JP2004141233A - 人工骨用テンプレートの画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人工骨用テンプレートの画像表示装置において、患部形状に適合する人工骨を選定する際に十分な検討を行うことができるよう、人工骨の立体的構造が把握し易いテンプレート画像の表示を可能にする。
【解決手段】テンプレート画像データ生成手段５１が、テンプレート指定手段３０により指定された立体的なテンプレートＴを姿勢指定手段４０により指定された姿勢Ｓにしたときの、テンプレートＴの輪郭形状を表すテンプレート画像データＰｔを、保存手段１０に保存されているテンプレートＴを表す３次元テンプレートデータＶｔに基づいて生成し、表示制御手段５２が、骨部画像データ取得手段２０により取得した骨部画像データＰｂと生成されたテンプレート画像データＰｔとに基づいて、画像表示手段５３の表示面上に、骨部画像Ｐｂとテンプレート画像Ｐｔとを重ね合せ表示させる。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、骨組織の代替物である人工骨に対応したテンプレートを人工骨を適用しようとする骨部とともに表示する画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、整形外科あるいは口腔外科の分野などにおいて、事故または疾病などによる骨の損傷あるいは悪性腫瘍発生に起因する外科手術（整形手術）で骨の切除などがあったとき、骨の損傷部や切除部に生体の他部位の自家骨による置換または充填が行なわれていた。
【０００３】
また最近では、ステンレス鋼やコバルト−クロム系合金、チタン、アルミナ、ジルコニアなどの金属あるいはこれらの酸化物、アパタイトなどのセラミックやその複合材料などを用いて骨組織の代替物である人工骨（人工生体硬組織材料）を作製し、この人工骨を損傷部や切除部に埋め込むことにより損傷部や切除部を修復する外科的治療法が普及している。
【０００４】
一方、損傷部や切除部に埋め込まれる人工骨を作製する場合、患者に応じて形状が異なる人工骨をその都度作製するのは大変であることから、形状の異なる多数種類の標準モデルを予め用意しておき、これら標準モデルの中から患部形状に適合する（形状が似通った）ものを選択し、選択した標準モデルに基づいて人工骨を作製することが行なわれている。ここで、標準モデルに基づいて人工骨を作製するというのは、標準モデルと完全に同一形状の人工骨を作製することに限らず、標準モデルに若干の変形を加えた人工骨を作製することも含む。
【０００５】
そして、標準モデルの選択の際には、従来は、レントゲン写真などのフィルム上の骨部画像と標準モデルの輪郭形状をモデリングした透明な型紙状のテンプレートとを重ね合わせて目視確認することで、患部形状に適合するか否かを判断していた。
【０００６】
しかしながら、テンプレートを１つ１つ確認してゆく作業は非常に煩雑であり、精度よく効率的に人工骨の適合の判断をすることが難しかった。
【０００７】
そこで、この問題を解消するため、骨部を表す骨部画像とテンプレートを表すテンプレート画像とを、ＣＲＴ等のモニタの表示面上に重ね合せて表示させる画像表示装置が本出願人により提案されている。（特許文献１参照）
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−９１４２６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記画像表示装置が表示するテンプレート画像は、人工骨の標準モデルを予め決められた所定の方向から見たときの輪郭形状を表したものである。しかし、実際の人工骨は３次元的な立体構造をしており、上記のような輪郭形状の固定されたテンプレート画像では、人工骨の立体的構造が把握しづらく、患部形状に適合する人工骨を選定する際に、十分な検討を行うことができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑み、患部形状に適合する人工骨を選定する際に、十分な検討を行うことができるよう、人工骨の立体的構造が把握し易いテンプレート画像を表示することのできる人工骨用テンプレートの画像表示装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の人工骨用テンプレートの画像表示装置は、各種の形状の異なる人工骨に対応した複数の立体的なテンプレートをそれぞれ表す複数種類の３次元テンプレートデータを保存する保存手段と、人工骨を適用しようとする骨部を含む骨部画像を表す骨部画像データを取得する骨部画像データ取得手段と、保存手段により保存されている３次元テンプレートデータが表す複数の立体的なテンプレートの中から少なくとも１つのテンプレートを指定するテンプレート指定手段と、指定されたテンプレートを表示する際のそのテンプレートの姿勢を指定する姿勢指定手段と、骨部画像データと３次元テンプレートデータに基づいて、骨部画像と、テンプレート指定手段により指定されたテンプレートを、姿勢指定手段により指定された姿勢にして表示させたテンプレート画像とを、表示面上において重合せ表示する表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、「テンプレートの姿勢を指定する」とは、立体的なテンプレートの３次元的な向きを指定することを意味するものである。
【００１３】
また、「３次元テンプレートデータ」としては、テンプレート画像の表示用に用意されたデータであってもよいし、人工骨の製造用図面を表すＣＡＤデータであってもよい。
【００１４】
また、この３次元テンプレートデータは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録（保存）して提供するようにしてもよいし、インターネット等のネットワーク上のサーバにダウンロード可能な状態で保存し、オンラインで提供するようにしてもよい。
【００１５】
また、骨部画像データ取得手段は、ＣＲ（コンピューテッド・ラジオグラフィ）システムやＣＴ撮影装置等を用いて骨部を撮影することにより上記撮影装置から出力される骨部画像データを直接取得するようにしてもよいし、画像表示装置が別に備えた記憶装置に記憶されている骨部画像データを読み出して取得するようにしてもよい。
【００１６】
また、テンプレート指定手段は、テンプレートを特定するパラメータを直接入力して指定するようにしてもよいし、上記パラメータを選択肢の中から選択するようにしてもよい。既に表示面上にテンプレートが表示されているときには、そのテンプレートが有するパラメータの一部を設定し直して、異なるテンプレートを指定するようにしてもよい。なお、テンプレートを特定するパラメータとしては、テンプレートが表す人工骨のメーカ、名称、型番、人工骨を構成している各パーツのサイズ等が考えられる。
【００１７】
また、「重合せ表示」する際には、骨部画像の上に不透明なテンプレート画像を重ねるようにして表示してもよいし、テンプレート画像を半透明にしたり、テンプレートの内部を透明にしたりして（輪郭のみにして）重ねて表示するようにしてもよい。
【００１８】
なお、人工骨は、人体用のものに限らず、その他の動物体用のものであってもよい。
【００１９】
上記画像表示装置において、表示手段は、同一表示面上において、骨部の正面を表す第１の骨部画像と、テンプレート指定手段により指定されたテンプレートを姿勢指定手段により指定された姿勢の上記テンプレートの正面の画像とを重合せ表示するとともに、上記骨部の右または左側面を表す第２の骨部画像と、指定された姿勢におかれた上記テンプレートの右または左側面の画像とを重合せ表示するものであってもよい。
【００２０】
また、骨部画像およびテンプレート画像は、ともに３次元的に表現されたものであってもよいし、ともに２次元的に表現されたものであってもよい。
【００２１】
３次元的に表現された骨部画像を表示するには、例えば、骨部画像データとして、骨部を表す３次元ＣＴデータを用い、ボリュームレンダリング表示することが考えられる。「３次元ＣＴデータ」とは、ＣＴ撮影装置を用いて、被写体の断層像を１つの軸に沿って所定の間隔で撮影することにより取得される、複数の断層像を表す２次元の画素値からなるデータを、上記１つの軸に沿って積層して得られるデータである。また、２次元的に表現された骨部画像を表示するには、例えば、骨部画像データとして、ＣＴデータを用い、被写体の断層像を表示したり、あるいは、骨部画像データとして、ＣＲシステム等を用いて骨部を撮影することにより取得されるＸ線画像を表す画像データを用い、骨部のＸ線画像を表示したりすることが考えられる。なお、３次元的に表現されたテンプレート画像としては、テンプレートのアイソメ表示したものを、２次元的に表現されたテンプレート画像としては、テンプレートの輪郭形状のみを表示したものとすることができる。
【００２２】
本発明の第２の人工骨用テンプレートの画像表示装置は、各種の形状の異なる人工骨に対応した複数の立体的なテンプレートをそれぞれ表す複数種類の３次元テンプレートデータを保存する保存手段と、人工骨を適用しようとする骨部を含む被写体を表す３次元画像データを取得する画像データ取得手段と、保存手段により保存されている３次元テンプレートデータが表す複数の立体的なテンプレートの中から少なくとも１つのテンプレートを指定するテンプレート指定手段と、上記被写体を含む３次元空間内に配置する指定されたテンプレートの位置および向きを指定する配置指定手段と、上記被写体と、配置指定手段により指定された位置および向きに配置した上記テンプレートとを、３次元的に重ね合せた重合せ空間において、任意の切断面を指定する切断面指定手段と、３次元画像データと指定されたテンプレートを表す３次元テンプレートデータとに基づいて、重合せ空間を上記切断面で切断したときの断層像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の第１の人工骨用テンプレートの画像表示装置によれば、上述のように、３次元テンプレートデータを保存する保存手段、骨部画像データ取得手段、テンプレート指定手段、テンプレートの姿勢を指定する姿勢指定手段、骨部画像とテンプレート画像とを重合せ表示する表示手段とを備えた構成としたので、各種の形状の異なる人工骨に対応した複数の立体的なテンプレートの中から、少なくとも１つのテンプレートを指定し、そのテンプレートを様々な姿勢（向き）にして、取得した骨部画像データが表す骨部画像と重ね合せて表示させることができる。これにより、人工骨の立体的構造が把握し易いテンプレート画像を表示することができ、患部形状に適合する人工骨を選定する際に十分な検討を行うことができる。また、被写体が傾いた状態で撮影された骨部画像に対しても、上記姿勢指定手段により、その傾きに沿ってテンプレートを傾けることができるので、テンプレートの患部に対する適合性をより正確に判断することが可能となる。
【００２４】
なお、上記画像表示装置において、表示手段を、同一表示面上において、骨部の正面を表す第１の骨部画像と、テンプレート指定手段により指定されたテンプレートを姿勢指定手段により指定された姿勢の上記テンプレートの正面の画像とを重合せ表示するとともに、上記骨部の右または左側面を表す第２の骨部画像と、指定された姿勢におかれた上記テンプレートの右または左側面の画像とを重合せ表示するものとすれば、骨部およびテンプレートを正面と側面の両面から同時に観察することで、正面から見た一平面だけでなく奥行き方向についても、テンプレートの患部に対する適合性を確認することができる。
【００２５】
また、骨部画像およびテンプレート画像を、３次元的に表現されたものとすれば、実際に患部に人工骨を適用したときの状態を立体的に理解することができる。
【００２６】
また、骨部画像およびテンプレート画像を、２次元的に表現されたものとすれば、立体的なテンプレートの所望の姿勢における２次元の輪郭形状をテンプレート画像として表示することができ、従来のような、フィルム上の骨部画像に半透明のテンプレートを重ね合せてテンプレートの患部に対する適合性を確認するという手法に近い感覚で、テンプレートの立体的形状を把握することができるので、テンプレートの患部に対する適合性を判断する際に、違和感なく、より容易に検討することができる。
【００２７】
本発明の第２の人工骨用テンプレートの画像表示装置によれば、上述のように、テンプレートデータを保存する保存手段、骨部を含む被写体を表す３次元画像データを取得する画像データ取得手段、テンプレート指定手段、上記被写体を含む３次元空間内に配置する指定されたテンプレートの位置および向きを指定する配置指定手段、上記被写体と指定された位置および向きで配置されたテンプレートとを重ね合せた重合せ空間内において、切断する面を指定する切断面指定手段、重合せ空間を指定された切断面で切断したときの断層像を表示する表示手段とを備えた構成としたので、テンプレートの立体的形状を容易に把握できるだけでなく、患部の局所的な領域における骨部とテンプレートとの物理的な位置関係を詳細に把握することができるので、テンプレートの患部に対する適合性を判断する際に、より細かい検討を行うことが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の人工骨用テンプレートの画像表示装置（以下、単に画像表示装置という）の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明による画像表示装置の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【００２９】
図１に示す画像表示装置１は、各種の形状の異なる人工骨に対応した複数の立体的なテンプレートをそれぞれ表す複数種類の３次元テンプレートデータを保存する保存手段１０と、人工骨を適用しようとする骨部を含む骨部画像Ｐｂを表す骨部画像データＰｂ（以下、簡便のため、画像とその画像を表すデータとを同じ記号で表す）を取得する骨部画像データ取得手段２０と、保存手段１０により保存されている３次元テンプレートデータが表す複数の立体的なテンプレートの中から少なくとも１つのテンプレートを指定するテンプレート指定手段３０と、指定されたテンプレートＴを表示する際のそのテンプレートＴの姿勢を指定する姿勢指定手段４０と、骨部画像データＰｂとテンプレートＴを表す３次元テンプレートデータＶｔとに基づいて、骨部画像Ｐｂと、テンプレートＴを指定された姿勢Ｓにして表示させたテンプレート画像Ｐｔとを、表示面上において重合せ表示する表示手段５０と、各種操作を行うための入力手段９０とを備えている。
【００３０】
表示手段５０は、さらに、保存手段１０に保存されている複数の３次元テンプレートデータ中の、指定されたテンプレートＴを表す３次元テンプレートデータＶｔに基づいて、指定されたテンプレートＴを指定された姿勢Ｓにしたときのテンプレート画像Ｐｔを表すテンプレート画像データＰｔを生成するテンプレート画像データ生成手段５１と、取得された骨部画像データＰｂと生成されたテンプレート画像データＰｔとに基づいて、骨部画像Ｐｂとテンプレート画像Ｐｔとを後述の画像表示手段５３の表示面上において、重合せ表示させる表示制御手段５２と、骨部画像Ｐｂ、テンプレート画像Ｐｔ等の画像を表示させるためのＣＲＴや液晶パネル、有機ＥＬなどの画像表示手段５３とにより構成されている。
【００３１】
また、入力手段９０は、さらに、キーボード９１と、マウス９２とにより構成されている。なお、入力手段９０は、本発明の必須の構成要素ではない。
【００３２】
保存手段１０は、上述の通り、複数種類の３次元テンプレートデータを保存するものであるが、具体的には、ＣＤ−ＲＯＭやＭＯ（光磁気ディスク）などのコンピュータ読取り可能な可搬型の記録媒体に記録された３次元テンプレートデータを読み出したり、あるいは、人工骨メーカが提供するインターネット上のＷＥＢサーバから３次元テンプレートデータをダウンロードしたりして取得したデータを一時的に格納しておくハードディスクなどの磁気記録装置から構成されている。なお、データの読み出し速度が問題とならないときには、必要に応じて、その都度ＣＤ−ＲＯＭなどからデータを読み出すように構成してもよい。また、保存手段１０は、本実施形態において、３次元テンプレートデータの他に、骨部を表す骨部画像データＰｂも保存するものとする。
【００３３】
骨部画像データ取得手段２０は、ＣＲシステムやＣＴ撮影装置等を用いて骨部を撮影することにより上記撮影装置から出力される骨部画像データＰｂを直接取得するようにしてもよいが、本実施形態においては、保存手段１０に骨部画像データＰｂを保存しておき、保存手段１０から骨部画像データＰｂを読み出して取得するようにする。
【００３４】
テンプレート指定手段３０は、テンプレートを特定するためのパラメータを設定することによりテンプレートを指定する。テンプレートを特定するためのパラメータとしては、人工骨の「メーカ名」、「名称」、「型番」、「人工骨を構成する各パーツのサイズ」などがある。これらのパラメータは、キーボード９１により直接入力するか、または、画像表示手段５３の表示面上にパラメータの項目ごとに選択肢の一覧を表示させ、ユーザはこの選択肢の中から所望の１つをマウス９１により選択するようにする。なお、既に何らかのテンプレートＴが指定され、画像表示手段５３の表示面上にテンプレート画像Ｐｔが表示されているときには、そのテンプレートＴが有するパラメータをもとに、一部を設定し直して異なるテンプレートを指定することができるようにする。
【００３５】
姿勢指定手段４０は、テンプレート指定手段３０により指定されたテンプレートＴの姿勢、すなわち、３次元的な向きを指定するものであり、具体的には、テンプレートＴに対して固定された１つのベクトルＨの向きを、図２に示すような経度α、緯度βで指定することにより、テンプレートの姿勢（向き）を規定することができる。これらのパラメータα、βは、キーボード９１により、直接入力するか、または、マウス９２を前後左右に移動させることにより、α、βを設定するようにする。例えば、左右方向の移動量に応じてαを設定し、前後方向の移動量に応じてβを設定する。このようにすれば、テンプレート画像Ｐｔを見ながら、繊細な動きが可能なマウス９１の移動操作により、テンプレートＴを回転させることができるので、テンプレートＴの姿勢を瞬時に意図した通りに指定することが可能となる。
【００３６】
テンプレート画像データ生成手段５１は、指定されたテンプレートＴに対応した３次元テンプレートデータＶｔに基づいて、指定されたテンプレートＴを指定された姿勢Ｓにしたときの２次元的な輪郭形状を示したテンプレート画像Ｐｔを表すテンプレート画像データＰｔを生成するものであるが、テンプレートが複数指定された場合には、指定された分のテンプレート画像データＰｔを生成する。また、テンプレートＴやテンプレートＴの姿勢Ｓが指定し直されたときには、その都度、テンプレート画像データＰｔを生成し直す。
【００３７】
表示制御手段５２は、画像表示手段５３の表示面上において、テンプレートを指定したり、指定されたテンプレートＴの姿勢を指定したりするコマンドリストを表示するためのコマンド表示エリアと、骨部画像Ｐｂを表示するための骨部画像表示エリアとが、同一表示面上に設けられるようにレイアウト設定する。また、骨部画像データＰｂとテンプレート画像データＰｔとに基づいて、骨部画像Ｐｂとテンプレート画像Ｐｔとを、骨部画像表示エリアにおいて重合せ表示させるが、テンプレートＴが複数指定された場合には、これら複数のテンプレート画像Ｐｔを同時に表示させる。
【００３８】
次に、本実施形態の画像表示装置１の作用について説明する。図３は、患部形状（患者の骨部の形状）に適合する標準人工骨を選択する処理における画像表示手段５３の表示面上のレイアウトの一例を示したものである。
【００３９】
なお、本実施形態においては、ＣＲシステムにより骨部（大腿骨）の画像を含むＸ線画像を骨部画像データＰｂとして取得し、保存手段１０に保存してあるものとする。
【００４０】
まず、骨部画像データ取得手段２０が、保存手段１０に保存されている骨部画像データＰｂを読み出して取得する。
【００４１】
表示制御手段５２は、各種設定を行うためのコマンドリストを画像表示手段５３の表示面上のエリアＡに表示させるとともに、骨部画像データ取得手段２０により読み出された骨部画像データＰｂに基づいて、欠損部分ｆを有する骨部の画像Ｐｂを表示面上のエリアＢに表示させる。
【００４２】
ユーザは、この骨部画像Ｐｂを見ながら、患部に適合しそうなテンプレートを指定する。
【００４３】
なお、コマンドリストの中には、少なくとも、テンプレートを新規に指定して表示させることができる「テンプレート新規表示」コマンドと、既に指定されているテンプレートをもとにテンプレートを指定し直すことができる「テンプレート変更」コマンドと、指定されたテンプレートの表示させる姿勢を指定することができる「姿勢指定」コマンドとが設けられている。
【００４４】
ここで、「テンプレート新規表示」コマンドが入力されると、テンプレート指定手段３０によるテンプレートの新規の指定が可能となる。画像表示手段５３の表示面上には、テンプレートを特定するパラメータの入力画面が表示され、パラメータはデフォルトの名称や値が設定されている。この画面上で、パラメータを適当に設定し直し、所望のテンプレートを指定する。パラメータとしては、「人工骨メーカ」，「シリーズ」，「ＣＵＰ／ＳＴＥＭ」，「型名」，「サイズ」などがあり、設定した名称や値に応じて選択可能な選択肢のみが表示され、ユーザはその中から所望のものを選択して設定することができる。
【００４５】
テンプレートが指定されると、姿勢指定手段４０が、指定されたテンプレートＴの姿勢をまずはデフォルトにする。
【００４６】
テンプレート画像データ生成手段５１は、指定されたテンプレートＴを表す３次元テンプレートデータＶｔに基づいて、指定されたテンプレートＴを指定された姿勢Ｓにしたときの２次元的な輪郭形状を表すテンプレート画像Ｐｔを担持するテンプレート画像データＰｔを生成する。そして、表示制御手段５２は、骨部画像データＰｂとテンプレート画像データＰｔとに基づいて、画像表示手段５３の表示面上において、骨部画像Ｐｂとテンプレート画像Ｐｔとを重合せ表示させる。
【００４７】
ここで、「姿勢指定」コマンドが入力されると、姿勢指定手段４０による（表示されている）テンプレートＴの姿勢の指定が可能となる。姿勢の指定は、マウス９２の操作により行うことができる。マウス９２のクリックボタンを押しながらマウス９２本体を左右方向に移動させることにより、経度αを連続的に変化させて設定し、マウス９２のクリックボタンを押しながらマウス９２本体を前後方向に移動させることにより、緯度βを連続的に変化させて設定する。このようにしてテンプレートの姿勢Ｓが改めて指定されると、テンプレート画像データ生成手段５１は、その都度、テンプレート画像データＰｔを生成し、表示制御手段５３は、表示面上のテンプレート画像Ｐｔを表示し直す。これにより、マウス９２の操作によって、テンプレートＴを回転させるようなイメージでテンプレート画像Ｐｔを表示させて所望の姿勢を指定することができる。図４は、その一例として、テンプレートＴを水平方向に回転させたときのテンプレート画像Ｐｔの移り変わる様子を示した図である。
【００４８】
したがって、例えば、骨部画像Ｐｂが、骨部が傾いた状態で撮影されたものであった場合でも、その傾きに沿ってテンプレートを傾けることができるので、テンプレートの患部に対する適合性をより正確に判断することができる。
【００４９】
また、「テンプレート変更」コマンドが入力されると、姿勢指定手段４０により指定された姿勢Ｓを保ったまま、テンプレートを指定し直すことができる。画像表示手段５３の表示面上には、テンプレートを特定するパラメータの入力画面が表示され、パラメータは既に指定されているテンプレートＴについての名称や値が設定されている。この画面上で、パラメータを適当に設定し直し、所望のテンプレートを指定する。これにより、テンプレートを所望の姿勢に固定したまま、テンプレートを切り替えることができる。図５は、その一例として、姿勢を固定したままサイズ（ステム長）のみを順に切り替えていったときのテンプレート画像の切り替わる様子を示した図である。
【００５０】
したがって、例えば、指定したテンプレートＴが、患部に対して、シリーズは適しているがサイズだけが適合していないというようなとき、パラメータとしてサイズのみを切り替えてゆけば、患部形状に適合したテンプレートを容易に見つけることができる。
【００５１】
なお、姿勢の指定は、マウス９２による操作とは別に、パラメータを直接入力する形でも実現できる。例えば、「姿勢指定」コマンドが入力されると、画像表示手段５３の表示面上には、姿勢Ｓを決めるパラメータの入力画面が表示され、パラメータは指定されたテンプレートＴの現時点での姿勢に対応した値が設定されている。この画面上で、パラメータを適当に設定し直し、所望の姿勢を指定する。
【００５２】
また、上記「テンプレート新規表示」コマンドにて、新規テンプレートの指定を繰り返せば、その分の複数のテンプレートを同時に指定して表示させることができ、テンプレート同士の比較検討も行うことができる。
【００５３】
このように、画像表示手段５３の表示面上に、骨部画像Ｐｂと、指定したテンプレートＴを指定した姿勢Ｓにしたときのテンプレート画像Ｐｔとを、重ね合せ表示させ、テンプレート指定手段３０によりテンプレートを切り替えたり、姿勢指定手段４０により姿勢を切り替えたりすることができるようにしているので、人工骨の立体的構造が把握し易いテンプレート画像Ｐｔを表示することができ、患部形状に適合する人工骨を選定する際に、十分な検討を行うことができる。
【００５４】
次に、本発明による画像表示装置の第２実施形態について説明する。本実施形態の画像表示装置１は、第１実施形態の画像表示装置１と同じ構成であるが、表示手段５０は、画像表示手段５３の同一表示面上において、骨部の正面を表す第１の骨部画像Ｐｂ１と、テンプレート指定手段３０により指定されたテンプレートＴを姿勢指定手段４０により指定された姿勢Ｓの上記テンプレートＴの正面の画像Ｐｔ１とを重合せ表示するとともに、上記骨部の右または左側面を表す第２の骨部画像Ｐｂ２と、指定された姿勢Ｓにおかれた上記テンプレートＴの右または左側面の画像Ｐｔ２とを重合せ表示するものである。
【００５５】
図６は、本実施形態による画像表示手段５３の表示面上のレイアウトの一例を示したものである。なお、表示する骨部の側面またはテンプレートの側面は、右側面に統一する。
【００５６】
骨部画像データ取得手段２０は、骨部（大腿骨）の正面を表す第１の骨部画像Ｐｂ１を担持する第１の骨部画像データＰｂ１と、同一骨部の右側面を表す第２の骨部画像Ｐｂ２を担持する第２の骨部画像データＰｂ２とを、保存手段１０から読み出し取得する。
【００５７】
表示制御手段５２は、第１実施形態と同様に、各種設定を行うためのコマンドリストを画像表示手段５３の表示面上のエリアＡに表示させるが、骨部画像データ取得手段２０により読み出された第１の骨部画像データＰｂ１と第２の骨部画像データＰｂ２とに基づいて、欠損部分ｆを有する骨部の正面を表す骨部画像Ｐｂ１を表示面上のエリアＢの左側に、同一骨部の右側面を表す骨部画像Ｐｂ２をエリアＢの右側に、それぞれ表示させる。
【００５８】
第１実施形態と同様に、テンプレート指定手段３０によりテンプレートの新規の指定が行われると、姿勢指定手段４０により、指定されたテンプレートＴの姿勢をデフォルトに設定する。
【００５９】
テンプレート画像データ生成手段５１は、指定されたテンプレートＴを指定された姿勢Ｓにしたときの、テンプレートＴの正面の輪郭形状を表す画像Ｐｔ１を担持する第１のテンプレート画像データＰｔ１と、テンプレートＴの右側面の輪郭形状を表す画像Ｐｔ２を担持する第２のテンプレート画像データＰｔ２とを、指定されたテンプレートＴに対応した３次元テンプレートデータＶｔに基づいて、生成する。
【００６０】
そして、表示制御手段５２は、第１および第２の骨部画像データＰｂ１，Ｐｂ２と第１および第２のテンプレート画像データＰｔ１，Ｐｔ２とに基づいて、画像表示手段５３の表示面上において、骨部の正面を表す骨部画像Ｐｂ１と指定されたテンプレートＴの姿勢Ｓにおける正面を表すテンプレート画像Ｐｔ１とを重合せ表示させるとともに、同一骨部の右側面を表す骨部画像Ｐｂ２と指定されたテンプレートＴの姿勢Ｓにおける右側面を表すテンプレート画像Ｐｔ２とを重合せ表示させる。
【００６１】
テンプレートやその姿勢の変更については、第１実施形態と同様に行うことができるが、第１のテンプレート画像Ｐｔ１（正面）と第２のテンプレート画像Ｐｔ２（右側面）とは、上記変更に対して、常に連動（同期）して切り替わるようになっている。例えば、姿勢指定手段４０により、テンプレートＴの姿勢Ｓを一方向に回転させるように切り替えていった場合、第１のテンプレート画像Ｐｔ１と第２のテンプレート画像Ｐｔ２は、テンプレートＴが同時に上記一方向に回転するように表示される。
【００６２】
このように、同一表示面上において、骨部の正面を表す骨部画像Ｐｂ１と、指定されたテンプレートＴの指定された姿勢Ｓにおける正面の画像Ｐｔ１とを重合せ表示させるとともに、同一骨部の側面を表す骨部画像Ｐｂ２と、指定されたテンプレートＴの指定された姿勢Ｓにおける側面の画像Ｐｔ２とを重合せ表示させることにより、骨部およびテンプレートを正面と側面の両面から同時に観察することで、正面から見た一平面だけでなく奥行き方向についても、テンプレートの患部に対する適合性を確認することができる。
【００６３】
なお、上記第１および第２実施形態において、骨部画像データＰｂを３次元画像データとし、骨部画像Ｐｂ（またはＰｂ１，Ｐｂ２）とテンプレート画像Ｐｔ（またはＰｔ１，Ｐｔ２）とを、ともに３次元的に表現（例えば、アイソメ表示）するようにしてもよい。このようにすれば、実際に患部に人工骨を適用したときの状態を立体的に理解することができる。上記３次元画像データとしては、被写体の断層像を所定の軸方向に所定の間隔で撮影したときの複数の２次元ＣＴデータを、上記所定の軸方向に積層して得られる３次元ＣＴデータなどが挙げられる。
【００６４】
次に、本発明による画像表示装置の第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態による画像表示装置１の構成を示すブロック図である。
【００６５】
図７に示す画像表示装置１は、各種の形状の異なる人工骨に対応した複数の立体的なテンプレートをそれぞれ表す複数種類の３次元テンプレートデータを保存する保存手段１０と、人工骨を適用しようとする骨部を含む被写体を表す３次元画像データＶｂを取得する画像データ取得手段２５と、保存手段１０により保存されている３次元テンプレートデータが表す複数の立体的なテンプレートの中から少なくとも１つのテンプレートを指定するテンプレート指定手段３０と、上記被写体を含む３次元空間内に配置する指定されたテンプレートＴの位置および向きを指定する配置指定手段４５と、上記被写体と配置指定手段４５により指定された位置Ｃおよび向きＤに配置したテンプレートＴとを、３次元的に重ね合せた重合せ空間Ｑにおいて、任意の切断面を指定する切断面指定手段４６と、３次元画像データＶｂと指定されたテンプレートＴを表す３次元テンプレートデータＶｔとに基づいて、重合せ空間Ｑを指定された切断面Ｒで切断したときの断層像Ｐｋを表示する表示手段５０と、各種操作を行うための入力手段９０とを備えている。
【００６６】
表示手段５０は、さらに、画像データ取得手段２５により取得された３次元画像データＶｂと、保存手段１０に保存されている複数の３次元テンプレートデータ中の、テンプレート指定手段３０により指定されたテンプレートＴを表す３次元テンプレートデータＶｔとに基づいて、重合せ空間Ｑを切断面Ｒで切断したときの断層像Ｋを表す断層像データＰｋを生成する断層像データ生成手段５５と、断層像データＰｋに基づいて、断層像Ｐｋを画像表示手段５３の表示面上に表示させる表示制御手段５２と、断層像Ｐｋなどの画像を表示させるための画像表示手段５３とにより構成されている。
【００６７】
また、入力手段９０は、キーボード９１と、マウス９２とにより構成されている。
【００６８】
配置指定手段４５は、被写体を含む３次元空間内において、テンプレート指定手段３０により指定されたテンプレートＴを配置する位置と向きを指定するものであり、具体的には、被写体を含む３次元空間をｘｙｚ直交座標系で表現し、テンプレートＴを配置する位置を座標（ｘ，ｙ，ｚ）で指定し、テンプレートの向きをテンプレートに対して固定された１つのベクトルＡの向きを経度α、緯度βで指定する。なお、これらのパラメータα、βは、第１実施形態と同様、キーボード９１により、直接入力するか、または、マウス９２を前後左右に移動させることにより、α、βを設定するようにする。
【００６９】
切断面指定手段４６は、上記重合せ空間Ｑを切断する切断面を指定するものであるが、具体的には、平面を表す一般式：ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０の各係数を決める。しかし、これらのパラメータ（係数）ａ，ｂ，ｃ，ｄは、直感的に分かりづらいので、直接これらのパラメータを設定するのではなく、画像表示手段５３の表示面上に表示された断層像や切断面を表す画像または直線を見ながら、切断面を回転または移動させる操作を行って指定するようにする。
【００７０】
断層像データ生成手段５５は、被写体を表す３次元画像データＶｂと、指定されたテンプレートＴに対応する３次元テンプレートデータＶｔとに基づいて、重合せ空間Ｑを切断面Ｒで切断したときの断層像Ｐｋを表す断層像データＰｋを生成するものであるが、切断面Ｒが複数指定された場合には、指定された分の断層像データＰｋを生成する。また、テンプレート、テンプレートを配置する位置と向き、あるいは切断面が指定し直されたときには、その都度、断層像データＰｋを生成し直す。
【００７１】
表示制御手段５２は、画像表示手段５３の表示面上において、テンプレートを指定したり、指定されたテンプレートＴを配置する位置と向きを指定したりするコマンドリストを表示するためのコマンド表示エリアと、断層像Ｐｋを表示するための断層像表示エリアと、必要に応じて各種の操作ボタン等を表示させるための操作パネル表示エリアとが、同一表示面上に設けられるようにレイアウト設定する。また、断層像データ生成手段５５により生成された断層像データＰｋに基づいて、断層像Ｐｋを断層像表示エリアに表示させるが、重合せ空間Ｑをそれぞれ異なる複数の切断面Ｒで切断したときの複数の断層像Ｐｋがある場合には、これら複数の断層像Ｐｋを、同一表示面上に並べて表示させたり、あるいは、連続的に切り替えて表示させたりする。
【００７２】
次に、本実施形態の画像表示装置１の作用について説明する。図８は、切断面がそれぞれ異なる複数の断層像Ｐｋを同一表示面上に表示させたときの、画像表示手段５３の表示面上のレイアウトの一例を示したものである。
【００７３】
なお、本実施形態においては、ＣＴ撮影装置により骨部（大腿骨）を含む被写体の断層像を所定の軸方向に所定の間隔で撮影したときの複数の２次元ＣＴデータを、上記所定の軸方向に積層して得られる３次元ＣＴデータを上記３次元画像データＶｂとして取得し、保存手段１０に保存してあるものとする。
【００７４】
まず、画像データ取得手段２５が、保存手段１０に保存されている３次元画像データＶｂを読み出して取得する。
【００７５】
切断面指定手段４６は、切断面をデフォルトで複数指定し、断層像データ生成手段５５は、取得した３次元画像データＶｂに基づいて、骨部を含む被写体を表す３次元空間を指定された切断面Ｒで切断した断層像Ｐｋを表す断層像データＰｋを複数生成する。ここでは、まだテンプレートは指定されていないので、断層像Ｐｋにはテンプレートは含まれていない。なお、本実施例においては、各断層像が被写体を正面から見た断層像Ｐｋ１、側面から見た断層像Ｐｋ２、下方から見た断層像Ｐｋ３となるような切断面をデフォルトで指定するものとする。
【００７６】
表示制御手段５２は、各種設定を行うためのコマンドリストを画像表示手段５３の表示面上のエリアＡに表示させるとともに、断層像データＰｋに基づいて、それらの断層像Ｐｋを表示面上のエリアＢに表示させる。
【００７７】
ユーザは、この被写体の断層像を見ながら、患部に適合すると思われるテンプレートをまずは適当に指定する。
【００７８】
なお、コマンドリストの中には、少なくとも、テンプレートを新規に指定して表示させることができる「テンプレート新規表示」コマンドと、既に指定されているテンプレートＴをもとにテンプレートを指定し直すことができる「テンプレート変更」コマンドと、被写体を含む３次元空間内において指定されたテンプレートＴを配置する位置および向きを指定することができる「配置指定」コマンドと、被写体と指定された位置Ｃおよび向きＤで配置したテンプレートＴとを３次元的に重ね合せた重合せ空間Ｑにおいて任意の切断面を指定することができる「切断面指定」コマンドとが設けられている。
【００７９】
ここで、「テンプレート新規表示」コマンドが入力されると、テンプレート指定手段３０によるテンプレートの新規の指定が可能となり、第１実施形態と同様な形態で、テンプレートの指定ができる。テンプレートの指定がなされると、配置指定手段４０が、指定されたテンプレートＴを配置する位置および向きをまずはデフォルトにする。
【００８０】
断層像データ生成手段５５は、重合せ空間Ｑを切断面Ｒで切断したときの断層像Ｐｋを表す断層像データＰｋを生成し、表示制御手段５２は、断層像データＰｋに基づいて、画像表示手段５３の表示面上において、断層像Ｐｋを表示させる。
【００８１】
ここで、「配置指定」コマンドが入力されると、配置指定手段４５による（表示されている）テンプレートを配置する位置および向きの指定が可能となる。指定方法は種々考えられるが、例えば、表示面上のエリアＣに設けられた操作パネルを操作して、テンプレートを回転または移動（シフト）させて指定するようにする。なお、向きの指定については、別の方法として、マウス９２のクリックボタンを押しながらマウス９２本体を左右方向に移動させることにより、経度αを連続的に変化させて設定し、マウス９２のクリックボタンを押しながらマウス９２本体を前後方向に移動させることにより、緯度βを連続的に変化させて設定し、向きを指定するようにすることもできる。このようにしてテンプレートの位置または向きが改めて指定されると、断層像データ生成手段５５は、その都度、断層像データＰｋを生成し、表示制御手段５３は、表示面上の断層像Ｐｋを表示し直す。
【００８２】
また、「テンプレート変更」コマンドが入力されると、配置指定手段４５により指定されたテンプレートＴの位置Ｃおよび向きＤを保ったまま、テンプレートを指定し直すことができる。画像表示手段５３の表示面上には、テンプレートを特定するパラメータの入力画面が表示され、パラメータは既に指定されているテンプレートＴについての名称や値が設定されている。この画面上で、パラメータを適当に設定し直し、所望のテンプレートを指定する。これにより、テンプレートを所望の位置および向きに固定したまま、テンプレートを切り替えることができる。
【００８３】
また、「切断面指定」コマンドが入力されると、重合せ空間Ｑをそのままにして、切断面を指定し直すことができる。指定方法は種々考えられるが、例えば、既に表示されている断層像の中から１つの断層像を選択し、選択された断層像の切断面を、表示面上のエリアＣに設けられた操作パネルを操作して、回転または移動（シフト）させて指定するようにする。なお、切断面を１つの軸に沿って所定の間隔で連続的に複数指定するようにすれば、連続した断層像Ｐｋを、同一表示面上に並べて表示させたり、あるいは、アニメーションのように連続的に切り替えて表示させたりすることもできる。図９は、被写体に対して鉛直な方向の軸に沿って、所定の間隔で指定した切断面Ｒ１〜Ｒ４による断層像Ｐｋ３（１）〜（４）を同一表示面上に表示した例を示した図である。
【００８４】
このような本実施形態の画像表示装置によれば、テンプレートの立体的形状を把握できるだけでなく、所望の局所的な領域における骨部とテンプレートとの物理的な位置関係を詳細に把握することができるので、テンプレートの患部に対する適合性を判断する際に、より細かい検討を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態による画像表示装置の構成を示したブロック図
【図２】テンプレートの姿勢を規定するパラメータα，βを説明するための図
【図３】患部形状に適合する標準人工骨を選択する処理における表示レイアウトの一例を示した図
【図４】テンプレートを回転させていったときのテンプレート画像の切り替わる様子を示した図
【図５】姿勢を固定したままサイズのみを切り替えていったときのテンプレート画像の切り替わる様子を示した図
【図６】第２実施形態による表示レイアウトの一例を示した図
【図７】第３実施形態による画像表示装置の構成を示したブロック図
【図８】切断面がそれぞれ異なる複数の断層像を同一表示面上に表示させたときのレイアウトの一例を示した図
【図９】連続した断層像を同一表示面上に並べて表示させたときのレイアウトの一例を示した図
【符号の説明】
１　　人工骨用テンプレートの画像表示装置
１０　保存手段
２０　骨部画像データ取得手段
２５　画像データ取得手段
３０　テンプレート指定手段
４０　姿勢指定手段
４５　配置指定手段
４６　切断面指定手段
５０　表示手段
５１　テンプレート画像データ生成手段
５２　表示制御手段
５３　画像表示手段
５５　断層像データ生成手段
９０　入力手段
９１　キーボード
９２　マウス

Claims (5)

1. 各種の形状の異なる人工骨に対応した複数の立体的なテンプレートをそれぞれ表す複数種類の３次元テンプレートデータを保存する保存手段と、
   前記人工骨を適用しようとする骨部を含む骨部画像を表す骨部画像データを取得する骨部画像データ取得手段と、
   前記保存手段により保存されている前記３次元テンプレートデータが表す複数の立体的なテンプレートの中から少なくとも１つのテンプレートを指定するテンプレート指定手段と、
   指定された前記テンプレートを表示する際の該テンプレートの姿勢を指定する姿勢指定手段と、
   前記骨部画像データと前記３次元テンプレートデータに基づいて、前記骨部画像と、前記テンプレート指定手段により指定されたテンプレートを、前記姿勢指定手段により指定された姿勢にして表示させたテンプレート画像とを、表示面上において重合せ表示する表示手段とを備えたことを特徴とする人工骨用テンプレートの画像表示装置。
2. 前記表示手段が、同一表示面上において、骨部の正面を表す第１の骨部画像と、前記テンプレート指定手段により指定されたテンプレートを前記姿勢指定手段により指定された姿勢の該テンプレートの正面の画像とを重合せ表示するとともに、前記骨部の右または左側面を表す第２の骨部画像と、前記指定された姿勢におかれた前記テンプレートの右または左側面の画像とを重ね合せ表示するものであることを特徴とする請求項１記載の人工骨用テンプレートの画像表示装置。
3. 前記骨部画像および前記テンプレート画像が、３次元的に表現されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の人工骨用テンプレートの画像表示装置。
4. 前記骨部画像および前記テンプレート画像が、２次元的に表現されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の人工骨用テンプレートの画像表示装置。
5. 各種の形状の異なる人工骨に対応した複数の立体的なテンプレートをそれぞれ表す複数種類の３次元テンプレートデータを保存する保存手段と、
   前記人工骨を適用しようとする骨部を含む被写体を表す３次元画像データを取得する画像データ取得手段と、
   前記保存手段により保存されている前記３次元テンプレートデータが表す複数の立体的なテンプレートの中から少なくとも１つのテンプレートを指定するテンプレート指定手段と、
   前記被写体を含む３次元空間内に配置する前記指定されたテンプレートの位置および向きを指定する配置指定手段と、
   前記被写体と、前記配置指定手段により指定された位置および向きに配置した前記テンプレートとを、３次元的に重ね合せた重合せ空間において、任意の切断面を指定する切断面指定手段と、
   前記３次元画像データと前記指定されたテンプレートを表す前記３次元テンプレートデータとに基づいて、前記重合せ空間を前記切断面で切断したときの断層像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする人工骨用テンプレートの画像表示装置。

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