JP5502578B2 - 医用情報提示装置 - Google Patents
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Description
1.樹脂や石膏を原料とする有色型のRPモデル(非特許文献1参照)。
2.RPモデルを透明素材で作成して内部形状が目で見える透明型のRPモデル。
3.RPモデルを部分的に透明素材で作成し且つ用途に応じて部分的な着色を施した部分的有色型のRPモデル。
1.現実の空間(実空間)を仮想的にボクセル分割し、このボクセル状の実空間にて復数台のカメラで撮像された画像からユーザの位置及びユーザが指し示した方向を抽出し、その指し示した方向のボクセル空間(3次元的な空間)を検出する方法(特許文献1参照)。
2.物体が存在しない実空間と仮想物体が存在する仮想空間を用意しておき、実空間でポインティングデバイスを操作して仮想空間に存在する物体上の各位置を指定する方法(特許文献2参照)。
3.一定方向に磁気モーメントが向くように配置された磁性体を検出対象物体に組み込み、磁性体によって発生する磁界の強さの3次元分布を検知し、その磁界の強さの3次元分布に基づいて対象物体やその対象物体上の各位置を検出する方法(特許文献3参照)。
画像入力部10の形体画像入力部11は、CT装置やMRI装置などの各種医用画像診断装置で撮像された形体画像を読み込み、機能画像入力部12は、MRI装置やPET装置で撮像された機能的磁気共鳴画像(Functional MRI)や白質線維化画像(Tractography MRI)などの機能画像を読み込む。
入力画像処理部20の画像位置合せ部21は、形体画像入力部11が読み込んだ形体画像と機能画像入力部12が読み込んだ機能画像の位置合せを行う。この位置合せは、先ず、形体画像及び機能画像で同様の形状を持って現れる領域(例えば、脳の全体或いは一部)を特徴領域として抽出し、次いで、抽出した特徴領域の方向を画像上で重ね合わせることにより行う。
ボリュームデータ作成部22は、画像位置合せ部21で位置合せされた形体画像と機能画像をボクセルに分割し、形体画像と機能画像を3次元立体画像として表示可能なボリュームデータ(Volume Data)を作成する。ボクセルのサイズは、任意に選択でき、例えば画像の解像度維持を重視して、画像撮像時のピクセルサイズと同じ大きさに設定し或いはRPモデル作成時に使用する3D造形プリンタの解像度と同じ大きさに設定する。
形状領域抽出部23は、ボリュームデータ作成部22で作成された形体画像のボリュームデータを用い、腫瘍、血管、臓器、その他の形状領域を抽出する。ROI(Region Of Interest)やAnnotationも、形状領域と見なして抽出するようにしてもよい。
表面領域番地付け部26は、表面領域抽出部25で抽出された表面領域の各ボクセルに「番地」を割り振る。番地は、表面領域の1つ1つのボクセルの位置を特定できる情報であり、重複しない情報である。
マーカーポイントは、表面領域番地付け部26で割り振られた表面領域の番地のうち、計測座標系においてRPモデル設置面と平行な直交2方向(X軸方向,Y軸方向)と重なる番地とする。マーカーポイントは、RPモデルの設置方向を特定するものであり、例えば、X軸方向と重なる2つの番地に対して設定されるマーカーポイント(x1,x2)、Y軸方向と重なる2つの番地に対して設定されるマーカーポイント(y1,y2)の計4つである。
ラベリング処理部28は、先ず、ボリュームデータの形状領域、機能領域、及びマーカーポイント領域(4つのマーカーポイント)に対し、「ラベリング値」を割り振る。
カラー設定部29は、ラベリング処理部28で割り当てられたラベリング値で識別される各領域に対して種々の色を設定する。色の設定は、各領域をRPモデルとして造形しない領域とRPモデルとして造形する領域とに分類し、RPモデルとして造形する領域を対象として行なわれる。色は領域別に異なるものとされ、正常組織領域については透明又は半透明が設定され、その他の領域については領域ごとに透明以外の有色が設定される。
RPモデル作成部30のRPデータ生成部31は、表面領域番地付け部26で番地付けされた表面領域、キャリブレーション前処理部27で設定されたマーカーポイント領域、カラー設定部29でカラーが設定された各領域(ラベリング値が割り振られた領域)のボリュームデータに基づいてRPモデル作成用のデータ(RPデータ)を生成する。即ち、RPデータ生成部31は、各領域のボリュームデータのデータ形式をRPモデル造形部32(例えば、3次元造形プリンタ)の仕様に応じたデータ形式に変換する。
RPモデル造形部32は、RPデータ生成部31で生成されたRPデータに基づき、3次元造形プリンタを用いてRPモデルを作成する。要するに、RPモデル造形部32は、腫瘍領域、正常組織領域、言語野領域、マーカーポイント領域などの各領域によって色分けされた対象物の3次元立体モデルを作成する。
このステップS110に先立ち、先ず、ユーザはRPモデル造形部32で作成されたRPモデルを計測系に配置する。即ち、ユーザは、RPモデルに印された計4つのマーカーポイントのうち2つを計測座標系のX軸上に重ねて他の2つのマーカーポイントを計測座標系のY軸と重ねることによりRPモデルの方向を設定して固定する。尚、計測座標系のX軸及びY軸とで形成される面は、RPモデルの設置面と平行である。
キャリブレーション実行部42は、基準位置取得部41で取得したマーカーポイントの座標を用い、画像座標系(形体画像及び機能画像のボリュームデータの座標系)と計測系の座標系(計測座標系)とを対応づけるキャリブレーションを行う。
PI=ITC・PC
PC=IT−1 C・PI
ITC:計測座標系から画像座標系への変換マトリックス
IT−1 C:画像座標系から計測座標系への変換マトリックス
PI:画像座標系の任意の点の座標(例えば、マーカーポイントの座標:x’1, x’2, y’1, y’2)
PC:計測座標系の任意の点の座標(例えば、マーカーポイントの座標:x’1, x’2, y’1, y’2)
ポインティング部50のセンサ部51は、ユーザの操作を受けてRPモデルの任意の点を指示するものである。このセンサ部51は、ポインタ511、センサ512、及びトランスミッタ513を主要な構成としている。
ポインタ511は、Line型レーザーポインタ(図5(a))、平面型レーザーポインタ(図5(b))、ペン型ポインタ(図5(c))など各種のタイプを採用できる。
図6はポインティング点特定部52にて実行される形体画像及び機能画像のポインティング点特定処理の説明図である。ポインティング点特定部52は、センサ部51のセンサ512で検出された指定3点と、キャリブレーション部40で作成した変換マトリクスとを用いて、検出されたRPモデル表面上の指定3点に対応する形体画像及び機能画像の座標(ボクセルの位置)を特定する。
ポインティング状態提示部53は、ステップS113の処理と並行し、ステップS112で指定された3点で定まるRPモデルの断面(位置や方向)の指定状況を視認できるように提示する。
画像構成部60の断面画像構成部61は、ポインティング点特定部52で特定されたRPモデル表面上の指定3点の座標に基づき、その指定3点の座標で定まる形体画像及び機能画像(ボリュームデータ)の断面に含まれるボクセル群の座標を特定する。そして、断面画像構成部61は、特定した指定3点の座標に基づき、形体画像及び機能画像の指定断面の画像(図8参照)を構成する。
ポインティング支援部62は、断面画像構成部61と同様に指定3点の座標で定まる形体画像及び機能画像(ボリュームデータ)の断面に含まれるボクセル群の座標を特定する。そして、ポインティング支援部62は、特定したボクセル群の座標(指定断面)を現状断面とし、この現状断面(現状位置)を目標断面(目標位置)とともに表示するとともに、現状断面と目標断面との差を数値又はグラフィック表示により提示するポインティング支援画像を作成する。目標断面は、RPモデル上に予め設定される断面であり、例えば、腫瘍領域に割り当てられたラベリング値が分布する領域を考慮して設定される。
画像表示部70は、ステップS106で生成されたラベリング画像、ステップS108で生成されたRPモデル画像、キャリブレーション空間画像、ステップS115で生成された指定断面画像、ステップS116で生成されたポインティング支援画像などの各種画像を表示する。尚、キャリブレーション空間画像は、例えばステップS111で生成され、キャリブレーションを行う計測系の空間及びその空間内でのRPモデルの位置を提示する画像である。
(1)医用情報提示装置1は、CT装置やMRI装置その他の医用画像診断装置によって取得された対象物の画像データに基づいて、3次元立体モデルを造形可能な3次元立体モデルデータを生成するボリュームデータ作成部22(第一処理部)と、画像データの画像座標系と、その画像データに基づいて作成された3次元立体モデルの位置の計測座標系とを相互に対応付けるキャリブレーション部40(第二処理部)と、3次元立体モデルの表面上で指定された断面を指定断面とし、前記画像データの中から指定断面に対応する断面を特定するポインティング部50及びその断面の画像を再構成する画像構成部60(第三処理部)と、指定断面に対応する断面の画像を提示する画像表示部70(第四処理部)とを備える。このため、対象物の関心領域がその内部にあるときでも、RPモデル表面上の位置指定によって対象物の関心領域が視認できるようになる。
Claims (5)
- 種類の異なる複数の医用画像診断装置によって取得された対象物の3次元画像データに対して、前記3次元画像データに対応する3次元立体モデルを使用して表示領域を指定する第一処理部と、
前記3次元画像データの画像座標系と、前記3次元立体モデルに対して定義される計測座標系とを相互に対応付ける第二処理部と、
前記3次元立体モデルを用いて指定された領域を指定領域とし、前記3次元画像データの中から前記指定領域に対応する領域を特定し且つその領域の画像を構成する第三処理部と、
前記指定領域に対応する領域の画像を提示する第四処理部と、
を備えることを特徴とする医用情報提示装置。 - 請求項1に記載の医用情報提示装置において、
前記第一処理部は、ユーザの要求に従い、第四処理部で表示される画像の提示方向を指定するマーカーポイントを画像データに設定し、
前記第二処理部は、第一処理部で設定されたマーカーポイントの座標を利用して、前記画像座標系と前記計測座標系を相互に変換する変換マトリックスを生成し、
前記第三処理部は、前記変換マトリックスを用いて、前記指定領域に対応する領域を特定することを特徴とする医用情報提示装置。 - 請求項1又は2に記載の医用情報提示装置において、
前記第三処理部は、3次元立体モデルの表面上で3点が指定されたとき、その3点で定まる断面を前記指定領域と判断し、3次元立体モデルの表面上で1点が指定され且つ断面方向が指定されたとき、その1点と前記断面方向で定まる断面を前記指定領域と判断することを特徴とする医用情報提示装置。 - 請求項1ないし3の何れか1項に記載の医用情報提示装置において、
前記3次元立体モデルの表面上の点がレーザー光を用いて指定される場合は、そのレーザー光及びそのレーザー光によって指定されている指定断面の状況を視覚的に提示する第五処理部を備えることを特徴とする医用情報提示装置。 - 請求項1ないし4の何れか1項に記載の医用情報提示装置において、
前記第四処理部は、前記3次元画像データに基づいて対象物の3次元立体画像を表示するとともに、その3次元立体画像と重ね合わせて、前記指定領域の状況を提示することを特徴とする医用情報提示装置。
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