JP2002336242A

JP2002336242A - 三次元画像表示装置

Info

Publication number: JP2002336242A
Application number: JP2001224878A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Taniguchi; 拡樹谷口; Yoshihiro Goto; 良洋後藤
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2002-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】三次元画像再構成パラメータを客観的に設定
可能な三次元画像表示装置を提供する。【解決手段】 CRT１に表示された三次元画像に関心領
域及びその関心領域に特定の濃度部分を設定するマウス
２と、該設定された関心領域中の特定濃度部分から濃度
分布情報を得、該得られた濃度分布情報から新規の三次
元画像再構成パラメータを求め、該求められた新規の三
次元画像再構成パラメータに基づいて三次元画像を再構
成させると共に、その三次元画像をCRT１に表示させるC
PU５４とを備えたことで解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は三次元画像表示装置
に係り、特に所望の臓器部分の陰影付け三次元画像を再
構成し、表示する三次元画像表示装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来の三次元画像を再構成する方法は、
Ｘ線ＣＴ装置など人体（被検体）の断層像を得る医用画
像診断装置によって収集された断層像（ＣＴ画像）を用
いて行われ、その代表的な方法にはサーフェイス法とボ
リュームレンダリング法がある。これら何れの方法であ
っても、どの臓器部分（関心対象）の三次元画像を再構
成するかを決めるには、その関心対象のＣＴ値のしきい
値や不透明度を操作者の入力によって指定する必要があ
る。

【０００３】例えば、造影剤を注入した血管部のＣＴ値
である100〜300を含むようにしきい値を指定すると、Ｃ
Ｔ画像から血管部の三次元画像が再構成されることとな
る。

【０００４】上記指定されたＣＴ値は、Ｘ線吸収係数に
より規定されるので、臓器の厚みなど形状に依存するか
ら、三次元画像を一度表示してみなければ、例えば血管
の末梢まで適正に表示されているか分からない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
において表示されている三次元画像は、操作者毎の主観
によってしきい値が指定されるので、客観的な診断情報
の提供が困難であるという問題があった。

【０００６】また、一度表示してみて適正に表示されて
いない場合には、しきい値を再設定し直さなければなら
ないので、その再設定に係る操作性の向上が望まれてい
た。

【０００７】そこで、本発明の目的は、三次元画像再構
成パラメータを客観的に設定可能な三次元画像表示装置
を提供することにある。

【０００８】また、三次元画像再構成パラメータ設定の
操作性を向上した三次元画像表示装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数の二次
元断層像及び複数の二次元断層像に分解可能な三次元デ
ータから三次元画像再構成パラメータに基づいて関心対
象を陰影付けて三次元画像を再構成し、表示器に表示す
る三次元画像表示装置において、前記表示器に表示され
た三次元画像に関心領域及びその関心領域に特定の濃度
部分を設定する手段と、該設定された関心領域中の特定
濃度部分から濃度分布情報を得る手段と、該得られた濃
度分布情報から新規の三次元画像再構成パラメータを求
める手段と、該求められた新規の三次元画像再構成パラ
メータに基づいて三次元画像を再構成させると共に、そ
の三次元画像を前記表示器に表示させる手段とを備えた
ことを特徴とする三次元画像表示装置によって達成され
る。

【００１０】上記設定される特定濃度部分は、重み付け
投影方法により再構成した画像中の対象の特定濃度部分
に基づいて三次元画像再構成パラメータを決定するよう
にしているため、三次元画像再構成パラメータを最適な
値に設定することができる。

【００１１】また、前記関心領域とその特定濃度部分を
設定する手段は、複数の視点方向から再構成された三次
元画像を前記表示器にそれぞれ表示し、それら表示した
三次元画像に対してそれぞれの前記関心領域とその特定
濃度部分を設定してもよい。これによって、関心領域や
濃度部分の設定が客観性を増すと共に、その精度を向上
させることが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
わる三次元画像表示装置の好ましい実施形態について説
明する。

【００１３】図１は本発明に係る三次元画像表示装置の
ハードウェア構成例を示すブロック図である。この三次
元画像表示装置は、主として磁気ディスク５０と、主メ
モリ５２と、中央処理装置（CPU）５４と、表示メモリ
５６と、CRTモニタ１と、各種の操作指令、位置指令、
メニュー選択指令を入力するためのキーボード５８、マ
ウス２、マウスコントローラ６０と、これらの各構成要
素を接続する共通バス６２とから構成されている。磁気
ディスク５０には、複数のＣＴ画像（ＣＴ１，ＣＴ２，
ＣＴ３，…）を積み上げた三次元の原画像９、画像構成
プログラム等が格納され、主メモリ５２には、装置の制
御プログラムが格納されるとともに、演算処理用の領域
等が設けられている。CPU５４は、三次元の原画像１０
や各種のプログラムを読み出し、主メモリ５２を用いて
本発明に係る断面像や疑似三次元画像等の構成を行い、
その構成した画像を示す画像データを表示メモリ５６に
送り、CRTモニタ１に表示させる。

【００１４】本発明の三次元画像表示装置は、マウス２
によってCRT１に表示された三次元画像に関心領域及び
その関心領域に特定の濃度部分を設定し、CPU５４によ
ってマウス２に設定された関心領域中の特定濃度部分か
ら濃度分布情報を得、該得られた濃度分布情報から新規
の三次元画像再構成パラメータを求め、該求められた新
規の三次元画像再構成パラメータに基づいて三次元画像
を再構成させると共に、その三次元画像を前記表示器に
表示させるようプログラミングされている。

【００１５】本実施形態では、しきい値の指定で表示す
る対象の大きさが大きく影響をうける、サーフェイス法
に基づく陰影付け三次元画像を再構成する場合を例に説
明する。

【００１６】陰影付け三次元画像は、Ｘ線ＣＴ装置から
取得された複数枚の断層像が積み上げられてなる三次元
原画像に基づいて再構成されるが、血管等の臓器を表示
対象とする場合には、その表示対象に適合するパラメー
タ（ＣＴ値のしきい値）を設定することが必要である。

【００１７】また、断層像はＸ線ＣＴ装置から取得する
場合に限らず、MRI装置、あるいは超音波装置等から取
得する場合であっても本発明を同様に適用することがで
きる。

【００１８】本発明の三次元画像処理装置の表示例を図
４に示す。また、本発明のフローチャートを図５に示
す。本発明は関心領域外部から観察した画像（図４
(a)）だけを対象としているのではなく、関心領域内部
から観察した画像（図４(b)）も対象として、三次元画
像再構成パラメータを決定する方法である。関心領域内
部から観察した画像とは、観察対象の内部を内視鏡で見
たような画像（以下、内視鏡的画像という）のことを示
し、その画像を得るためには、視点を観察対象の内部に
設定することができる中心投影法を用いる。この内視鏡
的画像を得る中心投影法は、特開平7-210704号公報、及
び特開平8-16813号公報に記載されている。

【００１９】次に、フローチャートを参照しながら本発
明における陰影付け三次元画像の再構成方法について説
明する。まず、関心領域のどの領域を観察するのか（内
部観察、外部観察）を選択する（ステップ１）。対象臓
器毎に決められている三次元再構成パラメータに基づい
て設定した値によって初期の陰影付け三次元画像を表示
する（ステップ２、３）。これは、適切な三次元画像再
構成パラメータを用いた陰影付け三次元画像ではなく、
操作者にそのパラメータの設定を委ねて主観的に再構成
した陰影付け三次元画像である。図４(a)では、操作者
が、適切な三次元画像再構成パラメータによって陰影付
けされる三次元画像を必要とする領域を、マウス等で指
定する（ステップ４）。選択された領域から関心領域を
取得し、関心領域の芯線を取得する（ステップ５）。画
像上には取得した関心領域を表示する。表示された領域
が関心領域ではない場合、再度選択領域を指定する（ス
テップ６）。画像上からマウス等でポイントされた三次
元的な関心領域の位置を取得するには、その画像上の位
置から再び対象領域に投影し、投影方向における濃度プ
ロファイルを利用して、観察対象の内部の点を抽出する
方法を用いた。また、関心領域全体は領域拡張法より取
得し、その領域に対して細線化処理等により芯線構造を
取得する。または、芯線から特開平11-318884号公報に
記載されている方法によって関心領域中心位置に移動さ
せた芯線を取得する。その後、ポイントされた三次元的
な関心領域の中心位置を通り、その芯線に直交する横断
像を設定する（ステップ７）。図４(b)では、移動する
際の現視点の位置と、逐次的に求められる次の視点の位
置までの領域を関心領域とし、視点を結ぶ線（視線）を
上記芯線とする（ステップ８）。なお、視点は上記方法
と同様に、関心領域中心位置に移動される。その後、次
に求められる視点を通り、その芯線に直交する横断像を
設定する（ステップ９）。対象画像の横断像上の特定濃
度部分から適切な三次元画像を表示するための三次元画
像再構成パラメータを決定する（ステップ１０）。上記
パラメータから再度、陰影付け三次元画像を再構成する
（ステップ１１）。

【００２０】また、陰影付け三次元画像を再構成する領
域には、ステップ４で選択された領域内のみを指す場合
と、表示領域すべての領域を指す場合がある。

【００２１】また、選択された領域内のみを再構成する
場合は、所望の領域を選択する毎に追随して画像が再構
成され、前選択領域には、レファレンス画像が再表示さ
れる。

【００２２】リファレンス画像は、ステップ２の初期の
三次元画像やステップ１１の新しく再構成された三次元
画像であり、選択することが可能である。

【００２３】また、当然のごとく、外部観察の三次元画
像はあらゆる視点方向（若しくは投影面方向）から観察
できるよう、画像を再構成し表示するので、あらゆる方
向から観察した対象に対して、最適なしきい値からなる
画像を再表示することができる。これにより、関心領域
や濃度部分の設定が客観性を増すと共に、その精度を向
上させることが可能となる。

【００２４】そして、重み付け投影方法は、例えば、WO
98/15526号公報に記載されている。図２に示すように、
画面サイズと同一サイズの分類メモリを、観察したいＣ
Ｔ値の範囲の枚数だけ用意し、投影線上で分類メモリの
ＣＴ値をとる画像の有無をその分類メモリに記録してい
る。上記メモリに記憶された画像の有無情報と分類され
たＣＴ値ごとの重み係数とを積和演算し、その演算値に
応じた濃度値を表示メモリ（係数加算メモリ）に記録す
ることにより、重み係数の大きいＣＴ値を有する特定部
位が強調された透視像を表示する。

【００２５】本発明は、重み付け投影方法により構成し
た画像において、図３（A）に示すように、特に対象臓
器の辺縁部分が（b）から（a）のように強調され、重み
付け画像上の濃度プロファイルから多少重み付け位置を
変動してもその強調された辺縁部分の位置がずれない
（図３(B)）、という検証に基づいている。この辺縁部
分から対象に向けて投影し、その投影線上の濃度プロフ
ァイルから最適なしきい値を決定する。

【００２６】三次元画像再構成パラメータを決定する一
方法を図６に示す。そのパラメータを決定するために、
重み付け投影法を利用する。図６に示す横断像上に対し
て、重み付け投影法を利用し、矢印方向の計数値プロフ
ァイルを求める。初期設定された三次元画像横断像上の
関心領域は、特開平11-318884号公報に記載されている
方法によって近似的に外形（ここでは円と仮定する）が
求められる。すなわち、円の半径、中心が近似的に求め
られているため、計数値プロファイルの辺縁部分はある
程度推計できる。その辺縁部分を通り、図５に示す破線
上の濃度プロファイルの最大値が陰影付け三次元画像再
構成のしきい値となる。

【００２７】ここで、横断像に対して重み付け投影方法
を施行し、対象画像の特定濃度部分を強調させるために
は、重み係数の位置が重要である。重み係数の位置を設
定する方法を図７に示す。図７(a)は対象を血管と仮定
した場合の濃度分布を示した図である。S1は血管と認め
られる限界の領域を設定するときのしきい値（最下限
値）、S4は血管の最大濃度値、S2は操作者があらかじめ
設定するしきい値の下限値、S３はS2とS4の間に設定さ
れるしきい値である。つまり、しきい値S1〜S2で設定さ
れる領域は低濃度領域であり、しきい値S3〜S4で設定さ
れる領域は高濃度領域をみなされ、求めるべきしきい値
は、しきい値S2〜S3の間に存在する。例えば、しきい値
S1〜S3の範囲内にある低濃度領域（図６(b)）の度数分
布を図中のｈ(1)とし、しきい値S2〜S4の範囲内にある
高濃度領域（図６(ｂ)）の度数分布は図中のh(2)であ
る。今、これらの度数分布が正規分布をなしていると仮
定する。しきい値S1〜S3の度数分布の平均をμ₁、分散
をσ₁ ²とし、しきい値S2〜S4までの度数分布の平均をμ
₂、分散をσ₂ ²とすると、しきい値Tは式（1）で与えら
れる。

【００２８】

【数１】重み係数の位置は、S2〜Tのまでの度数分布の平均を
μ₃、標準偏差をσ₃とすると式（2）、式（3）に設定す
る。

【００２９】

【数２】に設定する。重み係数の分布形は、図７では円弧を成し
ているが、直線や矩形でもよい。また、ボリュームレン
ダリング法を適用するのであれば、重み係数の分布形を
不透明度曲線に対応させてもよい。血管など三次元画像
再構成パラメータの下限値で対象画像が変化するものに
対しては、今回の方法によって重み係数を決定し、気管
支など三次元画像再構成パラメータの上限値で対象画像
が変化するものに対しては、S1は気管支と認められる限
界の領域を設定するときのしきい値（最大濃度値）、S4
は気管支の最小濃度値、S2は操作者があらかじめ設定す
るしきい値の上限値、S3はS1とS2の間に設定されるしき
い値となる。血管を対象としたときの方法と同様に、し
きい値S1〜S2で設定される領域は高濃度領域であり、し
きい値S3〜S4で設定される領域は低濃度領域をみなさ
れ、求めるべきしきい値は、しきい値S2〜S3の間に存在
する。しきい値S2〜S4の範囲にある低濃度領域の度数分
布の平均をμ₁、分散をσ₁ ²とし、しきい値S1〜S3の範
囲にある高濃度領域の度数分布の平均をμ₂、分散をσ₂
²とすると、しきい値Tは式（4）と与えられる。

【００３０】

【数３】重み係数の位置は、T〜S2までの度数分布の平均をμ₃、
標準偏差をσ₃とすると上記と同様に式（2）、（3）に
設定される。重み係数の分布形は血管のときのそれとは
正反対の形を成す。

【００３１】なお、この実施の形態では、観察対象とし
て血管、腸、胃等の管腔臓器や、骨等の観察対象に適用
できる。

【００３２】以上説明したように本実施の形態に係る三
次元画像表示装置によれば、血管、腸等の観察対象の陰
影付け三次元画像を最適な大きさで、かつ関心領域の特
定濃度に基づいて客観的な三次元画像を表示できる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、三次元画像再構成パラメータ
を客観的に設定可能な三次元画像表示装置を提供すると
いう効果を奏する。

【００３４】また、三次元画像再構成パラメータ設定の
操作性を向上した三次元画像表示装置を提供するという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る三次元画像表示装置のハードウェ
ア構成例を示すブロック図。

【図２】重み付け投影法の説明図。

【図３】重み付け投影法の実験例を示す図。

【図４】本発明の三次元画像表示装置の表示例を示す
図。

【図５】新たな三次元画像再構成パラメータを決定する
ためのフローチャート。

【図６】重み係数から三次元画像再構成パラメータを決
定する一例を示す図。

【図７】重み付け投影方法のための重み位置設定方法を
示す図。

【符号の説明】

１…CRT、２…マウス、３…擬似三次元画像、４…マウ
ス等で選択された関心領域を含む選択領域、５…関心領
域、６…最適な三次元画像再構成パラメータによって再
構成された擬似三次元画像、５０…磁気ディスク、５２
…主メモリ、５４…CPU、５６…表示メモリ、５８…キ
ーボード、６０…コントローラ、６２…共通バス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０６Ｔ 5/00 １００Ａ６１Ｂ 5/05 ３８０ 15/00 ２００Ｇ０１Ｎ 24/02 ５２０ＹＦターム(参考） 4C093 AA22 CA23 FD09 FD12 FF19 FF28 FF42 FF43 FG05 4C096 AA10 AB50 DC28 DC29 DC36 4C301 EE11 EE12 EE13 JB27 JC13 KK17 KK30 LL02 5B057 AA07 BA03 BA24 CA02 CA08 CA13 CA16 CB08 CB13 CB16 CE11 DB03 DB05 DB09 DC23 5B080 AA19 DA06 GA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の二次元断層像及び複数の二次元断
層像に分解可能な三次元データから三次元画像再構成パ
ラメータに基づいて関心対象を陰影付けて三次元画像を
再構成し、表示器に表示する三次元画像表示装置におい
て、前記表示器に表示された三次元画像に関心領域及び
その関心領域に特定の濃度部分を設定する手段と、該設
定された関心領域中の特定濃度部分から濃度分布情報を
得る手段と、該得られた濃度分布情報から新規の三次元
画像再構成パラメータを求める手段と、該求められた新
規の三次元画像再構成パラメータに基づいて三次元画像
を再構成させると共に、その三次元画像を前記表示器に
表示させる手段とを備えたことを特徴とする三次元画像
表示装置。
【請求項２】前記関心領域とその特定濃度部分を設定
する手段は、複数の視点方向から再構成された三次元画
像を前記表示器にそれぞれ表示し、それら表示した三次
元画像に対してそれぞれの前記関心領域とその特定濃度
部分を設定することを特徴とする請求項１に記載の三次
元画像表示装置。