JP4414078B2

JP4414078B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP4414078B2
Application number: JP2000276742A
Authority: JP
Inventors: 夏子佐藤; 正章赤羽
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2000-09-12
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2020-09-12
Also published as: JP2002099925A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示方法および画像表示装置に関し、さらに詳しくは、体内構造物の表面や，ある深さ範囲の状態が一目で分かる画像を表示できる画像表示方法および画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置を用いて気管支性肺疾患などの肺疾患を診断する場合、体軸方向の位置を変えて肺のアキシャル断層画像を多数撮影し、それらアキシャル断層画像に現れた肺断面の辺縁部を医師が読影していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、多数のアキシャル断層画像の肺断面辺縁部を読影することは、多大な時間と労力がかかる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、体内構造物の表面や，ある深さ範囲の状態が一目で分かる画像を表示できる画像表示方法および画像表示装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、体内構造物の少なくとも一部を内部に含む閉曲面から内部へ所定深さまでの領域を基本レイヤー（layer）とし、該基本レイヤーの３次元画像を表示することを特徴とする画像表示方法を提供する。
上記第１の観点による画像表示方法では、基本レイヤーの３次元画像を表示するから、例えば、肺の表面付近の所望厚さの層の３次元画像を表示することが出来る。よって、気管支性肺疾患などの肺疾患を好適に診断可能になる。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、上記構成の画像表示方法において、前記基本レイヤーの内部へ向けて該基本レイヤーと相似するか又は深さを除いて相似する領域を持つ１以上の相似レイヤーを作成し、前記基本レイヤーおよび前記相似レイヤーのうちから操作者が選択した１つのレイヤーの３次元画像を表示することを特徴とする画像表示方法を提供する。
上記第２の観点による画像表示方法では、基本レイヤーまたは相似レイヤーの３次元画像を表示することで、体内構造物の表面や，ある深さ範囲の状態が一目で分かる。よって、気管支性肺疾患などの肺疾患を好適に診断可能になる。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、上記構成の画像表示方法において、前記基本レイヤーおよび前記相似レイヤーのうちから操作者が選択した隣接する２以上のレイヤーを合成して１つの合成レイヤーを作成し、該合成レイヤーの３次元画像を表示することを特徴とする画像表示方法を提供する。
上記第３の観点による画像表示方法では、複数のレイヤーを合成した合成レイヤーの３次元画像を表示することで、ある深さ範囲の状態が一目で分かる。よって、気管支性肺疾患などの肺疾患を好適に診断可能になる。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、上記構成の画像表示方法において、前記基本レイヤーおよび前記相似レイヤーのうちから操作者が選択した隣接する２以上のレイヤーの３次元画像を、表面から内部に向かう方向または内部から表面に向かう方向に順に切り替えて、シネ表示することを特徴とする画像表示方法を提供する。
上記第４の観点による画像表示方法では、複数のレイヤーの３次元画像をシネ表示することで、ある深さ範囲の状態が一目で分かる。よって、気管支性肺疾患などの肺疾患を好適に診断可能になる。
【０００８】
第５の観点では、本発明は、被検体の３次元構造を表すデータから体内構造物の少なくとも一部を内部に含む閉曲面を取得する閉曲面取得手段と、前記閉曲面から内部へ所定深さまでの領域を基本レイヤーとする基本レイヤー作成手段と、前記基本レイヤーの３次元画像を表示する３次元画像表示手段とを具備したことを特徴とする画像表示装置を提供する。
上記第５の観点による画像表示装置では、上記第１の観点による画像表示方法を好適に実施できる。
【０００９】
第６の観点では、本発明は、被検体の３次元構造を表すデータから体内構造物の少なくとも一部を内部に含む閉曲面を取得する閉曲面取得手段と、前記閉曲面から内部へ所定深さまでの領域を基本レイヤーとすると共に該基本レイヤーの内部へ向けて該基本レイヤーと相似するか又は深さを除いて相似する領域を持つ１以上の相似レイヤーを作成するレイヤー作成手段と、前記基本レイヤーおよび前記相似レイヤーのうちから操作者が選択した１つのレイヤーの３次元画像を表示する３次元画像表示手段とを具備したことを特徴とする画像表示装置を提供する。
上記第６の観点による画像表示装置では、上記第２の観点による画像表示方法を好適に実施できる。
【００１０】
第７の観点では、本発明は、上記構成の画像表示装置において、前記基本レイヤーおよび前記相似レイヤーのうちから操作者が隣接する２以上のレイヤーを合成用レイヤーとして選択するための合成用レイヤー選択手段と、選択されたレイヤーから１つの合成レイヤーを作成する合成レイヤー作成手段とを具備し、前記３次元画像表示手段は、前記合成レイヤーの３次元画像を表示することを特徴とする画像表示装置を提供する。
上記第７の観点による画像表示装置では、上記第３の観点による画像表示方法を好適に実施できる。
【００１１】
第８の観点では、本発明は、上記構成の画像表示装置において、前記基本レイヤーおよび前記相似レイヤーのうちから操作者が隣接する２以上のレイヤーをシネ表示用レイヤーとして選択するためのシネ表示用レイヤー選択手段とを具備し、前記３次元画像表示手段は、選択されたレイヤーの３次元画像を表面から内部に向かう方向または内部から表面に向かう方向に順に切り替えてシネ表示することを特徴とする画像表示装置を提供する。
上記第８の観点による画像表示装置では、上記第４の観点による画像表示方法を好適に実施できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１００を示す構成図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、スキャナ装置１と，画像処理装置２と，表示装置３と，入力装置４とを具備して構成されている。
前記画像処理装置２は、３次元データ作成部２ａと，閉曲面抽出部２ｃと，基本レイヤー作成部２ｄと，相似レイヤー作成部２ｅと，表示用レイヤー選択部２ｆと，合成用レイヤー選択部２ｇと，合成レイヤー作成部２ｈと，シネ表示用レイヤー選択部２ｉと，３次元画像作成部２ｊと，３次元画像表示部２ｋとを含んでいる。
【００１３】
図２および図３は、上記Ｘ線ＣＴ装置１００によるレイヤー画像表示処理の動作を示すフロー図である。
図２のステップＶ１では、スキャナ装置１により、図４に示すように、患者Ｋを体軸方向の異なるスライス位置でスキャンし、各スライス面Ｓ１，Ｓ２，…のスキャンデータを収集する。画像処理装置２の３次元データ作成部２ａは、前記スキャンデータを処理して、各スライスの２次元画像を作成し、さらに、それら２次元画像から３次元データを作成する。
なお、図４において、Ｔは、気管である。αは、左肺である。βは、右肺である。Ｂ１は、図５に示す左肺αの胸膜Ｆ１に近い辺縁部を走行する末梢気管支である。Ｂ２は、図５に示す右肺βの胸膜Ｆ２に近い辺縁部を走行する末梢気管支である。Ｈは、心臓である。
【００１４】
図２に戻り、ステップＶ２では、操作者は、３次元画像を作成したい体内構造物（例えば肺）のＣＴ値範囲を前記２次元画像から読み取って入力する。例えば、前記スライス位置Ｓ２に対応する２次元画像において肺のＣＴ値範囲が“３００以上”であったなら、ＣＴ値範囲の下限値として“３００”を入力する（必要なら、さらに上限値を入力してもよい）。また、操作者は、基本レイヤー厚ｄ０を入力する。例えば、２ｍｍを入力する。
【００１５】
ステップＶ３では、閉曲面抽出部２ｃは、入力された前記ＣＴ値範囲を閾値として前記３次元データを閾値処理し、体内構造物を抽出する。
例えば、図５に示すように、胸膜Ｆ１に覆われた左肺αと，胸膜Ｆ２に覆われた右肺βとが抽出される。
さらに、閉曲面抽出部２ｃは、体内構造物の表面（最外面）を表す閉曲面を抽出する。
【００１６】
ステップＶ４では、基本レイヤー作成部２ｄは、閉曲面から内部へ深さｄ０までの領域を基本レイヤーとする。
例えば、図６に示すように、左肺αの基本レイヤーＬ１と右肺βの基本レイヤーＬ２とが作成される。
【００１７】
図２に戻り、ステップＶ５では、操作者は、相似レイヤー数ｎおよびレイヤー厚ｄ１を入力する。
【００１８】
ステップＶ６では、図７に示すように、相似レイヤー作成部２ｅは、基本レイヤーＬ１，Ｌ２の内側のレイヤー厚ｄ１の領域を第１相似レイヤーＬ１−１，Ｌ２−１とする。
ステップＶ７では、図７に示すように、相似レイヤー作成部２ｅは、第ｉ相似レイヤーＬ１−ｉ，Ｌ２−ｉの内側のレイヤー厚ｄ１の領域を第（ｉ＋１）相似レイヤーＬ１−（ｉ＋１），Ｌ２−（ｉ＋１）とすることを、ｉ＝１からｉ＝ｎ−１まで繰り返す。
【００１９】
図３のステップＶ１１では、操作者は、「単独表示」または「合成表示」または「シネ表示」のいずれかの表示態様を選択する。
ステップＶ１２では、表示態様が「単独表示」ならステップＶ１３へ進み、「単独表示」でないならステップＶ１６へ進む。
【００２０】
ステップＶ１３では、表示用レイヤー選択部２ｆは、基本レイヤーＬ１，Ｌ２および相似レイヤーＬ１−ｉ，Ｌ２−ｉの中から１つを表示レイヤーとして操作者に選択させる。
ステップＶ１４では、３次元画像作成部２ｊは、表示レイヤーの３次元画像を作成する。
ステップＶ１５では、３次元画像表示部２ｋは、図８に示すように、表示レイヤーの３次元画像を表示する。従来と同様、３次元画像の回転やズームも可能である。そして、処理を終了する。
【００２１】
図３のステップＶ１６では、表示態様が「合成表示」ならステップＶ１７へ進み、「シネ表示」ならステップＶ２１へ進む。
ステップＶ１７では、合成用レイヤー選択部２ｇは、基本レイヤーＬ１，Ｌ２および相似レイヤーＬ１−ｉ，Ｌ２−ｉの中から隣接する２つ以上を合成用レイヤーとして操作者に選択させる。
例えば、図９に示すように、基本レイヤーＬ１，Ｌ２から相似レイヤーＬ１−２，Ｌ２−２までの範囲を合成用レイヤーとする。
【００２２】
ステップＶ１８では、合成レイヤー作成部２ｈは、合成用レイヤーを合成処理して合成レイヤーを作成する。
ここで、合成処理は、例えば、投影処理により、複数のレイヤーを１つのレイヤーに統合する。前記投影処理は、例えば最大値投影（MIP；Maximum Intensity Projection）処理）や最小値投影（mIP；minimum Intensity Projection）処理やレイサム（ray-summation）処理である。
【００２３】
ステップＶ１９では、３次元画像作成部２ｊは、合成レイヤーの３次元画像を作成する。
ステップＶ２０では、３次元画像表示部２ｋは、合成レイヤーの３次元画像を表示する。そして、処理を終了する。
【００２４】
ステップＶ２１では、シネ表示用レイヤー選択部２ｉは、基本レイヤーＬ１，Ｌ２および相似レイヤーＬ１−ｉ，Ｌ２−ｉの中から隣接する２つ以上をシネ表示用レイヤーとして操作者に選択させる。
ステップＶ２２では、３次元画像作成部２ｊは、シネ表示用レイヤーの３次元画像を作成する。
ステップＶ２３では、３次元画像表示部２ｋは、図１０の（ａ）〜（ｄ）に示すように表面から内部に向かう方向に順に切り替えて、シネ表示用レイヤーの３次元画像を表示する（内部から表面に向かう方向に順に切り替えてもよい）。そして、処理を終了する。
【００２５】
図１１〜図１３は、基本レイヤーと相似レイヤーのデータ構成方法の説明図である。
図１１に示すように、例えば、右肺βのデータに対して、最内側の相似レイヤーＬ２−ｎの内部に原点を置き、垂直基準軸と水平基準軸とに対する回転角φ，γおよびレイヤー番号からなる３次元極座標（レイヤー番号が極座標の半径に相当する）を想定する。ＡＸは、任意方向の軸である。
そして、図１２に示すように、回転角φ，γをパラメータとして、基本レイヤーＬ２の形状データを保持する。
また、図１３に示すように、回転角φ，γおよびレイヤー番号をパラメータとして、各レイヤーの組織構造を表すデータを保持する。
【００２６】
図１２，図１３のようなデータ構成方法にすれば、図１４に示すように、中心からの立体角θに含まれる回転角φ，γの範囲を１回計算すれば、それをパラメータとして全レイヤーのデータを抽出できるので、レイヤーの合成などの各種計算を簡単に行うことが出来る。これに対して、３次元直交座標で各レイヤーの組織構造を表すデータを保持すると、各レイヤー毎に中心からの立体角θに含まれる直交座標の範囲を計算する必要があり、各種計算が煩雑になる。
【００２７】
以上のＸ線ＣＴ装置１００によれば、図８に示すように、「単独表示」により、肺の所望の深さの状態を一目で観察できる。また、「合成表示」により、所望の深さ範囲の状態を一目で観察できる。さらに、「シネ表示」により、所望の深さ範囲のレイヤーをスライド表示させて観察できる。よって、気管支性肺疾患などの肺疾患を好適に診断可能になる。
【００２８】
−他の実施形態−
（１）上記実施形態では、閾値処理により３次元データから閉曲面を抽出したが、操作者が入力装置４のポインティングデバイス（例えばマウスやトラックボール）などを用いて、体内構造物の少なくとも一部を含む閉曲面を直接指定してもよい。
（２）上記実施形態では、表示レイヤー厚ｄ０と相似レイヤー数ｎおよび相似レイヤー厚ｄ１とを入力したが、総レイヤー数（＝１＋ｎ）および総レイヤー厚Ｄを入力してもよい。この場合の単位レイヤー厚ｄは、ｄ＝Ｄ／（＝１＋ｎ）、となる。
（３）上記実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置について説明したが、例えばＭＲＩ（magnetic resonance imaging）装置などの他の画像診断装置に対しても、本発明を適用できる。
（４）上記実施形態では、体内構造物として肺を例示したが、肺以外の体内構造物（例えば脊椎や胃）を表示する場合にも、本発明を適用できる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の画像表示方法および画像表示装置によれば、次の効果が得られる。
（１）体内構造物の表面から所望の深さ範囲のみを切り出して鳥瞰的に観察できる。
（２）切り出す深さ範囲を適正に選べば、コントラストの弱い病変でも見落とさない。
（３）高分解能とするためにアキシャル断層画像のスライス厚を薄くしても、読影の負担が増えない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を示す構成図である。
【図２】図１のＸ線ＣＴ装置によるレイヤー画像表示処理のフロー図である。
【図３】図２の続きのフロー図である。
【図４】３次元画像の基となる複数の２次元画像に対応するスライス面を示す模式図である。
【図５】肺の胸膜を示す模式図である。
【図６】基本レイヤーを示す模式図である。
【図７】相似レイヤーを示す模式図である。
【図８】基本レイヤーの表示態様の説明図である。
【図９】合成用レイヤーを示す説明図である。
【図１０】シネ表示の説明図である。
【図１１】本発明にかかる３次元極座標の説明図である。
【図１２】本発明にかかる３次元極座標を利用した基本レイヤーの形状データの構成図である。
【図１３】本発明にかかる３次元極座標を利用した基本レイヤーと相似レイヤーのデータの構成図である。
【図１４】本発明にかかる３次元極座標を利用したデータ抽出方法の説明図である。
【符号の説明】
１スキャナ装置
２画像処理装置
２ａ３次元データ作成部
２ｃ閉曲面抽出部
２ｄ基本レイヤー作成部
２ｅ相似レイヤー作成部
２ｆ表示用レイヤー選択部
２ｇ合成用レイヤー選択部
２ｈ合成レイヤー作成部
２ｉシネ表示用レイヤー選択部
２ｊ３次元画像作成部
２ｋ３次元画像表示部
３表示装置
４入力装置
１００Ｘ線ＣＴ装置
Ｂ１，Ｂ２末梢気管支
Ｆ１，Ｆ２胸膜
Ｇ１レイヤー３次元画像
Ｌ１，Ｌ２基本レイヤー
Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎ相似レイヤー
Ｌ２−１〜Ｌ２−ｎ相似レイヤー
α 左肺
β 右肺

Claims

被検体の３次元構造を表すデータから体内構造物の少なくとも一部を内部に含む閉曲面を取得する閉曲面取得手段と、
前記閉曲面から内部へ所定深さまでの領域を基本レイヤーとすると共に該基本レイヤーの内部へ向けて該基本レイヤーと相似するか又は深さを除いて相似する領域を持つ１以上の相似レイヤーを作成するレイヤー作成手段と、
前記基本レイヤーおよび前記相似レイヤーのうちから操作者が選択した１つのレイヤーの３次元画像を表示する３次元画像表示手段とを具備した画像表示装置であって、
前記画像表示装置は、前記基本レイヤーおよび前記相似レイヤーのうちから操作者が隣接する２以上のレイヤーをシネ表示用レイヤーとして選択するためのシネ表示用レイヤー選択手段をさらに具備し、
前記３次元画像表示手段は、選択されたレイヤーの３次元画像を表面から内部に向かう方向または内部から表面に向かう方向に順に切り替えてシネ表示する手段を含むことを特徴とする画像表示装置。
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記基本レイヤーおよび前記相似レイヤーのうちから操作者が隣接する２以上のレイヤーを合成用レイヤーとして選択するための合成用レイヤー選択手段と、選択されたレイヤーから１つの合成レイヤーを作成する合成レイヤー作成手段とをさらに具備し、
前記３次元画像表示手段は、前記合成レイヤーの３次元画像を表示する手段を含むことを特徴とする画像表示装置。