JP2013070776A

JP2013070776A - 医用画像表示装置

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Publication number: JP2013070776A
Application number: JP2011211046A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Gunji; 智博郡司; Kazuyo Saito; 和代斎藤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2013-04-22
Anticipated expiration: 2031-09-27
Also published as: JP5908241B2

Abstract

【課題】画素値の情報を確保しつつ血管同士の前後関係をわかりやすく表示する。
【解決手段】医用画像表示装置１は、ボリュームデータから投影画像の一例である最大値投影画像（ＭＩＰ画像）を生成するＭＩＰ画像生成部３と、ボリュームデータ内の対象物表面の傾斜情報を用いて、ＭＩＰ画像生成部３により生成された最大値投影画像の画素値を変更する画像処理部８と、その画像処理部８により変更された最大値投影画像を表示する画像表示部９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、医用画像表示装置に関する。

医用画像表示装置は、Ｘ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータトモグラフィ装置）やＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）などの医用画像撮影装置により撮影された被検体の医用画像を表示する装置である。この医用画像表示装置により表示された医用画像が医師や臨床検査技師などにより観察され、診断や治療が行われる。特に、血管などの医用画像は、診断や治療を行いやすくするために三次元的に表示される。

ここで、医用画像を三次元的に表示する代表的な手法としては、ＶＲ法（ボリュームレンダリング法）やＭＩＰ法（最大値投影法）などが挙げられる。これらの手法によって三次元のボリュームデータ（例えば、ボクセルデータ）が処理され、医用画像が生成される。ボリュームデータは、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などにより撮影されたスライス画像（断面画像）を重ね合わせることで三次元的に構築されている。

前述のＶＲ法では、仮想の光源を設定して視線方向から対象に一本の光線（レイ）を当て、ボクセル毎に光の吸収及び反射の離散的な計算を行い、二次元投影面に画像を生成し、オパシティ（不透明度）などを設定することで各種の画像を表示することが可能となる。特に、ＳＶＲ法（影付きボリュームレンダリング法）では、対象に陰影をつけてその対象を立体的に示す医用画像（ＳＶＲ画像）を生成する。

また、ＭＩＰ法は、ボリュームデータに対し任意の視点方向に投影処理を行い、投影経路中の最大値を投影面に表示する手法であり、通常、処理対象である全ての原画像に対して、それぞれの投影経路、すなわち投影直線上にある全てのピクセルについて最大値を取り出し、医用画像（ＭＩＰ画像）を生成する。

特開２００３−９１７３５号公報

しかしながら、前述のＭＩＰ法による表示手法は、ＣＴ値などの画素値をそのまま保持して示すため、診断をするのに有効であるが、そのＭＩＰ画像に奥行き感がないため、血管同士の前後関係を把握することは困難であり、角度を変えた複数枚のＭＩＰ画像を用いて診断を行う必要がある。一方、ＳＶＲ法による表示手法では、血管などの前後関係は分かりやすいものの、画素値の情報が消えてしまうため、その情報に対応する他の画像を用いて診断を行う必要がある。

本発明が解決しようとする課題は、画素値の情報を確保しつつ血管同士の前後関係をわかりやすく表示することができる医用画像表示装置を提供することである。

実施形態に係る医用画像表示装置は、ボリュームデータから最大値投影画像、最小値投影画像及び加算平均投影画像のうちの少なくとも一つの投影画像を生成する画像生成部と、ボリュームデータ内の対象物表面の傾斜情報を用いて、画像生成部により生成された投影画像の画素値を変更する画像処理部と、画像処理部により変更された投影画像を表示する画像表示部とを備える。

実施形態に係る医用画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示す医用画像表示装置が行う画像表示処理の流れを示すフローチャートである。ＭＩＰ画像の一例を示す図である。図３に示すＭＩＰ画像に対応するＳＶＲ画像の一例を示す図である。図３に示すＭＩＰ画像を加工した加工済ＭＩＰ画像を示す図である。色付け後の図５に示す加工済ＭＩＰ画像を示す図である。

実施の一形態について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る医用画像表示装置１は、ボリュームデータを格納するボリュームデータ格納部２と、ＭＩＰ画像（最大値投影画像）を生成するＭＩＰ画像生成部３と、ＳＶＲ画像（影付きボリュームレンダリング画像）を生成するＳＶＲ画像生成部４と、操作者により入力操作される入力部５と、ＭＩＰ画像を保存するＭＩＰ画像保存部６と、ＳＶＲ画像を保存するＳＶＲ画像保存部７と、ＭＩＰ画像を加工処理する画像処理部８と、ＭＩＰ画像やＳＶＲ画像、加工済ＭＩＰ画像などの各種画像を表示する画像表示部９とを備えている。

ボリュームデータ格納部２は、医用画像撮影装置などの外部装置から送信されたボリュームデータを格納する。ボリュームデータは、例えばＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの医用画像撮影装置により撮影されたスライス画像（断面画像）を重ね合わせることにより構成されている。

ＭＩＰ画像生成部３は、ボリュームデータ格納部２からボリュームデータを読み出し、その読み出したボリュームデータに対してＭＩＰ法（最大値投影法）を用いた投影処理を行い、ＭＩＰ画像を生成する。なお、このＭＩＰ画像生成部３が、ボリュームデータからＭＩＰ画像を生成する第１の画像生成部として機能する。

ＳＶＲ画像生成部４は、ボリュームデータ格納部２からボリュームデータを読み出し、その読み出したボリュームデータに対してＳＶＲ法（影付きボリュームレンダリング法）を用いた投影処理を行い、前述のＭＩＰ画像に対応するＳＶＲ画像を生成する。このＭＩＰ画像に対応するＳＶＲ画像とは、前述で生成したＭＩＰ画像と同じ角度、拡大率及び移動量を有するＳＶＲ画像である。なお、このＳＶＲ画像生成部４が、ボリュームデータから前述のＭＩＰ画像に対応するＳＶＲ画像を生成する第２の画像生成部として機能する。

ここで、ボリュームレンダリングの影付けでは、ボリュームデータ内の対象物（例えば、血管や臓器など）の表面の傾斜情報（例えば、対象物表面の法線方向）に基づいて画像の画素値を変更する。例えば、その対象物表面の法線方向と基準方向（光源方向）との差に基づいて画素値を変更する。この変更の一例としては、基準方向と法線方向とが同じであるところは明るく、その差が大きい部分は暗くなるように画素値を変更する。このようにして、対象物の影付けが行われる。

なお、本実施形態では、対象物表面の法線方向と基準方向との差に関する情報の一例として、対象物表面の反射情報（例えば、各ピクセル（ボクセル）の反射係数）を用いる。このとき、ＳＶＲ画像生成部４は、反射情報を生成する反射情報生成部としても機能する。

入力部５は、操作者により入力操作される操作部であって、キーボードやマウスなどの入力デバイスにより構成されている。この入力部５が操作者により用いられ、画像生成指示や画像表示指示、画像の切り替え指示などの各種の入力操作が行われる。

ＭＩＰ画像保存部６は、ＭＩＰ画像生成部３により生成されたＭＩＰ画像を保存する。このＭＩＰ画像保存部６としては、例えば、磁気ディスク装置や半導体ディスク装置（フラッシュメモリ）などを用いることが可能である。

ＳＶＲ画像保存部７は、ＳＶＲ画像生成部４により生成されたＳＶＲ画像を前述の反射情報と共に保存する。このＳＶＲ画像保存部７としては、前述のＭＩＰ画像保存部６と同様に、例えば、磁気ディスク装置や半導体ディスク装置（フラッシュメモリ）などを用いることが可能である。

画像処理部８は、ＳＶＲ画像保存部７から反射情報を取得する反射情報取得部８ａと、取得した反射情報を保存する反射情報保存部８ｂと、その反射情報を用いてＭＩＰ画像を影付け加工するための加工情報を算出する加工情報算出部８ｃと、算出した加工情報を保存する加工情報保存部８ｄと、その加工情報を用いてＭＩＰ画像を加工するＭＩＰ画像加工部８ｅと、加工したＭＩＰ画像を保存する加工済ＭＩＰ画像保存部８ｆとを備えている。

反射情報取得部８ａは、ＳＶＲ画像保存部７からＳＶＲ画像を生成するときの各ピクセル（ボクセル）の反射係数（反射率）を読み出し、ＳＶＲ画像のピクセル毎の反射係数を示す反射情報を求める。

反射情報保存部８ｂは、反射情報算出部８ａにより算出された反射情報を保存する。この反射情報保存部８ｂとしては、例えば、磁気ディスク装置や半導体ディスク装置（フラッシュメモリ）などを用いることが可能である。

加工情報算出部８ｃは、反射情報保存部８ｂから反射情報を読み出し、その読み出した反射情報を用いて、各ピクセルの反射係数からピクセル毎に画素値の加工量を算出し、ピクセル毎の加工量（例えば、ＣＴ値を低くする量）を示す加工情報を求める。

加工情報保存部８ｄは、加工情報算出部８ｃにより算出された加工情報を保存する。この加工情報保存部８ｄとしては、前述の反射情報保存部８ｂと同様に、例えば、磁気ディスク装置や半導体ディスク装置（フラッシュメモリ）などを用いることが可能である。

ＭＩＰ画像加工部８ｅは、加工情報保存部８ｄから加工情報を読み出し、その読み出した加工情報を用いて、ピクセル毎の加工量をＭＩＰ画像に反映し、ＭＩＰ画像を影付け加工する。

加工済ＭＩＰ画像保存部８ｆは、ＭＩＰ画像加工部８ｅにより加工されたＭＩＰ画像を保存する。この加工済ＭＩＰ画像保存部８ｆとしては、前述の反射情報保存部８ｂや加工情報保存部８ｄと同様に、例えば、磁気ディスク装置や半導体ディスク装置（フラッシュメモリ）などを用いることが可能である。

ここで、このような画像処理部８は、電気回路などのハードウエアで構成されていても良く、あるいは、これらの機能を実行するプログラムなどのソフトウエアで構成されていても良く、また、それらの両方の組合せにより構成されていても良い。また、前述のように各種の保存部が設けられているが、これに限るものではなく、例えば、データ保存に必要な容量を有する共通の保存部が設けられても良い。

画像表示部９は、ＭＩＰ画像保存部６に保存されたＭＩＰ画像やＳＶＲ画像保存部７に保存されたＳＶＲ画像、加工済ＭＩＰ画像保存部８ｆに保存された加工済ＭＩＰ画像などの各種画像を表示する。この画像表示部９としては、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイなどを用いることが可能である。

次に、前述の医用画像表示装置１が行う画像表示処理について詳しく説明する。医師や臨床検査技師などの操作者が入力部５を入力操作してＭＩＰ画像及びＳＶＲ画像の生成を指示すると、以下の処理が実行される。

図２に示すように、まず、前述のＭＩＰ画像生成部３によりＭＩＰ画像Ｇ１が生成される（ステップＳ１）。次いで、生成されたＭＩＰ画像Ｇ１に対応するＳＶＲ画像Ｇ２がＳＶＲ画像生成部４により形成される（ステップＳ２）。

ステップＳ１のＭＩＰ画像Ｇ１の生成では、ボリュームデータ格納部２に格納されたボリュームデータが用いられ、ＭＩＰ画像Ｇ１が生成される。例えば、処理対象である全ての原画像に対してそれぞれの投影経路、すなわち投影直線上にある全てのピクセルについて最大値が取り出され、ＭＩＰ画像Ｇ１が生成される。

このＭＩＰ画像Ｇ１は、図３に示すように、奥行き感が不十分であり、血管同士の前後関係を把握することが困難な画像である。ただし、ＭＩＰ画像Ｇ１は、ＣＴ値などの画素値をそのまま保持して示すため、診断をするのに有効な画像である。特に、ＭＩＰ画像Ｇ１は細い血管や血管内の石灰化などの診断に有効である。

ステップＳ２のＳＶＲ画像Ｇ２の生成では、ＭＩＰ画像Ｇ１の生成と同様、ボリュームデータ格納部２に格納されたボリュームデータが用いられ、前述のステップＳ１で生成したＭＩＰ画像と同じ角度、拡大率及び移動量を有するＳＶＲ画像Ｇ２が生成される。例えば、仮想の光源が設定され、視線方向から一本の光線（レイ）が対象に当てられ、ボクセル毎に光の吸収及び反射の離散的な計算が行われ、二次元投影面に画像が生成される。さらに、このとき、対象に陰影をつけてその対象を立体的に示すＳＶＲ画像Ｇ２が生成される。なお、このＳＶＲ画像Ｇ２の生成時には、その生成に用いる反射情報はＳＶＲ画像生成部４の計算により求められる。

ＳＶＲ画像Ｇ２は、図４に示すように、ＭＩＰ画像Ｇ１（図３参照）に比べ、奥行き感があり、血管同士の前後関係を把握することが容易な画像である。ただし、ＳＶＲ画像Ｇ２は、ＣＴ値などの画素値を保持しておらず、画素値の情報が消えてしまうため、診断をするのに不利な画像である。

このようなＭＩＰ画像Ｇ１及びＳＶＲ画像Ｇ２は、同じ角度、拡大率及び移動量を有する画像であり、互いに関連付けられて保存される。ＭＩＰ画像Ｇ１はＭＩＰ画像保存部６により保存され、ＳＶＲ画像Ｇ２はＳＶＲ画像保存部７により反射情報と共に保存される。

図２に戻り、ステップＳ２の完了後、前述のＳＶＲ画像Ｇ２生成時の反射情報が反射情報取得部８ａにより求められ（ステップＳ３）、その反射情報から加工情報が加工情報算出部８ｃにより求められる（ステップＳ４）。

ステップＳ３の反射情報の算出では、ＳＶＲ画像保存部７からＳＶＲ画像生成時の各ピクセル（ボクセル）の反射係数（反射率）が読み込まれ、ＳＶＲ画像のピクセル毎の反射係数を示す反射情報が求められる。この反射情報は反射情報保存部８ｂにより保存される。

ステップＳ４の加工情報の算出では、反射情報保存部８ｂから反射情報が読み出され、その読み出された反射情報が用いられて、各ピクセルの反射係数からピクセル毎に画素値の加工量が算出される。これにより、ピクセル毎の加工量（例えば、ＣＴ値を低くする量）を示す加工情報が求められる。この加工情報は加工情報保存部８ｄにより保存される。

ステップＳ４の完了後、前述の加工情報が用いられてＭＩＰ画像Ｇ１がＭＩＰ画像加工部８ｅにより加工され（ステップＳ５）、その加工された加工済ＭＩＰ画像Ｇ３が画像表示部９により表示される（ステップＳ６）。

ステップＳ５のＭＩＰ画像Ｇ１の加工では、加工情報保存部８ｄから加工情報が読み出され、その読み出された加工情報が用いられて、ピクセル毎の加工量がＭＩＰ画像Ｇ１に反映され、ＭＩＰ画像Ｇ１が影付け加工される。これにより、加工済ＭＩＰ画像Ｇ３が生成され、この加工済ＭＩＰ画像Ｇ３が次のステップＳ６で画像表示部９により表示される。

加工済ＭＩＰ画像Ｇ３は、図５に示すように、ＭＩＰ画像Ｇ１（図３参照）に比べ、奥行き感があり、ＳＶＲ画像Ｇ２と同様に、血管同士の前後関係を把握することが容易な画像である。これは、影付け加工により反射係数が低い部分が高い部分よりも黒くなり、血管同士の交わり部分に線が表示されているためである。さらに、加工済ＭＩＰ画像Ｇ３は、元のＭＩＰ画像Ｇ１と同様に、ＣＴ値などの画素値をそのまま保持して示すため、診断をするのに有効な画像のままである。

したがって、加工済ＭＩＰ画像Ｇ３は、奥行き感をもったＭＩＰ画像であり、血管などのエッジの部分に影が付けられて表示されるため、交差している血管同士の前後関係を容易に把握することが可能になる。また、加工済ＭＩＰ画像Ｇ３では、ＭＩＰ画像Ｇ１（図３参照）に比べ、骨により視認不能となっていた血管の位置を把握することが可能になる。

このように画像表示処理では、ＳＶＲ画像Ｇ２を生成する際に影付けを行うために求める反射係数を用いて、ＭＩＰ画像Ｇ１の画素値を若干変化させることによって、画素値の情報を確保しつつ血管の前後関係をわかりやすく表示することができる。

なお、計算の簡単な流れとしては、ＭＩＰ法により表示したい角度と同じ角度のＳＶＲ画像Ｇ２を生成する。このＳＶＲ画像Ｇ２を生成する際に同時に計算される反射係数をスクリーン上の各ピクセル分保持する。続いて算出した各ピクセルの反射係数に基づいてＭＩＰ画像Ｇ１の各ピクセルの画素値を加工する（反射係数に基づいて画素値をマイナスする）。これにより、反射係数が低い部分は高い部分よりも黒くなり、血管の交わり部分に線が表示されることになる。このため、血管同士の前後関係を容易に見極めることが可能になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＳＶＲ画像Ｇ２を生成するときの影付け用の反射情報が用いられ、ＭＩＰ画像生成部３により生成されたＭＩＰ画像Ｇ１に影付けの加工が行われる。これにより、ＭＩＰ画像Ｇ１に影付きの加工が行われ、加工済ＭＩＰ画像Ｇ３は奥行き感があり、ＳＶＲ画像Ｇ２と同様に、血管同士の前後関係を把握することが容易な画像となる。さらに、加工済ＭＩＰ画像Ｇ３は、元のＭＩＰ画像Ｇ１と同様に、ＣＴ値などの画素値をそのまま保持して示すため、診断をするのに有効な画像のままである。これにより、画素値の情報を確保しつつ血管同士の前後関係をわかりやすく表示することができる。

また、影付けした血管などが複数入り混じってしまう場合などには、注目したい部位である注目物体（例えば、一本の血管など）をＳＶＲ画像Ｇ２（あるいはＭＩＰ画像Ｇ１）上から選択することにより、注目物体のみの影付け表示を行うようにしても良い。これにより、より観察が容易となる。

この場合には、操作者はマウスなどの入力部５を入力操作し、画像表示部９により表示されたＳＶＲ画像Ｇ２（あるいはＭＩＰ画像Ｇ１）上で注目物体上にポインタを移動してクリックを行い、その注目物体を指定する。この入力操作に応じて、画像処理部８は、注目物体の連結領域を求め、ＳＶＲ画像Ｇ２（あるいはＭＩＰ画像Ｇ１）の中で注目したい部位である注目物体を抽出し、その抽出した注目物体のみに影付けの加工を行う。なお、画像処理部８は、求めた連結領域を必要に応じて既存の加工手法により加工することも可能である。

また、より容易な観察を可能にするため、注目物体と他の物体との前後関係を示す色付けを行うようにしても良い。この場合には、前述のように注目物体が抽出されると、その注目物体に対してＺ方向の距離を考慮した色付けを行うことによって、血管などの前後関係をより容易に把握することが可能になる。

ここで、図６に示すように、注目物体を一本の血管とすると、他の物体がその血管よりも奥にある場合には青色Ｂ（図６中のドット部分）、手前にある場合には赤色（図６中のストライプ部分）に色付けを行っている。

この色付け処理では、まず、ＭＩＰ画像Ｇ１を生成する際に、各ピクセルのＺ座標も合わせて算出する。その後、注目物体上のピクセルに対してＭＩＰ画像Ｇ１のＺ座標と注目物体のＺ座標を比較する。ＭＩＰ画像のＺ座標が注目物体のＺ座標と所定のしきい値以内に存在する場合には、表示色の変更をしない。ＭＩＰ画像のＺ座標が注目物体のＺ座標と所定のしきい値を超えて奥に存在する場合には、その部分を青色Ｂで表現する。一方、ＭＩＰ画像のＺ座標が注目物体のＺ座標と所定のしきい値を超えて手前に存在する場合には、その部分を赤色Ｒで表現する。

なお、前述の実施形態においては、第１の画像生成部として、ＭＩＰ画像を生成するＭＩＰ画像生成部３を用いて説明しているが、これに限るものではなく、例えば、最小値投影法（ＭｉｎＩＰ）による最小値投影画像を生成する画像生成部を用いるようにしても良く、あるいは、加算平均投影法による加算平均投影画像を生成する画像生成部を用いるようにしても良い。この場合でも、前述と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１医用画像表示装置
３ＭＩＰ画像生成部
４ＳＶＲ画像生成部
８画像処理部
８ａ反射情報算出部
８ｃ加工情報算出部
８ｅＭＩＰ画像加工部
９画像表示部
Ｇ１ＭＩＰ画像（最大値投影画像）
Ｇ２ＳＶＲ画像（影付きボリュームレンダリング画像）
Ｇ３加工済ＭＩＰ画像

Claims

ボリュームデータから最大値投影画像、最小値投影画像及び加算平均投影画像のうちの少なくとも一つの投影画像を生成する画像生成部と、
前記ボリュームデータ内の対象物表面の傾斜情報を用いて、前記画像生成部により生成された前記投影画像の画素値を変更する画像処理部と、
前記画像処理部により変更された前記投影画像を表示する画像表示部と、
を備えることを特徴とする医用画像表示装置。
前記傾斜情報は、前記対象物表面の法線であり、
前記画像処理部は、前記対象物表面の法線と基準方向との差に基づいて前記画素値の変更を行うことを特徴とする請求項１記載の医用画像表示装置。
前記画像処理部は、
前記対象物表面の法線と基準方向との差に関する反射情報を取得する反射情報取得部と、
前記反射情報取得部により取得された前記反射情報を用いて、前記画素値の変更に関する加工情報を算出する加工情報算出部と、
前記加工情報算出部により算出された前記加工情報を用いて、前記画素値を変更する画像加工部と、
を具備していることを特徴とする請求項１又は２記載の医用画像表示装置。
前記画像処理部は、前記投影画像の中で注目したい物体を抽出し、その抽出した物体のみに前記画素値の変更を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の医用画像表示装置。
前記画像処理部は、前記投影画像の中で注目したい物体を抽出し、その抽出した物体と他の物体との前後関係を示す色付けを行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の医用画像表示装置。