JP4458309B2

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Publication number: JP4458309B2
Application number: JP26427899A
Authority: JP
Inventors: 元章齊藤
Original assignee: テラリコン・インコーポレイテッド
Priority date: 1999-08-16
Filing date: 1999-08-16
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2019-08-16
Also published as: JP2001061834A

Description

【０００１】
【発明の属する技術】
本発明は，被検体の物理的性質の空間的分布，特に上顎または下顎，上下顎などの湾曲した領域の性質を画像として表示する三次元画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯科領域では，上顎または下顎，上下顎を連続した画像として１枚のフィルムに描出する撮影法であるパノラマＸ線撮影が行われている。顎関節および上下顎骨，歯列の状態が一枚のフィルム上で観察できるので，歯科領域では広く使用されている。
【０００３】
Ｘ線ＣＴ装置によって人体の物理的性質をあらわす正確な断面画像データが得られるようになって以来，異なる断面位置で撮影した複数の断面画像データを使用して三次元立体画像を再構成することが行われてきた。特に最近，ヘリカルスキャンＸ線ＣＴ装置やコーンビームＸ線ＣＴ装置が実用化されて，より精密な三次元立体画像を再構成することが可能になったので，歯科領域でもＸ線ＣＴ装置の利用が進んでいる。
【０００４】
Ｘ線ＣＴ装置で収集したデータを使用して歯列の状態を観察する方法として，歯科用曲面再構成と呼ばれる画像処理が行われている。これはＸ線ＣＴ装置で撮影したデータから作成した上顎または下顎，上下顎を含む三次元ボクセルデータを使用する。歯列に沿った複数の曲面とその曲面に直交する多数の平面を設定し，歯列に沿った複数の曲面のパノラマ状断面像とその曲面に直交する多数の平面の断面像を作成，表示する方法である。この歯科用曲面再構成と呼ばれる画像処理法を使用することによって，顎関節および上下顎骨，歯列の断面を展開して，パノラマＸ線撮影に類似した様式で観察できるようになった。
【０００５】
図７はこの従来の歯科用曲面再構成を説明するブロック図である。６１はＸ線ＣＴ装置で撮影した上顎または下顎，上下顎の画像データを使用して構築したＣＴ三次元ボクセルデータ６６と，断面像の断面位置を設定する設定面６７を示す。６４は歯列に沿った複数の曲面とその曲面に直交する多数の平面を設定する処理を示す。６２は設定面における上顎または下顎，上下顎の領域に歯列に沿って設定した複数の曲面６８とこれに直交する多数の平面６９を示している。６５は歯列に平行な曲面の断面像とこれに直交する平面の断面像を作成する処理を示す。６３は歯列に平行な複数の曲面の断面像を平面に展開した画像７０とこれに直交する多数の平面の断面像７１を模式的に示す。歯科用曲面再構成では，歯列に平行な曲面の断面像は１ｍｍ程度の間隔で作成し，またこれに直交する平面の断面像も１ｍｍ程度の間隔で作成するので，実際にはこれよりも多数の画像が作成される。
【０００６】
パノラマＸ線撮影で得られる画像はＸ線の透過像が一枚であるが，歯科用曲面再構成で得られる画像は歯列に沿って設定した複数枚の曲面の断面像とその曲面に直交する多数枚の断面像である。従って，パノラマＸ線撮影では一枚の画像を観察することによって歯列全体の情報を把握することが可能であるが，歯科用曲面再構成では歯列全体の情報を把握するためには歯列に沿って設定した複数枚の曲面の断面像とその曲面に直交する多数枚の断面像を同時に観察することが必要になる。歯科用曲面再構成で作成された画像を全て一枚のフィルムにプリントする場合には歯列全体の情報の把握は可能であるが，ワークステーションの表示画面上で対話式に処理を行いながら作成した画像を表示する場合には歯列全体を観察するためには多数の断面像を順次観察することになるので立体構造を直感的に把握することが難しい欠点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の歯科用曲面再構成法においては，情報に漏れがないようにするためには歯列に沿って設定する曲面とこれに直交する平面の設定を慎重に行う必要があり，また間隔を密に設定することが必要になるので断面像の数が膨大になる。従来の歯科用曲面再構成法においては，歯列全体の情報を把握するためには歯列に沿って設定した複数枚の曲面の断面像とその曲面に直交する多数枚の断面像を観察する必要があるために，対話式の操作が難しく，また立体構造を直感的に把握することが難しい。上顎または下顎，上下顎のような湾曲した厚板状解剖学的領域の情報を全て一枚に含んだ平面展開画像を表示すると共に，対話式の操作と立体構造の直感的な把握を可能にする画像表示装置が必要である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は，従来の歯科用曲面再構成法における欠点を改善するために考案したものである。請求項１の発明は，図２において，上顎または下顎，上下顎を含む三次元ボクセルデータ４１に歯列に沿った基準曲面４６と，歯列の関心オブジェクトを含む湾曲した厚板状領域４３とを設定する手段２８と，この基準曲面４６の垂線方向４８における湾曲した厚板状領域４３での光の減衰をボクセルの画素値から計算してその結果を基準曲面４６に投影することによって，基準曲面４６上に関心オブジェクトの投影画像データ４９を作成する手段２９と，基準曲面４６を平面に展開する関係式を作成してこの関係式に従って基準曲面上の画像データ４９を平面に展開する手段３０とを備えることによって，パノラマ平面画像２５を作成して表示するようにした。従来の歯科用曲面再構成法においては断面像を使用しているために体積データの画像化には多数の断面像を必要とするが，本発明では歯列に沿って設定した基準曲面に垂直な方向における関心オブジェクトでの光の減衰を計算して画像を作成するので，関心オブジェクトの全ての情報を一枚の画像によって，パノラマＸ線撮影による画像と同様に，画像化することが可能である。
【０００９】
請求項３の発明は，図２において，上顎または下顎，上下顎を含む三次元ボクセルデータ４１に歯列に沿った基準曲面４６と，歯列の関心オブジェクトを含む湾曲した厚板状領域４３とを設定する手段２８と，新しい三次元ボクセル空間２４と基準平面５５を用意し，基準曲面４６を基準平面５５に変換する関係式を作成し，この関係式に従って基準曲面に基づいた湾曲した厚板状領域４３のボクセルデータを，基準平面に基づいた新しい三次元ボクセル空間のボクセルに写像することによって変換された厚板状の関心オブジェクト５２を作成する手段３１と，基準平面５５に垂直な方向における非湾曲厚板領域５２の関心オブジェクトでの光の減衰をボクセルの画素値から計算してその結果を基準平面５５上に投影する手段３２とを備えることによって，パノラマ状の平面画像２５を作成して表示するようにした。
【００１０】
本発明では，ＣＴデータのボクセル空間に歯列に沿った基準曲面４６と関心オブジェクトを含む湾曲した厚板状領域４３を設定する。請求項１の発明は，基準曲面４６の垂線方向４８における湾曲した厚板状領域４３での光の減衰を計算して基準曲面４６に投影することで関心対象物の投影画像データ４９を作成した後，これを平面に展開することで，パノラマ平面画像２５を作成する。一方，請求項３の発明は，新しいボクセル空間２４に基準平面５５を設定し，基準曲面４６が基準平面５５になるように湾曲した厚板状領域４３を新しいボクセル空間２４の非湾曲した厚板状領域５２に写像した後，基準平面５５の垂線方向５７における厚板領域５２での光の減衰を計算して基準平面５５に投影することで，パノラマ平面画像２５を作成する。（以降，ＣＴデータのボクセル空間をＣＴボクセル空間と略称する。また，新しいボクセル空間をパノラマボクセル空間と略称する。）
【００１１】
すなわち請求項３の発明は，ＣＴボクセル空間において湾曲している基準曲面が，パノラマボクセル空間において平面になるように変換を行う。従って，ＣＴボクセル空間における基準曲面に垂直方向の関心オブジェクトでの光の減衰の基準曲面への投影は，パノラマボクセル空間においては基準平面に垂直方向の関心オブジェクトでの光の減衰の基準平面への投影になる。
【００１２】
請求項１の発明と請求項３の発明は得られる結果は同一であるが，請求項１の発明は関心オブジェクトでの光の減衰の基準曲面への投影を計算するときに基準曲面の垂直方向が変化するが，請求項３の発明は関心オブジェクトでの光の減衰の基準平面への投影を計算するときに基準平面の垂直方向が変化しない。このため，関心オブジェクトでの光の減衰の投影を求める計算は請求項３の発明の方が容易である。従って，対話的な操作を行う場合には請求項３の発明の方が優れている。
【００１３】
請求項３の発明はパノラマボクセル空間に変換した後の関心オブジェクトを取り扱っているので，基準平面だけでなく他の任意の平面への光の減衰の投影処理によってもパノラマ状に展開した画像を得ることができる。また，パノラマボクセル空間に変換した後の関心オブジェクトに，断面変換処理，ボリュームレンダリング処理などの他の三次元画像処理を行うことによってもパノラマ状に展開した画像を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下，本発明による三次元画像表示装置について説明する。図１は本発明の実施例を説明するブロック図である。この実施例ではＸ線ＣＴ装置を使用する場合について説明しているが，ＭＲ装置など他の装置の場合にも同様に機能する。データ収集部１は，Ｘ線ＣＴ装置においては被検体の周囲からＸ線を照射し，透過するＸ線の線量を測定することによって投影データを収集する部分である。
【００１５】
この実施例では電子ビーム・スキャン方式のＸ線ＣＴ装置を例に示している。電子銃１２から放射した電子ビーム１３を制御して，被検体の周囲に環状に配置されたＸ線ターゲット１１上を走査する。Ｘ線ターゲットで発生したＸ線は，寝台１６上に横たわる被検体の横断面を透過した後，Ｘ線検出器１４で電流に変換される。このＸ線検出器の出力はデータ収集回路１５でデジタルデータに変換される。寝台１６を移動させながら電子ビームの走査を繰り返して行うことによって，被検体の複数横断面のデータを収集する。この実施例では電子ビーム・スキャン方式のＸ線ＣＴ装置について説明したが，他の方式のＸ線ＣＴ装置においても同様に機能する。
【００１６】
再構成演算処理部２は，収集したデータに前処理を行って投影データを作成する。次に，この投影データに再構成処理，後処理を行って画像データを作成する。この画像データは被検体のＸ線透過係数に相当するＣＴ値の空間的な分布を表している。再構成演算処理部２は投影データを再構成する機能をもつ高速演算装置を含むデータ処理装置である。データ蓄積装置１７は再構成演算処理部２で得た投影データおよび画像データを蓄積する機能を備えている。
【００１７】
三次元画像処理部３は三次元画像を再構成する機能をもつデータ処理装置である。三次元画像処理部３は再構成演算処理部２と一体化されている場合もあり，分離されている場合もある。三次元画像処理部３は再構成演算処理部２によって作成された投影データまたは画像データを使用して三次元画像を再構成する。再構成演算処理部２で得た投影データまたは画像データを直接使用する場合もあり，データ蓄積装置１７に蓄積した投影データまたは画像データを使用する場合もあり，またオフライン媒体に保存した投影データまたは画像データを使用する場合もある。
【００１８】
画像表示部４は，三次元ボクセルデータにパラメタ設定面を設定するＣＴボクセル表示領域６，パラメタ設定面に関心オブジェクトの湾曲した厚板状領域と基準曲線とを設定する関心領域・基準曲面表示領域７，関心オブジェクトの湾曲した厚板状領域を変換した非湾曲厚板領域を表示するパノラマボクセル表示領域８，得られたパノラマ画像を表示するパノラマ画像表示領域９，三次元画像を表示する三次元画像表示領域１０を持ち，画像処理パラメタを設定する機能を備えている。
【００１９】
図３は本発明の実施例１を説明するブロック図であり，請求項１に相当する。２１はＣＴボクセル空間で，Ｘ線ＣＴ装置で撮影した上顎または下顎，上下顎の投影データまたは画像データを使用して構築したＣＴ三次元ボクセルデータ４１と関心オブジェクトの領域と基準曲面の決定を行う設定面４２を示している。
【００２０】
２８は関心オブジェクトの領域と基準曲面の決定を行う処理である。ＣＴ三次元ボクセルデータ４１の適当な横断面を設定面４２として選択して，この設定面４２上で関心オブジェクトの湾曲領域と画像を投影する基準曲線とを設定する。次に，ＣＴ三次元ボクセルデータの異なる適当な横断面を設定面として選択して，この設定面上で関心オブジェクトの湾曲領域と画像を投影する基準曲線を設定する。この設定面の数は複数面であっても，２面であっても，１面であってもよい。
【００２１】
幾つかの設定面における湾曲領域を連結することによって関心オブジェクトの湾曲した厚板状領域を決定する。また幾つかの設定面における基準曲線を連結することによって基準曲面を決定する。設定面の数が１面の場合には，例えば，関心オブジェクトの湾曲領域と基準曲線を設定面に平行な他の面に写像することによって関心オブジェクトの湾曲した厚板状領域および基準曲面を作成することができる。
【００２２】
２２はＣＴボクセル空間で，４３は上顎または下顎，上下顎を含む湾曲した厚板状領域を示している。ここで４４は関心オブジェクトの湾曲した厚板状領域の外側曲面，４５は関心オブジェクトの湾曲した厚板状領域の内側曲面，４６は基準曲面，４８は基準曲面４１上のある点４７の法線ベクトルを模式的に示している。
【００２３】
２９は湾曲した厚板状領域４３の光の減衰の基準曲面４６への投影処理を示す。基準曲面４６上のある点４７の法線ベクトル４８に沿って曲面４４と曲面４５で囲まれた湾曲した厚板状領域を透過する光が受ける減衰をボクセル値から計算して，これを基準曲面４６上の点４７における値とする。この処理を基準曲面４６上の全ての点に対して行う。
【００２４】
２３はＣＴボクセル空間で，４９は投影処理２９によって得られた湾曲した厚板状領域を透過する光が受ける減衰を値として持つ基準曲面画像データを示している。この基準曲面上の点５０はその点の法線ベクトル５１の方向における湾曲した厚板状領域を透過する光が受ける減衰を値として持つ。同様にこの基準曲面上の全ての点はその点の法線ベクトルの方向における湾曲した厚板状領域を透過する光が受ける減衰を値として持つ。
【００２５】
３０は湾曲した厚板状領域を透過する光が受ける減衰を値としてもつ基準曲面画像データ４９をパノラマ平面画像に展開する処理を示している。
【００２６】
２５は展開処理３０によって得られたパノラマ平面画像を示している。これはＣＴボクセルデータ４１の上顎または下顎，上下顎を含む湾曲した厚板状領域を透過する光が受ける減衰を値としてもつ画像である。これはＸ線パノラマ撮影に類似した画像である。
【００２７】
図４は本発明の実施例２を説明するブロック図であり，請求項２に相当する。図３と同一の番号は図３と同一の機能をもつ。２１はＸ線ＣＴ装置で撮影した上顎，下顎または上下顎の投影データまたは画像データを使用して構築したＣＴ三次元ボクセルデータ４１と設定面４２を示している。
【００２８】
２８は関心オブジェクトと基準曲面の決定を行う処理である。
【００２９】
２２は決定された上顎，下顎または上下顎を含む湾曲した厚板状領域４３と基準曲面４６を示す。
【００３０】
２９は湾曲した厚板状領域４３における光の減衰の基準曲面４６への投影処理を示す。
【００３１】
２３は投影処理２９によって得られた湾曲した厚板状領域を透過する光が受ける減衰を値として持つ基準曲面画像データ４９を示す。
【００３２】
３０は湾曲した厚板状領域を透過する光が受ける減衰を値としてもつ基準曲面画像データ４９をパノラマ平面画像に展開する処理を示している。
【００３３】
２５は展開処理３０によって得られたパノラマ平面画像を示している。
【００３４】
３４は湾曲した厚板状領域４３への三次元画像処理を示す。三次元画像処理としてはボリュームレンダリング，ＭＰＲと呼ばれる断面変換処理などがある。
【００３５】
２７は湾曲した厚板状領域４３の三次元画像処理３４によって得られた画像の一例を模式的に示している。
【００３６】
３５はパノラマ平面画像２５上のＲＯＩとＣＴボクセル空間の画像２７上のＲＯＩとの連携を示す。パノラマ平面画像２５上に設定したＲＯＩの場所がＣＴボクセル空間の画像２７上の対応する場所にＲＯＩとして表示される。また，ＣＴボクセル空間の画像２７上に設定したＲＯＩの場所がパノラマ平面画像２５上の対応する場所にＲＯＩとして表示される。これによって，パノラマ平面画像とＣＴボクセル空間の三次元画像上の位置関係を把握することが容易になった。
【００３７】
図５は本発明の実施例３を説明するブロック図であり，請求項３に相当する。図３および図４と同一の番号は図３および図４と同一の機能をもつ。２１はＸ線ＣＴ装置で撮影した上顎，下顎または上下顎の投影データまたは画像データを使用して構築したＣＴ三次元ボクセルデータ４１と設定面４２を示している。
【００３８】
２８は関心オブジェクトと基準曲面の決定を行う処理である。
【００３９】
２２は決定された上顎または下顎，上下顎を含む湾曲した厚板状領域４３と基準曲面４６を示す。
【００４０】
３１はＣＴボクセル空間における湾曲した厚板状領域４３を，パノラマボクセル空間の非湾曲厚板領域５２に変換する処理を示す。ＣＴボクセル空間における基準曲面４６をパノラマボクセル空間における基準平面５５に写像する関係式を作成する。この関係式に従って，ＣＴボクセル空間における基準曲面４６をパノラマボクセル空間における基準平面５５に写像する。またこの関係式に従って，ＣＴボクセル空間における湾曲した厚板状領域４３を，パノラマボクセル空間の非湾曲厚板領域５２に変換する。
【００４１】
２４はパノラマボクセル空間で，５２はＣＴボクセル空間における湾曲厚板領域４３をパノラマボクセル空間に変換した後の上顎または下顎，上下顎を含む非湾曲厚板領域を示す。ここで５３は関心オブジェクトの湾曲厚板領域の外側曲面４４を変換した曲面または平面，５４は関心オブジェクトの湾曲厚板領域の内側曲面４５を変換した曲面または平面，５５は基準曲面４６を変換した基準平面，５７は基準平面上のある点５６の法線ベクトルを模式的に示している。
【００４２】
３２は非湾曲厚板領域の基準平面への投影処理を示す。基準平面５５上のある点５６の法線ベクトル５７に沿って曲面または平面５３と曲面または平面５４で囲まれた厚板領域を透過する光が受ける減衰をボクセル値から計算して，これを基準平面５５上の点５６における値にする。これを基準平面５５上の全ての点に対して行う。
【００４３】
２５は投影処理３２によって得られた非湾曲厚板領域５２を透過する光が受ける減衰を値として持つパノラマ平面画像である。この画像はパノラマボクセル空間において，基準平面上の点の法線ベクトル方向における非湾曲厚板領域５２を透過する光が受ける減衰を値として持つ画像であるが，これは同時にＣＴボクセル空間において，基準曲面４６上の点の法線ベクトル４８方向における湾曲した厚板状領域４３を透過する光が受ける減衰を値として持つ画像である。すなわち，これはＣＴボクセルデータ４１の上顎，下顎または上下顎を含む湾曲した厚板状領域を透過する光が受ける減衰を値としてもつ画像である。これはＸ線パノラマ撮影に類似した画像である。
【００４４】
３３は厚板領域２４に対するＭＰＲなどの断面変換処理，ボリュームレンダリング処理などの三次元画像処理を示す。
【００４５】
２６は非湾曲厚板領域５２に対するＭＰＲなどの断面変換処理，ボリュームレンダリング処理などの三次元画像処理３３によって得られた画像を示す。これはパノラマボクセル空間において非湾曲厚板領域５２に対して三次元画像処理を行った結果の画像であるが，これはＣＴボクセル空間において湾曲した厚板状領域４３に対して三次元画像処理を行った結果の画像をパノラマ状に展開した画像と同一の画像である。たとえば，非湾曲厚板領域５２における基準平面５５に平行な複数の平面とその平面に直交する多数の平面を設定してその断面像を得ることによって，その歯列に沿った複数の曲面におけるパノラマ状断面像とその曲面に直交する多数の平面の断面像を作成，表示することが可能になった。この方法で，Ｘ線ＣＴ画像データを使用して歯列の状態を観察する方法である歯科用曲面再構成で得られる画像と同一の画像が得られる。この方法では，ＣＴボクセル空間における湾曲した厚板状領域４３をパノラマボクセル空間における非湾曲厚板柱状領域５２に変換した後で三次元画像処理を行うので，対話的にパラメタを変えながらパノラマ状に展開した画像を得ることが可能になった。
【００４６】
図６は本発明の実施例４を説明するブロック図であり，請求項４に相当する。図３および図４，図５と同一の番号は図３および図４，図５と同一の機能をもつ。２１はＸ線ＣＴ装置で撮影した上顎または下顎，上下顎の投影データまたは画像データを使用して構築したＣＴ三次元ボクセルデータ４１と設定面４２を示している。
【００４７】
２８は関心オブジェクトと基準曲面の決定を行う処理である。
【００４８】
２２は決定された上顎または下顎，上下顎を含む湾曲した厚板状領域４３と基準曲面４６を示す。
【００４９】
３１はＣＴボクセル空間における湾曲した厚板状領域４３を，パノラマボクセル空間の非湾曲厚板領域５２に変換する処理を示す。
【００５０】
２４はパノラマボクセル空間で，５２はＣＴボクセル空間における湾曲した厚板状領域４３をパノラマボクセル空間に変換した後の非湾曲厚板領域を示す。
【００５１】
３２は非湾曲厚板領域の基準平面への投影処理を示す。
【００５２】
２５は投影処理３２によって得られた非湾曲厚板領域５２を透過する光が受ける減衰を値として持つパノラマ平面画像である。
【００５３】
３３は厚板領域２４に対するＭＰＲなどの断面変換処理，ボリュームレンダリング処理などの三次元画像処理を示す。
【００５４】
２６は非湾曲厚板領域５２に対するＭＰＲなどの断面変換処理，ボリュームレンダリング処理などの三次元画像処理３３によって得られた画像を示す。
【００５５】
３４は湾曲した厚板状領域４３への三次元画像処理を示す。三次元画像処理としてはボリュームレンダリング，ＭＰＲと呼ばれる断面変換処理などがある。
【００５６】
２７は湾曲した厚板状領域４３の三次元画像処理３４によって得られた画像の一例を模式的に示している。
【００５７】
３５はパノラマ平面画像２５上のＲＯＩとＣＴボクセル空間の画像２７上のＲＯＩとの連携を示す。これによって，パノラマ平面画像とＣＴボクセル空間の三次元画像上の位置関係を把握することが容易になった。
【００５８】
【実施例】
この発明の実施例はＸ線ＣＴ装置を使用してデータを収集する場合について説明したが，ＭＲ装置など他の装置を使用してデータを収集する場合にも同様に機能する。
【００５９】
この発明の実施例は上顎または下顎，上下顎を含む領域について説明したが，他の湾曲している解剖学的領域に対しても同様に適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の請求項１は，ＣＴボクセル空間に関心オブジェクトを含む湾曲した厚板状領域とこれにほぼ平行する基準曲面とを設定する。そして基準曲面に垂直な光が湾曲した厚板状領域を透過する際に受ける減衰を基準曲面の値として投影した後この基準曲面を平面に展開することによって，湾曲した厚板状領域をもつ関心オブジェクトの性質を一枚の画像によって観察可能にするパノラマ状画像を作成する方法を示した。従来の歯科用曲面再構成法においては断面像を使用しているために体積データの画像化には多数の断面像を必要とするが，本発明では歯列に沿って設定した基準曲面に垂直な方向における関心オブジェクトでの光の減衰を計算して画像を作成するので，関心オブジェクトの厚さ方向の全ての情報を一枚の画像によって，パノラマＸ線撮影による画像と同様に，画像化することが可能になった。
【００６１】
本発明の請求項２は，ＣＴボクセル空間に関心オブジェクトを含む湾曲した厚板状領域とこれにほぼ平行する基準曲面とを設定する。そして基準曲面に垂直な光が湾曲した厚板状領域を透過する際に受ける減衰を基準曲面の値として投影した後この基準曲面を平面に展開することによって，湾曲した厚板状領域をもつ関心オブジェクトの性質を一枚の画像によって観察可能にするパノラマ状画像を作成すると共に，ＣＴボクセル空間の湾曲した厚板状領域に三次元画像処理を行って三次元画像を作成する。そして，このパノラマ状画像上のＲＯＩと三次元画像上のＲＯＩを連携させることによって解剖学的構造の位置関係を明確にする方法を示した。これによって請求項１の効果のほかに，解剖学的構造の位置関係をより明確にすること可能になった。
【００６２】
本発明の請求項３は，ＣＴボクセル空間に関心オブジェクトを含む湾曲した厚板状領域とこれにほぼ平行する基準曲面とを設定する。そして新しいボクセル空間と基準平面を設け，基準曲面を基準平面に写像する変換式を作成する。次に，この変換式に従って，ＣＴボクセル空間の湾曲した厚板状領域を新しいボクセル空間の非湾曲厚板領域に写像する。そして基準平面に垂直な光が非湾曲厚板領域を透過する際に受ける減衰を基準平面の値として投影することによって，湾曲した厚板領域をもつ関心オブジェクトの性質を一枚の画像によって観察可能にするパノラマ状画像を作成する方法を示した。これによって請求項１の効果のほかに，パノラマ状画像のパラメタの設定とその変更を，対話的に行うことが可能になった。
【００６３】
本発明の請求項４は，ＣＴボクセル空間に関心オブジェクトを含む湾曲した厚板状領域とこれにほぼ平行する基準曲面とを設定する。そして新しいボクセル空間と基準平面を設け，基準曲面を基準平面に写像する変換式を作成する。次に，この変換式に従って，ＣＴボクセル空間の湾曲した厚板状領域を新しいボクセル空間の非湾曲厚板領域に写像する。そして基準平面に垂直な光が非湾曲厚板領域を透過する際に受ける減衰を基準平面の値として投影することによって，湾曲した厚板領域をもつ関心オブジェクトの性質を一枚の画像によって観察可能にするパノラマ状画像を作成すると共に，ＣＴボクセル空間の湾曲した厚板状領域に三次元画像処理を行って三次元画像を作成する。そして，このパノラマ状画像上のＲＯＩと三次元画像上のＲＯＩを連携させることによって解剖学的構造の位置関係を明確にする方法を示した。
【００６４】
本発明によって，上顎，下顎，上下顎などの湾曲した関心オブジェクトの情報を全て一枚に含んだ画像を平面に展開して表示することが可能になった。従来の歯科用曲面再構成法において多数の断面画像を同時に観察しなければ関心オブジェクトの全体像が把握できないのとは異なり，本発明は一枚の画像によって関心オブジェクトの全体像を把握することができる。従って，対話式の操作と立体構造の直感的な把握を可能にする画像表示装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成を示す概略図。
【図２】本発明を説明するブロック図。
【図３】本発明の実施例１を説明するブロック図。
【図４】本発明の実施例２を説明するブロック図。
【図５】本発明の実施例３を説明するブロック図。
【図６】本発明の実施例４を説明するブロック図。
【図７】従来の歯科用曲面再構成法を説明するブロック図。
【符号の説明】
１データ収集部
２再構成演算処理部
３三次元画像処理部
４画像表示部
５操作部
６ＣＴボクセル表示領域
７関心領域・基準曲面表示領域
８パノラマボクセル表示領域
９パノラマ画像表示領域
１０三次元画像表示領域
１１Ｘ線ターゲット
１２電子銃
１３電子ビーム
１４Ｘ線検出器
１５データ収集回路
１６寝台
１７データ蓄積装置
２１ＣＴボクセル空間におけるＣＴボクセルデータと設定面
２２ＣＴボクセル空間における湾曲した厚板状領域と基準曲面
２３ＣＴボクセル空間における基準曲面画像データ
２４パノラマボクセル空間における非湾曲厚板領域と基準平面
２５パノラマ平面画像
２６パノラマ状断面画像
２７三次元画像
２８湾曲した厚板状領域と基準曲面の決定
２９湾曲した厚板状領域の基準曲面への投影
３０基準曲面画像データのパノラマ平面画像への展開
３１湾曲した厚板状領域の非湾曲厚板領域への写像
３２非湾曲厚板領域のパノラマ平面画像への投影
３３パノラマボクセル空間の三次元画像処理
３４ＣＴボクセル空間の三次元画像処理
３５パノラマ平面画像ＲＯＩとＣＴボクセル空間画像ＲＯＩの連携
４１ＣＴボクセルデータ
４２設定面
４３湾曲した厚板状領域
４４湾曲した厚板状領域の外側曲面
４５湾曲した厚板状領域の内側曲面
４６基準曲面
４７基準曲面上の点
４８基準曲面の法線ベクトル
４９基準曲面画像データ
５０基準曲面画像データ上の点
５１基準曲面画像データの法線ベクトル
５２パノラマボクセル空間における非湾曲厚板領域
５３パノラマボクセル空間における非湾曲厚板領域の外側曲面
５４パノラマボクセル空間における非湾曲厚板領域の内側曲面
５５パノラマボクセル空間における基準平面
５６パノラマボクセル空間における基準平面上の点
５７パノラマボクセル空間における基準平面の法線ベクトル
６１ＣＴボクセルデータと設定面
６２歯列に平行な曲面と直交する平面の設定
６３歯列に平行な曲面と直交する平面の断面像
６４歯列に平行な曲面と直交する平面を設定する処理
６５歯列に平行な曲面と直交する平面の断面像を作成する処理
６６ＣＴボクセルデータ
６７設定面
６８歯列に平行な曲面
６９歯列に直交する平面
７０歯列に平行な断面像
７１歯列に直交する断面像[0001]
[Technology to which the invention belongs]
The present invention relates to a three-dimensional image display device that displays the spatial distribution of physical properties of a subject, particularly the properties of curved regions such as the upper or lower jaw and the upper and lower jaws, as an image.
[0002]
[Prior art]
In the dental area, panoramic X-ray photography is performed, which is a photographing method in which the upper jaw, lower jaw, and upper and lower jaws are drawn as a continuous image on a single film. The temporomandibular joint, maxilla and mandible, and dentition can be observed on a single film, so it is widely used in the dental field.
[0003]
Since accurate cross-sectional image data representing the physical properties of the human body can be obtained by the X-ray CT apparatus, a three-dimensional stereoscopic image is reconstructed using a plurality of cross-sectional image data taken at different cross-sectional positions. Has been done. In particular, helical scan X-ray CT devices and cone beam X-ray CT devices have recently been put into practical use, and it has become possible to reconstruct more precise three-dimensional stereoscopic images. Is progressing.
[0004]
Image processing called dental curved surface reconstruction is performed as a method for observing the state of a dentition using data collected by an X-ray CT apparatus. This uses three-dimensional voxel data including the upper jaw, lower jaw, and upper and lower jaws created from data photographed by an X-ray CT apparatus. Set multiple curved surfaces along the dentition and multiple planes orthogonal to the curved surface, create and display panoramic cross-sectional images of multiple curved surfaces along the dentition and multiple planes orthogonal to the curved surface It is a method to do. By using an image processing method called dental curved surface reconstruction, the temporomandibular joint, maxilla and mandible, and dentition sections can be developed and observed in a manner similar to panoramic radiography.
[0005]
FIG. 7 is a block diagram for explaining this conventional dental curved surface reconstruction. Reference numeral 61 denotes CT three-dimensional voxel data 66 constructed using image data of the upper jaw, lower jaw, and upper and lower jaws taken by the X-ray CT apparatus, and a setting surface 67 for setting the sectional position of the sectional image. Reference numeral 64 denotes a process of setting a plurality of curved surfaces along the dentition and a large number of planes orthogonal to the curved surfaces. Reference numeral 62 denotes a plurality of curved surfaces 68 set along the dentition in the upper or lower jaw and upper and lower jaw regions on the setting surface, and a large number of planes 69 orthogonal thereto. Reference numeral 65 denotes processing for creating a cross-sectional image of a curved surface parallel to the dentition and a cross-sectional image of a plane orthogonal to the curved surface. 63 schematically shows an image 70 in which cross-sectional images of a plurality of curved surfaces parallel to the dentition are developed on a plane and cross-sectional images 71 of a number of planes orthogonal to the image 70. In dental curved surface reconstruction, cross-sectional images of curved surfaces parallel to the dentition are created at intervals of about 1 mm, and cross-sectional images of planes perpendicular to this are also created at intervals of about 1 mm. A number of images are created.
[0006]
An image obtained by panoramic X-ray imaging is a single X-ray transmission image, but an image obtained by dental curved surface reconstruction is a cross-sectional image of a plurality of curved surfaces set along the dentition and orthogonal to the curved surface. It is the cross-sectional image of many sheets. Therefore, in panoramic X-ray imaging, it is possible to grasp the information of the entire dentition by observing a single image, but in the dental curved surface reconstruction, in order to grasp the information of the entire dentition, the dentition It is necessary to simultaneously observe a plurality of cross-sectional images of a curved surface set along the line and a plurality of cross-sectional images orthogonal to the curved surface. When all images created by dental curved surface reconstruction are printed on a single film, it is possible to grasp the information of the entire dentition, but it is created while processing interactively on the display screen of the workstation. In the case of displaying the obtained image, in order to observe the entire dentition, a large number of cross-sectional images are sequentially observed, so that it is difficult to intuitively grasp the three-dimensional structure.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional curved surface reconstruction method, it is necessary to carefully set the curved surface set along the dentition and the plane perpendicular to this in order to prevent leakage of information, and the interval is narrow. Therefore, the number of cross-sectional images becomes enormous. In the conventional dental curved surface reconstruction method, in order to grasp the information of the entire dentition, the cross-sectional images of a plurality of curved surfaces set along the dentition and a plurality of cross-sectional images orthogonal to the curved surface are observed. Because it is necessary, interactive operation is difficult, and it is difficult to intuitively grasp the three-dimensional structure. Displays a flat development image that includes all information of curved plank-like anatomical regions such as the upper jaw, lower jaw, and upper and lower jaws, and enables interactive operation and intuitive grasp of the three-dimensional structure. An image display device is required.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention has been devised to remedy the drawbacks of conventional curved surface reconstruction methods. In FIG. 2, the invention of claim 1 includes a three-dimensional voxel data 41 including the upper jaw, lower jaw, and upper and lower jaws, a reference curved surface 46 along the dentition, and a curved plank-like region 43 including the object of interest in the dentition. Is calculated from the voxel pixel value, and the result is projected onto the reference curved surface 46, by calculating the light attenuation in the curved thick plate region 43 in the perpendicular direction 48 of the reference curved surface 46. Means 29 for creating the projection image data 49 of the object of interest on the curved surface 46, and means 30 for creating a relational expression for developing the reference curved surface 46 on a plane and developing the image data 49 on the reference curved surface on the plane according to this relational expression The panorama plane image 25 is created and displayed. The conventional dental curved surface reconstruction method uses a cross-sectional image, so that a large number of cross-sectional images are required for imaging volume data. In the present invention, however, the vertical surface is perpendicular to the reference curved surface set along the dentition. Since the image is created by calculating the attenuation of light at the object of interest in any direction, it is possible to image all the information of the object of interest with a single image, as with panoramic X-ray images. is there.
[0009]
  In the invention of claim 3, in FIG. 2, three-dimensional voxel data 41 including the upper jaw or lower jaw, upper and lower jaws, a reference curved surface 46 along the dentition, and a curved plank region 43 including the object of interest of the dentition, Is prepared, a new three-dimensional voxel space 24 and a reference plane 55 are prepared, a relational expression for converting the reference curved surface 46 to the reference plane 55 is created, and a curved thick plate based on the reference curved surface according to this relational expression Means 31 for creating a thick plate-like object of interest 52 converted by mapping the voxel data of the region 43 into voxels in a new three-dimensional voxel space based on the reference plane, and in a direction perpendicular to the reference plane 55 Means 32 for calculating the attenuation of light at the object of interest in the non-curved plank region 52 from the voxel pixel values and projecting the result onto the reference plane 55. And by, and to display to create a panorama-like planar image 25.
[0010]
  In the present invention, the reference surface 46 along the dentition and the object of interest are included in the voxel space of the CT data.Curved plank-like region43 is set. In the first aspect of the present invention, the reference curved surface 46 is perpendicular to the vertical direction 48.Curved plank-like regionThe projection image data 49 of the object of interest is created by calculating the light attenuation at 43 and projecting it onto the reference curved surface 46, and then developing this onto a plane to create the panorama plane image 25. On the other hand, the invention of claim 3 sets the reference plane 55 in the new voxel space 24 so that the reference curved surface 46 becomes the reference plane 55.Curved plank-like region43 is mapped onto the non-curved thick plate-like region 52 of the new voxel space 24, and then the attenuation of light in the thick plate region 52 in the normal direction 57 of the reference plane 55 is calculated and projected onto the reference plane 55, A panoramic plane image 25 is created. (Hereafter, the voxel space of CT data is abbreviated as CT voxel space. The new voxel space is abbreviated as panoramic voxel space.)
[0011]
That is, the invention according to claim 3 performs conversion so that the reference curved surface curved in the CT voxel space becomes a plane in the panoramic voxel space. Therefore, the projection of the light attenuation of the object of interest perpendicular to the reference curved surface in the CT voxel space onto the reference curved surface in the panoramic voxel space is directed to the reference plane of the light attenuation of the object of interest perpendicular to the reference plane. Become a projection.
[0012]
The invention of claim 1 and the invention of claim 3 obtain the same result, but the invention of claim 1 is the vertical direction of the reference curved surface when calculating the projection of the attenuation of light on the object of interest onto the reference curved surface. However, the invention of claim 3 does not change the vertical direction of the reference plane when calculating the projection of the attenuation of light on the object of interest onto the reference plane. Therefore, the calculation for obtaining the projection of the attenuation of light on the object of interest is easier in the invention of claim 3. Therefore, the invention of claim 3 is superior when performing interactive operation.
[0013]
Since the invention of claim 3 handles the object of interest after conversion to the panoramic voxel space, an image developed in a panoramic shape is obtained not only by the reference plane but also by projection processing of attenuation of light on any other plane. be able to. A panoramic image can also be obtained by performing other three-dimensional image processing such as cross-section conversion processing and volume rendering processing on the object of interest after conversion to the panoramic voxel space.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a three-dimensional image display apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention. In this embodiment, the case where an X-ray CT apparatus is used has been described, but the same functions in the case of another apparatus such as an MR apparatus. In the X-ray CT apparatus, the data collection unit 1 is a part that collects projection data by irradiating X-rays from around the subject and measuring the dose of transmitted X-rays.
[0015]
In this embodiment, an electron beam scanning type X-ray CT apparatus is shown as an example. The electron beam 13 emitted from the electron gun 12 is controlled to scan the X-ray target 11 arranged in a ring around the subject. X-rays generated by the X-ray target pass through the cross section of the subject lying on the bed 16 and are then converted into current by the X-ray detector 14. The output of the X-ray detector is converted into digital data by the data acquisition circuit 15. By scanning the electron beam repeatedly while moving the bed 16, data of a plurality of cross sections of the subject is collected. In this embodiment, the electron beam scanning type X-ray CT apparatus has been described. However, other types of X-ray CT apparatuses function in the same manner.
[0016]
The reconstruction calculation processing unit 2 preprocesses the collected data to create projection data. Next, image data is created by performing reconstruction processing and post-processing on the projection data. This image data represents a spatial distribution of CT values corresponding to the X-ray transmission coefficient of the subject. The reconstruction calculation processing unit 2 is a data processing device including a high-speed calculation device having a function of reconstructing projection data. The data storage device 17 has a function of storing projection data and image data obtained by the reconstruction calculation processing unit 2.
[0017]
The three-dimensional image processing unit 3 is a data processing device having a function of reconstructing a three-dimensional image. The three-dimensional image processing unit 3 may be integrated with the reconstruction calculation processing unit 2 or may be separated. The 3D image processing unit 3 reconstructs a 3D image using the projection data or image data created by the reconstruction calculation processing unit 2. The projection data or image data obtained by the reconstruction calculation processing unit 2 may be used directly, the projection data or image data stored in the data storage device 17 may be used, or the projection data stored in the offline medium or Sometimes image data is used.
[0018]
  The image display unit 4 includes a CT voxel display area 6 for setting a parameter setting surface in the three-dimensional voxel data, and an object of interest on the parameter setting surface.Curved plank-like regionRegion of interest and reference curved surface display area 7 for setting the object and reference curve,Curved plank-like regionA panoramic voxel display area 8 for displaying the non-curved thick plate area converted from the above, a panoramic image display area 9 for displaying the obtained panoramic image, and a three-dimensional image display area 10 for displaying a three-dimensional image. It has a function to set.
[0019]
FIG. 3 is a block diagram for explaining the first embodiment of the present invention and corresponds to claim 1. Reference numeral 21 denotes a CT voxel space, which determines CT three-dimensional voxel data 41 constructed by using projection data or image data of the upper jaw or lower jaw, upper and lower jaws taken by an X-ray CT apparatus, an object region of interest, and a reference curved surface. A setting surface 42 is shown.
[0020]
Reference numeral 28 denotes a process for determining the region of interest and the reference curved surface. An appropriate cross section of the CT three-dimensional voxel data 41 is selected as the setting plane 42, and a curved region of the object of interest and a reference curve for projecting an image are set on the setting plane 42. Next, an appropriate cross section having different CT three-dimensional voxel data is selected as a setting plane, and a curved region of the object of interest and a reference curve for projecting an image are set on the setting plane. The number of setting surfaces may be a plurality of surfaces, two surfaces, or one surface.
[0021]
  By connecting curved areas in several setting planes,Curved plank-like regionTo decide. The reference curved surface is determined by connecting the reference curves on several setting surfaces. When the number of setting planes is one, for example, the curved area of the object of interest and the reference curve are mapped to another plane parallel to the setting plane.Curved plank-like regionAnd a reference curved surface can be created.
[0022]
  22 is CT voxel space, 43 includes maxilla or mandible and maxillaCurved plank-like regionIs shown. Where 44 is the object of interestCurved plank-like region, 45 is the object of interestCurved plank-like region, 46 is a reference curved surface, and 48 is a normal vector of a point 47 on the reference curved surface 41.
[0023]
  29 isCurved plank-like regionThe projection processing of 43 light attenuation onto the reference curved surface 46 is shown. Surrounded by a curved surface 44 and a curved surface 45 along a normal vector 48 of a point 47 on the reference curved surface 46Curved plank-like regionIs calculated from the voxel value, and this is set as a value at a point 47 on the reference curved surface 46. This process is performed for all points on the reference curved surface 46.
[0024]
  23 is a CT voxel space, 49 is obtained by the projection process 29Curved plank-like regionThe reference curved surface image data having attenuation as a value received by light passing through is shown. The point 50 on the reference curved surface is in the direction of the normal vector 51 of the point.Curved plank-like regionAttenuation received by the light passing through is taken as a value. Similarly, all points on this reference surface are in the direction of their normal vectorsCurved plank-like regionAttenuation received by the light passing through is taken as a value.
[0025]
  30 isCurved plank-like regionThe reference curved surface image data 49 having, as a value, the attenuation received by the light passing through is developed into a panoramic plane image.
[0026]
  Reference numeral 25 denotes a panoramic plane image obtained by the expansion process 30. This includes the upper or lower jaw, upper and lower jaws of CT voxel data 41Curved plank-like regionIt is an image which has the attenuation which the light which permeate | transmits receives. This is an image similar to X-ray panoramic imaging.
[0027]
FIG. 4 is a block diagram for explaining a second embodiment of the present invention, and corresponds to claim 2. The same numbers as those in FIG. 3 have the same functions as those in FIG. Reference numeral 21 denotes CT three-dimensional voxel data 41 and a setting surface 42 constructed using projection data or image data of the upper jaw, lower jaw or upper and lower jaws taken by an X-ray CT apparatus.
[0028]
Reference numeral 28 denotes a process for determining an object of interest and a reference curved surface.
[0029]
  22 includes determined maxilla, mandible or maxillaCurved plank-like region43 and a reference curved surface 46 are shown.
[0030]
  29 isCurved plank-like regionThe projection processing of the light attenuation at 43 onto the reference curved surface 46 is shown.
[0031]
  23 was obtained by the projection process 29Curved plank-like regionThe reference curved surface image data 49 having attenuation as a value received by light passing through is shown.
[0032]
  30 isCurved plank-like regionThe reference curved surface image data 49 having, as a value, the attenuation received by the light passing through is developed into a panoramic plane image.
[0033]
Reference numeral 25 denotes a panoramic plane image obtained by the expansion process 30.
[0034]
  34 isCurved plank-like region3D image processing to 43 is shown. Three-dimensional image processing includes volume rendering, cross-sectional conversion processing called MPR, and the like.
[0035]
  27 isCurved plank-like regionAn example of an image obtained by 43 three-dimensional image processing 34 is schematically shown.
[0036]
Reference numeral 35 denotes the linkage between the ROI on the panorama plane image 25 and the ROI on the image 27 in the CT voxel space. The ROI location set on the panorama plane image 25 is displayed as the ROI at the corresponding location on the image 27 in the CT voxel space. Further, the location of the ROI set on the image 27 in the CT voxel space is displayed as the ROI at the corresponding location on the panorama plane image 25. This makes it easy to grasp the positional relationship between the panoramic planar image and the CT voxel space on the three-dimensional image.
[0037]
FIG. 5 is a block diagram for explaining a third embodiment of the present invention, and corresponds to claim 3. The same numbers as those in FIGS. 3 and 4 have the same functions as those in FIGS. Reference numeral 21 denotes CT three-dimensional voxel data 41 and a setting surface 42 constructed using projection data or image data of the upper jaw, lower jaw or upper and lower jaws taken by an X-ray CT apparatus.
[0038]
Reference numeral 28 denotes a process for determining an object of interest and a reference curved surface.
[0039]
  22 includes determined upper or lower jaw, upper and lower jawCurved plank-like region43 and a reference curved surface 46 are shown.
[0040]
  31 in CT voxel spaceCurved plank-like region43 shows a process of converting 43 into a non-curved thick plate region 52 of a panoramic voxel space. A relational expression for mapping the reference curved surface 46 in the CT voxel space to the reference plane 55 in the panoramic voxel space is created. According to this relational expression, the reference curved surface 46 in the CT voxel space is mapped to the reference plane 55 in the panoramic voxel space. Also, according to this relational expression, in CT voxel spaceCurved plank-like region43 is converted into a non-curved thick plate region 52 of the panoramic voxel space.
[0041]
Reference numeral 24 denotes a panoramic voxel space, and 52 denotes a non-curved slab area including the upper jaw, the lower jaw, and the upper and lower jaws after the curved slab area 43 in the CT voxel space is converted into the panoramic voxel space. Here, 53 is a curved surface or plane obtained by converting the outer curved surface 44 of the curved plank region of the object of interest, 54 is a curved surface or plane transformed by the inner curved surface 45 of the curved plank region of the object of interest, and 55 is a converted standard curved surface 46. Reference plane 57, schematically shows a normal vector of a certain point 56 on the reference plane.
[0042]
Reference numeral 32 denotes a process of projecting the non-curved thick plate region onto the reference plane. Attenuation received by light passing through a curved plate or plane 53 and a plank region surrounded by the curved surface or plane 54 along a normal vector 57 of a certain point 56 on the reference plane 55 is calculated from the voxel value, and this is used as a reference. The value at the point 56 on the plane 55 is set. This is performed for all points on the reference plane 55.
[0043]
  Reference numeral 25 denotes a panoramic plane image having the attenuation received by the light transmitted through the non-curved thick plate region 52 obtained by the projection processing 32 as a value. In the panoramic voxel space, this image has an attenuation value received by the light transmitted through the non-curved slab region 52 in the normal vector direction of the point on the reference plane. The point on the curved surface 46 in the direction of the normal vector 48Curved plank-like region43 is an image having attenuation as a value received by light transmitted through 43. That is, this includes the upper jaw, lower jaw or upper and lower jaws of CT voxel data 41Curved plank-like regionIt is an image which has the attenuation which the light which permeate | transmits receives. This is an image similar to X-ray panoramic imaging.
[0044]
Reference numeral 33 denotes three-dimensional image processing such as MPR or the like cross-section conversion processing or volume rendering processing for the thick plate region 24.
[0045]
  Reference numeral 26 denotes an image obtained by three-dimensional image processing 33 such as MPR or the like cross-section conversion processing or volume rendering processing for the non-curved thick plate region 52. This is an image obtained as a result of performing the three-dimensional image processing on the non-curved plank region 52 in the panoramic voxel space.Curved plank-like region43 is the same image as the image obtained by performing the three-dimensional image processing on 43 in a panoramic shape. For example, by setting a plurality of planes parallel to the reference plane 55 in the non-curved plank region 52 and a number of planes orthogonal to the planes, and obtaining cross-sectional images thereof, panoramas on the plurality of curved surfaces along the dentition are obtained. It has become possible to create and display cross-sectional images of a plane and a number of planes orthogonal to the curved surface. By this method, the same image as that obtained by dental curved surface reconstruction, which is a method of observing the state of the dentition using X-ray CT image data, is obtained. In this method, CT voxel spaceCurved plank-like regionSince the three-dimensional image processing is performed after converting 43 into the non-curved thick plate columnar region 52 in the panoramic voxel space, it is possible to obtain a panoramic image while changing parameters interactively.
[0046]
FIG. 6 is a block diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention, and corresponds to claim 4. The same reference numerals as those in FIGS. 3, 4, and 5 have the same functions as those in FIGS. 3, 4, and 5. Reference numeral 21 denotes CT three-dimensional voxel data 41 and a setting surface 42 constructed using projection data or image data of the upper jaw or the lower jaw and the upper and lower jaws taken by the X-ray CT apparatus.
[0047]
Reference numeral 28 denotes a process for determining an object of interest and a reference curved surface.
[0048]
  22 includes determined upper or lower jaw, upper and lower jawCurved plank-like region43 and a reference curved surface 46 are shown.
[0049]
  31 in CT voxel spaceCurved plank-like region43 shows a process of converting 43 into a non-curved thick plate region 52 of a panoramic voxel space.
[0050]
  24 is a panoramic voxel space and 52 is a CT voxel space.Curved plank-like regionThe non-curved slab area after converting 43 into panoramic voxel space is shown.
[0051]
Reference numeral 32 denotes a process of projecting the non-curved thick plate region onto the reference plane.
[0052]
Reference numeral 25 denotes a panoramic plane image having the attenuation received by the light transmitted through the non-curved thick plate region 52 obtained by the projection processing 32 as a value.
[0053]
Reference numeral 33 denotes three-dimensional image processing such as MPR or the like cross-section conversion processing or volume rendering processing for the thick plate region 24.
[0054]
Reference numeral 26 denotes an image obtained by three-dimensional image processing 33 such as MPR or the like cross-section conversion processing or volume rendering processing for the non-curved thick plate region 52.
[0055]
  34 isCurved plank-like region3D image processing to 43 is shown. Three-dimensional image processing includes volume rendering, cross-sectional conversion processing called MPR, and the like.
[0056]
  27 isCurved plank-like regionAn example of an image obtained by 43 three-dimensional image processing 34 is schematically shown.
[0057]
Reference numeral 35 denotes the linkage between the ROI on the panorama plane image 25 and the ROI on the image 27 in the CT voxel space. This makes it easy to grasp the positional relationship between the panoramic planar image and the CT voxel space on the three-dimensional image.
[0058]
【Example】
Although the embodiment of the present invention has been described with respect to the case where data is collected using an X-ray CT apparatus, it functions similarly when data is collected using another apparatus such as an MR apparatus.
[0059]
Although the embodiment of the present invention has been described for the region including the upper jaw, the lower jaw, and the upper and lower jaws, it can be similarly applied to other curved anatomical regions.
[0060]
【The invention's effect】
  Claim 1 of the present invention includes an object of interest in a CT voxel space.Curved plank-like regionAnd a reference curved surface substantially parallel to this. And light perpendicular to the reference curved surfaceCurved plank-like regionBy projecting the attenuation received when passing through as the value of the reference surface, and expanding the reference surface to a plane,Curved plank-like regionA method for creating a panoramic image that allows observation of the properties of an object of interest with a single image is presented. The conventional dental curved surface reconstruction method uses a cross-sectional image, so that a large number of cross-sectional images are required for imaging volume data. In the present invention, however, the vertical surface is perpendicular to the reference curved surface set along the dentition. Since the image is created by calculating the attenuation of light at the object of interest in any direction, all the information in the thickness direction of the object of interest is imaged as a panoramic X-ray image with a single image. It became possible.
[0061]
  Claim 2 of the present invention includes an object of interest in the CT voxel space.Curved plank-like regionAnd a reference curved surface substantially parallel to this. And light perpendicular to the reference curved surfaceCurved plank-like regionBy projecting the attenuation received when passing through as the value of the reference surface, and expanding the reference surface to a plane,Curved plank-like regionCreate a panoramic image that allows observation of the nature of the object of interest with a single image, and the CT voxel spaceCurved plank-like region3D image processing is performed to create a 3D image. And the method of clarifying the positional relationship of the anatomical structure by linking the ROI on the panoramic image and the ROI on the three-dimensional image was shown. This makes it possible to clarify the positional relationship of the anatomical structure in addition to the effect of the first aspect.
[0062]
  Claim 3 of the present invention includes an object of interest in the CT voxel space.Curved plank-like regionAnd a reference curved surface substantially parallel to this. Then, a new voxel space and a reference plane are provided, and a conversion formula for mapping the reference curved surface to the reference plane is created. Next, according to this conversion formula, the CT voxel spaceCurved plank-like regionIs mapped to the non-curved slab area of the new voxel space. And by projecting the attenuation received when light perpendicular to the reference plane passes through the non-curved plank region as the value of the reference plane,Curved plank areaA method for creating a panoramic image that allows observation of the properties of an object of interest with a single image is presented. This makes it possible to interactively set and change the parameters of the panoramic image in addition to the effect of claim 1.
[0063]
  Claim 4 of the present invention includes an object of interest in the CT voxel space.Curved plank-like regionAnd a reference curved surface substantially parallel to this. Then, a new voxel space and a reference plane are provided, and a conversion formula for mapping the reference curved surface to the reference plane is created. Next, according to this conversion formula, the CT voxel spaceCurved plank-like regionIs mapped to the non-curved slab area of the new voxel space. And by projecting the attenuation received when light perpendicular to the reference plane passes through the non-curved plank region as the value of the reference plane,Curved plank areaCreate a panoramic image that allows observation of the nature of the object of interest with a single image, and the CT voxel spaceCurved plank-like region3D image processing is performed to create a 3D image. And the method of clarifying the positional relationship of the anatomical structure by linking the ROI on the panoramic image and the ROI on the three-dimensional image was shown.
[0064]
According to the present invention, it is possible to display an image including all information of curved objects of interest such as the upper jaw, the lower jaw, and the upper and lower jaws on a flat surface. Unlike the conventional method for reconstructing a curved surface of a dental surface, the entire image of an object of interest cannot be grasped unless a large number of cross-sectional images are observed at the same time. it can. Therefore, it has been possible to provide an image display device that enables interactive operation and intuitive grasp of the three-dimensional structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating Example 1 of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating Example 3 of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram for explaining a conventional dental curved surface reconstruction method.
[Explanation of symbols]
1 Data collection department
2 Reconstruction calculation processing unit
3 3D image processor
4 Image display area
5 Operation part
6 CT voxel display area
7 Area of interest / Reference curved surface display area
8 Panorama voxel display area
9 Panorama image display area
10 3D image display area
11 X-ray target
12 electron gun
13 Electron beam
14 X-ray detector
15 Data collection circuit
16 sleeper
17 Data storage device
21 CT voxel data and setting surface in CT voxel space
22 In CT voxel spaceCurved plank-like regionAnd reference curved surface
23 Reference curved surface image data in CT voxel space
24 Non-curved slab area and reference plane in panoramic voxel space
25 panoramic plane image
26 Panoramic cross-sectional image
27 3D image
28Curved plank-like regionAnd reference surface determination
29Curved plank areaProjection of a region onto a reference curved surface
30 Development of reference curved surface image data to panorama plane image
31Curved plank-like regionTo the non-curved plank region
32 Projection of non-curved plank area to panoramic plane image
33 3D image processing of panoramic voxel space
34 Three-dimensional image processing of CT voxel space
35 Cooperation between panoramic planar image ROI and CT voxel space image ROI
41 CT voxel data
42 Setting surface
43Curved plank-like region
44Curved plank-like regionOutside curved surface
45Curved plank-like regionInside curved surface
46 Reference curved surface
47 Points on the reference curved surface
48 Normal vector of the reference surface
49 Reference curved surface image data
50 Points on the reference curved surface image data
51 Normal vector of reference curved surface image data
52 Uncurved slab area in panoramic voxel space
53 Outside curved surface of non-curved thick plate area in panoramic voxel space
54 Inside curved surface of non-curved thick plate area in panoramic voxel space
55 Reference plane in panoramic voxel space
56 Points on the reference plane in panoramic voxel space
57 Normal vector of the reference plane in panoramic voxel space
61 CT voxel data and setting surface
62 Setting a plane perpendicular to the curved surface parallel to the dentition
63 Cross-sectional image of a plane perpendicular to the curved surface parallel to the dentition
64 Processing to set a plane orthogonal to the curved surface parallel to the dentition
65 Processing to create a cross-sectional image of a plane perpendicular to the curved surface parallel to the dentition
66 CT voxel data
67 Setting surface
68 Curved surface parallel to dentition
69 Plane perpendicular to dentition
70 Cross-sectional image parallel to the dentition
71 Cross-sectional image orthogonal to the dentition

Claims

In a device that displays 3D images using 3D voxels with pixel values corresponding to the physical properties of the subject, 3D voxel data including the maxilla, mandible, and maxilla is used as a reference curved surface along the dentition. A means for setting a curved slab-like region containing the object of interest in the dentition, and calculating the light attenuation at the object of interest in the vertical direction of this reference curved surface from the voxel pixel values and putting the result on the reference curved surface By providing means for obtaining projection image data of an object of interest on the reference curved surface by projecting and means for expanding the image data on the reference curved surface into a plane, the state of the dentition in the upper or lower jaw and the upper and lower jaws is panoramic. A three-dimensional image display device that can display an image in a shape.

In a device that displays 3D images using 3D voxels with pixel values corresponding to the physical properties of the subject, 3D voxel data including the maxilla, mandible, and maxilla is used as a reference curved surface along the dentition. A means for setting a curved slab-like region containing the object of interest in the dentition, and calculating the light attenuation at the object of interest in the vertical direction of this reference curved surface from the voxel pixel values and putting the result on the reference curved surface By providing means for obtaining projection image data of an object of interest on the reference curved surface by projecting and means for expanding the image data on the reference curved surface into a plane, the state of the dentition in the upper or lower jaw and the upper and lower jaws is panoramic. The image is displayed in the first display area, and the curved thick plate area is processed by the volume rendering three-dimensional image display method. A means for displaying the original image in the second display area, and an area corresponding to the area of interest set in the first display area is displayed in the second display area or in the area of interest set in the second display area. A three-dimensional display device having a function of clarifying the interrelation between panoramic image display and three-dimensional image display by providing means for displaying a corresponding region in a first display region.

In a device that displays 3D images using 3D voxels with pixel values corresponding to the physical properties of the subject, 3D voxel data including the maxilla, mandible, and maxilla is used as a reference curved surface along the dentition. A means for setting a curved plank-like region containing the object of interest in the dentition and a voxel in the plank-like region curved so that the reference curved surface becomes a plane is mapped to a voxel in the plank region of the new three-dimensional voxel space Means for calculating the light attenuation at the object of interest in this plank region in a direction perpendicular to the reference plane from the voxel pixel values and projecting the result onto the reference plane, A three-dimensional image display device that can display panoramic images of the dentition in the lower and upper jaws.

In a device that displays 3D images using 3D voxels with pixel values corresponding to the physical properties of the subject, 3D voxel data including the maxilla, mandible, and maxilla is used as a reference curved surface along the dentition. A means for setting a curved plank-like region containing the object of interest in the dentition and a voxel in the plank-like region curved so that the reference curved surface becomes a plane is mapped to a voxel in the plank region of the new three-dimensional voxel space Means for calculating the light attenuation at the object of interest in this plank region in a direction perpendicular to the reference plane from the voxel pixel values and projecting the result onto the reference plane, The state of the dentition in the lower and upper jaws is displayed in a panoramic image in the first display area, and volume rendering 3D image display for the curved thick plate-like area Means for displaying in the second display area the 3D image that has undergone the processing according to the above, and displaying the area corresponding to the region of interest set in the first display area in the second display area or in the second display area A three-dimensional display device having a function of clarifying the interrelationship between the panoramic image display and the three-dimensional image display by including means for displaying a region corresponding to the region of interest set in the first display region.