る。一
方、注目点が上記設定領域内に含まれると判断された場
合は、注目点(x,y,d)のボクセル値V1(x,y,d)を求め（ス
テップＳ５）、これが所定の閾値の範囲内であるか否か
を判断する（ステップＳ６）。かかる閾値処理により第
一のボリュームデータから表示対象物が抽出される。
【００４７】ステップＳ６において、注目点のボクセル
値が上記閾値の範囲外であると判断された場合には、ス
テップＳ８に移行し、上記と同様に注目点を視線方向に
沿って進める。一方、注目点のボクセル値が上記閾値の
範囲内に含まれると判断された場合には注目点の深さ値
dを深さマップD1(x,y)に書込み（ステップＳ７）、当該
注目点に係る投影面上の点(x,y)での深さ値dの計算を終
える。
【００４８】また、注目点の深さが最大深さDmaxとなっ
た場合、注目点の深さ値dをDmaxとし、この点(x,y)での
深さ値の計算を終了する（ステップＳ９）。
【００４９】そして、投影面の座標(x,y)を更新したの
ち（ステップＳ１０）、投影面上の全ての座標（画素）
につき深さ値dが求まるまで、ステップＳ２〜Ｓ１１の
処理を繰り返す。結果として、深さマップD1(x,y)が作
成される。
【００５０】上述したように、画像表示部１４により表
示される最終画像は、第一および第二のオブジェクトを
それぞれ投影面に投影した画像である。両ボリュームデ
ータのボリュームデータ座標系Vx-Vy-Vzが同一であり、
かつ第一および第二のオブジェクトを同一の投影面に対
し投影するため、最終画像は両オブジェクトの合成画像
となる。
【００５１】図４は、合成画像の生成手順を示すフロー
チャートである。
【００５２】先ずステップＳ１において、投影面のある
点(x,y)の画素値I(x,y)を求める場合、先ずはこの点を
通る視線方向View(x,y)を設定し、同じくこの点を通る
光線の強さをIntensityを１で初期化する。さらに、画
素値I(x,y)を０で初期化する。
【００５３】次に、ステップＳ２において、前領域削除
設定部１０により前領域削除が指定されているか否かを
判断する。前領域削除が指定されいない場合、注目点の
初期位置を投影面上に置く。すなわち深さdを０で初期
化する（ステップＳ４）。
【００５４】一方、前領域削除が指定されている場合
は、深さマップの値D1(x,y)を調べ、この値が最大深さD
max未満であるか否かを判定し（ステップＳ３）、最大
深さDmax未満であるならば、注目点の初期位置を断面上
に置く。すなわち深さdをD1(x,y)とする（ステップＳ
５）。一方、最大深さDmax以上であるならば、注目点の
初期位置を投影面上に置く。すなわち、深さdを０で初
期化する（ステップＳ４）。このように、注目点の初期
位置を投影面上におくか、それとも深さマップで示され
る断面上におくか前領域削除設定に従って切り替えるこ
とにより、ボリュームデータを参照しながら三次元画像
を生成する際の参照領域（すなわち画像生成領域）を変
化させることができる。
【００５５】次に、注目点付近の第二のボリュームデー
タの濃度勾配ベクトルGradient(V2(x,y,d))、光線方向
ベクトルLight、光線強度Intensity、及び注目点の第二
のボリュームデータのボクセル値V2(x,y,d)に基づいて
設定された色Color2(V2(x,y,d))により、第二のボリュ
ームデータの注目点の色I2(x,y,d)を計算する（ステッ
プＳ６）。
【００５６】この場合の計算方法は、ボリュームレンダ
リング処理において一般的に用いられている例えば次の
ような計算式（１）を用いる方法とする。
【００５７】 I2(x,y,d)=Reflection(Gradient(V2(x,y,d)),Light)*Intensity*Color2(V2(x, y,d)) …（１） ボリュームレンダリング処理の詳細については、例えば
参考文献：R.A.Drebinet al.,“Volume Rendering",Com
puter Graphics,22(4),1988 65-74の記載を参考にでき
る。
【００５８】上記計算により求められた第二のボリュー
ムデータの注目点の色I2(x,y,d)に、第二のボリューム
データの不透明度Opacity2(V2(x,y,d))を乗じた値を画
素値I(x,y)に加算する（ステップＳ７）。この場合の計
算式は次の通りである。
【００５９】 I(x,y)+=I2(x,y,d)*Opacity2(V2(x,y,d)) …（２）
（但し「A+=B」は「A=A+B」と同義） ここで、注目点の深さdが第一のボリュームの断面位置
と等しいか否かを判定する（ステップＳ８）。第一のボ
リュームの断面位置は、既に作成された深さマップD1
(x,y)を参照して知ることができる。
【００６０】注目点の深さdが第一のボリュームの断面
位置と等しい場合には、まず第一のボリュームデータの
ボクセル値V1(x,y,d)に基づく色Color1(V1(x,y,d))すな
わち断面の色I1(x,y,d)を計算する（ステップＳ９）。
この場合の計算式は次の通りである。
【００６１】I1(x,y,d)=Color1(V1(x,y,d)) …（３） つぎにこの色I1(x,y,d)に不透明度Opacity1(V1(x,y,d))
を乗じた値を画素値I(x,y)に加算する。つまり画素値に
断面の色が加算される（ステップＳ１１）。この場合の
計算式は次の通りである。
【００６２】 I(x,y)+=I1(x,y,d)*Opacity1(V1(x,y,d)) …（４） さらに、第一のボリュームデータの不透明度Opacity1(V
1(x,y,d))と第二のボリュームデータの不透明度Opacity
2(V2(x,y,d))とに応じて光線強度Intensityを減衰させ
る。この場合の計算式は次の通りである。
【００６３】 Intensity*=(1-(Opacity1(V1(x,y,d)))+Opacity2(V2(x,y,d))) …（５） （ 但し「A*=B」は「A=A*B」と同義） 一方、ステップＳ８において注目点の深さdが第一のボ
リュームの断面位置と等しくないと判定された場合に
は、断面の色の加算は行わず、第二のボリュームデータ
の不透明度Opacity2(V2(x,y,d))のみに基づいて光線強
度Intensityを減衰させる（ステップＳ１０）。この場
合の計算式は次の通りである。
【００６４】 Intensity*=(1-(Opacity2(V2(x,y,d)) …（６） ここで、光線強度Intensityが最小の光強度εよりも大
きいか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００６５】光線強度Intensityが最小の光強度εより
も大きければ、さらに注目点を視線方向に１ボクセルの
大きさに相当する長さぶん、わずかに進める（ステップ
Ｓ１４）。そして光線強度Intensityが最小の光強度ε
よりも大きく、かつ注目点の深さdが最大深さDmax以下
の場合は、進めた注目点について再度、画素値I(x,y)を
求める計算（ステップＳ６〜）を繰り返す。
【００６６】一方、光線強度Intensityが最小の光強度
ε以下である場合又は注目点の深さdが最大深さDmaxを
超えた場合、当該点(x,y)における画素値の計算を終了
して投影面の座標(x,y)を更新し、次の投影画素の画素
値計算を開始する（ステップＳ１７）。これを全ての投
影画素値について繰り返す。
【００６７】図５は第一のボリュームデータに対して設
定する不透明度の一例を示した図である。不透明度を全
て１とすれば、断面の背後の領域は断面に隠れて見えな
くなる。一方、不透明度を１未満の値にすれば、断面の
背後の領域は不透明度に応じ、透けて見えるようにな
る。
【００６８】図６は第二のボリュームデータに対して設
定する不透明度の一例を示した図である。本実施形態の
ように第二のボリュームデータが血流量を示すボリュー
ムデータである場合、血流量の多いボクセルに高い不透
明度を設定し、血流量の少ないボクセルに低い不透明度
を設定することによって、血流の多い部位が鮮明に描出
されたボリュームレンダリング画像を得ることができ
る。
【００６９】図７及び図８はそれぞれ第一、第二のボリ
ュームデータに対して設定するカラー条件の一例を示し
ている。図７に示すように各ボクセル値に対して、赤、
緑、青の色成分に同じ値を割り当てれば（カラー条件を
示す３つの直線が同一となっている）、第一のボリュー
ムデータの断面画像は白黒画像となる。また、図８に示
すように、各ボクセル値に対して、赤、緑、青の色成分
の各々に異なる値を割り当てれば、第二のボリュームデ
ータの三次元画像はカラー画像となる。
【００７０】図９は以上の処理によって作成された合成
画像を画像表示部１４に表示させた際の表示例を示す図
である。
【００７１】Ｃ１は第一のボリュームデータに基づく三
次元画像（Ｂモードの断面画像）を示しており、ボリュ
ームの中央を通る平面が断面位置として指定されてい
る。Ｃ２は第二のボリュームに基づく三次元画像（血流
ドップラ画像）を示している。この画像Ｃ２には血流領
域を表示する断面位置およびそのレンダリング条件が適
宜、設定されている。ｎは画像Ｃ１よりも視線方向手前
側の部分を示している。
【００７２】観察者からの指示に基づく前領域削除設定
部１０による前領域削除が指定されると、断面画像を境
に部分ｎが削除されるとともに、断面画像上に血流領域
の切り口が合成され表示される。この様子を図９（ｂ）
に示す。
【００７３】なお、合成画像の全体は、レンダリング条
件を変えてレンダリングを再実行することで任意に回転
可能である。つまり、表示方向（視線方向）は可変であ
る。また、断面の位置及び形状も任意に変更可能であ
る。さらに、前領域削除を設定した場合に表示される血
流ドップラ画像の断面に対し、不透明度の重み付けを変
化させることで、表示態様を適切に変化させることもで
きる。
【００７４】以上説明した本実施形態によれば、上述し
たように、視線方向に沿った注目点の処理では、注目点
の初期位置を投影面上におくか、それとも深さマップで
示される断面上におくか前領域削除設定に従って切り替
えることにより、ボリュームデータを参照しながら三次
元画像を生成する際の参照領域（すなわち画像生成領
域）を変化させることができる。これにより、設定断面
よりも視点方向手前側を走行する血管の部分については
一時的に画像生成せず、断面を通過する血管の断面画像
を腫瘍の断面画像に合成して表示するといった表示制御
（視線方向手前側の血管画像を一時的な非表示状態にす
る）が可能となる。このような表示制御によれば、例え
ば血管の走行状態と腫瘍の内部構造との関係を正確かつ
容易に把握できるようになる。
【００７５】したがって、本実施形態によれば、被検体
の同一部位について異なるＢモード及びドップラーモー
ドにより得られた第一及び第二のボリュームデータにお
ける画像生成領域を適宜に変化させながら三次元画像合
成処理を行うことにより、画像診断及び治療上有益な画
像を生成する三次元医用画像合成表示装置を提供でき
る。
【００７６】次に、本発明の医用画像処理装置の他の実
施形態を説明する。
【００７７】上述した実施形態は、本発明の医用画像処
理装置を超音波診断装置に組み合わせた三次元医用画像
合成表示装置に関するものであった。本実施形態は超音
波診断装置のみならず、医用分野で取り扱われるＸ線コ
ンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置、磁気共鳴イメージン
グ（ＭＲＩ）装置、核医学診断装置などの各種医用画像
診断装置に対し本発明に係る医用画像処理装置を組み合
わせた実施の形態に関する。
【００７８】先ず、上述した超音波診断装置は、組織画
像であるＢモード画像と血流画像であるカラードップラ
ー画像又はパワードップラー画像を同一の超音波走査に
よって同時に収集できる点に特徴がある。第一の三次元
画像の生成にＢモード画像を用い、第二の三次元画像の
生成にカラードップラー画像又はパワードップラー画像
を用い、両画像を合成して表示することにより被検体組
織と流体（例えば血流）との三次元的な位置関係を効果
的に表示できる。
【００７９】また、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装
置は、多岐にわたるイメージング方式が開発されてお
り、イメージング方式を選択することにより水若しくは
脂肪の分布画像や血流画像等を得ることが可能である。
【００８０】ＭＲＩ装置は、上記した超音波診断装置の
ように同一部位に関する異種の画像を同時に得ることは
できない。そこで、被検体の体位を静止状態に保ち、か
つ連続的に異種のイメージングを実行する。これにより
同一部位に関する異種の画像を逐次に得る。そして、例
えば第一の三次元画像の生成に病変部位の強調画像を用
い、第二の三次元画像の生成に、異なる時期に収集した
血流画像を用い、上述した本発明に従って両画像を合成
表示する。これにより病変部と血流との三次元的な位置
関係を効果的に表示できる。
【００８１】また、異なる医用画像診断装置（モダリテ
ィ）から得られた画像の合成表示を行っても良い。例え
ば、Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置は、ＭＲＩ
画像よりもコントラストは劣るものの軟組織や骨組織が
明瞭に描出された画像を得ることができる。また、被検
体に造影剤を注入して撮影を行うことで、血流や患部が
強調して描出された画像を得ることもできる。
【００８２】そして、上記ＭＲＩ装置により得た画像
と、Ｘ線ＣＴ装置により得た画像とを画像合成する。し
かしながら、両画像は異なるモダリティにより得たもの
であるから画像同士の位置や倍率等が一致せず、単純に
画像合成して比較観察することができない場合がある。
【００８３】そこで、本願発明と同一出願人による出願
に係る特開平１０―１３７１９０号公報に記載の医用画
像処理装置の構成を応用する。つまり、異種のモダリテ
ィにより得られた画像を、両者を比較観察可能なように
位置合わせすることで、両者を合成可能なボリュームデ
ータを準備する。しかる後にこれまでに説明した本発明
の三次元画像合成を行う。
【００８４】ＳＰＥＣＴ装置などの核医学診断装置で
は、使用する核種、薬剤を適切に選択することで被検体
の機能的な情報を画像化できる。Ｘ線ＣＴ装置とＭＲＩ
装置との組み合わせの場合と同様に、ＳＰＥＣＴ装置に
より得られた画像とＸ線ＣＴ装置により得られた画像と
は、単純に画像合成して比較観察することができない場
合がある。このため、例えば本願発明と同一出願人によ
る出願に係る特開平１０―１３７２３１号公報に記載の
医用画像処理装置の構成を適用し、同一被検体のＸ線Ｃ
Ｔ画像とＳＰＥＣＴ画像との立体的な位置関係を求めて
一致させる。上記公報に記載の医用画像処理装置では、
解剖学的な形態情報に基づいて選択した複数画像情報の
相対的な位置関係を算出し、選択した複数画像情報相互
間の位置合わせを行う。
【００８５】そして、第一の三次元画像の生成にＸ線Ｃ
Ｔ装置で得られた例えば骨および軟組織の画像を用い、
第二の三次元画像の生成にＳＰＥＣＴ装置により得られ
た機能画像を用い、両画像の合成画像を生成することに
より、対象物の形態と機能との両者を関連付けた効果的
な表示を行うことができる。
【００８６】なお、本発明は上述した実施形態のみに限
定されず種々変形して実施可能である。例えば上述した
実施形態は２種類の三次元（ボリューム）データの合成
表示を行うものであったが、３種類以上の三次元データ
を扱う場合であっても、実施形態に記載した本発明の原
理に従って合成表示を行うことが可能である。
【００８７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被検体の同一部位について異なる撮影方式に従った撮影
により得られた複数のボリュームデータにおける画像生
成領域を適宜に変化させながら三次元画像合成処理を行
うことにより画像診断及び治療上有益な画像を生成する
医用画像処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の医用画像処理装置の一実施形態に係る
三次元医用画像合成表示装置の概略構成を示すブロック
図
【図２】第一および第二のボリュームデータと、両ボリ
ュームデータに基づく三次元画像が生成される投影面と
の関係を示す図
【図３】深さマップの作成手順を示すフローチャート
【図４】三次元合成画像の生成手順を示すフローチャー
ト
【図５】第一のボリュームデータに対して設定する不透
明度の一例を示した図
【図６】第二のボリュームデータに対して設定する不透
明度の一例を示した図
【図７】第一のボリュームデータに対して設定するカラ
ー条件の一例を示した図
【図８】第二のボリュームデータに対して設定するカラ
ー条件の一例を示した図
【図９】作成された合成画像を画像表示部に表示させた
際の表示例を示す図
【符号の説明】
２…ボリュームデータ作成部 ４…断面位置設定部 ６…断面座標生成部 ８…レンダリング条件設定部 １０…前領域削除設定部 １２…合成画像生成部 １４…画像表示部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山形 仁 栃木県大田原市下石上1385番の１ 株式会 社東芝那須工場内 Ｆターム(参考） 5B050 AA02 BA03 BA09 EA19 FA09 5B057 AA08 AA09 BA05 BA07 BA24 CA13 CB13 CE08 CH18

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 同一視線方向から見た同一被検体部位の
    複数の三次元画像を生成しこれらを合成する医用画像処
    理装置において、 前記被検体部位の第一、第二のボリュームデータを入力
    する入力手段と、 前記被検体部位の断面を設定する設定手段と、 前記設定手段により設定された断面の三次元画像を前記
    第一のボリュームデータに基づいて生成し、前記視線方
    向から見て前記断面から手前の空間に対応するデータを
    除外して前記第二のボリュームデータに基づく三次元画
    像を生成すると共に、この三次元画像を前記断面の三次
    元画像に合成する合成手段と、を具備することを特徴と
    する医用画像処理装置。
  2. 【請求項２】 前記視線方向から見て前記断面から手前
    の空間に対応するデータを除外して前記第二のボリュー
    ムデータに基づき生成された三次元画像と、該データを
    除外しないで前記第二のボリュームデータに基づき生成
    された三次元画像とを切り替えて表示する表示手段をさ
    らに具備することを特徴とする請求項１に記載の医用画
    像処理装置。
  3. 【請求項３】 前記第一のボリュームデータに基づく断
    面の三次元画像に前記第二のボリュームデータに基づく
    切断面の三次元画像が合成表示される請求項１又は２の
    いずれか一項に記載の医用画像処理装置。
  4. 【請求項４】 前記第二のボリュームデータに基づく切
    断面の三次元画像の透明度を変化させて前記第一のボリ
    ュームデータに基づく断面の三次元画像に合成表示する
    請求項３に記載の医用画像診断装置。
  5. 【請求項５】 前記設定手段により設定する断面の位置
    又は形状は可変であることを特徴とする請求項１乃至４
    のいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
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