JP5366492B2 - X-ray diagnostic equipment - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、ボリュームレンダリングにより3次元医用画像を生成するX線診断装置に関する。 The present invention relates to an X-ray diagnostic apparatus that generates a three-dimensional medical image by volume rendering.
超音波画像診断装置、X線CT装置、及びMRIなどの医用画像診断装置では、被検体を立体的に描写する3次元画像の生成が行われている。3次元画像を使用した場合、医師等の操作者にとって被検体の立体的な把握が容易となり、より正確な診断を行うことが可能となる。この3次元画像の描画方法の一つとしてボリュームレンダリングという描画方法が用いられる。 In medical image diagnostic apparatuses such as an ultrasonic image diagnostic apparatus, an X-ray CT apparatus, and an MRI, a three-dimensional image that describes a subject in three dimensions is generated. When a three-dimensional image is used, an operator such as a doctor can easily grasp the subject three-dimensionally and can perform a more accurate diagnosis. As one of the three-dimensional image drawing methods, a drawing method called volume rendering is used.
ボリュームレンダリングとは、被検体を走査して得た画像処理を行っていないデータであるボリュームデータを基に3次元空間上で光源から対象物へと光をあてその反射光を視点にて観測した画像、すなわち、ボリュームデータを空間内の濃度や密度の分布を表わしたデータに変換し、3次元画像として描画する描画方法である。そして、ボリュームレンダリングは、描画を行う際に対象物の勾配による反射光の変化を表わすことができるため、描画した物体の面を認識し易く、構造把握にも長けた描画方法である。ここで、「光源」や「反射光」は仮想空間上のものであり、実在のものではない。以下では、この光源を「仮想光源」という。 Volume rendering is based on volume data that is obtained by scanning a subject and is not subjected to image processing. Light is applied from a light source to an object in a three-dimensional space, and the reflected light is observed from a viewpoint. In this drawing method, an image, that is, volume data is converted into data representing a density and density distribution in a space and drawn as a three-dimensional image. Volume rendering is a drawing method that is easy to recognize the surface of the drawn object and has a good structure because it can represent the change in reflected light due to the gradient of the object when drawing. Here, the “light source” and “reflected light” are in a virtual space, and are not actual ones. Hereinafter, this light source is referred to as a “virtual light source”.
例えば、X線診断装置の場合であれば、まず、X線診断装置はX線の反射を利用して、対象空間を構成するボクセルの集合からなるボリュームデータを生成する。そして、X線診断装置はボリュームデータを記憶する。 For example, in the case of an X-ray diagnostic apparatus, first, the X-ray diagnostic apparatus uses the reflection of X-rays to generate volume data composed of a set of voxels constituting the target space. The X-ray diagnostic apparatus stores volume data.
次に、操作者からの入力を受けて、ボリュームレンダリングにおけるボリュームデータを観察する視点の方向及び仮想光源の方向の設定を行う。 Next, in response to an input from the operator, the direction of the viewpoint for observing the volume data in volume rendering and the direction of the virtual light source are set.
次に、X線診断装置は、レンダリング処理部で視線の方向及び仮想光源の方向を基に、レンダリング処理を行うボクセルの範囲の終了点を探索する。そして、レンダリング処理部は、視線に沿ってボクセルを順次処理して三次元画像の画素値を計算する。 Next, the X-ray diagnostic apparatus searches the end point of the voxel range to be rendered based on the direction of the line of sight and the direction of the virtual light source in the rendering processing unit. The rendering processing unit sequentially processes the voxels along the line of sight to calculate the pixel value of the three-dimensional image.
この計算を具体的に説明する。まず、レンダリング処理部は、視線方向に直交する面へのボリュームデータの投影像を算出し、その投影像の各ピクセルを通るように視線方向に沿って透視線を複数本設定する。 This calculation will be specifically described. First, the rendering processing unit calculates a projected image of volume data on a plane orthogonal to the viewing direction, and sets a plurality of perspective lines along the viewing direction so as to pass through each pixel of the projected image.
次に、レンダリング処理部は、各透視線に沿ってボクセル値をサンプリングする。そして、レンダリング処理部は、i番目のサンプル点における透明度α(i)を足していき、合計が1になったとき又はボクセル格子がなくなったときのサンプリング点を終了点とする。以下でi=mのサンプリング点で終了点になった場合で説明する。 Next, the rendering processing unit samples the voxel value along each perspective line. Then, the rendering processing unit adds the transparency α (i) at the i-th sample point, and ends the sampling point when the sum becomes 1 or when the voxel lattice disappears. Hereinafter, the case where the end point is reached at a sampling point of i = m will be described.
次に、レンダリング処理部は、次の式によって各サンプリング点における出力である輝度を計算する。この輝度が画素値となる。 Next, the rendering processing unit calculates the luminance that is the output at each sampling point by the following equation. This luminance is a pixel value.
C(0)=0
C(i)=(1−α(i))・C(i−1)+α(i)・ei
i=1,2,・・・,m−1
C(i):i番目のボクセルサンプリング点からの出力
α(i):i番目のサンプリング点の不透明度(0≦α≦1)
ei:i番目のサンプリング点のボクセル値
C (0) = 0
C (i) = (1−α (i)) · C (i−1) + α (i) · e i
i = 1, 2,..., m−1.
C (i): Output from i-th voxel sampling point α (i): Opacity of i-th sampling point (0 ≦ α ≦ 1)
e i : voxel value of the i th sampling point
上述の輝度の計算を設定した全ての透視線に沿って行い、投影像の各ピクセルにおける画素値を算出する。この算出した画素値に基づき各ピクセルを描画していくことで、ボリュームデータの3次元画像を描画できる。 The luminance calculation described above is performed along all the set perspective lines, and the pixel value in each pixel of the projected image is calculated. By drawing each pixel based on the calculated pixel value, a three-dimensional image of volume data can be drawn.
特にX線診断装置では、撮影している画像が2次元の画像であるため、ボリューム連弾リグによる3次元画像と重ね合わせるなどして比較しながら診断することが効果的である。 In particular, in an X-ray diagnostic apparatus, since a captured image is a two-dimensional image, it is effective to make a diagnosis while comparing it with a three-dimensional image formed by a volume continuous rig.
従来の技術によれば、固定された仮想光源におけるボリュームレンダリングを行った3次元画像が得られ、被検体の立体的な構造把握が可能となる。また、仮想光源の位置は変えずに視点を変えて表示することは行われてきた。しかし、視点を変えてしまうとどの視点から見ているのかを認識する必要がある。また、視点を変えてしまった場合、X線診断装置においてX線の2次元画像と重ね合わせているときにボリュームレンダリングによる3次元画像だけが向きが変わってしまい、2次元画像と3次元画像の比較しにくくなり、立体的な把握が困難となる。ここで、仮想光源とはボリュームレンダリングを行なうにあたり反射光を計算するためのボリュームデータに当たる光の出所となる仮想の光源である。 According to the conventional technology, a three-dimensional image obtained by performing volume rendering with a fixed virtual light source is obtained, and the three-dimensional structure of the subject can be grasped. Further, it has been performed to change the viewpoint without changing the position of the virtual light source. However, if the viewpoint is changed, it is necessary to recognize from which viewpoint. In addition, when the viewpoint is changed, only the three-dimensional image by volume rendering changes in direction when the X-ray diagnostic apparatus superimposes the two-dimensional image on the X-ray, and the two-dimensional image and the three-dimensional image are changed. It becomes difficult to make a comparison, and it is difficult to grasp three-dimensionally. Here, the virtual light source is a virtual light source that is a source of light that corresponds to volume data for calculating reflected light in performing volume rendering.
この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、仮想光源をX線診断にとって所望の経路に沿って動かして、複数の仮想光源毎に対応する3次元画像を生成し、それらの3次元画像をほぼ同時に観察できるX線診断装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and moves a virtual light source along a desired path for X-ray diagnosis to generate a three-dimensional image corresponding to each of a plurality of virtual light sources. An object of the present invention is to provide an X-ray diagnostic apparatus capable of observing a dimensional image almost simultaneously.
上記目的を達成するために、請求項1に記載のX線診断装置は、被検体に対してX線を照射するX線照射手段と、前記X線照射手段から照射され前記被検体を透過したX線を検出するX線検出手段と、前記X線検出手段にて検出した透過X線に基づく投影データを生成する投影データ生成手段と、入力された視点の座標及び被検体に対する前記視点の位置より遠い位置に入力された仮想光源の座標を基に、生成された前記投影データを再構成処理してボリュームデータを生成する再構成処理手段と、生成された前記ボリュームデータに対してボリュームレンダリングを行い3次元画像を生成するレンダリング手段と、前記生成された3次元画像を表示手段に表示する表示制御手段とを備えるX線診断装置であって、前記入力された前記仮想光源から前記ボリュームデータまでの距離を半径としほぼ前記ボリュームデータの位置をセンタとする半球面上の所定の経路に沿って複数の前記仮想光源の座標を生成する光源位置生成手段をさらに備え、前記再構成処理手段は、前記入力された視点及び前記生成された各仮想光源の座標を基に、前記投影データを再構成処理して前記生成された仮想光源の座標毎の前記ボリュームデータを生成し、前記レンダリング手段は、前記生成された仮想光源毎の前記ボリュームデータに対してボリュームレンダリングを行い、前記生成された仮想光源毎の前記3次元画像を生成することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an X-ray diagnostic apparatus according to
請求項1に記載のX線診断装置によると、視点を変えずに特定の関数に基づいた経路に沿って仮想光源の位置を変え、その仮想光源の位置毎に複数枚の連続した3次元画像を生成できる。これにより、視点を固定した状態で複数の方向から光を当てて影を付けた3次元画像とX線診断装置で作成した2次元画像とを同じ視点により比較することができ、被検体の立体的な把握が容易となり診断し易くなる。また、円軌道に仮想光源を配置することにより、被検体のあらゆる方向から光を当てることができる。さらに、直線軌道に仮想光源が配置された連続する3次元画像を繰返し表示することで、直線軌道上を光源が行き来するように視認でき、立体的な把握がより容易となる。
According to the X-ray diagnostic apparatus of
〔第1の実施形態〕
以下、この発明の第1の実施形態に係るX線診断装置について説明する。図1は本発明に係るX線診断装置の機能を表すブロック図である。図1における点線は指示(命令)系統を表わし、実線はデータの送受信を表わしている。
[First Embodiment]
The X-ray diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block diagram showing functions of an X-ray diagnostic apparatus according to the present invention. A dotted line in FIG. 1 represents an instruction (command) system, and a solid line represents data transmission / reception.
実行制御手段001は、CPUで構成されている。そして、実行制御手段001は、入力手段010からの入力を受けて、時間管理などの各手段の統括的な管理を行う。
The execution control means 001 is composed of a CPU. The
X線照射手段002は、被検体に対しX線を照射するX線管と、X線管から照射されたX線に対してX線錘(コーンビーム)を形成するX線絞り器を備えている。X線管は、X線を発生する真空管であり、陰極(フィラメント)より放出された電子を高電圧にて加速させてタングステン陽極に衝突させX線を発生する。X線絞り器は、X線間と被検体の間に位置し、X線管から照射されたX線ビームをX線検出手段003における所定サイズの照射範囲に絞り込む。X線照射手段002は、実行制御手段001からの命令を受けて、上述の方法によりにX線を被検体に向けて照射する。
The X-ray irradiation means 002 includes an X-ray tube that irradiates a subject with X-rays and an X-ray diaphragm that forms an X-ray weight (cone beam) with respect to the X-rays irradiated from the X-ray tube. Yes. The X-ray tube is a vacuum tube that generates X-rays, and accelerates electrons emitted from a cathode (filament) at a high voltage to collide with a tungsten anode to generate X-rays. The X-ray diaphragm is located between the X-rays and between the subject, and narrows the X-ray beam irradiated from the X-ray tube to an irradiation range of a predetermined size in the
X線検出手段003は、X線照射手段002から照射され被検体を通過したX線を、実行制御手段001からの命令を受けて検出及び収集する。
The
X線検出手段003は、検出及び収集したX線のデータを投影データ生成手段004に送信する。
The
投影データ生成手段004は、CPU及び記憶部により構成されている。投影データ生成手段004は、X線検出手段003から受けたX線のデータを可視光に変換し、さらに輝度の増倍を行って、電気に変換し投影データを生成する。
The projection
投影データ生成手段004は、生成した投影データを自己が有する記憶部に記憶しておく。
The projection
ここで、X線検出手段003及び投影データ生成手段004としては、これらが一体となっているX線I.I(イメージ・インテンシファイア)がある。また、X線検出手段003としてX線検出素子が2次元に配列された平面検出器があり、投影データ生成手段004がこの2次元配列の平面検出器で検出した透過X線量から投影データを生成するものなどがある。
Here, as the
再構成処理手段005は、CPU及び記憶部を有している。再構成処理手段005は、投影データ生成手段004に記憶されている投影データを読み出して、入力手段010から予め入力されている視点の座標及び仮想光源の座標を基に、再構成処理を行いボリュームデータを生成する。
The
ここで、入力手段010から入力された視点や仮想光源の座標とは、被検体に対応する視線及び仮想光源の位置、すなわち生成するボリュームデータに対する視線及び仮想光源の座標であり、(x、y、z)の3次元空間で表わされている。そして、これらによる、被検体に対するどの位置の光源どの位置の視点からという情報を基に、その視点及び光源の位置に対応したボリュームデータを作成する。したがって、ボリュームデータと視点及び光源の座標は同じ座標空間上に表現される。以下では、この予め入力される視点や光源の座標に基づいて作成したボリュームデータを「基本ボリュームデータ」という。 Here, the coordinates of the viewpoint and the virtual light source input from the input unit 010 are the positions of the line of sight and the virtual light source corresponding to the subject, that is, the coordinates of the line of sight and the virtual light source with respect to the generated volume data, and (x, y Z) in a three-dimensional space. Then, based on the information about the position of the light source and the position of the light source with respect to the subject, volume data corresponding to the viewpoint and the position of the light source is created. Therefore, the volume data, the viewpoint, and the coordinates of the light source are expressed in the same coordinate space. Hereinafter, the volume data created based on the viewpoint and light source coordinates input in advance are referred to as “basic volume data”.
ここで、予め入力される視点と仮想光源の位置関係は、被検体から視点までの距離よりも被検体から光源までの距離のほうが長く設定される。これにより、ボリュームレンダリングを行う場合に、視点からすると奥に行くほど光が弱まり、視点からの距離によって明暗が際立つため、対照からみて光源が視点の後ろに位置させることで、ボリュームレンダリングによる明暗を際立たせることができる。 Here, the positional relationship between the viewpoint input in advance and the virtual light source is set so that the distance from the subject to the light source is longer than the distance from the subject to the viewpoint. As a result, when performing volume rendering, the light becomes weaker toward the back from the viewpoint, and the contrast becomes more prominent depending on the distance from the viewpoint. Can stand out.
また、再構成処理手段005は、光源位置生成手段007が生成したボリュームレンダリング用の仮想光源の座標を受けて、該ボリュームレンダリング用の座標及び予め入力された視点の座標を基に、各ボリュームレンダリング用の仮想光源の座標に対応したボリュームデータを生成する。
Also, the
再構成処理手段005は、生成したボリュームデータを自己が有する記憶部に記憶しておく。 The reconstruction processing means 005 stores the generated volume data in its own storage unit.
図2は基本ボリュームデータから光源位置生成手段007による複数の仮想光源の座標の生成を説明するための図である。ここで、図2では、3次元空間上に表わされた、予め入力された視点202(ここで、視線方向204は視点202の視線の方向を表わす。)、及び仮想光源203を基に、再構成処理手段005で生成された基本ボリュームデータ201が表わされている。
FIG. 2 is a diagram for explaining the generation of the coordinates of a plurality of virtual light sources by the light source position generation means 007 from the basic volume data. Here, in FIG. 2, based on the
光源位置生成手段007は、(1)所定経路を配置する半球面を生成、(2)半球面上に所定の経路を生成、(2−1)円軌道を生成、又は(2−2)直線軌道を生成、(3)軌道上に光源を生成、という流れで動作を行う。以下この動作の流れに沿って説明する。
The light source
(1)光源位置生成手段007は、図2に示される座標空間に表わされた、事前に入力手段010から入力されている仮想光源203の座標及び再構成処理手段005によって生成された基本ボリュームデータ201の位置を基に、仮想光源203の座標から基本ボリュームデータ201までの距離を算出する。ここで、ボリュームデータの位置とは、視点202から基本ボリュームデータ201に対し視線方向204に直線を伸ばしていき、最初にぶつかった点を基準とする構成や、基本ボリュームデータ201の重心を算出してその位置を基準とする構成がある。本実施形態では最初にぶつかった点を基準としている。
(1) The light source position generation means 007 is the basic volume generated by the coordinates of the virtual
光源位置生成手段007は、算出した距離を半径とし、基本ボリュームデータ201の位置をセンタとして、視点202と基本ボリュームデータ201の位置を結んだ直線が頂点にくるような座標空間上の半球面205を求める。
The light source position generation means 007 uses the calculated distance as the radius, the position of the
(2)光源位置生成手段007は、入力手段010からの円軌道又は直線軌道の選択の入力を受けて、仮想光源の座標を生成する円軌道又は直線起動の生成を始める。
(2) The light source
また、光源位置生成手段007は、入力主だ011からの分割数の入力を受ける。以下では、分割数として8つ分割数が設定された場合で説明する。 The light source position generation means 007 receives the input of the number of divisions from 011 as the main input. Hereinafter, a case where eight division numbers are set as the division number will be described.
(2−1)光源位置生成手段007は、円軌道が選択された場合には、入力手段010から入力された長さを半径206とし、半球面205の頂点208を中心とする円軌道207を生成する。ここで、頂点208を中心とするとは、頂点208と基本ボリュームデータ201の位置を結んだ直線上に円軌道207の中心が位置することを意味する。この半球面205及び円軌道207を仮想光源の座標203方向から見た図が図3である。ここで、本実施形態では操作者からの入力により半径を決めているが、これは、事前に決められた半径を使用しても良い。
(2-1) When the circular light path is selected, the light source
光源位置生成手段007は、図3に示すように生成した円軌道207を分割数として設定されている8つに分割し、各位置にボリュームレンダリング用の仮想光源の座標301を生成する。ここで、8つの仮想光源の座標301とは、点線で示された円で表わしたものである。
The light source
(2−2)光源位置生成手段007は、直線軌道が選択された場合には、半球面205の頂点208を中心とする入力手段010から入力された長さで予め決められた方向の直線軌道401を生成する。この半球面205及び直線軌道401を仮想光源の座標203方向からみた図が図4である。図4では、直線軌道として図4上の左右に延びる直線軌道を例に表わしているが、これは頂点208を通過する半球面205上の直線であれば図4上の上下や斜め等どの方向の直線でもよい。
(2-2) The light source
光源位置生成手段007は、図4に示すように生成した直線軌道401を分割数として設定されている8つに分割し、各位置にボリュームレンダリング用の仮想光源の座標402を生成する。ここで、8つの仮想光源の座標402とは、点線で示された円で表わしたものである。ここで、本実施形態では操作者から入力された長さの直線軌道を使用しているが、これは予め長さが決められている長さを使用しても良い。
The light source
レンダリング手段006は、CPU及び記憶部で構成されている。レンダリング手段006は、再構成処理手段005に記憶されているボリュームレンダリング用の各仮想光源に対応したボリュームデータを経路に沿って順次読み出して、光源位置生成手段007で生成されたボリュームレンダリング用の仮想光源の座標及び予め入力された視点の座標を基にボリュームレンダリングを行ない、ボリュームレンダリング用の仮想光源毎の3次元画像を順次生成していく。
The
レンダリング手段006は、生成した画像を自己が有する記憶部に記憶する。
The
表示制御手段008は、予め決められたフォーマットを記憶している。例えば、円軌道に沿った仮想光源の座標に対応するフォーマットとしては図5に示すようなフォーマットであったり、直線軌道に沿った仮想光源の座標に対応するフォーマットとしては図6に示すようなフォーマットであったりする。ここで、図5は円軌道に沿った仮想光源の座標に対応する表示用のフォーマットの一例であり、図6は直線軌道に沿った仮想光源の座標に対応する表示用のフォーマットの一例である。
The
このように、仮想光源の位置に対応する位置に、その仮想光源に対応する3次元画像を配置するフォーマットを使用する、すなわち、円軌道であれば環状に順次3次元画像を配置し、直線軌道であれば光源が直線上を往復しているように順次3次元画像を配置することにより、光源の動きに合わせた画像の立体的な認識が一目でできる In this way, a format is used in which a three-dimensional image corresponding to the virtual light source is arranged at a position corresponding to the position of the virtual light source. Then, three-dimensional images are arranged sequentially so that the light source is reciprocating on a straight line, so that the three-dimensional recognition of the image according to the movement of the light source can be performed at a glance.
表示制御手段008は、レンダリング手段006に記憶されている3次元画像をフォーマットにあわせて表示手段009に表示させる。
The
また、表示制御手段008は、入力手段010からの入力を受けて、レンダリング手段006に記憶されている3次元画像を1枚ずつ順次表示していくこともできる。
The
さらに、表示制御手段008は、投影データ生成手段004から投影データを受けて、投影データと生成した3次元画像を重ね合わせて表示することも可能である。
Further, the
このようにすることで、視点を変えずに被検体に対する光の当たり方が徐々に変わっていく3次元画像を確認することができ、被検体の立体的な把握を容易に行うことが可能となる。また、投影データと3次元画像を重ね合わせて表示している場合には、視線方向が一致するため見比べることが容易になる。 By doing so, it is possible to confirm a three-dimensional image in which the way light strikes the subject gradually changes without changing the viewpoint, and it is possible to easily grasp the subject in three dimensions. Become. Further, when the projection data and the three-dimensional image are displayed in an overlapped manner, it is easy to compare them because the line-of-sight directions match.
次に本願発明の作用、効果について説明する。ここでは上下の直線軌道に沿って仮想光源を移動させボリュームレンダリングを行った場合の3次元画像について説明する。光源が被検体の上方にある場合の3次元画像は上から光が当たっているため上部が明るくなり下部が暗くなる。光源が被検体の下方にある場合の3次元画像は下から光が当たっているため下部が明るくなり上部が暗くなる。この様に、明暗が変化するため物体の形状の把握が容易になる。したがって、仮想光源の位置を変えることで、被検体がどのような形状をしているかの立体的な把握を容易に行うことが可能となる。 Next, functions and effects of the present invention will be described. Here, a three-dimensional image in the case where volume rendering is performed by moving the virtual light source along the vertical trajectory will be described . The three-dimensional image in the case where the light source is above the subject is exposed to light from above, so that the upper part becomes brighter and the lower part becomes darker . Source 3D image when at the bottom of the subject is lower brightens top because it is exposed to light from below becomes dark. In this way, since the brightness changes, it becomes easy to grasp the shape of the object. Therefore, by changing the position of the virtual light source, it is possible to easily perform three-dimensional figure if it were any shape is subject.
次に、図7を参照して本実施形態に係るX線診断装置における3次元画像の生成及び表示の流れを説明する。図7は第1の実施形態に係るX線診断装置の3次元画像の生成及び表示のフローチャートの図である。 Next, a flow of generating and displaying a three-dimensional image in the X-ray diagnostic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart of the generation and display of a three-dimensional image of the X-ray diagnostic apparatus according to the first embodiment.
ステップS001:入力手段010からの入力を受けて、X線照射手段002は被検体に向けてX線を照射し、X線検出手段003により透過したX線を検出する。
Step S001: Upon receiving an input from the input unit 010, the
ステップS002:投影データ生成手段004は、X線検出手段003から受けた検出したX線のデータを基に投影データを生成する。
Step S002: The projection
ステップS003:再構成処理手段005は、予め入力された視点及び仮想光源の座標を基に、投影データ生成手段004から受けた投影データから基本ボリュームデータを生成する。
Step S003: The
ステップS004:光源位置生成手段007は、予め入力された仮想光源の座標及び基本ボリュームデータから、該仮想光源の座標から基本ボリュームデータの位置までの距離を半径とし、基本ボリュームデータの位置をセンタとする半球面を生成する。さらに、経路の選択及び長さの入力を受けて、経路を半球面上に生成し、その経路に沿って半球面上にボリュームデータ作成用の仮想光源の座標を生成する。 Step S004: The light source position generation means 007 uses the distance from the coordinates of the virtual light source to the position of the basic volume data as the radius from the coordinates and basic volume data of the virtual light source input in advance, and sets the position of the basic volume data as the center. To generate a hemisphere. Further, in response to the selection of the path and the input of the length, the path is generated on the hemisphere, and the coordinates of the virtual light source for creating volume data are generated on the hemisphere along the path.
ステップS005:再構成処理手段005は、ボリュームレンダリング用の仮想光源、予め入力された視点、及び投影データを基に、経路に沿った仮想光源に対して順次再構成処理を行い、ボリュームデータを順次生成する。 Step S005: The reconstruction processing means 005 sequentially performs reconstruction processing on the virtual light source along the path based on the virtual light source for volume rendering, the viewpoint inputted in advance, and the projection data, and sequentially stores the volume data. Generate.
ステップS006:レンダリング手段006は、生成されたボリュームデータを基に順次ボリュームレンダリングを行い、ボリュームレンダリング用の仮想光源毎に3次元画像を順次生成していく。
Step S006: The
ステップS007:表示制御手段008は、入力手段010からの指示にあわせて、予め記憶しているフォーマットに生成した3次元画像を順次載せて表示手段009に表示させるか、生成した3次元画像を1枚ずつ順次表示手段009に表示させていくか、もしくは、投影データ生成手段004から受けた投影データと重ね合わせて生成した3次元画像を表示手段009に表示させるかを行う。
Step S007: The
さらに、本実施形態では、円軌道の半径及び直線軌道の長さを操作者から固定値を入力させているが、例えば、ボタンを押している間は徐々に入力される円軌道の半径が大きくなったり、直線軌道の長さが伸びたりさせながら3次元画像の描画を行い、ボタンを離したところで長さが固定にセットされ、その経路における各仮想光源の座標に対する3次元画像を順次表示していく構成でも良い。 Furthermore, in the present embodiment, the fixed values are input from the operator for the radius of the circular orbit and the length of the straight orbit, but for example, the radius of the circular orbit is gradually increased while the button is pressed. Or draw the 3D image while extending the length of the linear trajectory, the length is fixed when the button is released, and the 3D image for each virtual light source coordinate in the path is displayed in sequence. Any configuration is acceptable.
また、表示制御手段008による表示手段への3次元画像の表示のさせ方は、予め入力手段010により入力された回数だけ順次3次元画像を表示させていくことを繰返したり、ボタンを押している間は順次3次元画像を表示させていくことを繰返し、ボタンを離すと停止するような構成でも良い。 Further, the display control means 008 displays the three-dimensional image on the display means by repeatedly displaying the three-dimensional image sequentially by the number of times input in advance by the input means 010 or while pressing the button. May be configured to repeatedly display a three-dimensional image sequentially and stop when the button is released.
また、表示制御手段008は、順次3次元画像を表示させている場合に停止させたときに、停止時での位置で固定するモードと最初の視線の位置に戻るモードを備えていることが好ましい。
Further, it is preferable that the
さらに、表示制御手段008に表示の制御を行わせる上述のボタンは、手元でも、ふっとスイッチにしてもよく、さらに、操作室と検査室のいずれもそのボタンが配置されることが好ましい。
Further, the above-described button for causing the
さらに、以上のような表示を迅速に行うために、予め経路上の仮想光源位置でのボリュームレンダリングによる3次元画像を構成しておき、その3次元画像を順次表示させていくことが好ましい。 Furthermore, in order to quickly perform the display as described above, it is preferable to construct a three-dimensional image by volume rendering at a virtual light source position on the path in advance and display the three-dimensional image sequentially.
また、本実施形態では経路を光源位置生成手段007が生成した半球面全域に設定できるが、被検体に対して視点の後ろに確実に仮想光源が位置するように、ボリュームデータの位置を含む視線方向と直交する平面までの仮想光源からの距離が、視線からの距離に比べて長くなる領域内でのみ経路を設定できボリュームレンダリング用の仮想光源を生成できるようにしてもよい。
In this embodiment, the path can be set over the entire hemispherical surface generated by the light source
以上のように、本実施形態に係るX線診断装置によれば、視点を固定したままで診断を行なう上で効率的な経路に沿って光の当て方を変化させた3次元画像を容易に生成することができる。これにより、検査医師等は被検体の立体的な把握を容易になすことが可能となる。 As described above, according to the X-ray diagnostic apparatus according to the present embodiment, it is possible to easily generate a three-dimensional image in which the way of applying light is changed along an efficient path in making a diagnosis with the viewpoint fixed. Can be generated. As a result, the examining doctor or the like can easily grasp the subject three-dimensionally.
〔第2の実施形態〕
この発明の第2の実施形態に係るX線診断装置について説明する。本実施形態に係るX線診断装置は、第1の実施形態にかかるX線診断装置においてカテーテルの位置を把握し、観察の対象としている血管の方向を求め、その血管方向と直交する方向の直線軌道上にボリュームレンダリング用の仮想光源を生成する構成にしたものである。ここで、第2の実施形態に係るX線診断装置の構成は、図1の一点鎖線で示すように、第1の実施形態にカテーテルの位置を検出するカテーテル位置検出手段011をさらに備えたものである。以下では、ボリュームレンダリング用の仮想光源の生成について説明する。
[Second Embodiment]
An X-ray diagnostic apparatus according to a second embodiment of this invention will be described. The X-ray diagnostic apparatus according to the present embodiment grasps the position of the catheter in the X-ray diagnostic apparatus according to the first embodiment, obtains the direction of the blood vessel to be observed, and is a straight line perpendicular to the blood vessel direction. The virtual light source for volume rendering is generated on the orbit. Here, the configuration of the X-ray diagnostic apparatus according to the second embodiment includes a catheter position detecting unit 011 for detecting the position of the catheter in the first embodiment as shown by a one-dot chain line in FIG. It is. Hereinafter, generation of a virtual light source for volume rendering will be described.
光源位置生成手段007は、第1の実施形態と同様に、基本ボリュームデータと予め入力されている仮想光源の座標を基に、半球面を求める。
Similarly to the first embodiment, the light source
光源位置生成手段007は、カテーテル位置検出手段011からカテーテルの被検体内における位置の情報を取得する。
The light source
光源位置生成手段007は、カテーテルが挿入されている血管の伸びている方向を求める。これは、カテーテルの移動方向から求めたり、投影データにおけるカテーテルの位置を基に、画像からその血管が伸びている方向を求めたりする。
The light source
光源位置生成手段007は、入力された長さを有する半球面上の頂点を中心とする直線軌道を、カテーテルが挿入されている血管の延びている方向と直交する方向に設定する。 The light source position generation means 007 sets a linear trajectory centered on the apex on the hemisphere having the input length in a direction orthogonal to the extending direction of the blood vessel in which the catheter is inserted.
光源位置生成手段007は、設定した直線軌道上に入力された分割数に基づくボリュームレンダリング用の仮想光源を生成する。
The light source
カテーテル位置検出手段011は、カテーテルの先に配置された音波発生手段から発生される音波を検出することによりカテーテルの位置を検出したり、X線透視像からカテーテル先端位置を検出したりする検出手段と、検出した位置からカテーテルの位置を算出する算出手段を備える。これらの記述は公知のものであり、例えば、特開平5−7576や特開平5−161634に記載されている。 The catheter position detecting means 011 detects the position of the catheter by detecting the sound wave generated from the sound wave generating means arranged at the tip of the catheter, or detects the position of the catheter tip from the X-ray fluoroscopic image. And calculating means for calculating the position of the catheter from the detected position. These descriptions are publicly known, and are described, for example, in JP-A-5-7576 and JP-A-5-161634.
カテーテル位置検出手段011は、光源位置生成手段007に検出した投影データに対応するカテーテルの位置を送信する。
The catheter position detection unit 011 transmits the position of the catheter corresponding to the detected projection data to the light source
以上のように、本実施形態に係るX線診断装置においては、カテーテルが挿入されている血管の方向に直交する方向に生成された仮想光源に基づく3次元画像を生成することができる。ここで、カテーテルが挿入されている血管は、観察している血管であり、その血管を最もよく把握することが必要とされる部位である。また、立体的な把握を最もよく行える光源の移動経路は円筒形の物体の場合その筒方向と直行する方向に光源を移動させる場合である。したがって、本実施形態に係るX線診断装置のようにカテーテルが挿入されている血管に直交した経路で光源を移動させることが最も診断に効果的であり、操作者は診断に必要な血管の立体的な把握を容易に行うことが可能となる。 As described above, the X-ray diagnostic apparatus according to this embodiment can generate a three-dimensional image based on a virtual light source generated in a direction orthogonal to the direction of the blood vessel in which the catheter is inserted. Here, the blood vessel into which the catheter is inserted is a blood vessel being observed, and is a site where it is necessary to best grasp the blood vessel. In addition, the movement path of the light source that can best perform the three-dimensional grasping is a case where the light source is moved in a direction perpendicular to the cylinder direction in the case of a cylindrical object. Therefore, it is most effective for the diagnosis to move the light source along a path orthogonal to the blood vessel in which the catheter is inserted as in the X-ray diagnostic apparatus according to the present embodiment, and the operator is required to make a three-dimensional blood vessel necessary for the diagnosis. Can be easily grasped.
001 実行制御手段
002 X線照射手段
003 X線検出手段
004 投影データ生成手段
005 再構成処理手段
006 レンダリング手段
007 光源位置生成手段
008 表示制御手段
009 表示手段
010 入力手段
011 カテーテル位置検出手段
001 execution control means 002 X-ray irradiation means 003 X-ray detection means 004 projection data generation means 005 reconstruction processing means 006 rendering means 007 light source position generation means 008 display control means 009 display means 010 input means 011 catheter position detection means
Claims (8)
前記X線照射手段から照射され前記被検体を透過したX線を検出するX線検出手段と、
前記X線検出手段にて検出した透過X線に基づく投影データを生成する投影データ生成手段と、
入力された視点の座標及び被検体に対する前記視点の位置より遠い位置に入力された仮想光源の座標を基に、生成された前記投影データを再構成処理してボリュームデータを生成する再構成処理手段と、
生成された前記ボリュームデータに対してボリュームレンダリングを行い3次元画像を生成するレンダリング手段と、
前記生成された3次元画像を表示手段に表示する表示制御手段と
を備えるX線診断装置であって、
前記入力された前記仮想光源から前記ボリュームデータまでの距離を半径としほぼ前記ボリュームデータの位置をセンタとする半球面上の所定の経路に沿って複数の前記仮想光源の座標を生成する光源位置生成手段をさらに備え、
前記再構成処理手段は、
前記入力された視点及び前記生成された各仮想光源の座標を基に、前記投影データを再構成処理して前記生成された仮想光源の座標毎の前記ボリュームデータを生成し、
前記レンダリング手段は、
前記生成された仮想光源毎の前記ボリュームデータに対してボリュームレンダリングを行い、前記生成された仮想光源毎の前記3次元画像を生成する
ことを特徴とするX線診断装置。 X-ray irradiation means for irradiating the subject with X-rays;
X-ray detection means for detecting X-rays irradiated from the X-ray irradiation means and transmitted through the subject;
Projection data generation means for generating projection data based on transmitted X-rays detected by the X-ray detection means;
Reconstruction processing means for reconstructing the generated projection data and generating volume data based on the coordinates of the input viewpoint and the coordinates of the virtual light source input at a position far from the position of the viewpoint relative to the subject When,
Rendering means for performing volume rendering on the generated volume data to generate a three-dimensional image;
An X-ray diagnostic apparatus comprising: display control means for displaying the generated three-dimensional image on a display means;
Light source position generation for generating coordinates of a plurality of virtual light sources along a predetermined path on a hemisphere with the distance from the input virtual light source to the volume data as a radius and the position of the volume data as a center. Further comprising means,
The reconstruction processing means includes
Based on the input viewpoint and the coordinates of each generated virtual light source, the projection data is reconstructed to generate the volume data for each of the generated virtual light source coordinates,
The rendering means includes
An X-ray diagnostic apparatus, wherein volume rendering is performed on the volume data for each of the generated virtual light sources to generate the three-dimensional image for each of the generated virtual light sources.
前記光源位置生成手段は、前記所定の経路として、前記カテーテルの位置を基に前記カテーテルが挿入されている血管の延びている方向を求め、その延びている方向に直交する方向の経路であって、前記半球面の頂点を通過する直線軌道に沿って前記複数の仮想光源の座標を生成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のX線診断装置。 The catheter position detecting means for detecting the position of the catheter inserted into the blood vessel, and the light source position generating means, as the predetermined path, the direction in which the blood vessel in which the catheter is inserted is extended based on the position of the catheter The coordinates of the plurality of virtual light sources are generated along a path in a direction orthogonal to the extending direction, and along a linear trajectory passing through the apex of the hemispherical surface. The X-ray diagnostic apparatus according to claim 2.
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