JP2001076184A - ３次元表示方法および３次元表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 奥行き方向の異なる位置に多数の体内構造物
が存在するときでも見やすい画面を表示する。 【解決手段】 操作者が指定した体内構造物を抽出する
範囲に制限して３次元モデルから所定のＣＴ値範囲のピ
クセル（画素）を抽出し、視点位置から見て最も手前に
ある体内構造物（例えば大腸Ｄ）の壁面およびその背後
にある別の体内構造物（例えば前記壁面の近傍を走行す
る血管Ｂ）を半透明にして重ねた如き内視鏡モードの３
次元イメージを作成し、表示する。 【効果】 必要な構造物のみを選択的に表示できるの
で、スッキリとした画面を表示できる。内視鏡モードの
３次元イメージを表示するのに有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元表示方法お
よび３次元表示装置に関し、さらに詳しくは、奥行き方
向の異なる位置に多数の構造物が存在するときでも見や
すい画面を表示できる３次元表示方法および３次元表示
装置に関する。特に、Ｘ線ＣＴ（Ｃomputed Tomograph
y）装置などの医用画像診断装置において、内視鏡モー
ドの３次元イメージを表示するのに有用である。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来のＸ線ＣＴ装置の一例を
示す構成図である。このＸ線ＣＴ装置５００は、スキャ
ナ装置１と，画像処理装置５２と，表示装置３と，入力
装置５４とを具備して構成されている。前記画像処理装
置５２は、３次元モデル作成部２ａと，ＣＴ値範囲入力
部２ｂと，視点位置・視野中心線方向入力部２ｃと，内
視鏡モード３次元イメージ作成表示部５２ｅとを含んで
いる。

【０００３】スキャナ装置１は、患者Ｋを異なるスライ
ス（平板状の断層撮像領域）位置でスキャンし、複数の
スライスのスキャンデータを収集する。画像処理装置５
２の３次元モデル作成部２ａは、前記複数のスライスの
スキャンデータを処理して、各スライスの２次元イメー
ジを作成し、それら２次元イメージから３次元モデルを
作成する。操作者は、内視鏡モードの３次元イメージを
作成したい体内構造物（例えば消化器管や血管など）の
ＣＴ値範囲を入力装置５４から入力する。画像処理装置
５２のＣＴ値範囲入力部２ｂは、入力されたＣＴ値範囲
を受け取り、内視鏡モード３次元イメージ作成表示部５
２ｅに渡す。

【０００４】操作者は、前記体内構造物の内部空間に視
点位置（仮想の内視鏡のレンズ位置）を定め、その視点
位置を入力装置５４から入力する。また、視野中心線方
向（仮想の内視鏡のレンズ光軸方向）を入力装置５４か
ら入力する。画像処理装置５２の視点位置・視野中心線
方向入力部２ｃは、入力された視点位置および視野中心
線方向を受け取り、内視鏡モード３次元イメージ作成表
示部５２ｅに渡す。

【０００５】画像処理装置５２の内視鏡モード３次元イ
メージ作成表示部５２ｅは、前記視点位置から前記視野
中心線方向に放射状に広がる視野内で前記ＣＴ値範囲の
ピクセル（画素）を３次元モデルから抽出し、前記視点
位置から見た体内構造物（例えば消化器管）の壁面およ
びその背後にある別の体内構造物（例えば血管）を半透
明にして重ねた如き３次元イメージを作成するボリュー
ムレンダリング（volume rendering）を行い、該３次元
イメージを表示装置３に表示する。

【０００６】図１１は、上記Ｘ線ＣＴ装置５００を用い
て内視鏡モードの３次元イメージを表示する手順のフロ
ー図である。ステップＶ１では、患者Ｋを異なるスライ
ス位置でスキャンし、連続した複数の２次元イメージを
取得し、それら２次元イメージから３次元モデルを作成
する。

【０００７】ステップＶ２では、操作者は、入力装置５
４を用い、上記複数の２次元イメージ中の適当な一つの
２次元イメージを選択する。ステップＶ３では、操作者
が、内視鏡モードの３次元イメージを作成したい体内構
造物（例えば大腸Ｄや血管Ｂ）のＣＴ値範囲を上記選択
した２次元イメージから読み取って入力する。ステップ
Ｖ４では、操作者が、体内構造物の内部空間に視点位置
を定め、その視点位置を入力する。

【０００８】ステップＶ５６では、画像処理装置５２の
内視鏡モード３次元イメージ作成表示部５２ｅは、ボリ
ュームレンダリングを行い、前記視点位置から見た体内
構造物の壁面およびその背後にある別の体内構造物を半
透明にして重ねた如き３次元イメージを作成する。例え
ば、図１２に示すように、大腸Ｄの内部空間（管腔内）
が表示上の「透明領域」Ｒａとして透けて見え、大腸Ｄ
の壁面およびその壁面下を走行する血管Ｂ，Ｂ’が表示
上の「半透明領域」Ｒｂ’となる。この結果、例えば、
図１３に示すような３次元イメージＴ’が作成される。

【０００９】図１１に戻り、ステップＶ５７では、画像
処理装置５２の内視鏡モード３次元イメージ作成表示部
５２ｅは、前記３次元イメージＴ’を表示装置３に表示
する。ステップＶ８では、操作者が視点位置か視野中心
方向を変更したかチェックし、変更していないなら現在
の表示を維持し、変更したなら前記ステップＶ５６に戻
って３次元イメージを更新する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のＸ線ＣＴ装
置５００では、奥行き方向の異なる位置に多数の体内構
造物が存在するとき、種々の体内構造物が乱雑に重なり
合って表示されてしまい、画面が見にくくなる問題点が
ある。例えば、図１３のように、大腸Ｄの壁面と，関心
のある血管Ｂと，関心のない血管Ｂ’とが重なり合って
表示されてしまうと、関心のある血管Ｂの走行状態を把
握し難くなる。そこで、本発明の目的は、奥行き方向の
異なる位置に多数の構造物が存在するときでも見やすい
画面を表示できる３次元表示方法および３次元表示装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、本発明
は、奥行き方向の異なる位置にある複数の構造物を抽出
し、それらを半透明にして重ねて画面に表示する３次元
表示方法であって、前記抽出する範囲を操作者が指定で
きるようにしたことを特徴とする３次元表示方法を提供
する。上記第１の観点による３次元表示方法では、複数
の構造物を抽出する範囲を操作者が制限できるので、多
数の構造物が乱雑に重なりあって表示されて画面が見に
くくなることを軽減し、操作者が立体構造を明確に把握
できるようになる。すなわち、必要な（関心のある）構
造物を含み、不必要な（関心のない）構造物を含まない
ように抽出範囲を制限することで、必要な構造物のみを
半透明にして重ねて表示することができ、不必要な構造
物が表示される不都合を軽減することが出来る。

【００１２】第２の観点では、本発明は、上記構成の３
次元表示方法において、前記抽出する範囲を、所定の奥
行き方向において最も手前にある構造物を基準として指
定できるようにしたことを特徴とする３次元表示方法を
提供する。上記第２の観点による３次元表示方法では、
構造物を抽出する範囲を、最も手前にある構造物を基準
として指定できるので、最も手前にある構造物とその背
後に近接して存在する別の構造物とを選択的に抽出する
ことが出来る。

【００１３】第３の観点では、本発明は、上記構成の３
次元表示方法において、前記抽出する範囲を、視点位置
を基準として指定できるようにしたことを特徴とする３
次元表示方法を提供する。上記第３の観点による３次元
表示方法では、構造物を抽出する範囲を、視点位置を基
準として指定できるので、視点位置から所定の距離内に
存在する構造物を部分的に抽出することが出来る。

【００１４】第４の観点では、本発明は、奥行き方向の
異なる位置にある複数の構造物を抽出する構造物抽出手
段と、前記抽出する範囲を操作者が指定する抽出範囲指
定手段と、前記抽出した構造物を半透明にして重ねて画
面に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする３
次元表示装置を提供する。上記第４の観点による３次元
表示装置では、上記第１の観点による３次元表示方法を
好適に実施できる。したがって、多数の構造物が乱雑に
重なりあって画面が見にくくなることを軽減することが
出来る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図に示す実施の形態により
本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発
明が限定されるものではない。

【００１６】−第１の実施形態− 図１は、本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置
１００を示す構成図である。このＸ線ＣＴ装置１００
は、スキャナ装置１と，画像処理装置２と，表示装置３
と，入力装置４とを具備して構成されている。前記画像
処理装置２は、３次元モデル作成部２ａと，ＣＴ値範囲
入力部２ｂと，視点位置・視野中心線方向入力部２ｃ
と，３次元モデル抽出範囲指定部２ｄと，内視鏡モード
３次元イメージ作成表示部５ｅとを含んでいる。

【００１７】スキャナ装置１は、患者Ｋを異なるスライ
ス（平板状の断層撮像領域）位置でスキャンし、複数の
スライスのスキャンデータを収集する。画像処理装置２
の３次元モデル作成部２ａは、前記複数のスライスのス
キャンデータを処理して、各スライスの２次元イメージ
を作成し、それら２次元イメージから３次元モデルを作
成する。操作者は、内視鏡モードの３次元イメージを作
成したい体内構造物（例えば消化器管や血管など）のＣ
Ｔ値範囲を入力装置４から入力する。画像処理装置２の
ＣＴ値範囲入力部２ｂは、入力されたＣＴ値範囲を受け
取り、内視鏡モード３次元イメージ作成表示部２ｅに渡
す。

【００１８】操作者は、前記体内構造物の内部空間に視
点位置（仮想の内視鏡のレンズ位置）を定め、その視点
位置を入力装置４から入力する。また、視野中心線方向
（仮想の内視鏡のレンズ光軸方向）を入力装置４から入
力する。画像処理装置２の視点位置・視野中心線方向入
力部２ｃは、入力された視点位置および視野中心線方向
を受け取り、内視鏡モード３次元イメージ作成表示部２
ｅに渡す。

【００１９】操作者は、体内構造物を抽出する範囲を入
力装置４を用いて指定する。画像処理装置２の３次元モ
デル抽出範囲指定部２ｄは、体内構造物を抽出する範囲
を受け取り、内視鏡モード３次元イメージ作成表示部２
ｅに渡す。

【００２０】画像処理装置２の内視鏡モード３次元イメ
ージ作成表示部２ｅは、前記体内構造物を抽出する範囲
に制限して、前記視点位置から前記視野中心線方向に放
射状に広がる視野内で前記ＣＴ値範囲のピクセル（画
素）を３次元モデルから抽出し、前記視点位置から見た
体内構造物（例えば消化器管）の壁面およびその背後に
ある別の体内構造物（例えば血管）を半透明にして重ね
た如き３次元イメージを作成するボリュームレンダリン
グを行い、該３次元イメージを表示装置３に表示する。

【００２１】図２は、上記Ｘ線ＣＴ装置１００を用いて
内視鏡モードの３次元イメージを表示する手順のフロー
図である。ステップＶ１では、患者Ｋを異なるスライス
位置でスキャンし、連続した複数の２次元イメージを取
得し、それら２次元イメージから３次元モデルを作成す
る。図３に、連続した複数の２次元イメージＳ１〜Ｓ７
を例示する。Ｄは、大腸である。Ｋは大腸Ｄの内部空間
である管腔である。Ｂは、操作者が関心を持っている動
脈などの血管である。Ｂ’は、操作者が関心を持ってい
ない血管である。

【００２２】図２に戻り、ステップＶ２では、操作者
は、上記複数の２次元イメージ中の適当な一つの２次元
イメージを選択する。例えば２次元イメージＳ１〜Ｓ７
中のＳ５を選択する。ステップＶ３では、操作者が、内
視鏡モードの３次元イメージを作成したい体内構造物
（例えば大腸Ｄや血管Ｂ）のＣＴ値範囲を上記選択した
２次元イメージから読み取って入力する。例えば、２次
元イメージＳ５において大腸ＤのピクセルのＣＴ値範囲
が“３００以上”であったなら、ＣＴ値範囲の下限値と
して“３００”を入力する（必要なら、さらに上限値を
入力してもよい）。ステップＶ４では、操作者が、体内
構造物の内部空間に視点位置を定め、その視点位置を入
力する。例えば、図４に示すように、大腸Ｄの内部空間
である管腔Ｋ内の一点にカーソルＵを合せてポインティ
ングする。また、視線中心線方向を入力する。例えば、
表示された２次元イメージの“奥方向”を入力する。

【００２３】図２に戻り、ステップＶ５では、操作者
は、体内構造物を抽出する範囲を、所定の奥行き方向に
おいて最も手前にある体内構造物（本例では大腸Ｄの壁
面）を基準として入力装置４を用いて指定する。例え
ば、図５において、操作者が関心を持っている血管Ｂを
含み、操作者が関心を持っていない血管Ｂ’を含まない
範囲（本例では大腸Ｄの壁面からの深さ）を指定する。
ステップＶ６では、体内構造物を抽出する範囲に制限し
て３次元モデルから、前記視点位置から見た体内構造物
（例えば消化器管）の壁面およびその背後にある別の体
内構造物（例えば血管）を抽出し、それらを半透明にし
て重ねた如き３次元イメージを作成する。例えば、図５
に示すように、大腸Ｄの内部空間（管腔内）が表示上の
「透明領域」Ｒａとして透けて見え、該「透明領域」Ｒ
ａの外側で前記体内構造物を抽出する範囲に含まれる領
域（斜線領域で示す）すなわち大腸Ｄの壁面およびその
壁面近傍を走行する血管Ｂが表示上の「半透明領域」Ｒ
ｂとなる。この結果、例えば、図６に示すような３次元
イメージＴが作成される。大腸Ｄの壁面に、操作者が関
心を持っている血管Ｂのみが半透明に重なっている（３
次元イメージＴに、操作者が関心を持っていない血管
Ｂ’が含まれなくなる）。

【００２４】図２に戻り、ステップＶ７では、画像処理
装置２の内視鏡モード３次元イメージ作成表示部２ｅ
は、前記３次元イメージＴを表示装置３に表示する。ス
テップＶ８では、操作者が視点位置か視野中心方向を変
更したかチェックし、変更していないなら現在の表示を
維持し、変更したなら前記ステップＶ６に戻って３次元
イメージを更新する。

【００２５】以上のＸ線ＣＴ装置１００によれば、体内
構造物を抽出する範囲を、所定の奥行き方向において最
も手前にある体内構造物を基準として指定するので、最
も手前にある体内構造物とその背後に近接して存在する
体内構造物を選択的に抽出することができ、関心のない
体内構造物が乱雑に重なりあって表示されることを防止
できる。

【００２６】−第２の実施形態− 図７は、本発明の第２の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置
を用いて内視鏡モードの３次元イメージを表示する手順
のフロー図である。なお、Ｘ線ＣＴ装置の基本構成は、
図１のＸ線ＣＴ装置１００と同様である。ステップＶ１
〜Ｖ４は、図２のステップＶ１〜Ｖ４と同じ処理であ
る。ステップＶ５ａでは、操作者は、体内構造物を抽出
する範囲を、上記ステップＶ４で指定した視点位置を基
準として入力装置４を用いて指定する。例えば、図８に
おいて、視点位置から最大奥行位置Ｐまでの距離を指定
する。

【００２７】図７に戻り、ステップＶ６ａでは、体内構
造物を抽出する範囲に制限して３次元モデルから、前記
視点位置から見た体内構造物（例えば消化器管）の壁面
およびその背後にある別の体内構造物（例えば血管）を
抽出し、それらを半透明にして重ねた如き３次元イメー
ジを作成する。例えば、図８に示すように、部分的に抽
出された大腸Ｄαの内部空間（管腔内）が表示上の「透
明領域」Ｒ１として透けて見え、該「透明領域」Ｒ１の
外側で前記最大奥行位置Ｐまでの範囲に含まれる領域
（斜線領域で示す）が表示上の「半透明領域」Ｒ２とな
る。なお、体内構造物を抽出する範囲は、視線中心線方
向に直交する断面（点線Ｐで示す）で規定してもよい
し、前記距離を半径とする球面（一点鎖線Ｑで示す）で
規定してもよい。この結果、例えば、図９に示すような
３次元イメージＴαが作成される。部分的に抽出された
大腸Ｄαの壁面に、部分的に抽出された血管Ｂαが半透
明に重なっている（３次元イメージＴαに、体内構造物
を抽出する範囲外の区間の大腸Ｄや血管Ｂが含まれなく
なる）。

【００２８】図７に戻り、ステップＶ７ａでは、画像処
理装置２の内視鏡モード３次元イメージ作成表示部２ｅ
は、前記３次元イメージＴαを表示装置３に表示する。
ステップＶ８では、操作者が視点位置か視野中心方向を
変更したかチェックし、変更していないなら現在の表示
を維持し、変更したなら前記ステップＶ６ａに戻って３
次元イメージを更新する。

【００２９】以上のＸ線ＣＴ装置によれば、体内構造物
を抽出する範囲を、視点位置を基準として指定するの
で、視点位置から所定の距離内に存在する体内構造物を
部分的に抽出することができ、不必要な部分の体内構造
物が乱雑に重なりあって表示されることを防止できる。

【００３０】−他の実施形態− （１）上記実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置について説明し
たが、例えばＭＲＩ（magnetic resonance imaging）装
置などの他の画像診断装置に対しても、本発明を適用で
きる。 （２）上記実施形態では、大腸Ｄの内部空間から見た如
き内視鏡モードの３次元イメージを表示する場合につい
て説明したが、その他小腸、胃、食道、気管、尿道、ち
つ、子宮、卵管等内部が空洞となりうる組織体の内部空
間から見た如き内視鏡モードの３次元イメージを表示す
る場合にも、本発明を適用できる。 （３）内視鏡モード以外の３次元イメージを表示する場
合にも、本発明を適用できる。例えば、最も手前にある
臓器（胃や肝臓など）の背後を走行する多数の血管のう
ち関心のある血管のみを抽出して、半透明にして重ねて
表示することが出来る。 （４）ＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）処理や
レイサム（ray-summation）処理などの投影処理により
体内構造物を抽出する場合にも、本発明を適用できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の３次元表示方法および３次元表
示装置によれば、視点位置から奥行き方向を見たとき
に、多数の構造物が重なり合ったり、入り組んだりして
存在する場合でも、構造物を抽出する範囲を操作者が制
限することで、必要な構造物のみを選択的に表示できる
ので、スッキリとした画面を表示することが出来る。特
に、ある視点から３次元組織を見たような３次元イメー
ジ（例えば内視鏡モードの３次元イメージ）を表示する
場合には、最も手前にある体内構造物（例えば臓器，気
管，消化器管）の背後に存在する別の体内構造物（例え
ば血管）の空間的状況を明確に認識でき、臨床上の有用
性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置
を示す構成図である。

【図２】図１のＸ線ＣＴ装置を用いて内視鏡モードの３
次元イメージを表示する手順のフロー図である。

【図３】３次元イメージの基となる複数の２次元イメー
ジを示す模式図である。

【図４】２次元イメージ上で視点を入力する画面の説明
図である。

【図５】図２の手順により３次元イメージを作成する原
理を示す説明図である。

【図６】第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置により得られた
３次元イメージを示す模式図である。

【図７】本発明の第２の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置
を用いて内視鏡モードの３次元イメージを表示する手順
のフロー図である。

【図８】図７の手順により３次元イメージを作成する原
理を示す説明図である。

【図９】第２の実施形態のＸ線ＣＴ装置により得られた
３次元イメージを示す模式図である。

【図１０】従来のＸ線ＣＴ装置の一例を示す構成図であ
る。

【図１１】従来のＸ線ＣＴ装置を用いて内視鏡モードの
３次元イメージを表示する手順のフロー図である。

【図１２】図１１の手順により３次元イメージを作成す
る手順を示す説明図である。

【図１３】従来の手順により得られた３次元イメージを
示す模式図である。

【符号の説明】

１００ Ｘ線ＣＴ装置 １ スキャナ装置 ２ 画像処理装置 ２ａ ３次元モデル作成部 ２ｂ ＣＴ値範囲入力部 ２ｃ 視点位置・視野中心線方向入力部 ２ｄ ３次元モデル抽出範囲指定部 ２ｅ 内視鏡モード３次元イメージ作成表示部 ３ 表示装置 ４ 入力装置 Ｂ，Ｂ’，Ｂα 血管 Ｄ，Ｄα 大腸 Ｋ 管腔 Ｒａ，Ｒ１ 透明領域 Ｒｂ，Ｒ２ 半透明領域 Ｓ１〜Ｓ７ ２次元イメージ Ｔ，Ｔα ３次元イメージ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 奥行き方向の異なる位置にある複数の構
   造物を抽出し、それらを半透明にして重ねて画面に表示
   する３次元表示方法であって、前記抽出する範囲を操作
   者が指定できるようにしたことを特徴とする３次元表示
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の３次元表示方法におい
   て、前記抽出する範囲を、所定の奥行き方向において最
   も手前にある構造物を基準として指定できるようにした
   ことを特徴とする３次元表示方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の３次元表示方法におい
   て、前記抽出する範囲を、視点位置を基準として指定で
   きるようにしたことを特徴とする３次元表示方法。
4. 【請求項４】 奥行き方向の異なる位置にある複数の構
   造物を抽出する構造物抽出手段と、前記抽出する範囲を
   操作者が指定する抽出範囲指定手段と、前記抽出した構
   造物を半透明にして重ねて画面に表示する表示手段とを
   具備したことを特徴とする３次元表示装置。