JP2001291090A - 三次元画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数枚の二次元画像データから三次元画像を作
成して表示する装置において，三次元画像を作成するた
めの画像処理，三次元画像による画像診断，治療計画な
どの定型化と再現を容易にする三次元画像表示装置を提
供する。 【解決手段】対象物の空間領域と不透明度などの画像処
理パラメタを複数の対象物に対して設定する手段４２
と，三次元画像を作成する投影処理パラメタを設定する
手段４５と，これらのパラメタを複数組格納する手段４
１と，三次元画像を作成する過程の画像処理を順次記録
・保存してこれを再生することによって画像処理の過程
を再現する手段４３とを具備し，三次元画像を作成する
過程で行った画像処理をきわめて短時間に再現するこ
と，異なる画像データに同一の画像処理を施して三次元
画像作成を定型化すること，専門医が行った三次元画像
による診断や治療計画を依頼科で容易に再現することを
可能にした三次元画像表示装置を提供できた。

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）対象物のもつＣ
Ｔ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）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）その領域の輪郭を抽出する。（４）
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。

【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。

【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）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。

【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】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ことになる。従って，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応用
の場合には，空間領域を分割するための画像処理または
操作が必要になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】三次元画像による被検
体の立体構造の把握は二次元画像による把握よりも容易
であるので三次元画像表示装置は広く用いられている
が，サーフェスレンダリング法の場合でもボリュームレ
ンダリング法の場合でも，診療に役立つ三次元画像を得
るためには操作に熟練が必要である。従って，一般には
専門医が三次元画像を作成してこれをフィルムなどに印
刷した二次元画像や診断や治療計画を行った結果のみが
依頼科に送られており，依頼科で三次元画像表示装置を
使用して三次元画像を作成して診療に使用している例は
少ないのが現状である。

【００１１】

【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，被検体の物理的性質に対
応した画素値を持つ三次元ボクセルを格納する手段と，
被検体を構成する対象物の空間領域と不透明度と色を指
定する対象物パラメタを被検体に含まれる複数の対象物
に対して設定する手段と，三次元ボクセルの画素値に複
数の対象物の対象物パラメタとを作用させて一つの三次
元データを作成する手段と，三次元データから三次元画
像を作成する投影処理パラメタを設定する手段と，被検
体を構成する複数の対象物の対象物パラメタと投影処理
パラメタで構成する対象物パラメタ集合を複数個格納す
る手段と，三次元ボクセルに対して一つまたは複数の対
象物パラメタ集合を使用して作成した一つまたは複数の
三次元画像を一つまたは複数の画像表示領域に表示する
手段とを備えた三次元画像表示装置に，対象物パラメタ
の設定と投影処理パラメタの設定などの三次元画像を作
成する過程で行った画像処理をシナリオとして順次記録
する手段と，この記録されたシナリオを読み出すことに
よってシナリオを記録した時点の対象物パラメタの設定
と投影処理パラメタの設定などの画像処理を再現する手
段とを設けた。

【００１２】これによって，三次元画像を作成する過程
で行った画像処理をシナリオに順次時系列で記録・保存
し，必要に応じてこのシナリオを読み出すことによっ
て，シナリオに記録されている画像処理をきわめて短時
間に再現することが可能になった。またシナリオに記録
されている過程の任意の時点での画像処理を再現してそ
の後に新しい画像処理を追加することが可能になった。

【００１３】さらに三次元画像を作成する過程で行った
画像処理を記録したシナリオをテンプレートとして他の
三次元ボクセルデータに適用する手段を具備し，任意の
三次元ボクセルデータから三次元画像を作成する過程で
このシナリオを適用することによって，任意の三次元ボ
クセルデータにシナリオと同一の画像処理を施した三次
元画像を作成することと，三次元画像を作成する過程を
定型化することとを可能にした。

【００１４】これによって専門医が作成した三次元画像
作成のシナリオをテンプレートとして使用することによ
って，従来は専門知識と熟練が必要であった診療に役立
つ三次元画像を作成する作業を容易に行うことが可能に
なった。また専門医が作成したシナリオをテンプレート
として使用しているので，ワークフローの定型化が可能
になり，三次元画像を使用した診断や治療計画に客観性
を持たせることが可能になった。

【００１５】さらに三次元画像作成に使用した三次元ボ
クセルデータとシナリオデータを出力・保存する手段
と，この保存された三次元ボクセルデータとシナリオデ
ータをネットワークまたは媒体相互交換による通信で送
信する手段と，受信した三次元ボクセルデータとシナリ
オデータを使用して三次元画像を作成する手段とを具備
し，シナリオを読み出すことによってシナリオを記録さ
れている画像処理をきわめて短時間に再現することを可
能にした。

【００１６】これによって，専門医が三次元画像作成に
使用した三次元ボクセルデータとシナリオデータを依頼
科にネットワークまたは媒体相互交換による通信で送信
することによって，依頼科で受信した三次元ボクセルデ
ータとシナリオデータを使用して三次元画像を作成する
過程を再現することが可能になった。従来は，専門医が
三次元画像を作成してこれをフィルムなどに印刷した二
次元画像や診断や治療計画を行った結果のみが依頼科に
送られていたが，この発明によって専門医の診断や治療
計画の過程を再現することが可能になった。これによっ
て専門医と依頼科のコミュニケーションと相互理解が大
幅に改善された。

【００１７】「対象物」は，解剖学的関心領域などで，
指定空間領域内に存在する指定ＣＴ値の範囲のＣＴ値を
持つ画素の集合である。「対象物パラメタ」は，対象物
を規定するパラメタで，対象物を構成する画素の存在す
る空間領域と，対象物を構成する画素が持つＣＴ値の範
囲とを指定する。そして対象物を構成する画素に設定す
るＣＴ値に対応する不透明度と色を指定する。三次元ボ
クセルの画素値に対象物パラメタを作用させて作成した
データに投影処理を行うことによって対象物の三次元画
像を作成することができる。「対象物集合」は，一枚の
三次元画像に含まれる複数の対象物の集合である。「対
象物パラメタ集合」は，一枚の三次元画像に含まれる対
象物の対象物パラメタの集合である。三次元ボクセルの
画素値に対象物パラメタ集合を作用させて作成したデー
タに投影処理を行うことによって対象物集合で指定した
複数の対象物の三次元画像を作成することができる。
「シナリオ」は対象物パラメタの設定と投影処理パラメ
タの設定などの三次元画像を作成するために行った画像
処理を順次記録・保存したものである。この記録された
シナリオを読み出すことによってシナリオを記録した時
点の対象物パラメタの設定と投影処理パラメタの設定な
どの画像処理を再現することができる。

【００１８】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，被検体を構成する対象物を特定するために，対
象物の存在する空間領域と，対象物の持つＣＴ値の範囲
とを指定する対象物パラメタを設定する。ボクセルの三
次元配列に対象物パラメタを作用させて作成したデータ
に投影処理を行うことによって対象物の三次元画像を作
成することができる。

【００１９】対象物集合として一枚の三次元画像に含ま
れる対象物を複数選択し，これらの対象物の対象物パラ
メタをまとめて対象物パラメタ集合として格納する。ボ
クセルの三次元配列に対象物パラメタ集合を作用させて
作成したデータに投影処理を行うことによって対象物集
合の三次元画像を作成することができる。

【００２０】複数の対象物集合の三次元画像を作成する
ために，ボクセルの三次元配列に複数の対象物パラメタ
集合を作用させて作成した複数のデータに投影処理を行
うことによって複数の三次元画像を作成する。これらを
複数の表示領域をもつ画像表示装置のそれぞれの表示領
域に表示させる。

【００２１】多様な設定が必要なボリュームレンダリン
グにおいて，様々の設定による三次元画像の比較を，対
象物集合を切り換えることによって容易に行うことがで
きる。同一の投影処理パラメタを使用して複数のデータ
の投影処理を行うことによって，複数の対象物集合の同
一視点をもった三次元画像を作成することができる。さ
らにこの視点位置パラメタを変更することによって，同
一の視点をもった複数の対象物集合の三次元画像を，視
点位置を変えて観察できる。

【００２２】このように三次元画像表示装置は被検体を
構成する対象物を画像処理によって三次元画像として表
示することができるが，多数のステップの操作が必要と
なる。対象物パラメタの設定と投影処理パラメタの設定
などの三次元画像を作成する過程で行った画像処理をシ
ナリオとして順次記録・保存する手段と，このシナリオ
を読み出すことによってシナリオを記録した時点の対象
物パラメタの設定と投影処理パラメタの設定などの画像
処理を再現する手段とを備えることによって，三次元画
像を作成する過程で行った画像処理を記録したシナリオ
を読み出すことによってシナリオに記録されている画像
処理をきわめて短時間に再現することが可能になった。
またシナリオに記録されている途中の時点までの画像処
理を再現してその後に新しい画像処理を追加することが
可能になった。

【００２３】熟練した専門医が作成した三次元画像作成
のシナリオをテンプレートとして使用することによっ
て，従来は専門知識と熟練が必要であった診療に役立つ
三次元画像を作成する作業を定型化することが可能にな
った。またワークフローの定型化によって三次元画像を
使用した診断や治療計画に客観性を持たせることが可能
になった。

【００２４】 三次元画像の作成に使用した三次元ボク
セルデータとシナリオデータをネットワークまたは媒体
相互交換による通信で送信する手段することによって，
受信した三次元ボクセルデータとシナリオデータを使用
して三次元画像を作成した過程を再現することが可能に
なった。これによって，例えば三次元ボクセルデータと
放射線科医が作成したシナリオを依頼科に送信すること
によって，依頼科で三次元ボクセルデータと放射線科医
が作成したシナリオから放射線医が行った三次元画像の
作成過程を再現することが可能になった。従来は，依頼
科には三次元画像から作成した投影二次元画像が何枚か
提供されるのが普通であるが，この発明によって依頼科
でも三次元画像を再現して表示することが可能になっ
た。これによって外来や病棟などでの三次元画像の利用
を促進することが可能になった。

【００２５】

【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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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画像表示部４０，対象物の集合
を選択する対象物集合選択部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４
２，シナリオ選択部４３，三次元画像を表示する画像表
示部４４，視点などの投影処理パラメタを設定する投影
処理パラメタ設定部４５を備えている。

【００３０】図２は対象物集合選択部４１，対象物設定
部４２，シナリオ選択部４３のパネル図である。

【００３１】対象物集合選択部４１は，対象物集合を選
択するためのスイッチ「対象物集合１」４１−１，「対
象物集合２」４１−２，…がある。「対象物集合１」４
１−１を選択することによって，その対象物集合に含ま
れる対象物のパラメタを対象物設定ユニット４２−１，
４２−２，…で設定できる。また「対象物集合２」４１
−２を選択することによって，その対象物集合に含まれ
る対象物のパラメタを対象物設定ユニット４２−１，４
２−２，…で設定できる。例えば「対象物集合３」を選
択することによって対象物集合３に含まれる複数の対象
物に対して設定されている対象物パラメタを呼び出すこ
とができる。

【００３２】対象物設定ユニット４２−１，４２−２，
４２−３，４２−４，・・・は対象物のパラメタを設定
するパネルであり，対象物の数だけ対象物設定ユニット
４２−１，４２−２，４２−３，４２−４，・・・を使
用する。

【００３３】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。

【００３４】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４０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。

【００３５】対象物パラメタ設定部パネル１０２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。「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。

【００３６】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１２０と
「彩度」つまみ１２１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。

【００３７】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。

【００３８】シナリオ選択部４３は，シナリオを選択す
るためのスイッチ「シナリオ１」４３−１，「シナリオ
２」４３−１，「シナリオ３」４３−３，「シナリオ
４」４３−４…がある。例えば，「シナリオ１」４３−
１を選択することによって，「対象物集合１」４１−
１，「対象物集合２」４１−２，「対象物集合３」４１
−３，「対象物集合４」４１−４，・・・で設定された
対象物集合に含まれる対象物のパラメタを全て順次時系
列に記録する。これを再生することによって「シナリオ
１」４３−１が選択されていた時に行われた全ての画像
処理を忠実に再現することができる。またシナリオに時
系列に記録されている両像処理のステップを選択するこ
とによりそのステップが記録された時点の画像処理の状
態を再現することができる。

【００３９】図３はシナリオとして記録されるデータの
うち，対象物パラメタのデータ構造を示す図である。シ
ナリオのデータは「シナリオ」レベル，「ステップ」レ
ベル，「対象物集合」レベル，「対象物」レベルの階層
構造になっている。

【００４０】ここで「シナリオ１」が選択されて，パラ
メタの記録が指示されると，「ステップ１」が生成され
る。「ステップ１」は，記録時点における「対象物集
合」とその下位である「対象物」の全てのパラメタを含
んでいる。「対象物集合」とその下位の「対象物」の何
らかのパラメタに変更が行われると，新しい「ステップ
２」が生成されて，その時点でのパラメタが記録され
る。このように「対象物集合」とその下位の「対象物」
の何らかのパラメタに変更が行われると，新しいステッ
プが順次，時系列的に生成されて，その時点でのパラメ
タが記録される。

【００４１】次に「シナリオ１」が選択されて，パラメ
タの再生が指示された場合，例えば「ステップ６」が選
択されると，「ステップ１」，「ステップ２」，「ステ
ップ３」，「ステップ４」，「ステップ５」，「ステッ
プ６」に記録されている「対象物集合」とその下位であ
る「対象物」の全てのパラメタが順次，対象物集合選択
部４１とその下位である対象物設定部４２に設定され，
「シナリオ１」の「ステップ１」，「ステップ２」，
「ステップ３」，「ステップ４」，「ステップ５」，
「ステップ６」を記録した時点での画像処理が順次時系
列的に再現される。

【００４２】また「シナリオ１」が選択されて，パラメ
タの再生が指示された場合，例えば「ステップ３」が選
択されると，「ステップ１」，「ステップ２」，「ステ
ップ３」に記録されている「対象物集合」とその下位で
ある「対象物」の全てのパラメタが順次，対象物集合選
択部４１とその下位である対象物設定部４２に設定さ
れ，「シナリオ１」の「ステップ１」，「ステップ
２」，「ステップ３」を記録した時点での画像処理が順
次時系列的に再現される。そしてこの「ステップ３」を
記録した時点での画像処理に続いて新しい画像処理を行
うことができる。このシナリオは「ステップ４ａ」，
「ステップ５ａ」，「ステップ６ａ」というように「ス
テップ３」の下に枝分かれして記録される。

【００４３】このようにシナリオによって三次元画像を
作成する過程の全てのパラメタを記録することが可能に
なった。そして記録されたシナリオによって三次元画像
を作成する過程を全て再現することが可能になった。

【００４４】図４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。

【００４５】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。

【００４６】ガイド用画像表示部４０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三次元表面表示処理
を施した画像などが使用される。

【００４７】対象物設定部４２は三次元画像を再構成す
る複数の対象物の空間領域とＣＴ値範囲，そして対象物
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ＣＴ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。

【００４８】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。ガイド用画像表示部４０
に表示される画像と操作部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画像表示部４０に表示され
る。また，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を持つ。

【００４９】対象物パラメタ設定部１０２−１，１０２
−２，・・・は，対象物空間領域設定部１０１−１，１
０１−２，・・・で設定した対象物がもつ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。

【００５０】対象物パラメタ１０３−１，１０３−２，
・・・は，対象物空間領域設定部１０１−１，１０１−
２，・・・で設定した対象物の空間領域を三次元テーブ
ルに蓄積する。この三次元テーブルは三次元テーブル３
３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。対象物パラメタ１０３−１，１０３−
２，・・・は，対象物パラメタ設定部１０２−１，１０
２−２，・・・で設定した不透明度と色を一次元テーブ
ルに蓄積する。一次元テーブルは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１０２−１，１０２−
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。

【００５１】対象物パラメタ集合１０４−１，１０４−
２，…は一枚の三次元画像に含まれる全ての対象物の対
象物パラメタ，即ち対象物パラメタ集合をそれぞれ含
む。一枚目の三次元画像に含まれる複数の対象物の対象
物パラメタ１０３−１，１０３−２，・・・は，対象物
パラメタ集合１０４−１に格納される。二枚目の投影画
像に含まれる複数の対象物の対象物パラメタ１０３−
１，１０３−２，・・・は，対象物パラメタ集合１０４
−２に格納される。

【００５２】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，値５は色情報を持っている。

【００５３】濃度値は，一枚目の投影画像に対して，三
次元テーブル３３のボクセルが対象物パラメタ集合１０
４−１で設定されている空間領域内に存在し，かつその
ボクセルが対象物パラメタ集合１０４−１で設定されて
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値に対象物パラメタ集合１０４−１で設定
されている不透明度を乗算することで得られる。色は，
一枚目の投影画像に対して，三次元テーブル３３のボク
セルが対象物パラメタ集合１０４−１で設定されている
空間領域内に存在し，かつそのボクセルが対象物パラメ
タ集合１０４−１で設定されているＣＴ値の範囲内のＣ
Ｔ値をもつ場合は，対象物パラメタ集合１０４−１で設
定されている色を設定する。

【００５４】二枚目の投影画像に対して，濃度値は，三
次元テーブル３３のボクセルが対象物パラメタ集合１０
４−２で設定されている空間領域内に存在し，かつその
ボクセルが対象物パラメタ集合１０４−２で設定されて
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値に対象物パラメタ集合１０４−２で設定
されている不透明度を乗算することで得られる。二枚目
の投影画像に対して，色は，三次元テーブル３３のボク
セルが対象物パラメタ集合１０４−２で設定されている
空間領域内に存在し，かつそのボクセルが対象物パラメ
タ集合１０４−２で設定されているＣＴ値の範囲内のＣ
Ｔ値をもつ場合は，対象物パラメタ集合１０４−２で設
定されている色を設定する。三枚目の投影画像以降につ
いても同様である。

【００５５】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，色
の値を使用して，画面上に投影される値を求める。この
とき使用する視点位置パラメタなどの投影処理パラメタ
は投影処理パラメタ設定部４５で設定する。

【００５６】シナリオ１０５−１，１０５−２，…は，
対象物パラメタの設定と投影処理パラメタの設定などの
三次元画像を作成するために行った画像処理をシナリオ
として順次記録し，必要に応じてこれを再生する部分で
ある。 対象物パラメタの設定と投影処理パラメタの設
定などの三次元画像を作成するために行った一連の画像
処理をシナリオ１０５−１に順次記録する。次に，シナ
リオ１０５−１に記録されたデータを再生することによ
って，シナリオに記録されている対象物パラメタの設定
を対象集合選択部４１と物設定部対象物設定部４２の対
象物空間領域設定部１０１−１，１０１−２，・・・，
対象物パラメタ設定部１０２−１，１０２−２，・・・
に，また投影処理パラメタの設定を投影処理パラメタ設
定部４５に順次設定する。三次元画像を作成するために
行った画像処理をきわめて短時間に再現すること，また
シナリオに記録されている途中の時点までの画像処理を
再現してその後に新しい画像処理を追加することが可能
になった。

【００５７】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４４に表示する画像を作成する。

【００５８】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，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。

【００５９】一枚の三次元画像を構成する全ての対象物
のパラメタを対象物パラメタ集合として格納し，ボクセ
ルデータにこれを作用させることによって三次元画像を
作成するようにしたので，ボリュームレンダリング法に
よる三次元画像の作成，再現が容易になった。

【００６０】被検体の多数の対象物を含む三次元画像を
作成する場合において，これをグループ化して同一視点
を持つ幾つかの三次元画像として一つの画像表示装置に
表示すること可能になり，またその視点の位置を容易に
変更できるようになった。これによって多数の対象物が
ある場合でも，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。

【００６１】

【実施例】これまでの説明は，三次元画像を作成する過
程で行った画像処理を記録したシナリオを同一の三次元
ボクセルデータに適用する例について説明してきたが，
このシナリオは同一のボクセルデータだけでなく他の三
次元ボクセルデータに適用することが可能である。三次
元画像を作成する過程で行った画像処理を記録したシナ
リオをデータ蓄積装置２１に保存することができる。こ
の蓄積されたシナリオをテンプレートとして他の三次元
ボクセルデータから三次元画像を作成する過程で適用す
ることによって，任意の三次元ボクセルデータからシナ
リオと同一の画像処理を施した三次元画像を作成するこ
とができる。これによって三次元画像を作成する過程を
定型化することとが可能になった。

【００６２】三次元画像作成に使用した三次元ボクセル
データとシナリオデータはデータ蓄積装置２１に保存す
ることができる。この保存された三次元ボクセルデータ
とシナリオデータをネットワークまたは媒体相互交換に
よる通信で例えば他科や外来や病棟などに送信すること
によって，受信した場所で三次元ボクセルデータとシナ
リオデータを使用して三次元画像を作成することができ
る。三次元画像を作成した当事者でなくても，シナリオ
を読み出すことによってシナリオを記録されている画像
処理をきわめて短時間に再現すること，またシナリオに
記録されている途中の時点までの画像処理を再現してそ
の後に新しい画像処理を追加することが可能になった。

【００６３】

【発明の効果】本発明は，被検体の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，被検
体を構成する対象物の空間領域と不透明度と色を指定す
る対象物パラメタを被検体に含まれる複数の対象物に対
して設定する手段と，三次元ボクセルの画素値に複数の
対象物の対象物パラメタとを作用させて一つの三次元デ
ータを作成する手段と，三次元データから三次元画像を
作成する投影処理パラメタを設定する手段と，被検体を
構成する複数の対象物の対象物パラメタと投影処理パラ
メタで構成する対象物パラメタ集合を複数個格納する手
段と，三次元ボクセルに対して一つまたは複数の対象物
パラメタ集合を使用して作成した一つまたは複数の三次
元画像を一つまたは複数の画像表示領域に表示する手段
と，対象物パラメタの設定と投影処理パラメタの設定な
どの三次元画像を作成するために行った画像処理をシナ
リオとして順次記録する手段と，この記録されたシナリ
オを読み出すことによってシナリオを記録した時点の対
象物パラメタの設定と投影処理パラメタの設定などの画
像処理を再現する手段とを具備した。これによって三次
元画像を作成するために行った画像処理をシナリオとし
て記録・保存しておき，シナリオを読み出すことによっ
てシナリオを記録されている画像処理をきわめて短時間
に再現すること，またシナリオに記録されている途中の
時点までの画像処理を再現してその後に新しい画像処理
を追加することを可能にした三次元画像表示装置を提供
できた。

【００６４】専門医が作成した三次元画像作成のシナリ
オをテンプレートとして使用することによって，従来は
専門知識と熟練が必要であった診療に役立つ三次元画像
を作成する作業を容易に行うことが可能になった。また
専門医が作成したシナリオをテンプレートとして使用し
ているので，ワークフローの定型化が可能になり，三次
元画像を使用した診断や治療計画に客観性を持たせるこ
とが可能になった。

【００６５】三次元画像の作成に使用した三次元ボクセ
ルデータとシナリオデータをネットワークまたは媒体相
互交換による通信で送信することによって，受信した三
次元ボクセルデータとシナリオデータを使用して三次元
画像を作成した過程を再現することが可能になった。こ
れによって，例えば三次元ボクセルデータと放射線科医
が作成したシナリオを依頼科に送信することによって，
放射線科と同様な三次元画像を依頼科でも作成・表示す
ることが可能になった。これによって外来や病棟などで
の三次元画像の利用を促進することが可能になった。

【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】対象物設定部を説明する図。

【図３】シナリオで記録されるデータ構造を説明する
図。

【図４】本発明の実施例の構成を示すブロック図。

【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，色） ３６ レイキャスティング演算部 ３７ 後処理部 ４０ ガイド用三次元画像表示部 ４１ 対象物集合選択部 ４１−１ 対象物集合選択スイッチ−１ ４１−２ 対象物集合選択スイッチ−２ ４１−３ 対象物集合選択スイッチ−３ ４１−４ 対象物集合選択スイッチ−４ 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 シナリオ選択部 ４３−１ シナリオ選択スイッチ−１ ４３−２ シナリオ選択スイッチ−２ ４３−３ シナリオ選択スイッチ−３ ４３−４ シナリオ選択スイッチ−４ ４４ 画像表示部 ４４−１ 画像表示領域１ ４４−２ 画像表示領域２ ４４−３ 画像表示領域３ ４４−４ 画像表示領域４ ４５ 投影処理パラメタ設定部 １０１ 対象物空間領域設定部 １０１−１ 対象物空間領域設定部１ １０１−２ 対象物空間領域設定部２ １０２ 対象物パラメタ設定部 １０２−１ 対象物パラメタ設定部１ １０２−２ 対象物パラメタ設定部２ １０３−１ 対象物パラメタ１ １０３−２ 対象物パラメタ２ １０４−１ 対象物パラメタ集合１ １０４−２ 対象物パラメタ集合２ １０４−３ 対象物パラメタ集合３ １０４−４ 対象物パラメタ集合４ １０５−１ シナリオ１ １０５−２ シナリオ２ １０５−３ シナリオ３ １０５−４ シナリオ４ １０６ 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】 被検体の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，被検体を構成す
   る対象物の空間領域と不透明度と色を指定する対象物パ
   ラメタを被検体に含まれる複数の対象物に対して設定す
   る手段と，三次元ボクセルの画素値に複数の対象物の対
   象物パラメタを作用させて一つの三次元データを作成す
   る手段と，三次元データから三次元画像を作成する投影
   処理パラメタを設定する手段と，被検体を構成する複数
   の対象物の対象物パラメタと投影処理パラメタで構成す
   る対象物パラメタ集合を複数個格納する手段と，三次元
   ボクセルに対して一つまたは複数の対象物パラメタ集合
   を使用して作成した一つまたは複数の三次元画像を一つ
   または複数の画像表示領域に表示する手段と，対象物パ
   ラメタの設定と投影処理パラメタの設定などの三次元画
   像を作成する過程で行った画像処理をシナリオとして順
   次記録・保存する手段と，このシナリオを読み出すこと
   によってシナリオを記録した時点の対象物パラメタの設
   定と投影処理パラメタの設定などの画像処理を再現する
   手段とを具備し，三次元画像を作成する過程で行った画
   像処理を記録したシナリオを読み出すことによってシナ
   リオに記録されている画像処理をきわめて短時間に再現
   すること，またシナリオに記録されている過程の任意の
   時点までの画像処理を再現してその後に新しい画像処理
   を追加することを可能にした三次元画像表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１の三次元画像表示装置で，さら
   に三次元画像を作成する過程で行った画像処理を記録・
   保存したシナリオをテンプレートとして他の三次元ボク
   セルデータに適用する手段を具備し，任意の三次元ボク
   セルデータから三次元画像を作成する過程でこのシナリ
   オを適用することによって，任意の三次元ボクセルデー
   タにシナリオと同一の画像処理を施した三次元画像を作
   成することと，三次元画像を作成する過程を定型化する
   こととを可能にすることによって，三次元画像を使った
   診療のワークフローを定型化することを可能にした三次
   元画像表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１の三次元画像表示装置で，さら
   に三次元画像作成に使用した三次元ボクセルデータとシ
   ナリオデータを出力・保存する手段と，この保存された
   三次元ボクセルデータとシナリオデータをネットワーク
   または媒体相互交換による通信によって送信する手段
   と，受信した三次元ボクセルデータとシナリオデータを
   使用して三次元画像を作成する手段とを具備し，シナリ
   オを読み出すことによってシナリオを記録されている画
   像処理をきわめて短時間に再現すること，またシナリオ
   に記録されている過程の任意の時点での画像処理を再現
   してその後に新しい画像処理を追加することを可能にし
   た三次元画像表示装置。