JP2001084409A - 三次元画像処理方法及び三次元画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組織や血流の重畳した画像であっても、画像
特性を制御することで適切な画像を提供する。 【解決手段】 表示対象物のボリュームデータに対して
所定の視点と観察領域とを設定し、当該観察領域に存在
するボリュームデータに基づいてレンダリング処理を行
い投影画像を得る三次元画像処理装置であって、表示し
た投影画像が組織同士等の重畳を有する場合、ボクセル
データに割り当てる不透明度をマニュアル操作により調
節することで、背後に隠れた組織を表示することが可能
である三次元画像処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用画像機器と
組み合わせて、あるいは内蔵して使用される三次元画像
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の医療用画像分野で使用される三次
元画像処理装置は、超音波診断装置、Ｘ線ＣＴスキャ
ン、磁気共鳴診断装置等の医療用画像機器と組み合わせ
て使用され、多くの病院、検査機関等で広く利用されて
いる。この三次元画像処理装置は、画像処理の高速化や
解像度の向上が進み、臨床情報として有用な画像を提供
している。例えばこれらの三次元画像は、手術前のシミ
ュレーション等において、消化管の腫瘍、プラーク（斑
点）の形成、狭搾症等の原因を調べる際に行う消化管腔
の画像化等に有効利用されている。

【０００３】上述の三次元画像処理装置による画像処理
を簡単に述べると、以下の様である。まず、上述の医療
用画像機器により収集された断層画像から生成されたボ
リュームデータが配置された三次元ボリューム空間にお
いて、ユーザの位置となる視点と当該視点からボリュー
ム空間に対する観察方向とが設定される。そして、設定
された視点から、表示対象物のボリュームデータに向か
ってレイを延ばし、所定のレンダリング処理を行うこと
で、ユーザは、三次元ボリュームデータを二次元投影面
上の二次元画像として見ることができる。

【０００４】また、上記画像処理の応用として、フライ
スルー手法がある。これは、前記視点の位置を移動や前
記観察方向と共に光源を移動させることで、ユーザがあ
たかも仮想環境内を移動している印象を与えることがで
きる手法である。

【０００５】このフライスルー手法によって、消化管内
に形成された腫瘍を探し出して観察する場合と、疣腫が
形成された血管弁を探し出して観察する場合について、
図８（ａ）、（ｂ）を参照して更に詳しく説明する。

【０００６】図８（ａ）図は腫瘍４０が形成された消化
管４６を長手方向と垂直な平面によって切断した断面図
である。レンダリング処理における条件設定について、
模式的に、設定する視点の位置をフラッシュライト４２
の先端位置とし、観察方向をフラッシュライト４２が照
らす方向、観察サブ領域４４はフラッシュライト４２が
照らす領域としている。

【０００７】まず、フライスルー手法により、消化管４
６内を移動していく。観察者は、内視鏡による映像に似
た消化管内の画像情報を得ることができ、当該画像によ
って腫瘍の形成箇所を探す。従来の三次元画像でも、コ
ントラストの違い等によって消化管壁４６に形成された
腫瘍４０の一部を見ることは可能である。観察者は、消
化管壁４６の一部に腫瘍形成の可能性がある箇所に見当
を付け、当該箇所が観察サブ領域４４の中に含まれるよ
うにフラッシュライト４２の先端位置（視点）と向き
（観察方向）を設定する。そして、観察サブ領域４４内
に存在するボリュームデータに対して所定のレンダリン
グ処理を施すことで、図８（ｂ）に示す様な観察サブ領
域４４の投影画像を得ることができる。

【０００８】また、図８（ｃ）は、血管弁と当該血管弁
から流出する血流を示した図であり、Bモード画像によ
る大動脈弁５０と、大動脈弁５０に形成された疾患のた
め逆噴流を含んでいるドップラ画像による血流５２を模
式的に示している。

【０００９】消化管内の腫瘍形成の観察と同様に、フラ
イスルー手法により該当箇所を探す。そして、三次元画
像処理により、視点５４と矢印の方向に観察方向を設定
し、所定の観察領域内のボリュームデータに対してレン
ダリング処理が実行され、投影画像を得ることができ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図８（ａ）に
おいて、通常、腫瘍４０の多くの部分は消化管壁４６の
中に埋もれていたり、消化管の外部に形成されている。
従って、従来の画像処理により図８（ａ）図に示した設
定において三次元画像を生成すると、表示部には、図８
（ｂ）図に示すような消化管壁４６画像のみが表示され
ることになる。その結果、腫瘍４０についての有効な情
報（例えば、腫瘍４０の形状や大きさ、良性か悪性か
等）を得ることができない。

【００１１】また、図８（ｃ）においては、血管弁に形
成された疾患は、血流像に重畳して表示される。従っ
て、疾患の画像は、血流像の背後に隠れてしまうことに
なり、有効な情報を得ることができなくなってしまう。
また、通常、血流像は超音波診断装置のドップラーモー
ドによるが、仮に血液の逆流等血管弁に異常が発生して
いても、順流像と逆流像が重畳されてしまい、異常を発
見することが困難な画像となってしまう。

【００１２】すなわち、上記二つの例からもわかるよう
に、従来の三次元画処理においては、表示対象物が組織
同士や組織と血液との重畳を有するものである場合、診
断等に有効な情報を提供しうる画像を表示することがで
きなかった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記事情に鑑
みてなされたもので、組織間や組織と血液との重畳した
場合であっても、臨床等に有効な情報を提供しうる画像
を得ることができる三次元画像処理装置及び三次元画像
処理方法を提供することを目的とし、以下の（１）、
（２）の特徴を具備するものである。

【００１４】（１）本発明は、表示対象物のボリューム
データに対して所定の視点と観察領域とを設定し、当該
観察領域に存在するボリュームデータに基づいてレンダ
リング処理を行い投影画像を得る三次元画像処理装置で
あって、前記投影画像についての画像特性を設定する画
像特性設定手段と、を具備することを特徴とする三次元
画像処理装置である。

【００１５】この様な構成によれば、投影画像の画像特
性が設定可能であるから、組織間や血流と組織との重畳
がある場合であっても、適切な画像を得ることができ
る。その結果、有益な臨床情報の提供を実現できる。

【００１６】前記画像特性は、前記観察領域に存在する
ボリュームデータに割り当てる不透明度、前記観察領域
の視野、前記視点からの前記観察領域の深度、の少なく
とも一つを有することが好ましい。

【００１７】この様な構成によれば、観察領域に関する
投影画像についての不透明度、前記観察領域の視野、前
記視点からの前記観察領域の深度、の少なくとも一つを
設定することができるので、組織間や血流と組織との重
畳がある場合であっても、適切な画像を得ることができ
る。その結果、有益な臨床情報の提供を実現できる。

【００１８】また、前記画像特性設定手段は、前記投影
画像の所定領域についてだけ画像特性の設定が可能であ
ってもよく、前記画像特性は、前記所定領域に存在する
ボリュームデータに割り当てる不透明度、前記所定領域
の視野、前記視点からの前記所定領域の深度、前記所定
領域の形状、の少なくとも一つを有する構成であっても
よい。

【００１９】この様な構成によれば、観察サブ領域に関
する投影画像についての不透明度、前記所定領域の視
野、前記視点からの前記所定領域の深度、前記所定領域
の形状、の少なくとも一つを設定することができるの
で、組織間や血流と組織との重畳がある場合であって
も、適切な画像を得ることができる。その結果、有益な
臨床情報の提供を実現できる。

【００２０】さらに、前記三次元画像処理装置におい
て、前記表示対象物のボリュームデータが複数存在する
場合には、前記不透明度は、前記観察領域又は前記所定
の領域にある各ボリュームデータごとに設定可能である
ことが好ましい。

【００２１】この様な構成によれば、表示対象物のボリ
ュームデータが複数存在する場合であっても、各ボリュ
ームデータごとに設定可能であるので、組織間や血流と
組織との重畳がある場合であっても、適切な画像を得る
ことができる。その結果、有益な臨床情報の提供を実現
できる。

【００２２】（２）表示対象物のボリュームデータに対
して所定の視点と観察領域とを設定するステップと、当
該観察領域に存在するボリュームデータに基づいてレン
ダリング処理を行い投影画像を得るステップと、前記投
影画像の所定領域についての画像特性を設定するステッ
プと、前記設定に従い投影画像を修正するステップと、
を有することを特徴とする三次元画像処理方法である。

【００２３】この様な構成によれば、投影画像の画像特
性が設定可能であるから、組織間や血流と組織との重畳
がある場合であっても、適切な画像を得ることができ
る。その結果、有益な臨床情報の提供を実現できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明についての第１の実
施形態〜第６の実施形態を図面に従って説明する。

【００２５】（第１実施形態）図１は、第１実施形態に
係る三次元画像処理装置１の概略構成を示している。

【００２６】同図において、三次元データ記憶部２は、
半導体メモリ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、フィロ
ッピーディスク、メモリカード等の記録媒体から成り、
超音波診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ等の医療用画像
機器によるボリュームデータを記憶する記憶部である。
このボリュームデータは、各種医療用画像機器により撮
影された被写体についてのボクセルデータであり、以下
の様に生成されたものである。すなわち、各医療用画像
機器により撮影された被写体についての断面画像データ
及び位置情報データを、三次元メモリ空間上に配置す
る。そして、断層画像データのスライスごとに被写体の
領域を抽出し、このスライスを線形補間等により断層画
像データを補いながら積み上げて三次元画像の画素値
（ボクセル）を生成することで得られたデータである。

【００２７】三次元画像処理部６は、三次元データ記憶
部２に格納されたボリュームデータに基づいて、投影画
像を作り出す。この投影画像は、三次元ボクセル空間に
視点と観察方向を設定し、この観察方向に垂直な二次元
画像上の各ピクセルと視点とを結ぶレイを仮定し、当該
レイに沿ったボクセル値に基いて不透明度と色を割り当
てたピクセル値へのマッピング（レンダリング処理）を
行うことで生成される。

【００２８】なお、以下の説明では、前記二次元画像上
にマッピングされる三次元ボクセル空間の領域を観察領
域、観察領域内の所定の領域を観察サブ領域と呼ぶ。

【００２９】観察サブ領域画像特性制御部８は、不透明
度制御部８１、領域角度制御部８３、領域深度制御部８
５、深度−不透明度制御部８７、背景色制御部８９を有
している。一般に、レンダリング処理の結果得られる観
察サブ領域に関する投影画像の特性（以下、画像特性）
として、不透明度、投影画像の面積（観察サブ領域の視
野角に対応）、投影画像として表示する対象の選択（観
察サブ領域の深度に対応）、表示色、投影画像の形状
（観察サブ領域の形状に対応）が挙げられる。この観察
サブ領域画像特性制御部２は、各種画像特性を設定或い
は変更するための入力部１０からの入力に基づいて、三
次元画像処理部６が実行するレンダリング処理に関する
制御を行う。このことについては、後で詳しく説明す
る。

【００３０】入力部１０は、キーボードやマウス等から
なり、オペレータが三次元画像処理装置１等の各種入力
指示を行うインタフェースである。この入力部１０から
は、後述するように、観察サブ領域４４に関する投影画
像（以下、サブ領域投影画像）についての画像特性を設
定・変更するために、観察サブ領域のレンダリング処理
における不透明度、観察サブ領域の角度（視野角）、観
察サブ領域の深度、観察サブ領域の形状、色の各種パラ
メータが設定、変更される。また、オペレータは、三次
元画像処理部６が実行するレンダリング処理についての
物理的条件、すなわち、光源についての設定（すなわ
ち、平行投影か放射投影かの選択）、視点、観察方向、
視点からボリュームデータまでの距離等の設定を、当該
入力部１０より入力する。

【００３１】表示部１２は、三次元画像を表示するＣＲ
Ｔ等の表示手段である。

【００３２】次に、上記のように構成した第１実施形態
の動作を、図２を参照して説明する。

【００３３】なお、以下において、説明を簡単にするた
めに、レンダリング処理において設定する視点の位置、
観察方向、観察サブ領域を、それぞれ模式的に、フラッ
シュライトの先端位置、フラッシュライトが照らす方
向、フラッシュライト４２が照らす領域とする。また、
この三つの設定項目を、以下レンダリング条件と呼ぶ。

【００３４】第１の実施形態は、消化管内に形成された
腫瘍の観察を希望する場合に、図８（ｂ）に示した画像
が表示部１２に表示されたとする。このときオペレータ
が、観察サブ領域４４に関するレンダリング処理におい
て不透明度を適当に制御することで、サブ領域投影画像
の画像特性を変更して腫瘍を適切に表示する例を示す。

【００３５】図２（ａ）は、装置に初期設定されている
不透明度曲線Aと新しく設定された不透明度曲線Bを示し
ている。この不透明度曲線は、観察サブ領域内のレンダ
リング処理における不透明度（Opacity）と輝度値(Pixe
l value)との関係を示すものである。図２（ｂ）は、腫
瘍４０が形成された消化管４６を長手方向と垂直な平面
によって切断した断面図である。図２（ｃ）は、表示部
１２が表示する投影画像であって、本発明に係る方法に
より処理された投影画像を示している。なお、図２
（ｃ）の円形内は、サブ領域投影画像４５を示してい
る。

【００３６】まず、オペレータは、フライスルー手法に
より消化管４６内の腫瘍４０形成箇所に見当を付け、図
２（ｂ）に示す様に、三次元ボクセル空間内にフラッシ
ュライト４２、観察方向、観察サブ領域４４を設定す
る。

【００３７】次に、観察領域に存在するボリュームデー
タに対して初期設定の不透明度曲線Aに基づいてレンダ
リング処理し、当該領域内の投影画像図８（ｂ）を得
る。この図８（ｂ）の画像は、消化管壁４６の不透明度
が高いために腫瘍４０についての有効な情報が得られな
い投影画像となってしまっている。

【００３８】これに対する解決策として、本発明に係る
三次元画像処理装置によれば、サブ領域投影画像４５に
ついての不透明度を調節することができる。すなわち、
オペレータにより、新しい不透明度曲線Bが新たに設定
されたとする。この新設定操作は、不透明度曲線設定画
面を表示部１２に表示させ、マウスや入力ペン等の入力
装置により新たな曲線の概形を入力することで実行でき
る。

【００３９】不透明度制御部８１は、上記再入力された
不透明度曲線Bに従って、三次元画像処理部６が実行す
るボクセルデータへの不透明度の割り当てを制御する。

【００４０】一般に、組織が異なればそのボクセル値も
異なる。従って、消化管壁４６のボクセルには低い不透
明度を割り当て、腫瘍４０のボクセルには消化管壁４６
よりも高い不透明度を割り当てる適当な不透明度曲線B
を新たに設定し、この曲線Bに基づいたレンダリング処
理を行えば、腫瘍４０を表示した観察サブ領域４４に関
する投影画像を得ることができる。

【００４１】図２（ｃ）は、観察サブ領域について、不
透明度曲線Bに基づいたレンダリング処理を施した投影
画像を示している。消化管壁４６の不透明度を低くした
ことにより、腫瘍４０がサブ領域投影画像４５に表示さ
れる。

【００４２】このような構成によれば、三次元画像処理
において、消化管壁から消化管外部にかけて形成された
腫瘍等、手前の画像とその後ろの画像が重畳することで
適切に表示されない場合であっても、ボクセルに対する
不透明度の割り当てを調節することで、重畳した画像の
うち所望の画像を取り出して適切に表示することができ
る。その結果、有効な臨床情報提供を可能にする。

【００４３】（第２実施形態）第１の実施形態において
腫瘍４０を表示した結果、表示された画像は腫瘍４０の
全部ではなく一部であったとする。第２の実施形態で
は、レンダリング条件と画像特性設定を第１の実施形態
と同様とし、図２（ｃ）から出発して、観察サブ領域４
４の視野を新たに設定することでサブ領域投影画像４５
の面積を拡大し、腫瘍４０の残り部分を表示する一つの
例を示す。なお、以下の説明では、観察サブ領域４４の
視野を変えるパラメータとして、観察サブ領域の開き角
度（以下、視野角）を用いた例を示す。

【００４４】図３（ａ）は、観察サブ領域の視野角を表
す画像特性曲線を示している。直線Cは初期設定の視野
角を示し、直線Dは新しい設定の視野角を示している。
なお、前記視野角を表す画像特性曲線は一般的に曲線で
あるが、後述する理由によりC、Dともに直線となってい
る。図３（ｂ）は、腫瘍４０が形成された消化管４６を
長手方向と垂直な平面によって切断した断面図である。
図３（ｃ）は、表示部１２が表示する投影画像であっ
て、直線Dに基づいて処理された投影画像を示してい
る。また、図３（ｄ）は、前記視野角を表す画像特性曲
線を説明するための図である。

【００４５】まず、図３（ｄ）を参照して、図３（ａ）
の視野角を表す画像特性曲線の説明をする。

【００４６】図３（ｄ）は、三次元ボクセル空間におけ
る視点と観察サブ領域４４を模式的に示す例である。閉
曲線５８により囲まれている領域は、観察サブ領域４４
内のボクセルデータが投影される二次元領域、すなわち
サブ領域投影画像４５を示している。また観察サブ領域
４４は、視点を頂点とし錐体であり、当該観察サブ領域
４４に関するレンダリング処理において、レイが通過す
る領域に対応している。母線６２は、閉曲線５８上の任
意の点と視点Ｏとを結ぶ直線であり、視野角６４は、錐
体（観察サブ領域４４）の中心軸６６と母線６２とのな
す角である。

【００４７】図３（ａ）に示した視野角を表す画像特性
曲線は、母線６２の閉曲線５８上での位置と視野角６４
との関係を示す曲線（直線）である。すなわち、本実施
形態においては、サブ領域投影画像４５は円形であるか
ら（図２（ｃ）、図３（ｃ）参照）、各母線６２と中心
軸６６とがなす角、すなわち視野角６４は一定となり、
図３（ａ）に示した視野角を表す画像特性曲線は、直線
C、Dで表される。そして、サブ領域投影画像４５を円形
のまま視野角を広げるには、各母線ごとの視野角の設定
値をより大きな一定値とすればよい。なお、後述の変形
例で言及するように、仮に円形以外のサブ領域投影画像
４５の形状を所望する場合には、所望の形状に対応する
視野角を表す画像特性曲線を設定することで可能であ
る。

【００４８】次に、視野角６４を新たに設定する設定動
作について説明する。

【００４９】正確な臨床情報を得るため、例えば腫瘍を
観察する場合には、形状、大きさ、形成箇所等を知るた
めに、当該腫瘍の全体像の観察を望むことが多い。しか
し、図２（ｃ）は、腫瘍４０の一部の投影画像しか表示
されていない。

【００５０】これに対する解決策として、本発明に係る
三次元画像処理装置によれば、観察サブ領域の視野を変
更することができる。すなわち、オペレータにより、新
しい直線Dが新たに設定されたとする。この新設定操作
は、第１の実施形態と同様である。

【００５１】領域角度制御部８３は、上記再入力された
画像特性曲線Dに従って、観察サブ領域の角度すなわち
視野を変更し、三次元画像処理部６が、画像特性曲線A
に基づくレンダリング処理を、新たな観察サブ領域につ
いて実行するように制御する。

【００５２】図３（ｃ）は、新たに設定された観察サブ
領域について、画像特性曲線Bに基づいたレンダリング
処理を実行した投影画像４５を示している。観察サブ領
域の視野角を拡大したことによってサブ領域投影画像４
５の面積も拡大され、腫瘍４０の全体像が当該サブ領域
投影画像４５に表示される。

【００５３】なお、角度を小さくすることで、腫瘍４０
を観察サブ領域外とすることももちろん可能である。

【００５４】このような構成によれば、三次元画像処理
において、観察サブ領域の視野角を変更することができ
るので、観察サブ領域外に存在する画像を当該領域内と
することができる。そして、変更された観察サブ領域に
ついて不透明度の制御を行うことで、所望の対象を画像
として適切に表示することができる。その結果、有効な
臨床情報提供を可能にする。

【００５５】なお、上記説明において、視野角を変える
ために、母線の曲線上での位置と視野角との対応関係を
利用した例を示したが、母線の閉曲線上で位置によらず
視野角が一定の場合、つまりサブ領域投影画像４５が円
形の場合は、視野角の値をただ一つ入力して設定できる
ような構成であっても、目的を達成することができる。

【００５６】（第３実施形態）第３の実施形態は、腫瘍
４０よりも観察方向についてさらに深い位置に存在する
腫瘍４８を表示する場合について説明する。

【００５７】図４（ａ）は、腫瘍４０が形成された消化
管４６を消化管４６の長手方向と垂直な平面によって切
断した断面図である。観察方向について腫瘍４０よりも
さらに深い位置には、腫瘍４８が形成されている。な
お、フラッシュライトの位置、向きについては、第１の
実施形態と同様である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示
したフラッシュライト位置、観察方向、観察サブ領域を
設定した場合に、表示部１２が表示する投影画像であ
る。図４（ｃ）は、視点からの観察サブ領域の深度を示
した画像特性曲線を示している。直線Eは初期設定を、
直線Fは新たな設定を示している。なお、前記深度を表
す画像特性曲線は一般的に曲線であるが、後述する理由
によりE、Fともに直線となっている。また、図４（ｄ）
は、前記深度を表す画像特性曲線を説明するための図で
あり、三次元ボクセル空間における視点と観察サブ領域
４４（錐体）を示している。

【００５８】まず、図4（ｄ）を参照して、図4（ａ）の
深度を表す画像特性曲線の説明をする。同図において、
立体角６８は、観察サブ領域４４の頂点の部分が持つ立
体的な広がりである。また、中心軸６６の長さを深度と
定義する。その他の構成要素は図３（ｄ）と同様であ
る。

【００５９】図４（ｃ）に示した深度を表す画像特性曲
線は、立体角６８と深度との関係を示す曲線（直線）で
ある。深度を表す画像特性曲線Eが直線となっているの
は、視点から一定距離内に存在する対象物を画像化する
ためである。そして、視点Ｏからさらに離れた一定距離
内に存在する対象の投影画像を得るためには、レイがそ
の対象を通過するように、中心軸６６すなわち深度を深
く設定すれば良い。こうして、すべての立体角６８につ
いて、さらに深い深度として設定されたのが、直線Fで
ある。

【００６０】次に、深度を新たに設定する設定動作につ
いて説明する。

【００６１】予め腫瘍４８の存在がわかっている場合
や、確認的に腫瘍４０以外の腫瘍が形成されていないか
等、観察方向に沿ってさらに深い位置に存在する組織像
を映し出すことは、有効な画像情報を提供するために大
変重要である。

【００６２】通常のレンダリング処理は、観察方向につ
いて所定の深度までボリュームデータを処理の対象とし
ており、当該深度よりさらに深いボリュームデータにつ
いては、不透明度０を割り当てることで表示しないよう
にしている。従って、前記所定の深度よりさらに深い位
置に腫瘍等がある場合、この腫瘍についてのボリューム
データは、事実上表示の対象には含まれないことにな
り、結果として、腫瘍の情報を得ることができない。

【００６３】これに対する解決策として、本発明に係る
三次元画像処理装置によれば、観察サブ領域の観察方向
からの深度を変更することができる。すなわち、オペレ
ータにより、新しい直線Fが新たに設定されたとする。
この設定操作は、第１の実施形態と同様の操作によって
実現できる。

【００６４】領域深度制御部８５は、上記再入力された
直線Fに従って、観察サブ領域の深度を変更し、三次元
画像処理部６が、直線Fに基づく新たな観察サブ領域に
ついてレンダリング処理を実行するように制御する。

【００６５】図４（ｅ）は、直線Fに基づいて変更され
た深度の観察サブ領域等を模式的に示す図である。図４
（ｆ）は、表示部１２が表示する投影画像であって、特
にサブ領域投影画像４５は、直線Fの如く新たに設定さ
れた深度を有する観察サブ領域について、レンダリング
処理を実行した投影画像を示している。観察サブ領域の
深度を深くしたことによって、腫瘍４８がサブ領域投影
画像４５内に表示されている。

【００６６】このような構成によれば、三次元画像処理
において特定領域を設定する場合には、その領域深度を
変更可能にできるので、視点から更に深度方向に存在す
る表示されていない所望の対象を、適切に表示すること
ができる。その結果、有効な臨床情報提供を可能にす
る。

【００６７】なお、上記説明において、深度を変えるた
めに、立体角と深度との対応関係を利用したが、視点Ｏ
から一定距離内に存在する対象物を画像化するために
は、深度の値をただ一つ入力して設定できるような構成
であっても、目的を達成することができる。

【００６８】（第４実施形態）第３の実施形態により、
図４（ｆ）のサブ領域投影画像４５内に腫瘍４０と腫瘍
４８の双方を表示することができた。第４実施形態で
は、第３の実施形態と同じレンダリング条件と画像特性
設定として、図４（ｅ）から出発する。そして、腫瘍４
８のみに関心がある場合を想定して（例えば、腫瘍４８
が悪性であり、腫瘍４０は良性である場合等）、サブ領
域投影画像４５から腫瘍４０の表示を消し去る画像処理
の例を説明する。

【００６９】図５（ａ）は、観察サブ領域について、視
点から観察方向についての深度と不透明度との関係を示
す、深度−不透明度曲線を示している。同図の曲線Gは
初期設定の深度−不透明度曲線であり、曲線Hは本発明
に係る三次元画像処理装置によって新たに設定された深
度−不透明度曲線である。図５（ｂ）は、腫瘍４０が形
成された消化管４６を長手方向と垂直な平面によって切
断した断面図である。図５（ｃ）は、表示部１２が表示
する投影画像であって、特にサブ領域投影画像４５は曲
線Hに基づいて処理された投影画像を示している。

【００７０】図５（ａ）の曲線Gに基づいて、図４
（ｆ）に示した画像が表示されていたとする。このと
き、手前側の腫瘍４０の画像を消し去る場合には、深度
−不透明度曲線を曲線Gから曲線Hに新たに設定する。こ
の設定操作は、第１の実施形態と同様である。すなわ
ち、曲線Hは、曲線Gと比べると深度の浅いボリュームデ
ータについてはさらに低い不透明度を有している。

【００７１】深度−不透明度制御部８７は、三次元画像
処理部６が、観察サブ領域４４について再入力された曲
線Gに従ったレンダリング処理を実行するように制御す
る。その結果、関心のない腫瘍４０のボクセルには極低
い不透明度（例えば、不透明度０等）を割り当て、消化
管壁４６には第１の実施形態と同じように腫瘍４８を表
示できる程度に低い不透明度を割り当て、さらに興味の
ある腫瘍４８のボクセルには消化管壁４６よりも高い不
透明度を割り当てられる。

【００７２】図５（ｃ）におけるサブ領域投影画像４５
は、観察サブ領域４４について曲線Hに基づいたレンダ
リング処理による投影画像を示している。観察サブ領域
４４の深度に対する不透明度を変更したことで、腫瘍４
０の像がサブ領域投影画像４５から消し去られている。
腫瘍４０は完全に消さなくとも、観察したい対象を妨げ
ない程度の不透明度を有して表示するように深度−不透
明度曲線を設定してもよい。

【００７３】なお、腫瘍４８のみを消し去りたい場合に
は、腫瘍４０と腫瘍４８についての不透明度の割り当て
を当該第４の実施形態で示すたものと逆に設定、すなわ
ち、領域深度に応じて腫瘍４０には高い不透明度、腫瘍
４８には極低い不透明度をそれぞれ設定すればよい。し
かし、第３の実施形態に示した手順を逆にとだること、
すなわち、観察サブ領域４４の深度を浅くしても実現す
ることができる。

【００７４】このような構成によれば、三次元画像処理
において、視点からの深度に対する不透明度を任意に設
定できるので、表示する必要のない組織のボリュームデ
ータに割り当てる不透明度を低くできる。その結果、関
心のある画像のみ表示することができ、有効な臨床情報
提供を可能にする。特に、観察サブ領域４４の深度の浅
い場所に表示する必要のない組織が存在する時に有効で
ある。

【００７５】（第５実施形態）第５実施形態は、表示部
１２に表示された投影画像において、サブ領域投影画像
４５以外の領域の投影画像（以下、背景と呼ぶ）の色を
変更することで、より関心領域を観察し易くする例を示
す。

【００７６】なお、当該第５の実施形態におけるフラッ
シュライトの設定は、図４（ｆ）の場合と同様である。

【００７７】図６（ａ）は、画素値に対する背景の色に
ついて、初期設定のRGB比を示している。図６（ｂ）
は、図６（ａ）のRGB比に基づいてレンダリング処理さ
れた投影画像を示す図である。図６（ｃ）は、画素値に
対する背景の色について新しく設定した、RGB比を示し
ている。図６（ｄ）は、図６（ｃ）のRGB比に基づいて
レンダリング処理された投影画像を示す図である。

【００７８】図６（ｂ）では、サブ領域投影画像４５と
背景とがほぼ同色となっており、見やすい画像ではな
い。この図６（ｂ）に示した画像のRGB比は、図６
（ａ）のようである。このとき、オペレータにより、図
６（ｃ）に示すような新しいRGB比が新たに設定された
とする。この設定操作は、RGB比設定画面を表示部１２
に表示させ、マウスや入力ペン等の入力装置により新た
な曲線の概形を入力することで実行できる。

【００７９】背景色制御部８７は、上記再入力されたRG
B比に従って、三次元画像処理部６が実行するレンダリ
ング処理におけるRGB比の割り当てを制御する。

【００８０】図６（ｄ）は、図６（ｃ）のRGB比に基づ
いてレンダリング処理による投影画像を示している。背
景のRGB比を変更したことで背景の色とサブ領域投影画
像４５の色とが区別され、より見やすい像となってい
る。

【００８１】このような構成によれば、三次元画像処理
において、背景のRGB比を任意に設定できるので、背景
の色とサブ領域投影画像４５の色とを区別して表示する
ことができる。その結果、関心のある領域をより見やす
く表示することができ、有効な臨床情報提供を可能にす
る。

【００８２】なお、これまで説明してきた投影画像は、
図６（ｄ）と同様にRGB比が設定されたものである。

【００８３】（第６実施形態）第１〜第５の実施形態で
は、消化管壁４６に形成された腫瘍４０、又はこれらの
近くに形成された腫瘍４８を画像表示する場合を例とし
て、観察サブ領域内又は背景の画像特性を制御すること
で所望の画像を得る場合について説明した。

【００８４】これに対し、第６の実施形態では、複数の
ボリュームデータから生成した各投影画像を合成して表
示する場合に、投影画像毎にサブ領域投影画像の画像特
性を制御して適切な画像を得る実施形態を説明する。以
下、その例として、心臓の大動脈弁に形成された疾患の
観察を取り上げる。

【００８５】図７（ａ）は、各対象ごとの輝度値と不透
明度の関係を表す不透明度曲線を示している。曲線Iは
ドプラモードによる血流像についての初期の設定、曲線
Jは血流像について新しい設定、曲線KはBモードによる
組織像において疾患５６のみについての設定を示してい
る。図７（ｂ）は、血流像について新たに設定された曲
線Jに基づいてレンダリング処理された三次元画像を示
す図である。

【００８６】前述した通り、図８（ｃ）は、Bモード画
像による大動脈弁５０と、当該大動脈弁５０に形成され
た疾患のため逆噴流を含んでいるドップラ画像による血
流５２を模式的に示している。血流図８（ｃ）に示すよ
うに、従来の画像処理では、疾患は血流５２とのオーバ
ーラップにより実際には画像として観察することはでき
ない。

【００８７】しかし、本発明に係る三次元画像処理装置
によれば、Bモードによる疾患５６の画像とドプラモー
ドによる血流像との各不透明度を調節することが可能で
ある。すなわち、オペレータにより、血流に関する不透
明度を、曲線Iから新しい画像特性曲線Jに新たに設定す
る。また、疾患５６に関する不透明度を、曲線Kに設定
する。この疾患５６に限定した不透明度の設定は、第１
の実施形態若しくは第4の実施形態を適用することで実
現できる。また、この設定操作は、画像特性曲線設定画
面を表示部１２に表示させ、マウスや入力ペン等の入力
装置により新たな曲線の概形を入力することで実行でき
る。

【００８８】不透明度制御部８１は、上記新たに設定さ
れた画像特性曲線に従って、三次元画像処理部６が実行
するレンダリング処理における不透明度の割り当てを制
御する。すなわち、血流５２のボクセルには相当の低い
不透明度を割り当てられ、疾患５６のボクセルには血流
５２よりも高い不透明度を割り当てるレンダリング処理
が実行される。その結果、図７（ｂ）に示す様に、血流
５２の背後にある疾患５６を表示した投影画像を得るこ
とができる。

【００８９】このような構成によれば、三次元画像処理
において対象がオーバーラップした場合には、各対象に
ついての不透明度を調節可能であるから、オーバーラッ
プした画像のうち所望の画像を取り出して適切に表示す
ることができる。その結果、有効な臨床情報提供を可能
にする。

【００９０】なお、本実施形態では、複数のボリューム
データから生成した各投影画像を合成して表示する場合
として、投影画像毎にサブ領域投影画像の不透明度を制
御して適切な画像を得る例を説明したが、その他の画像
特性についての投影画像毎の制御も、もちろん可能であ
る。

【００９１】以上、本発明を第１〜第６の実施形態に基
いて説明したが、上記実施形態に限定されるものではな
く、例えば以下に示す（１）〜（３）のように、その要
旨を変更しない範囲で種々変形可能である。

【００９２】（１）第１〜第６の実施形態では、観察領
域内に観察サブ領域を設定し、この観察サブ領域に関す
る投影画像又は背景の画像特性を制御することで所望の
画像を得る場合について説明した。

【００９３】しかし、本発明の本質は、画像特性を制御
することで重畳された画像等を適切に表示することにあ
る。従って、観察サブ領域を設定せず、観察領域内の画
像についての画像特性を制御する構成であってもよい。
これは、例えば、第２の実施形態で示した視野角を９０
度以上に設定することで実現できる。また、他の例とし
て、観察サブ領域画像特性制御部１０と同様の構成を有
する観察領域画像特性制御部を有する構成であってもよ
い。この観察領域画像特性制御部は、投影画像について
の不透明度、観察領域の視野角、観察領域の深度、色、
観察領域の形状の画像特性を制御する各制御部を有し、
観察領域に関するレンダリング処理について、三次元画
像処理部６を制御するものである。

【００９４】（２）第１〜第６の実施形態においては、
各画像特性の新たな設定はマニュアル操作によって実行
された。これに対し、予め設定されている複数パターン
の画像特性から選択する構成であってもかまわない。ま
た、マニュアル操作によって新たに設定された各画像特
性を登録可能な構成としてもよい。この様な構成によれ
ば、さらに作業性を向上させることができる。

【００９５】（３）上述した実施形態では例を示してい
ないが、その他の画像特性としてサブ領域投影画像の形
状が挙げられる。従って、本発明に係る三次元画像処理
装置は、観察サブ領域形状制御部をさらに有し、サブ領
域投影画像の形状を変更可能とすることも可能である。
上述した第１〜第５の実施形態では、サブ領域投影画像
の形状は円形であった。これは、三次元ボクセル空間に
おいて、視点からボクセルに向けて放つレイの束（観察
サブ領域）が円錐状であることによる。例えば、観察サ
ブ領域の形状を四角形にしたければ、前記レイの束（観
察サブ領域）を四角錐状にすればよい。これは、第２実
施形態で示した視野角を表す画像特性曲線を適切に設定
することで実現できる。

【００９６】

【発明の効果】以上述べたように、投影画像の画像特性
を設定可能にすることで、組織間や血流と組織との重畳
がある場合であっても、適切な画像を得ることができ
る。その結果、有益な臨床情報の提供を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る三次元画像装置の概略構成を示す
図。

【図２】第１の実施形態を説明するための図。

【図３】第２の実施形態を説明するための図。

【図４】第３の実施形態を説明するための図。

【図５】第４の実施形態を説明するための図。

【図６】第５の実施形態を説明するための図。

【図７】第６の実施形態を説明するための図。

【図８】従来技術を説明するための図。

【符号の説明】

１…三次元画像処理装置 ２…三次元データ記憶部 ６…三次元画像処理部 ８…観察サブ領域画像特性制御部 １０…入力部 １２…表示部 ３０…三次元画像生成部 ４０…腫瘍 ４２…フラッシュライト ４４…観察サブ領域 ４５…サブ領域投影画像 ４６…消化管壁 ４８…腫瘍 ５０…大動脈弁 ５２…血流 ５４…視点 ５６…疾患 ６２…母線 ６４…視野角 ６６…中心軸 ６８…立体角 ８１…不透明度制御部 ８３…領域角度制御部 ８５…領域深度制御部 ８７…深度−不透明度制御部 ８９…背景色制御部

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 田中 裕子 東京都北区赤羽２丁目16番４号 東芝医用 システムエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 江馬 武博 東京都北区赤羽２丁目16番４号 東芝医用 システムエンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4C096 AB44 AB50 AD14 DC27 DC31 DC36 DC38 DC40 5B050 AA02 BA04 CA07 DA10 EA05 EA06 EA07 EA29 FA02 FA09 5B057 AA07 BA01 BA23 CA01 CA08 CA13 CA17 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CD14 DB02 DB06 DB09 DC04 DC07 DC08 DC09 DC36 5B080 AA17 GA13

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示対象物のボリュームデータに対して
   所定の視点と観察領域とを設定し、当該観察領域に存在
   するボリュームデータに基づいてレンダリング処理を行
   い投影画像を得る三次元画像処理装置であって、 前記投影画像についての画像特性を設定する画像特性設
   定手段と、 を具備することを特徴とする三次元画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記画像特性は、前記観察領域に存在す
   るボリュームデータに割り当てる不透明度、前記観察領
   域の視野、前記視点からの前記観察領域の深度、の少な
   くとも一つを有することを特徴とする請求項１記載の三
   次元画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記画像特性設定手段は、前記投影画像
   の所定領域についてだけ画像特性の設定が可能であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の三次元画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記画像特性は、前記所定領域に存在す
   るボリュームデータに割り当てる不透明度、前記所定領
   域の視野、前記視点からの前記所定領域の深度、前記所
   定領域の形状、の少なくとも一つを有することを特徴と
   する請求項３記載の三次元画像処理装置。
5. 【請求項５】 前記表示対象物のボリュームデータが複
   数存在する場合には、前記不透明度は、前記観察領域又
   は前記所定の領域にある各ボリュームデータごとに設定
   可能であることを特徴とする請求項２又は４記載の三次
   元画像処理装置。
6. 【請求項６】 表示対象物のボリュームデータに対して
   所定の視点と観察領域とを設定するステップと、 当該観察領域に存在するボリュームデータに基づいてレ
   ンダリング処理を行い投影画像を得るステップと、 前記投影画像の所定領域についての画像特性を設定する
   ステップと、 前記設定に従い投影画像を修正するステップと、 を有することを特徴とする三次元画像処理方法。