JP4319165B2

JP4319165B2 - Ｃｔ画像表示方法および装置

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Publication number: JP4319165B2
Application number: JP2005133685A
Authority: JP
Inventors: 知行定兼; 正和鈴木
Original assignee: J Morita Manufaturing Corp
Current assignee: J Morita Manufaturing Corp
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2025-04-28
Also published as: JP2006305203A

Description

本発明は、ＣＴ画像の表示に関するものである。

Ｘ線ＣＴ撮影では、Ｘ線の投影データを収集し、そのデータを基を再構成して、断面像が得られる。また被写体の３次元データはたとえばボクセルデータとして表現され、ボクセルデータを基に表面形状が表示される。

再構成データを表示する方法には、スライス断面法（ＭＰＲ）がある。再構成データを直感的に分かりやすく表示するため、たとえば、特開２００２−１１０００号公報に記載された３次元表示では、任意の点を通るＸ断層画像、Ｙ断層画像及びＺ断層画像を１つの画面内に、通常の正面図、平面図、側面図のように互いに関連づけて表示する。正面、上面、側面から見た断層画像が表示されるので画像が直感的に分かりやすい。ここで、Ｘカーソル、Ｙカーソル、Ｚカーソルを画面に表示し、いずれかのカーソルを移動すると、そのカーソルに対応する軸方向での移動位置に対応した断層画像が選択され表示される。また、任意の方向に回転して見た画像も作成し表示できる。たとえば、カーソルの移動に対応して画像を表示する。なお、Ｘ断層画像、Ｙ断層画像及びＺ断層画像は複数の断層面に対してあらかじめ作成され記憶されている。
特開２００２−１１０００号公報

従来のスライス断面法によるＣＴ画像表示では、スライス断面はアキシャル、コロナル、サジタルの３方向に固定されていた。この方法は、ほぼ体全体といえるような大きな領域の撮像データを表示、把握するにはよい方法である。しかし局所を観察するためには、必ずしもよい方法ではない。なぜなら、この際には体軸の向きよりも関心領域特有の方向が重要であるからである。したがって、３次元関心領域の全体の位置と方向を理解するのと同時に、局所的理解もできるようにすることが望ましい。

本発明の目的は、３次元関心領域の全体の位置と方向を理解するのと同時に、局所的理解もできるようにすることである。

本発明に係るＣＴ画像表示方法は、ＣＴ撮影により得られた３次元領域の再構成データを基に、前記３次元領域の中の関心点を通り相互に直交するＸＹＺ座標系のＸ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面の断層画像およびボリューム・レンダリング画像を、相互に関連して表示装置の画面に表示する画像表示方法である。ここで、被写体から収集された投影データを再構成して被写体の３次元領域の再構成データを生成し、被写体内の関心点を通るＸ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面の画像であるＸ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像を、前記再構成データを基に生成し、被写体の関心点を中心としてボリューム・レンダリング画像を前記再構成データを基に生成する。そして、前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像および前記ボリューム・レンダリング画像を、前記Ｘ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面のそれぞれの他の断層面への投影線であるＸカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルとともに表示装置の画面上に表示する。このＣＴ画像表示方法において、前記Ｘカーソル、Ｙカーソルおよび／または、Ｚカーソルが前記画面上で操作者により移動されると、移動されたカーソルに対応した前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像、Ｚ断層画像、および、移動されたカーソルの位置に対応する関心点を中心とするボリューム・レンダリング画像をリアルタイムで生成して、前記Ｘカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルとともに画面に表示する。また、操作者により関心点を中心とする像の回転が指示されると、指示された回転に対応してボリューム・レンダリング画像、および、前記回転によるＸ’Ｙ’Ｚ’座標系への変換に対応して設定されるＸ’断層面、Ｙ’断層面および／またはＺ’断層面のＸ’断層画像、Ｙ’断層画像および／またはＺ’断層画像をリアルタイムで生成して、前記Ｘ’断層面、Ｙ’断層面、Ｚ'断層面のそれぞれの他の断層面への投影線であるＸ’カーソル、Ｙ’カーソル、Ｚ’カーソルとともに画面上に表示する。

前記ＣＴ画像表示方法において、好ましくは、関心点を中心とする像の前記回転は、前記ボリューム・レンダリング画像において操作者により指示される。

前記ＣＴ画像表示方法において、好ましくは、関心点を中心とする像の前記回転は、前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像のいずれかにおいて操作者により指示される。

前記ＣＴ画像表示方法において、好ましくは、前記ボリューム・レンダリング画像の生成において、前記３つの断層面のいずれかで切断された切断面の画像を含むボリューム・レンダリング画像を生成する。

前記ＣＴ画像表示方法において、好ましくは、あらかじめ前記Ｘ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面に平行な複数の断層面の断層画像を所定の間隔で切り出して記憶装置に記憶しておく。そして、前記３次元領域内の任意の点についての前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像の表示の際に、対応する断層画像を前記記憶手段から読み出して画面上に表示する。

前記ＣＴ画像表示方法において、好ましくは、前記Ｘカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルの移動とは独立した操作により、前記ボリューム・レンダリング画像の拡大表示または縮小表示を行う。

本発明に係るＣＴ画像表示装置は、ＣＴ撮影により得られた３次元領域の再構成データを基に、前記３次元領域の中の関心点を通り相互に直交するＸＹＺ座標系のＸ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面の断層画像およびボリューム・レンダリング画像を、相互に関連して表示装置の画面に表示する画像表示装置であって、被写体から収集された投影データを再構成して被写体の３次元領域の再構成データを生成する再構成データ生成手段と、被写体の関心点を通るＸ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面の画像であるＸ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像を、前記再構成データを基に生成する断層画像生成手段と、被写体の関心点を中心としてボリューム・レンダリング画像を前記再構成データを基に生成するボリューム・レンダリング画像生成手段と、前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像および前記ボリューム・レンダリング画像を、前記Ｘ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面のそれぞれの他の断層面への投影線であるＸカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルとともに表示装置の画面上に表示する表示手段とを備える。このＣＴ画像表示装置において、さらに、前記Ｘカーソル、Ｙカーソルおよび／またはＺカーソルを操作者が前記画面上で移動する指示手段を設け、前記断層画像生成手段と前記ボリューム・レンダリング画像生成手段は、前記指示手段により移動されたカーソルに対応した前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像、Ｚ断層画像、および、移動された前記カーソルの位置に対応する関心点を中心とするボリューム・レンダリング画像をリアルタイムで生成し、前記表示手段は、作成された前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像および前記ボリューム・レンダリング画像を、前記Ｘカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルとともに画面上に表示する。また、さらに、前記関心点を中心とする像の回転を操作者が指示する指示手段を設け、前記断層画像生成手段と前記ボリューム・レンダリング画像生成手段は、前記指示手段により指示された回転に対応するボリューム・レンダリング画像、および、前記回転によるＸ’Ｙ’Ｚ’座標系への変換に対応して設定されるＸ’断層面、Ｙ’断層面および／またはＺ’断層面のＸ’断層画像、Ｙ’断層画像および／またはＺ’断層画像をリアルタイムで生成し、前記表示手段は、生成された前記Ｘ’断層画像、Ｙ’断層画像およびＺ’断層画像および前記ボリューム・レンダリング画像を、前記Ｘ’断層面、Ｙ’断層面、Ｚ’断層面のそれぞれの他の断層面への投影線であるＸ’カーソル、Ｙ’カーソル、Ｚ’カーソルとともに画面上に表示する。

前記ＣＴ画像表示装置において、好ましくは、前記指示手段は、前記ボリューム・レンダリング画像に設けられる。

前記ＣＴ画像表示装置において、好ましくは、前記指示手段は、前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像のいずれかに設けられる。

前記ＣＴ画像表示装置において、好ましくは、前記ボリューム・レンダリング画像生成手段は、前記ボリューム・レンダリング画像の生成において、前記３つの断層面のいずれかで切断された断面の画像を含むボリューム・レンダリング画像を生成し表示する。

前記ＣＴ画像表示装置は、好ましくは、さらに、あらかじめ前記Ｘ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面に平行な所定の間隔の複数の断層面の断層画像を記憶する記憶装置を備える。前記３次元領域内の任意の点についての前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像の表示の際に、対応する断層画像を前記記憶手段から読み出して画面上に表示する。

前記ＣＴ画像表示装置は、好ましくは、前記Ｘカーソル、Ｙカーソルおよび／またはＺカーソルを操作者が前記画面上で移動する指示手段を設け、前記断層画像生成手段と前記ボリューム・レンダリング画像生成手段は、前記指示手段により移動されたカーソルに対応した前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像、Ｚ断層画像、および、移動されたカーソルの位置に対応する関心点を中心とするボリューム・レンダリング画像を生成し、前記Ｘカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルの移動とは独立した、倍率変更手段での操作によって、前記ボリューム・レンダリング画像の拡大表示または縮小表示を行う。

三面図とボリューム・レンダリング画像をリアルタイムに連動させて表示することで、操作者は関心体積の認識と観察が容易かつ迅速に行える。操作者は、３次元関心領域全体の位置と方向を理解できるとともに、関心領域が適切に表示され、関心領域の理解が容易になる。

以下、添付の図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
図１は、ＣＴ撮影により得られた断層画像の表示をするＣＴ画像表示装置の１例であるコンピュータ１０の一例の構成を示す。コンピュータ１０は、全体を制御する中央処理装置１２、プログラムなどを記憶するＲＯＭ１４、ワークエリアとして使用されるＲＡＭ１６、使用者の入力を受け入れるキーボード、マウスなどの入力装置１８、画面に各種データなどを表示するディスプレイ装置２０、補助記憶装置であるハードディスク装置２２を備える。

補助記憶装置であるハードディスク装置２２には、ＯＳなどの各種プログラムやデータ（図示しない）が記憶されるほか、被写体から収集された投影データ３０、投影画像データの再構成により得られた３次元領域の再構成データ（ボリュームデータ）３２、再構成データから作成された断層画像であるスライス画像データ３４、投影データから画像を再構成する画像再構成プログラム３６（再構成データ生成手段）、３次元表示を実現する表示プログラム３８（断層画像生成手段、ボリューム・レンダリング画像生成手段）が記憶される。再構成データを表示する方法には、スライス断面法とボリューム・レンダリング法があり、両方の長所を取り入れることが望ましい。そこで、表示プログラム３８は、後で説明するように、３つのスライス画像とボリューム・レンダリング画像をディスプレイ装置２０の画面に表示する。

画像再構成プログラム３６による画像再構成計算により、被写体の３次元領域において、その３次元領域を構成する各点（ボクセル）について再構成データが得られる。この３次元領域について相互に直交するＸＹＺ直交座標系を設定すると、このＸＹＺ座標系において、ある点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）のボクセル値Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）が決まる。いいかえれば、３次元領域の任意の点ＰをＸ断層面、Ｙ断層面、Ｚ断層面が通っている。
この任意の点Ｐは、後述の関心点として設定される。

図２に示すように、ディスプレイ装置２０の画面５０に、こうして得られたＸ、Ｙ、Ｚ断層画像の内、３次元領域内の任意の１点Ｐ（たとえば３次元領域の中心）を含むＸ断層画像５２Ｘ、Ｙ断層画像５２Ｙ、Ｚ断層画像５２Ｚを取り出して、同時に表示する。ここで、３枚の断層画像を通常の正面図、平面図、側面図のように左上、左下及び右下に配列する。このため、任意の１点を通る断面を、正面、上面、側面から見た３面の断層画像が対比されて表示されるので、それらの断層画像の相対的な関係が直感的に分かりやすくなる。また、Ｘ断層画像５２Ｘ、Ｙ断層画像５２Ｙ、Ｚ断層画像５２Ｚのそれぞれには、他の二つの断層面の投影線であるＸカーソル５４Ｘ、Ｙカーソル５４Ｙ、Ｚカーソル５４Ｚ（指示手段）をも表示する。つまり、Ｘ断層画像５２ＸにはＹカーソル５４Ｙ、Ｚカーソル５４Ｚを、Ｙ断層画像５２ＹにはＺカーソル５４Ｚ、Ｘカーソル５４Ｘを、Ｚ断層画像５２ＺにはＸカーソル５４Ｘ、Ｙカーソル５４Ｙを表示する。つまり、それぞれ、Ｘ断層画像５２Ｘに表示されたＹカーソル５４Ｙは、Ｘ断層面を横切るＹ断層面の位置を示し、Ｚカーソル５４ＺはＺ断層面の位置を示し、Ｙ断層画像５２Ｙに表示されたＺカーソル５４ＺはＺ断層面の位置を示し、Ｘカーソル５４ＸはＸ断層面の位置を示し、Ｚ断層画像５２Ｚに表示されたＸカーソル５４ＸはＸ断層面の位置を示し、Ｙカーソル５４ＹはＹ断層面の位置を示している。したがって、３つのＸ断層画像５２Ｘ、Ｙ断層画像５２Ｙ、Ｚ断層画像５２Ｚの相対的な関係が直感的に分かりやすい。各断面の交点は関心点すなわち被写体の関心領域の中心である。

さらに、右上にボリューム・レンダリング画像５６を表示する。ボリューム・レンダリング画像５６は、そのときの関心領域の中心を画面の中心として描かれる。三面図の左上をアキシャル図、左下をコロナル図、右下をサジタル図とすると、ボリューム・レンダリング図の視線方向はコロナル図の断面法線ベクトルと平行である。３つの断面像５２Ｘ、５２Ｙ、５２Ｚとボリューム・レンダリング像５６を同時に１つの画面に表示することにより、操作者は、３次元関心領域全体の位置と方向を理解するのと同時に、関心領域特有の方向にスライス断面図を得ることができる。ボリューム・レンダリング画像５６において、関心点の位置は、操作者によりＸカーソル５４Ｘ、Ｙカーソル５４Ｙ、Ｚカーソル５４Ｚで指示されるようになっている。すなわち、関心領域にスライスカーソルを合わせることができ、ボリューム・レンダリング画像５６とリアルタイムで連動される。図３は、画面表示の１例を示す。

いま、ボリューム・レンダリング画面内でマウス（指示手段）で関心領域の回転が指示されると、また、３面図の画像内でマウスをドラッグすると、それに応じて、回転によるＸＹＺ座標系からＸ’Ｙ’Ｚ’座標系への変換に対応して設定されるＸ’断層面、Ｙ’断層面および／またはＺ’断層面のＸ’断層画像、Ｙ’断層画像および／またはＺ’断層画像とボリューム・レンダリング画像５６とを作成し表示する。ここで、また、Ｘ’断層面、Ｙ’断層面、Ｚ’断層面のそれぞれの他の断層面への投影線であるＸ’カーソル、Ｙ’カーソル、Ｚ’カーソルとともに画面上に表示する。画像回転の際、「関心領域の中心」は常に元の３次元位置に追従する。また、３面図５２Ｘ、５２Ｙ、５２Ｚに同時に表示されているＸカーソル５４Ｘ、Ｙカーソル５４Ｙ、Ｚカーソル５４Ｚが画面上で平行に移動され、又は、回転されるのに伴い、移動されたカーソルに対応した３面の断層画像５２Ｘ、５２Ｙ、５２Ｚとボリューム・レンダリング画像５６を作成して表示する。このように、ボリューム・レンダリングされた３次元画像と３つの断面図の表示と操作を連動させることで、操作者の３次元オブジェクト理解を容易にする。

本願においては、３次元の座標をＸ、Ｙ、Ｚのアルファベットを用いて示すが、この座標から新たに画像の回転による変換が行われる場合は、特にその変換時のみ、変換後の座標をＸ’、Ｙ’、Ｚ’のアルファベットを用いて示し、変換が完了した後には、元通りに３次元の座標をＸ、Ｙ、Ｚのアルファベットを用いて示すものとする。

図１１は、Ｚカーソル５４Ｚを移動させて、図３の関心領域のＺ座標を変更した例である。Ｚ座標の変更に伴い、Ｚ断層画像５２Ｚが新たなスライス画像を表示している。ボリューム・レンダリング画像５６は、そのときの関心領域の中心を画面の中心として描かれるので、Ｚ座標の変更に伴い、新たな関心領域の中心が画面の中心になるよう、移動する。このように、Ｘカーソル５４Ｘ、Ｙカーソル５４Ｙ、Ｚカーソル５４Ｚが前記画面上で操作者により移動されると、移動されたカーソルに対応した前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像、Ｚ断層画像、および、移動されたカーソルの位置に対応する関心点を中心とするボリューム・レンダリング画像が生成されて画面に表示されるようになっている。
すなわち、前記前記Ｘカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルのいずれかが移動されると、その移動に対応して前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像および前記ボリューム・レンダリング画像が新たに作成され表示される。

図４に、図３のアキシャル図を回転させたとき、または、ボリューム・レンダリング画像５６を横方向に回転させたときの状況を示す。関心領域の中心は図３と同じ点を示している。ここで、コロナル図、サジタル図は断面の方向が変更されている。Ｚスライスカーソルが移動され、Ｚ断面（左上）はそれに応じて変化される。また、たとえばＺ断面が回転されると、それに応じて、Y断面（左下）とＸ断面（右下）が変換され、ボリューム・レンダリング画像もそれに応じて方向を変える。このように、関心領域の位置だけでなく、方向も任意に設定できる。

画像表示プログラム３８は、座標軸の回転処理を行うことによって、元のＸＹＺ座標系に対して希望の角度回転させたＸ’Ｙ’Ｚ’座標系について、同様に、３つの断層画像とボリューム・レンダリング画像の作成と表示をすることができる。なお、画像の回転の指示が長時間連続的になされるとき、その途中でも、適当な回転間隔で３面とボリューム・レンダリング画像が作成され表示される。その間隔は任意に設定すればよい。

画像の回転の計算について説明すると、いま図５に示すように、３次元空間の単位ベクトルｎを軸に、画像の中の１点の位置を表す３次元空間のベクトルａ_０を右ネジの方向に角度θだけ回転させたとすると、回転により得られたベクトルａ_１は以下のように表される。

したがって、単位ベクトルｎと角度θを元に回転後の位置が計算できる。画像の各点についてこの計算を行うことにより回転された画像が得られる。

ボリューム・レンダリング画像５６及び断層画像の回転をするとき、ボリュームと観察者の相対関係を表すため、次の５つのベクトルを考える必要がある。
（１）視点の位置ベクトルｐ_ｅ
（２）関心領域の中心の位置ベクトルｐ_ｃ
（３）視線方向の単位ベクトルＹ＝（ｐ_ｃ−ｐ_ｅ）／｜ｐ_ｃ−ｐ_ｅ｜
（４）画面の「上方向」の単位ベクトルＺ（ベクトルＹに垂直）
（５）画面の「右方向」の単位ベクトルＸ＝Ｙ×Ｚ
これらの５ベクトルを基にボリューム・レンダリング及びスライス処理を行う。ただし、独立に設定できるパラーメータはｐ_ｃ、ｐ_ｅおよびＺのみである。

画面の中でボリューム・レンダリング画像を反時計回りにθ回転させるためには２とおりの方法がある。
（１）ボリュームを画面の奥行きベクトルを軸としてθ回転させる。
（２）画面枠を画面奥行きベクトルを軸として−θ回転させる。
ここでは、後者の方法を採り、ベクトルの成分を表すための座標軸はボリューム・レンダリング画像５６に固定する。

図６は、ボリューム・レンダリング画面で画面に垂直な軸を中心にボリュームを回転させた場合の表示の例を示す。この場合、視線方向の単位ベクトルＹの周りに、画面の「上方向」の単位ベクトルＺと画面の「右方向」の単位ベクトルＸをθ回転させればよい。

ここで、Ｒ（n,θ）は、回転軸方向の単位ベクトルnの周りの角θ回転させる演算子である。この場合、視点の位置ベクトルｐ_ｅと関心領域の中心の位置ベクトルｐ_ｃは動いていないので、再描画は（ｐ_ｅ，ｐ_ｃ,Ｚ’）を元に行う。

図７は、ボリューム・レンダリング画面で、画面に平行な軸を中心にボリューム・レンダリング画像５６を回転させて表示する例を示す。ユーザーは、ボリューム・レンダリング画面でマウスをドラッグして回転を指示する。ドラッグした距離が角度θに対応し、ドラック方向に垂直な方向がベクトルnである。そこで、画面平面内のベクトルnを軸として、画像を−θ回転させる。

このとき、関心領域の中心を回転中心としたため、ｐ_ｃは不動であり（ｐ_ｃ＝ｐ'_ｃ）、視点と関心領域の中心との距離は不変である（｜ｐ_ｃ’−ｐ_ｅ’｜＝｜ｐ_ｃ−ｐ_ｅ｜）。したがって視点を

によって与えられるｐ'_eに動かさなくてはならない。このようにして求めたベクトルを元に再描画を行う。

スライス断面画像（断層画像）は以下のように作成できる。いまボリュームの中心をとおりベクトルＸ、Ｙ、Ｚに平行な直線をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と呼ぶことにする。これらの軸に垂直な面でスライス断面像を作成する。たとえば、Ｘスライス断面として、Ｙ軸とＺ軸を含む面（Ｘ平面）に平行な面をとり、さらに画面の中心にＸ軸が来るようにスライス像を作成する。これにより、Ｘスライス断面のＸ平面からの距離を変化させたときに、一貫性のある表示が得られる。Ｙスライス断面像とＺスライス断面像も同様に作成できる。スライスの厚さは適当に設定する。なお、スライス断面画像の回転の計算は、上述のボリューム・レンダリング画像の回転の計算において、回転軸nがベクトルＸ、Ｙ、Ｚのいずれかである場合であり、上述の計算の特殊な場合にすぎない。

図８は、画面において操作者によりスライスの回転を指示された場合の画像表示のフローチャートである。上向き単位ベクトルＺの周りの回転が指示されると（Ｓ１０でＹＥＳ）、前向き単位ベクトルＹと右向き単位ベクトルＸを回転する（Ｓ１２）。（なお、Ｘ＝Ｙ×Ｚの関係がある。）また、右向き単位ベクトルＸの周りの回転が指示されると（Ｓ１６でＹＥＳ）、前向き単位ベクトルＹとＺ軸を回転する（Ｓ１８）。いずれの場合でも、次に、前向き単位ベクトルＹと関心領域中心位置ベクトルｐ_ｃから視点位置ベクトルｐ_ｅを計算する（Ｓ１４）。また、前向き単位ベクトルＹの周りの回転が指示されると（Ｓ２０）、上向き単位ベクトルＺと右向き単位ベクトルＸを回転する（Ｓ２２）。次に、これらのベクトル値を元に画像を生成する。まず、関心領域中心位置ベクトルｐ_ｃ、前向き単位ベクトルＹ、右向き単位ベクトルＸおよび上向き単位ベクトルＺを元にスライス図を描画し（Ｓ２４）、次に、視点位置ベクトルｐ_ｅ、関心領域中心位置ベクトルｐ_ｃ、前向き単位ベクトルＹ、右向き単位ベクトルＸおよび上向き単位ベクトルＺを元にボリューム・レンダリング(VoIR)像を描画する（Ｓ２６）。

図９は、画面において操作者によりボリューム・レンダリング画像の回転を指示された揚合のフローチャートである。操作者の指示から回転軸単位ベクトルnと回転角θを求める（Ｓ４０）。次に、前向き単位ベクトルＹ、右向き単位ベクトルＸ、上向き単位ベクトルＺを回転軸単位ベクトルnの周りに角度θ回転し（Ｓ４２）、また、前向き単位ベクトルＹと関心領域中心位置ベクトルｐ_ｃから視点ベクトルｐ_ｅを計算する（Ｓ４４）。そして、関心領域中心位置ベクトルｐ_ｃ、前向き単位ベクトルＹ、右向き単位ベクトルＸおよび上向き単位ベクトルＺを元にスライス図を描画し（Ｓ４６）、また、視点位置ベクトルｐ_ｅ、関心領域中心位置ベクトルＰ、前向き単位ベクトルＹ、右向き単位ベクトルＸおよび上向き単位ベクトルＺを元にボリューム・レンダリング像を描画する（Ｓ４８）。

また、ボリューム・レンダリング画像としては、Ｘ，Ｙ，ＺまたはＸ’，Ｙ’，Ｚ’の３つの断層面のいずれかで切断された切断面の画像を含むように表示してもよい。図１０は、そのようなボリューム・レンダリング画像の１例を示す。ここで、たとえば関心点が含まれる切断面５８において切断されたボリューム・レンダリング画像が表示される。また、画面上での切断面の位置（座標）と方向を固定しておくと、操作者により視点の移動が指示されるとき、切断面の位置を固定したまま、画面内で画像が移動していく。

なお、あらかじめ３次元領域の再構成データから所定の間隔でＸ断層画像、Ｙ断層画像、Ｚ断層画像をスライス画像データとして切り出して記憶しておき、要求に応じてディスプレイ装置２０の画面に表示してもよい。この場合、画像表示プログラム３８は、あらかじめ、３次元領域を所定間隔で切り出して、断層画像を作成しておく。ここで、Ｘ軸に垂直な面つまりＸ断層面についてのＸ断層画像の切り出しは、所定の間隔のｘ座標（ｘ＝ｘ０，ｘ１，．．．，ｘｎ）を決めて、このｘ座標を持つＸ断層面上のボクセル値Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）を２次元平面に並べれば良い。座標ｘｍにおいてこうして得られたＸ断層画像をＸ(ｙ，ｚ)_ｘｍと記述する。この方法で予めＸ軸に垂直なＸ断層面の画像すなわちＸ(ｙ，ｚ)_ｘ０、Ｘ(ｙ，ｚ)_ｘ１、・・・、Ｘ(ｙ，ｚ)_ｘｎをで切り出しておく。同様にして、Ｙ軸に垂直なＹ断層面の画像Ｙ(ｚ，ｘ)_ｙ０、Ｙ(ｚ，ｘ)_ｙ１、・・・、Ｙ(ｚ，ｘ)_ｙｎを所定間隔で切り出し、Ｚ軸に垂直なＺ断層面の画像Ｚ(ｘ，ｙ)_ｚ０、Ｚ(ｘ，ｙ)_ｚ１、・・・、Ｚ(ｘ，ｙ)_ｚｎを所定間隔で切り出しておく。１例では、４１枚のＸ断層面、４１枚のＹ断層面および３１枚のＺ断層面を作成する。カーソルが移動されると、それの位置に対応した断層面の画像が読み出され表示される。

Ｘカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルの移動とは独立した操作により、ボリューム・レンダリング画像５６の拡大表示または縮小表示を行うようにしても構わない。
例えば、Ｘカーソル５４Ｘ、Ｙカーソル５４Ｙ、Ｚカーソル５４Ｚの移動はマウスのドラッグアンドドロップ等の操作で行い、ボリューム・レンダリング画像５６の拡大表示または縮小表示は、コンピュータのシフトキーを押しつつ汎用のローラー付きマウスのローラー（倍率変更手段）操作で行うようにしてもよい。このように構成することで、鳥瞰図的に遠い視点からボリューム・レンダリング画像５６見る効果、狙いを付けた部位に近い視点からボリューム・レンダリング画像５６見る効果が生じる。

また、ボリューム・レンダリング画像５６を半透明に表示して、関心領域の全体構造が視認できるようにしてもよい。そのためには、例えば画像再構成を粗に行って、表示画面手前のボリューム・レンダリング画像のデータの隙間から表示画面奥のボリューム・レンダリング画像のデータが見えるようにしてもよいし、ボリューム・レンダリング画像のデータ全体の不透明度を下げる、つまり透明度を高めることにより、表示画面手前のボリューム・レンダリング画像のデータを透かして表示画面奥のボリューム・レンダリング画像のデータが見えるようにしてもよい。この場合、カーソル上の前述の関心点を、特に目立つように点表示すると、さらに関心領域中の関心点の視認が容易である。

なお、この画像表示は、たとえば、歯列弓のＣＴ画像に適用されるが、それに限られず、耳鼻科用のＣＴ画像、脊髄のＣＴ画像の表示などにも適用できることはいうまでもない。

画像表示装置であるコンピュータのブロック図画面におけるＣＴ画像の表示の図画面表示の１例の図図３の表示から回転が指示された後の画面の１例の図回転の計算を説明するための図ボリューム・レンダリング画面で画面に垂直な軸を中心にボリュームを回転させた状況を示す図ボリューム・レンダリング画面で画面に平行な軸を中心にボリュームを回転させた状況を示す図画面において操作者によりスライスの回転を指示された場合の画像表示のフローチャート画面において操作者によりボリューム・レンダリング画像の回転を指示された揚合のフローチャート切断面を含むボリューム・レンダリング画像の図画面表示の１例の図

符号の説明

１０コンピュータ、１２中央処理装置、２０ディスプレイ装置、２２ハードディスク装置、３０投影データ、３２３次元領域の再構成データ（ボリュームデータ）、３４スライス画像データ、３６画像再構成プログラム３６、３８表示プログラム

Claims

ＣＴ撮影により得られた３次元領域の再構成データを基に、前記３次元領域の中の関心点を通り相互に直交するＸＹＺ座標系のＸ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面の断層画像およびボリューム・レンダリング画像を、相互に関連して表示装置の画面に表示する画像表示方法であって、
被写体から収集された投影データを再構成して被写体の３次元領域の再構成データを生成し、
被写体内の関心点を通るＸ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面の画像であるＸ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像を、前記再構成データを基に生成し、
被写体の関心点を中心としてボリューム・レンダリング画像を前記再構成データを基に生成し、
前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像および前記ボリューム・レンダリング画像を、前記Ｘ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面のそれぞれの他の断層面への投影線であるＸカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルとともに表示装置の画面上に表示する
ＣＴ画像表示方法において、
前記Ｘカーソル、Ｙカーソルおよび／またはＺカーソルが前記画面上で操作者により移動されると、移動されたカーソルに対応した前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像、Ｚ断層画像、および、移動されたカーソルの位置に対応する関心点を中心とするボリューム・レンダリング画像をリアルタイムで生成して、
前記Ｘカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルとともに画面に表示し、
操作者により関心点を中心とする像の回転が指示されると、指示された回転に対応してボリューム・レンダリング画像、および、前記回転によるＸ’Ｙ’Ｚ’座標系への変換に対応して設定されるＸ’断層面、Ｙ’断層面および／またはＺ’断層面のＸ’断層画像、Ｙ’断層画像および／またはＺ’断層画像をリアルタイムで生成して、前記Ｘ’断層面、Ｙ’断層面、Ｚ'断層面のそれぞれの他の断層面への投影線であるＸ’カーソル、Ｙ’カーソル、Ｚ’カーソルとともに画面上に表示することを特徴とする、ＣＴ画像表示方法。
関心点を中心とする像の前記回転は、前記ボリューム・レンダリング画像において操作者により指示されることを特徴とする、請求項１に記載のＣＴ画像表示方法。
関心点を中心とする像の前記回転は、前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像のいずれかにおいて操作者により指示されることを特徴とする請求項１に記載のＣＴ画像表示方法。
前記ボリューム・レンダリング画像の生成において、前記３つの断層面のいずれかで切断された切断面の画像を含むボリューム・レンダリング画像を生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＣＴ画像表示方法。
あらかじめ前記Ｘ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面に平行な複数の断層面の断層画像を所定の間隔で切り出して記憶装置に記憶しておき、前記３次元領域内の任意の点についての前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像の表示の際に、対応する断層画像を前記記憶手段から読み出して画面上に表示することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＣＴ画像表示方法。
前記Ｘカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルの移動とは独立した操作により、前記ボリューム・レンダリング画像の拡大表示または縮小表示を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＣＴ画像表示方法
ＣＴ撮影により得られた３次元領域の再構成データを基に、前記３次元領域の中の関心点を通り相互に直交するＸＹＺ座標系のＸ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面の断層画像およびボリューム・レンダリング画像を、相互に関連して表示装置の画面に表示する画像表示装置であって、
被写体から収集された投影データを再構成して被写体の３次元領域の再構成データを生成する再構成データ生成手段と、
被写体の関心点を通るＸ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面の画像であるＸ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像を、前記再構成データを基に生成する断層画像生成手段と、
被写体の関心点を中心としてボリューム・レンダリング画像を前記再構成データを基に生成するボリューム・レンダリング画像生成手段と、
前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像および前記ボリューム・レンダリング画像を、前記Ｘ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面のそれぞれの他の断層面への投影線であるＸカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルとともに表示装置の画面上に表示する表示手段と
を備えるＣＴ画像表示装置において、
前記Ｘカーソル、Ｙカーソルおよび／またはＺカーソルを操作者が前記画面上で移動する指示手段を設け、
前記断層画像生成手段と前記ボリューム・レンダリング画像生成手段は、前記指示手段により移動されたカーソルに対応した前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像、Ｚ断層画像、および、移動された前記カーソルの位置に対応する関心点を中心とするボリューム・レンダリング画像をリアルタイムで生成し、
前記表示手段は、作成された前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像および前記ボリューム・レンダリング画像を、前記Ｘカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルとともに画面上に表示し、
前記関心点を中心とする像の回転を操作者が指示する指示手段を設け、
前記断層画像生成手段と前記ボリューム・レンダリング画像生成手段は、前記指示手段により指示された回転に対応するボリューム・レンダリング画像、および、前記回転によるＸ’Ｙ’Ｚ’座標系への変換に対応して設定されるＸ’断層面、Ｙ’断層面および／またはＺ’断層面のＸ’断層画像、Ｙ’断層画像および／またはＺ’断層画像をリアルタイムで生成し、
前記表示手段は、生成された前記Ｘ’断層画像、Ｙ’断層画像およびＺ’断層画像および前記ボリューム・レンダリング画像を、前記Ｘ’断層面、Ｙ’断層面、Ｚ’断層面のそれぞれの他の断層面への投影線であるＸ’カーソル、Ｙ’カーソル、Ｚ’カーソルとともに画面上に表示することを特徴とする、ＣＴ画像表示装置。
前記指示手段は、前記ボリューム・レンダリング画像に設けられることを特徴とする、請求項７に記載のＣＴ画像表示装置。
前記指示手段は、前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像のいずれかに設けられることを特徴とする請求項７に記載のＣＴ画像表示装置。
前記ボリューム・レンダリング画像生成手段は、前記ボリューム・レンダリング画像の生成において、前記３つの断層面のいずれかで切断された断面の画像を含むボリューム・レンダリング画像を生成し表示することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のＣＴ画像表示装置。
さらに、あらかじめ前記Ｘ断層面、Ｙ断層面およびＺ断層面に平行な所定の間隔の複数の断層面の断層画像を記憶する記憶装置を備え、前記３次元領域内の任意の点についての前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像およびＺ断層画像の表示の際に、対応する断層画像を前記記憶手段から読み出して画面上に表示することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載のＣＴ画像表示装置。
前記Ｘカーソル、Ｙカーソルおよび／またはＺカーソルを操作者が前記画面上で移動する指示手段を設け、
前記断層画像生成手段と前記ボリューム・レンダリング画像生成手段は、前記指示手段により移動されたカーソルに対応した前記Ｘ断層画像、Ｙ断層画像、Ｚ断層画像、および、移動されたカーソルの位置に対応する関心点を中心とするボリューム・レンダリング画像を生成し、
前記Ｘカーソル、ＹカーソルおよびＺカーソルの移動とは独立した操作により、前記ボリューム・レンダリング画像の拡大表示または縮小表示を行う倍率変更手段を有することを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載のＣＴ画像表示装置