JP4663220B2 - 医用画像表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、MRI装置、X線CT装置等の医用画像診断装置で撮影した画像を表示するための医用画像表示装置に関し、特に３次元画像をその座標軸と独立した所望の回転軸で回転表示可能にする技術に関する。

MRI装置、X線CT装置等の医用画像診断装置では、被検体の断層像を撮影することができ、複数の断層像をスライス面に垂直な方向に積み重ねることにより３次元画像データを得ることが可能である。このような３次元画像データは、通常投影像として画面に表示される。

３次元画像を投影する手法として、一般的に光線軌跡法が採用される。この方法では、３次元画像データと２次元平面（投影面）を３次元空間に配置し、２次元平面から３次元画像データに向かって仮想的な光線を投射し、光線上にある３次元画像データ中の所定の画素の値を用いて、２次元平面上の対応する画素の値を決定する。その際、光線上の画素のうち最大輝度値を投影する手法が最大値投影法、最小輝度値を投影する手法が最小値投影法であり、描出しようとする組織に応じて適宜選択される。また３次元画像データの各画素に不透明度を与え、通過する光の量に基いて投影像を構成するボリュームレンダリング法などの手法もある。

このような３次元画像の投影像を表示する場合、被検体の内部構造を３次元的に把握しやすくするために、３次元画像データ内部の適当な位置に回転軸を定め、回転軸を中心に投影角度を変化させて複数の投影像を作成、表示する。ここで３次元画像データの座標軸は、撮影のスライス面をｘ−ｙ平面、それと垂直な方向をｚであるとすると、撮影方向の座標軸ｘ、ｙ、ｚと一致し、回転する場合の回転軸はｚ軸方向となる。しかし、撮影断面を被検体の体軸に対し斜めに撮影（オブリーク撮影）した場合に上述のように複数の投影像を作成し、表示すると、例えば図８（b）に示すように投影像毎に組織の位置関係が変化して見え、診断を困難にしている。これは、人体は体軸に対し対称な形態を有しているのに対し、回転軸が体軸に対し傾いているために生じる。

これに対し、本出願人は投影回転軸を体軸と一致させるように原画像を補正する手法を、例えば特許文献１に提案している。特許文献１に記載された技術では、MRI装置でオブリーク撮影により取得した３次元画像を、その撮影時の傾斜角度を用いて回転置換する。この技術は、MRI装置における撮影時の傾斜角度がわかっている場合には非常に有効な手法であるが、被検体の体軸と断層像の法線とがなす角度がわからない状況には対応することができない。例えば、通常MRI装置やX線CT装置では、所定の装置軸に対し被検体の体軸が一致するように被検体を位置決めして撮影を行うが、撮影部位が位置決め後撮影開始までに予期せず動いてしまった場合には、既知の角度を用いた補正を行うことができない。
特開平7-23931号

そこで本発明は、被検体の体軸が装置軸に対し傾斜した場合でも、オペレータが投影回転軸位置を任意に設定することができ、これにより被検体体軸を投影回転軸と一致させ、診断に有効な投影画像を表示することができる表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の医用画像表示装置は、医用画像撮像装置から送られる画像データを保存する記憶部と、前記画像データの画像処理を行う画像処理部と、前記画像処理部によって形成された画像を表示する表示部と、画像処理部に必要な指令を入力するための入力手段とを備えた医用画像表示装置であって、前記画像処理部は、前記記憶部に保存された３次元画像データを所定の回転軸を中心とする複数の投影方向に投影し、複数の投影像を作成する投影処理手段と、前記入力手段から入力される回転軸指定を受け付け、指定された回転軸を投影像作成の回転軸とするように画像データの座標を変換する座標変換手段を備え、前記表示部は、前記被検体の体軸の把握が可能な被検体画像を表示し、前記入力手段は、前記表示部に表示された被検体画像から把握される体軸に前記投影像作成の回転軸を指定する回転軸指定手段を備える。

また本発明の医用画像表示装置の好適な態様では、画像表示部は、３次元画像データから得た被検体画像と回転軸を表すマークとを重ねて表示し、入力手段の操作により被検体画像に対する前記マークの相対位置を移動可能に表示する。

また本発明の医用画像表示装置の好適な態様では、座標変換手段は、前記入力手段の操作による前記マークと前記被検体画像との相対位置の変化を入力し、この変化量を用いて前記画像データの座標を座標変換する。

本発明の医用画像診断装置は、撮像手段と、撮像手段を制御し、撮像手段が取得した信号を処理し画像データを作成する制御手段と、前記画像データを表示する表示手段とを備え、表示手段として上述の医用画像表示装置を備えたものである。
本発明の医用画像診断装置において、撮像手段は、例えばＭＲＩ装置又はＸ線ＣＴ装置である。

本発明によれば、オペレータが画面に表示された画像と回転軸の指標(例えばハンドル状のマーク、或いは被検体像そのもの)とを見て、被検体の体軸と回転軸とを一致させる操作を行うことにより、この操作に伴う体軸と画像データの本来の回転軸とのずれを検出し、これをなくすように画像データの座標を変換した上で投影像を作成するので、体軸方向を回転軸とする投影像を表示することができる。これにより投影像による組織位置の移動がなく、診断しやすい画像を表示することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の医用画像表示装置の全体構成を示す図であり、この医用画像表示装置（以下、単に画像表示装置ともいう）100は、MRI装置、X線CT装置などの撮像装置200から送られる画像データを入力し、画像処理し、画像として表示させるとともにオペレータへの操作手段を提供するGUIを表示させる画像処理部（CPU）101と、画像やその他のデータを一時的に記憶するメモリ102と、撮像装置200から送られる画像や画像処理部101で作成された投影像、GUIのためのテンプレート等の画像を保存する磁気ディスク等の記憶装置103と、GUI及び画像を表示するディスプレイ104と、ディスプレイに表示されたGUIの操作を行うポインティングデバイス等の入力手段105とを備えている。

本実施形態においては、撮像装置200はMRI装置であり、図示しないが、一般的な構成として垂直方向或いは水平方向に均一な磁場を発生する静磁場磁石と、静磁場に対しX、Y及びZの３軸方向に傾斜磁場を付与する３組の傾斜磁場発生コイルと、被検体に高周波磁場を照射するRF照射コイルと、被検体から発生するNMR信号を検出するRF受信コイルと、NMR信号を信号処理する信号処理系と、傾斜磁場発生コイルおよびRF照射コイルの動作を所定の撮像シーケンスに従い制御するシーケンサと、信号処理系及びシーケンサに指令を送りその動作を制御するとともに撮像に必要な種々の計算を行う制御系とを備えている。画像表示装置100は、撮像装置（ＭＲＩ装置）200と一体の画像診断装置の一部であってもよいし、撮像装置200とケーブル或いは無線で接続された独立の表示装置であってもよい。画像診断装置の一部である場合には、上記画像処理部101は画像診断装置が備える制御系（装置の制御や各種演算を行う部分）がそれを兼ねることができる。

図２は、制御系の画像表示装置に関わる構成の一実施形態を示す図である。本実施形態において、制御系は、表示の諧調、縮尺、色等を制御する表示制御部111、オペレータの操作に必要なGUIを表示するとともにオペレータの指令をGUI上の操作を受付けるGUI部112、画像データに投影処理、合成処理等の画像処理を施すとともに、GUI部112を介して入力される指令を受け取り、画像データの座標変換等の計算を行う演算部113、およびこれら各部の動作を総括的に制御する主制御部110を有している。画像表示装置がMRI装置の一部である場合には、さらに制御系は、所定の撮像シーケンスに従いＭＲＩ装置200のＲＦ送信系、傾斜磁場発生系などを制御する撮像制御部等を備えている。

次に以上のような構成の画像表示装置100の動作を、MRIにおける矢状断撮影とそれにより得た３次元画像データの投影像表示を例にとり説明する。図３は、動作の手順を示す図である。

まずMRI装置200において矢状断撮影を行うために、静磁場空間に被検体を設置し、矢状断位置決めのための撮像を行う（ステップ301）。この撮像のパラメータの設定、撮像開始等の指令はディスプレイ104に表示されたGUIを通して行う。位置決め撮像によって得た画像信号は、画像処理部101（表示制御部）により表示に適した処理を施された上でディスプレイ104に表示されるとともに磁気ディスク103に保存される。位置決め撮像で得た画像データの座標の縦軸（即ち表示画面の縦軸）はMRI装置の装置軸と一致しており、被検体が装置軸に対し傾斜した状態で撮影された場合には、図４に示すように表示画面の縦軸(装置軸)401に対し被検体402の体軸が傾斜した状態で画面に写し出される。オペレータは、表示された位置決め像404をもとにポインティングデバイスを用いて所望の断面405を設定する。

GUIを介して設定された断面の情報は、装置軸に対する傾き（θ）として撮像制御部に渡され、ＭＲＩ装置200にこの傾き（θ）に対応する傾斜磁場条件を設定して、予め設定された撮像シーケンスに則り断面の３次元撮像あるいはマルチスライス撮像を行う（ステップ302）。この撮像により得られたＮＭＲ信号のセットを信号処理、フーリエ変換、補正処理等の処理を施し、画像データを作成し、磁気ディスク103に保存する（ステップ303）。こうして得られた画像データは、例えばマルチスライス撮像の場合、スライス面の法線方向が装置軸に対しθの傾きを持つ３次元データである。

次に３次元データを用いて投影処理を行う（ステップ304）。投影処理は、光線軌跡法により矢状断方向に２次元投影面に投影する。ここで撮像の対象が血管であって、それを高信号値で描出する撮像方法で撮像した場合には、図５に示すように３次元データ501には血管部分502が高輝度値で含まれており、投影像503には血管系が描出される。このように矢状断方向の投影像を作成したならば、この投影像をGUIに表示する。このGUIには、その後の投影処理に用いる回転軸を設定するための操作手段が投影像とともに表示される。

図６に矢状断方向の投影像のGUI表示例を示す。この例では、回転軸を設定するための操作手段としてハンドル602が表示されている。ハンドル602の位置は、初期的には３次元データ501の座標によって決まる本来の位置、すなわち断面の法線方向601（画面の縦軸）を向いており、ポインティングデバイス105の操作によってドラッグすることができる。即ちポインティングデバイス105の操作を画像処理部101が読み取り、それに対応してハンドル602の表示位置を変化させる。オペレータがハンドル602を回転させて被検体の体軸と一致するところまでドラッグすると（ステップ305）、このハンドルの初期位置からドラッグ後の位置への変化（回転角度α）はGUIを介して演算部113に渡される。演算部113はこの角度αを用いてもとの３次元データの回転変換を行う（ステップ306）。

回転変換の手法は、オブリーク像の回転軸を体軸に合わせて補正する特許文献１に記載された方法と同様の方法を採用することができる。簡単に説明すると、図７に示すようにもとのデータのマトリクス701に対しα度傾斜したマトリクス702を想定し、マトリクス701の格子点とマトリクス702の格子点の座標が一致するところでは、マトリクス701の格子点の画素値をマトリクス702の画素値とし、それ以外の格子点については、それを取り囲むように位置するマトリクス701の複数の格子点の画素値を用いて画素値を補間する。このような操作をマトリクス702の全ての画素について行うことにより回転変換が終了する。

このように投影回転軸を被検体の体軸に一致させる補正が終了したならば、ステップ305で指定された回転軸を中心として、所定の範囲（例えば０〜90°の範囲）で所定の角度おきに投影方向を回転させて、各投影方向で投影処理を行い、複数枚の投影像を作成する（ステップ307）。作成された投影像は磁気ディスクに保存されるとともに、GUIを通して、必要に応じて回転させながら表示を行う。表示される投影像は被検体の体軸と投影回転軸とが一致しているので、図８（a）に示すように、投影像毎に血管系やその他の組織の位置関係が変化することなく診断しやすい画像となる。このことは同図（b）に示す補正前の投影像と比較すると明らかである。

このように本実施形態によれば、投影像とともに表示された投影回転軸の位置を示すハンドルをポインティングデバイスを用いてドラッグするのみで、体軸を投影回転軸として投影処理し投影像の表示を行うことができ、被検体が装置軸に対し傾いた状態で撮影した場合でも診断しやすい投影像を得ることができる。

なお、投影回転軸と体軸とを一致させるための手段は、図６に示すものに限らず、種々の変更が可能である。例えば、回転軸を表すマークはハンドル以外のものでもよい。またこのようなマークを表示するのではなく、図９に示すように、投影像自体を回転可能にすることもできる。この場合、画面に表示された投影像の一部をポインティングデバイスによってドラッグすることにより回転させてもよいし、回転とその程度を指示するためのツールバーを設け、このツールバーからの入力操作によって回転させることも可能である。

また図６及び図９では、投影像から体軸の把握が可能な場合を示したが、撮影領域が組織の一部であって投影像から体軸方向を把握することが困難な場合もある。このような場合には、図１０に示すように、ステップ301で作成した矢状断位置決め像を同時に表示するウィンドウ1001を設け、ウィンドウ上で操作可能にしてもよい。

以上、本発明の画像表示装置をＭＲＩ装置に適用した場合を説明したが、本発明は被検体の３次元画像を体軸の周りで回転表示する機能を備えた画像表示装置であれば、どのような撮像装置で撮影した画像でも適用することができる。
また本発明は体軸と装置軸がずれた場合のみならず、オブリーク像の軸と体軸とを一致させる場合にも適用することができる。この場合には、オブリーク撮影の情報を用いるのではなく、GUIから入力された情報を用いてオブリーク撮影によって得た３次元データの回転変換を行う。

本発明の画像表示装置の一実施形態を示す図 本発明の画像表示装置の制御部の構成を示す図 本発明による画像処理の手順を示す図 位置決め画像の表示例を示す図 ３次元画像データとその投影処理を説明する図 本発明の画像表示装置に表示されるGUIの一実施例を示す図 画像処理部が行う回転変換処理を説明する図 本発明及び従来の画像表示装置による投影像の回転表示例を示す図 本発明の画像表示装置に表示されるGUIの他の実施例を示す図 本発明の画像表示装置に表示されるGUIの他の実施例を示す図

符号の説明

100・・・画像表示装置
101・・・制御部
102・・・メモリ
103・・・磁気ディスク（記憶装置）
104・・・ディスプレイ

Claims (1)

1. ＭＲＩ装置である医用画像撮像装置により、被検体の所定の方向から見た位置決め画像データの撮像を行う位置決め画像撮像手段と、
   前記位置決め画像データを記憶する位置決め画像記憶手段と、
   前記位置決め画像データを表示する位置決め画像表示手段と、
   該位置決め画像表示手段により表示された前記位置決め画像データの画面上に、３次元撮像あるいはマルチスライス撮像を行う第１の撮像方向を、装置軸に対する傾きである第１の角度として入力する第１角度入力手段と、
   前記第１の角度で傾斜磁場条件を設定して３次元撮像あるいはマルチスライス撮像を行い、３次元画像データあるいはマルチスライス画像データを取得する３次元画像データあるいはマルチスライス画像データ撮像手段と、
   前記３次元画像データあるいはマルチスライス画像データを記憶する３次元画像データあるいはマルチスライス画像データ記憶手段を備えた医用画像表示装置において、
   前記３次元画像データあるいはマルチスライス画像データに基づいて第１の投影像を生成する第１投影像生成手段と、
   前記第１の投影像を記憶する第１投影像記憶手段と、
   前記第１の投影像を表示する第１投影像表示手段と、
   前記第１の投影像上に、第２の投影像を生成するための前記第１の投影像から把握される体軸であるところの回転軸を前記第１の撮像方向に対する第２の角度として指定する第２角度入力手段と、
   前記第２の角度で前記第２の投影像を生成するための前記３次元画像データあるいはマルチスライス画像データの座標変換を行なう座標変換手段と、
   該座標変換手段により座標変換がされた前記３次元画像データあるいはマルチスライス画像データを、前記第２角度入力手段で入力された回転軸で投影して第２の投影像を生成する第２投影像生成手段を備えたことを特徴とする医用画像表示装置。

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