JP5631584B2 - 医用画像処理装置、医用画像処理プログラム及び医用画像診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、医用画像処理装置、医用画像処理プログラム及び医用画像診断装置に関する。

従来、医用画像診断装置により収集された３次元画像データを表示する医用画像処理装置がある。ここでいう医用画像診断装置とは、Ｘ線コンピュータ断層撮影（Computer Tomography：ＣＴ）装置や磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置、Ｘ線診断装置、超音波診断装置などである。

かかる医用画像処理装置の一例として、例えば、Ｘ線ＣＴ装置により収集された大腸の３次元画像を表示する大腸解析システムがある。大腸解析システムは、ＣＴＣ（CT Colonography）と呼ばれる大腸の３次元画像表示を行う。そして、このＣＴＣで用いられる画像表示方法の１つに、仮想内視鏡（Virtual Endoscopy：ＶＥ）がある（例えば、特許文献１参照）。

ＶＥは、内視鏡画像と同様に、視点から近い位置にある物体を大きく、視点から遠い位置にある物体を小さくしたＶＥ画像を表示することができる。また、ＶＥは、視点の位置や方向を任意に設定することができるので、内視鏡では観察できない領域を表示することもできる。そして、一般的に、ＶＥでは、あらかじめ抽出された大腸内腔を通る３次元芯線の起動上で自動的に視点を移動する画像表示が行われる。このような画像表示法はフライスルー（Flythrough）表示と呼ばれる。実際の診断では、例えば、操作者は、フライスルー表示で視点の移動中に更新されるＶＥ画像を観察することで診断を行う。

ここで、ＶＥ画像は、透視投影（Perspective Projection）法によるＶＲ（Volume Rendering）画像として生成されるのが一般的である。

図９−１及び９−２は、従来の透視投影法を説明するための図である。図９−１は、透視投影法により生成される透視投影画像の一例を示している。図９−１に示すように、透視投影法によれば、内視鏡画像と同様な大腸内腔のＶＲ画像が生成される。また、図９−２は、透視投影法における視点、視線及びＦＯＶ（Field Of View）角を示している。図９−２に示すように、透視投影法では、大腸内腔に視点、視線方向、及び、視線方向を中心とする視野角であるＦＯＶが設定される。そして、透視投影法では、視線方向及びＦＯＶ角で定まる範囲に向けて視点位置から放射状に透視投影することで、図９−１に示した透視投影画像が生成される。なお、透視投影法におけるＦＯＶ角の最大値は１８０°である。

さらに、ＶＥ画像は、魚眼投影（Fisheye Projection）法により生成される場合もある。魚眼投影法とは、ＦＯＶ角を１８０°以上とした投影法である。

図１０−１及び１０−２は、従来の魚眼投影法を説明するための図である。図１０−１は、魚眼投影法により生成される魚眼投影画像の一例を示している。図１０−１に示すように、魚眼投影法によれば、視点後方にある大腸壁まで表示したＶＲ画像が生成される。また、図１０−２は、魚眼投影法における視点、視線及びＦＯＶ角を示している。図１０−２に示すように、魚眼投影法では、ＦＯＶ角が１８０°以上となるので、通常の透視投影法と比べて広い範囲を表示することができる。

特開２００８−２２０４１６号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、一方向の視線方向からでは見えない領域が存在するために診断効率及び診断精度が低減するという課題がある。

図１１は、従来の透視投影法における課題を説明するための図である。図１１に示すように、例えば、透視投影法では、投影方向が視点前方に限られるため、大腸壁の突起部に隠れて見えない範囲が存在する。このような場合には、見えない範囲に存在するポリープの診断もれが生じる可能性がある。

図１２は、従来の魚眼投影法における課題を説明するための図である。図１２に示すように、例えば、魚眼投影法では、視点後方にある大腸壁まで表示されるので、通常の透視投影法より広い範囲を表示することができる。したがって、透視投影法と比べてポリープの診断もれを低減させることができる。しかし、魚眼投影法では、フライスルー表示において、視点の直後にある大腸襞の裏側は襞を通り過ぎる瞬間に一瞬見えるだけなので、ポリープが見落とされやすい。また、視点後方部分の画像は歪んでいるためポリープの形状が変形しており、正確に診断を行うことが難しい。また、視点の後方にある部分が視点の前方にあるかのように見えるため、視点とポリープとの位置関係が把握しにくい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、一方向の視線方向からでは見えない領域を観察可能にすることで診断効率及び診断精度を向上させることができる医用画像処理装置、医用画像処理プログラム及び医用画像診断装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、医用画像処理装置が、医用画像診断装置により収集された３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、第一の視線方向から管腔臓器内を投影した第一の仮想内視鏡画像を生成する第一の画像生成手段と、前記３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、前記第一の視線方向とは逆の第二の視線方向から前記管腔臓器内を投影した第二の仮想内視鏡画像を生成する第二の画像生成手段と、前記第一の仮想内視鏡画像の視点の移動にともなって、前記第一の画像生成手段により生成された第一の仮想内視鏡画像又は前記第二の画像生成手段により生成された第二の仮想内視鏡画像のうち一方の仮想内視鏡画像の内側に他方の仮想内視鏡画像を２次元的に重ね合わせた合成画像を生成し、生成した合成画像を表示部に表示させる画像表示制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、医用画像処理プログラムが、医用画像診断装置により収集された３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、第一の視線方向から管腔臓器内を投影した第一の仮想内視鏡画像を生成する第一の画像生成手順と、前記３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、前記第一の視線方向とは逆の第二の視線方向から前記管腔臓器内を投影した第二の仮想内視鏡画像を生成する第二の画像生成手順と、前記第一の仮想内視鏡画像の視点の移動にともなって、前記第一の画像生成手順により生成された第一の仮想内視鏡画像又は前記第二の画像生成手順により生成された第二の仮想内視鏡画像のうち一方の仮想内視鏡画像の内側に他方の仮想内視鏡画像を２次元的に重ね合わせた合成画像を生成し、生成した合成画像を表示部に表示させる画像表示制御手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、本発明は、医用画像診断装置が、医用画像を収集する画像収集手段と、前記画像収集手段により収集された３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、第一の視線方向から管腔臓器内を投影した第一の仮想内視鏡画像を生成する第一の画像生成手段と、前記３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、前記第一の視線方向とは逆の第二の視線方向から前記管腔臓器内を投影した第二の仮想内視鏡画像を生成する第二の画像生成手段と、前記第一の画像生成手段により生成された第一の仮想内視鏡画像と前記第二の画像生成手段により生成された第二の仮想内視鏡画像とをそれぞれ表示部に表示させる画像表示制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、一方向の視線方向からでは見えない領域を観察可能にすることで診断効率及び診断精度を向上させることができるという効果を奏する。

図１は、本実施例に係る医用画像処理装置の構成を示す機能ブロック図である。 図２は、本実施例に係る医用画像処理装置の動作を示すフローチャートである。 図３は、３次元芯線情報記憶部により記憶される３次元芯線情報の一例を示す図である。 図４は、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部による視点及び視線の算出を説明するための図である。 図５は、逆方向ＶＥ画像生成部により生成される逆方向ＶＥ画像の一例を説明するための図である。 図６は、正逆ＶＥ画像合成表示部による正逆ＶＥ合成画像の生成を説明するための図である。 図７は、正逆ＶＥ画像合成表示部により表示部に表示される正逆ＶＥ合成画像を示す図である。 図８は、正逆ＶＥ合成画像の大腸フライスルー表示で投影される領域の変化を説明するための図である。 図９−１は、従来の透視投影法を説明するための図（１）である。 図９−２は、従来の透視投影法を説明するための図（２）である。 図１０−１は、従来の魚眼投影法を説明するための図（１）である。 図１０−２は、従来の魚眼投影法を説明するための図（２）である。 図１１は、従来の透視投影法における課題を説明するための図である。 図１２は、従来の魚眼投影法における課題を説明するための図である。

以下に、本発明に係る医用画像処理装置、医用画像処理プログラム及び医用画像診断装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例では、Ｘ線ＣＴ装置によって収集された３次元画像を表示する医用画像処理装置に本発明を適用した場合について説明する。また、以下に示す実施例では、管腔臓器の３次元画像の一例として、大腸の３次元画像を表示する場合について説明する。

まず、本実施例に係る医用画像処理装置の構成について説明する。

図１は、本実施例に係る医用画像処理装置１０の構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように、医用画像処理装置１０は、Ｘ線ＣＴ装置２０に接続されており、そのＸ線ＣＴ装置２０によって収集された画像データを処理の対象とする。

また、医用画像処理装置１０は、表示部１１と、３次元画像記憶部１２と、３次元芯線情報記憶部１３と、視点・視線移動部１４と、正方向ＶＥ画像生成部１５と、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６と、逆方向ＶＥ画像生成部１７と、正逆ＶＥ画像合成表示部１８とを有する。

なお、この医用画像処理装置１０は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることにより実現することができる。また、医用画像処理装置１０が有する各部は、所定の処理手順を規定した医用画像処理プログラムをコンピュータ装置に搭載されたプロセッサに実行させることにより実現することができる。

このとき、医用画像処理プログラムは、コンピュータ装置にあらかじめインストールされていてもよいし、磁気ディスクや光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリなどのリムーバブルな記録媒体に記録され、あるいはネットワークを介して配布されて、コンピュータ装置に適宜インストールされてもよい。また、医用画像処理装置１０の各部は、その一部又は全てをロジック回路などのハードウェアにより実現することも可能であるし、ハードウェアとソフトウェア制御とを組み合わせて実現することも可能である。

表示部１１は、医用画像処理装置１０によって処理された各種医用画像を表示する。この表示部１１は、例えば、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）モニタなどである。

３次元画像記憶部１２は、Ｘ線ＣＴ装置２０により収集された３次元画像データを記憶する。本実施例では、３次元画像記憶部１２は、大腸内部をガスで拡張して、仰臥位又は伏臥位でＣＴ撮像された腹部の３次元画像データを保存する。なお、３次元画像記憶部１２は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や半導体メモリなどである。

３次元芯線情報記憶部１３は、大腸内腔を通る３次元芯線を示す３次元芯線情報を記憶する。この３次元芯線情報記憶部１３に記憶される３次元芯線情報は、３次元画像記憶部１２により記憶された３次元画像データからあらかじめ抽出される。なお、３次元芯線情報記憶部１３は、例えば、ＨＤＤや半導体メモリなどである。

視点・視線移動部１４は、後述する正方向ＶＥ画像生成部１５により生成される正方向ＶＥ画像の視点を、大腸内腔を通る３次元芯線の軌道に沿って一定の距離間隔及び一定の時間間隔で移動させる。

正方向ＶＥ画像生成部１５は、３次元画像記憶部１２により記憶された３次元画像データに対して透視投影法による３次元処理を施すことで、視点・視線移動部１４により設定される視線方向から大腸内腔を投影した正方向ＶＥ画像を生成する。

逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６は、後述する逆方向ＶＥ画像生成部１７により生成される逆方向ＶＥ画像の視点を、視点・視線移動部１４による正方向ＶＥ画像の視点の移動にともなって再設定する。

逆方向ＶＥ画像生成部１７は、３次元画像記憶部１２により記憶された３次元画像データに対して透視投影法による３次元処理を施すことで、正方向ＶＥ画像の視線方向とは逆の視線方向から大腸内腔を投影した逆方向ＶＥ画像を生成する。

正逆ＶＥ画像合成表示部１８は、正方向ＶＥ画像生成部１５により生成された正方向ＶＥ画像と逆方向ＶＥ画像生成部１７により生成された逆方向ＶＥ画像とをそれぞれ表示部１１に表示させる。本実施例では、正逆ＶＥ画像合成表示部１８は、正方向ＶＥ画像の内側に逆方向ＶＥ画像を２次元的に重ね合わせた正逆ＶＥ合成画像を生成し、生成した正逆ＶＥ合成画像を表示部１１に表示させる。

次に、本実施例に係る医用画像処理装置１０の動作について説明する。なお、ここでは、医用画像処理装置１０全体の動作を説明するとともに、図１に示した各部により行われる処理について詳細に説明する。

図２は、本実施例に係る医用画像処理装置１０の動作を示すフローチャートである。図２に示すように、医用画像処理装置１０では、視点・視線移動部１４が、例えば、入力部（図示せず）を介して操作者から画像表示の開始指示を受け付けた場合に（ステップＳ１１，Ｙｅｓ）、３次元芯線情報記憶部１３に記憶されている３次元芯線情報に基づいて、正方向ＶＥ画像の初期視点及び初期視線を算出する（ステップＳ１２）。

図３は、３次元芯線情報記憶部１３により記憶される３次元芯線情報の一例を示す図である。図３に示すように、３次元芯線情報記憶部１３は、３次元芯線情報として、大腸内腔を通る３次元芯線を表す複数の点列データＣ１〜ＣＮを記憶する。ここで、ｎ番目の点列データは座標Ｃｎ及びベクトルＴＣｎで表される。また、各点列データは、３次元画像記憶部１２によって記憶された３次元画像データからあらかじめ抽出され、３次元芯線情報記憶部１３に記憶される。

具体的には、視点・視線移動部１４は、まず、３次元芯線情報記憶部１３に記憶されている３次元芯線情報を参照して、最初の点列データであるＣ１を取得する。その後、視点・視線移動部１４は、以下に示す式（１）及び（２）により、取得した点列データＣ１から初期視点座標Ｐｓ及び初期視線ベクトルＶｓを算出する。そして、視点・視線移動部１４は、算出した初期視点座標Ｐｓ及び初期視線ベクトルＶｓを内部メモリ（図示せず）に保存する。

なお、後に説明するが、視点・視線移動部１４は、３次元芯線情報記憶部１３により記憶された３次元芯線情報を参照して、点列データＣ１〜ＣＮを１つずつ順番に取得する。そして、視点・視線移動部１４は、最初の点列データであるＣ１を取得したときには、上述した手順で初期視点座標Ｐｓ及び初期視線ベクトルＶｓを算出する。また、視点・視線移動部１４は、ｍ番目の点列データを取得したときには、視点座標Ｐｍ及び視線ベクトルＶｍを算出する。そこで、以下に示す説明では、視点座標を総じてＰと表し、視線ベクトルを総じてＶと表す。

図２にもどって、続いて、正方向ＶＥ画像生成部１５が、視点・視線移動部１４により算出された視点及び視線に基づいて正方向ＶＥ画像を生成する（ステップＳ１３）。

具体的には、正方向ＶＥ画像生成部１５は、まず、視点・視線移動部１４により算出された視点座標Ｐ及び視線ベクトルＶを内部メモリから取得する。そして、正方向ＶＥ画像生成部１５は、取得した視点座標Ｐ及び視線ベクトルＶに基づいて、３次元画像記憶部１２により記憶された３次元画像データに対して透視投影法による３次元処理を施すことで、正方向ＶＥ画像を生成する。なお、このとき、正方向ＶＥ画像生成部１５は、ＦＯＶ角を所定の角度（例えば、９０°）に設定して、正方向ＶＥ画像を生成する。また、このとき、正方向ＶＥ画像生成部１５は、例えば、正方向ＶＥ画像における大腸内腔の空気領域の透明度を「０」に設定し、大腸内壁の透明度を「１」に設定する。

続いて、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６が、逆方向ＶＥ画像の視点及び視線を算出する（ステップＳ１４）。

図４は、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６による視点及び視線の算出を説明するための図である。具体的には、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６は、まず、視点・視線移動部１４により算出された視点座標Ｐを内部メモリから取得する。そして、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６は、図４に示すように、視点座標ＰからＦＯＶ内を放射状に投影した場合に、視点座標Ｐから最も近い位置で大腸内壁に接する接線Ｔを求める。

さらに、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６は、接線Ｔが大腸内壁に接する接点Ｓを求める。また、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６は、視点座標Ｐから接点Ｓに向かう方向へ接線Ｔを伸ばした場合に接線Ｔと大腸内壁とが交わる交点Ｋを求める。このとき、例えば、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６は、正方向ＶＥ画像生成部１５によって生成された正方向ＶＥ画像において透明度が「１」に設定されている領域の表面を大腸内壁として検出する。

そして、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６は、視線ベクトルＶに垂直であり、かつ交点Ｋを通る平面Ｈを求める。そして、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６は、正方向ＶＥ画像の視点座標Ｐの平面Ｈに対する対称点を逆方向ＶＥ画像の視点座標Ｐｒとして算出する。さらに、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６は、以下に示す式（３）により、正方向ＶＥ画像の視線ベクトルＶの逆ベクトルを逆方向ＶＥ画像の視線ベクトルＶｒとして算出する。

その後、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６は、算出した視点座標Ｐｒ及び視線ベクトルＶｒを内部メモリに保存する。

図２にもどって、続いて、逆方向ＶＥ画像生成部１７が、逆方向ＶＥ画像を生成する（ステップＳ１５）。

具体的には、逆方向ＶＥ画像生成部１７は、まず、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６により算出された視点座標Ｐｒ及び視線ベクトルＶｒを内部メモリから取得する。そして、逆方向ＶＥ画像生成部１７は、取得した視点座標Ｐｒ及び視線ベクトルＶｒに基づいて、３次元画像記憶部１２により記憶された３次元画像データに対して透視投影法による３次元処理を施すことで、逆方向ＶＥ画像を生成する。なお、このとき、逆方向ＶＥ画像生成部１７は、正方向ＶＥ画像のＦＯＶ角と同じ角度にＦＯＶ角を設定して、逆方向ＶＥ画像を生成する（図４参照）。

図５は、逆方向ＶＥ画像生成部１７により生成される逆方向ＶＥ画像の一例を説明するための図である。図５に示すように、例えば、逆方向ＶＥ画像生成部１７は、逆方向ＶＥ画像が投影される投影面Ｒをドーナツ状の領域に限定する。このとき、逆方向ＶＥ画像生成部１７は、３次元画像データの３次元空間上において、ドーナツ状領域の外径Ｏをあらかじめ決められた任意の値に設定する。例えば、逆方向ＶＥ画像生成部１７は、外径Ｏを平均的な大腸内腔の１／２の径（約２０mm）に設定する。

ここで、逆方向ＶＥ画像生成部１７は、逆方向ＶＥ画像の視点座標Ｐｒと交点Ｋとを結ぶＦＯＶ内に外径Ｏのドーナツ状領域が接するように、逆方向ＶＥ画像の視点座標Ｐｒと投影面Ｒとの距離を設定する（図４参照）。そして、逆方向ＶＥ画像生成部１７は、逆方向ＶＥ画像の視点座標Ｐｒと接点Ｓとを結ぶ線分と投影面Ｒとの交点を算出し、その交点とドーナツ状領域の中心点との間の距離をドーナツ状領域の内径Ｉとして設定する（図５参照）。

このように逆方向ＶＥ画像の投影領域を設定することにより、逆方向ＶＥ画像のドーナツ状の投影領域には、正方向ＶＥ画像に投影されない接点Ｓと交点Ｋとの間に存在する大腸内壁が投影される。

なお、逆方向ＶＥ画像生成部１７は、平面Ｈよりも逆方向ＶＥ画像の視点座標Ｐｒ側の領域は投影対象としないこととする。これにより、逆方向ＶＥ画像に投影される大腸内腔領域は、平面Ｈよりも正方向ＶＥ画像の視点座標Ｐ側の領域のみになる。この結果、本来観察したい領域、すなわち、正方向ＶＥ画像に投影されない接点Ｓと交点Ｋとの間に存在する大腸内壁が、平面Ｈよりも逆方向ＶＥ画像の視点座標Ｐｒ側の領域に存在する大腸襞によって隠れて逆方向ＶＥ画像に投影されない状況を防ぐことができる。

図２にもどって、続いて、正逆ＶＥ画像合成表示部１８が、正方向ＶＥ画像と逆方向ＶＥ画像とを合成した正逆ＶＥ合成画像を生成する（ステップＳ１６）。

図６は、正逆ＶＥ画像合成表示部１８による正逆ＶＥ合成画像の生成を説明するための図である。図６に示すように、正逆ＶＥ画像合成表示部１８は、逆方向ＶＥ画像生成部１７により生成された逆方向ＶＥ画像を平面Ｈに写像し、写像された逆方向ＶＥ画像を正方向ＶＥ画像の視点座標Ｐから投影した画像を正方向ＶＥ画像上に合成することで、正逆ＶＥ合成画像を生成する。

これにより、逆方向ＶＥ画像が、正方向ＶＥ画像には投影されない接点Ｓと交点Ｋとの間に存在する大腸内壁の端点である交点Ｋの位置に表示される。したがって、逆方向ＶＥ画像が、適度な大きさでかつ平面Ｈより逆方向ＶＥ画像の視点座標Ｐｒ側の大腸襞に隠れることなく表示される。

図２にもどって、続いて、正逆ＶＥ画像合成表示部１８は、生成した正逆ＶＥ合成画像を表示部１１に表示させる（ステップＳ１７）。

図７は、正逆ＶＥ画像合成表示部１８により表示部１１に表示される正逆ＶＥ合成画像を示す図である。図７に示すように、正逆ＶＥ合成画像では、ドーナツ状領域上に逆方向ＶＥ画像が表示される。また、ドーナツ状領域の外径より外側の領域及び内径より内側の領域に正方向ＶＥ画像が表示される。したがって、大腸フライスルーにおける前方への進行方向を見失うことがない。

なお、例えば、正逆ＶＥ画像合成表示部１８は、操作者によるマウスやキーボードの操作に応じて、ドーナツ状領域の内径内部にも逆方向ＶＥ画像を表示し、ドーナツ状領域全体が逆方向ＶＥ画像になるように表示を切り替えるようにしてもよい。

図２にもどって、続いて、視点・視線移動部１４が、３次元芯線情報記憶部１３に記憶されている全ての点列データについて処理を行っていない場合に（ステップＳ１８，Ｎｏ）、正方向ＶＥ画像の視点及び視線を大腸内に設定された３次元芯線の軌道に沿って移動させる（ステップＳ１９）。このとき、視点・視線移動部１４は、正方向ＶＥ画像の視点及び視線を一定の距離間隔及び一定の時間間隔で移動させる。

具体的には、視点・視線移動部１４は、ｍ回目に視点及び視線を移動させる場合には、以下に示す式（４）、（５）及び（６）により、視点座標Ｐｍ、視線ベクトルＶｍ、及び、３次元芯線上を始点Ｃ１から曲線に沿って移動した距離Ｌｍを算出する（図３参照）。

ここで、ΔＬは、１回の視点移動で大腸内腔の３次元芯線上を曲線に沿って移動する距離（例えば、２ｍｍ）を示す。また、Ｃ（Ｌｍ）は、大腸内腔の３次元芯線上を始点Ｃ１からＬｍだけ曲線に沿って移動した芯線上の点の３次元座標を示す。また、ベクトルＴＣ（Ｌｍ）は、Ｃ（Ｌｍ）における始点Ｃ１から終点ＣＮに向かう方向の３次元芯線の接線ベクトルである。

視点・視線移動部１４は、３次元芯線情報記憶部１３に記憶されている全ての点列データについて上記の処理を行うまでは（ステップＳ１８，Ｎｏ）、一定の時間間隔（例えば、０．２秒間隔）で視点を移動させる（ステップＳ１９）。これにより、ステップＳ１３〜Ｓ１７の処理が一定の時間間隔で繰り返し実行される。すなわち、一定の時間間隔で視点が大腸内腔の３次元芯線に沿って移動するように正逆ＶＥ合成画像を表示する大腸フライスルー表示が実現される。

図８は、正逆ＶＥ合成画像の大腸フライスルー表示で投影される領域の変化を説明するための図である。図８は、上記で説明したステップによる視点の移動にともなって、正逆ＶＥ合成画像上に表示される逆方向ＶＥ画像に投影される領域がどのように変化していくかを示している。

例えば、図８の（ａ）及び（ｂ）に示すように、視点座標Ｐの位置が正方向に進められて、視点座標Ｐに最も近い大腸壁に近付くにつれ、投影面Ｒが逆方向から平面Ｈに近付くことになる。この場合には、図８の（ｂ）に示すように、正方向ＶＥ画像では大腸壁に隠れて投影されなかった領域が投影面Ｒに全て投影されるようになる。また、図８の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、視点座標Ｐの位置が正方向にさらに進められると、視点座標Ｐに最も近かった大腸壁がＦＯＶから外れることになる。この場合には、図８の（ｃ）に示すように、次の大腸壁に隠れた領域が投影面Ｒに投影される対象となる。

このように、正逆ＶＥ合成画像の大腸フライスルー表示では、視点前方に複数の大腸壁がある場合でも、視点座標Ｐの位置に応じて、最も直近の大腸壁に隠れた領域が自動的にドーナツ状領域に表示される。したがって、操作者は、大腸フライスルー表示で診断を行う場合に、正方向ＶＥ画像では大腸壁に隠れて投影されない領域を容易に視認することができる。

図２にもどって、視点・視線移動部１４は、３次元芯線情報記憶部１３に記憶されている全ての点列データについて処理を行った場合には（ステップＳ１８，Ｙｅｓ）、正逆ＶＥ合成画像の表示処理を終了する。

上述したように、本実施例では、正方向ＶＥ画像生成部１５は、Ｘ線ＣＴ装置２０により収集された３次元画像データに対して透視投影法による３次元処理を施すことで、ある視線方向から管腔臓器内を投影した正方向ＶＥ画像を生成する。また、逆方向ＶＥ画像生成部１７は、３次元画像データに対して透視投影法による３次元処理を施すことで、正方向ＶＥ画像の視線方向とは逆の視線方向から大腸内腔を投影した逆方向ＶＥ画像を生成する。そして、正逆ＶＥ画像合成表示部１８は、正方向ＶＥ画像生成部１５により生成された正方向ＶＥ画像と逆方向ＶＥ画像生成部１７により生成された逆方向ＶＥ画像とをそれぞれ表示部１１に表示させる。したがって、本実施例によれば、一方向の視線方向からでは見えない領域を観察可能にすることで診断効率及び診断精度を向上させることができる。

また、本実施例では、逆方向ＶＥ画像生成部１７は、正方向ＶＥ画像生成部１５により生成される正方向ＶＥ画像には大腸壁に隠れて投影されない領域が逆方向ＶＥ画像に投影されるように、正方向ＶＥ画像の視点を視線方向に移動した位置に逆方向ＶＥ画像の視点を設定する。したがって、本実施例によれば、操作者が大腸壁などの遮蔽物に隠れた領域を正確に診断することができる。

また、本実施例では、正逆ＶＥ画像合成表示部１８は、正方向ＶＥ画像又は逆方向ＶＥ画像のうち一方の仮想内視鏡画像の内側に他方の仮想内視鏡画像を２次元的に重ね合わせた正逆ＶＥ合成画像を生成し、生成した正逆ＶＥ合成画像を表示部１１に表示させる。したがって、本実施例によれば、医師又は技師などの操作者がＶＥ画像を観察する際に、視線の位置を大きく変えることなく正方向及び逆方向のＶＥ画像を容易に観察することができる。

また、本実施例では、正逆ＶＥ画像合成表示部１８は、正方向ＶＥ画像の略中央に逆方向ＶＥ画像を合成した画像を正逆ＶＥ合成画像として生成する。したがって、本実施例によれば、操作者が大腸などの管腔臓器内における内壁の状態を効率よく観察することができる。

また、本実施例では、正逆ＶＥ画像合成表示部１８は、正方向ＶＥ画像の略中央に合成された逆方向ＶＥ画像の略中央にさらに正方向ＶＥ画像を合成した画像を正逆ＶＥ合成画像として生成する。したがって、本実施例によれば、操作者が大腸などの管腔臓器内における奥行き方向の状態を容易に視認することができる。

また、本実施例では、視点・視線移動部１４は、正方向ＶＥ画像生成部１５により生成される正方向ＶＥ画像の視点を、大腸内腔を通る３次元芯線の軌道に沿って移動させる。また、逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部１６は、逆方向ＶＥ画像生成部１７により生成される逆方向ＶＥ画像の視点を、視点・視線移動部１４による正方向ＶＥ画像の視点の移動にともなって再設定する。したがって、本実施例によれば、正方向ＶＥ画像の視点の位置に応じて逆方向ＶＥ画像の視点の位置も自動的に変わるので、フライスルー表示が行われる場合に、操作者が管腔臓器内を容易に観察することができる。

上記の構成によれば、正方向のフライスルー中に大腸襞に隠れて見えない大腸壁が漏れなく観察できるので、正方向と逆方向の両方向からフライスルーする必要がない。その結果、検査時間を短縮することができる。また、フライスルー表示が行われている間は、常に、一番手前の大腸襞に隠れて見えない大腸壁が逆方向ＶＥ画像上に表示されるため、隠れて見えない大腸壁を、魚眼投影法のように一瞬ではなく、長時間観察することができる。また、魚眼投影法のように、大腸襞に隠れて見えない大腸壁が歪むことがない。また、視線の前方に存在する大腸襞に隠れて見えない大腸壁が見えるようになるので、魚眼投影画像のように視点後方部分が視点前方にあるかのような誤解を招くことがない。また、１つの画面上に正逆の両画像が表示されるので、診断中に操作者が自らの視線を動かす必要がなく、視線移動による診断漏れを防ぐことができる。このようなことから、本実施例によれば、例えば、医師又は技師のＣＴＣによる術前診断（スクリーニング検査を含む）時のポリープの診断効率及び診断精度を向上させることができる。

なお、本実施例では、正方向ＶＥ画像生成部１５により生成された正方向ＶＥ画像上に、逆方向ＶＥ画像生成部１７により生成された逆方向ＶＥ画像を合成する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、正方向ＶＥ画像上で逆方向ＶＥ画像が合成される領域については、そもそも正方向ＶＥ画像をレンダリングする必要がない。そこで、正方向ＶＥ画像生成部１５が、正方向ＶＥ画像を生成する際に、まずは正方向ＶＥ画像上で逆方向ＶＥ画像が合成される領域を特定し、その領域についてはレンダリングしないようにしてもよい。これにより、画像生成にかかる処理時間を短縮することが可能になる。

また、本実施例では、正方向ＶＥ画像生成部１５が正方向ＶＥ画像を生成したのちに、逆方向ＶＥ画像生成部１７が逆方向ＶＥ画像を生成する場合について説明した（図２のステップＳ１２〜Ｓ１５参照）。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、両ＶＥ画像を生成する順番は逆になってもよい。また、正方向ＶＥ画像生成部１５による正方向ＶＥ画像の生成と、逆方向ＶＥ画像生成部１７による逆方向ＶＥ画像の生成とは、並列に実行することも可能である。その場合には、両ＶＥ画像の生成が完了したのちに、正逆ＶＥ画像合成表示部１８が、正逆ＶＥ合成画像を生成する。

また、本実施例では言及していないが、例えば、正逆ＶＥ画像合成表示部１８が、正方向ＶＥ画像における大腸内壁の表示色と逆方向ＶＥ画像における大腸内壁の表示色とを異なる色に設定してもよい。これにより、正逆ＶＥ合成画像において、正方向ＶＥ画像の領域と逆方向ＶＥ画像の領域とを明確に区別することが可能になるので、より視認しやすく正逆ＶＥ合成画像を表示することができる。

また、本実施例では、視点・視線移動部１４が、あらかじめ抽出された大腸内腔の３次元芯線に沿って視点及び視線方向を移動させる場合について説明した（図２のステップＳ１９参照）。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、視点・視線移動部１４が、正方向ＶＥ画像の視点及び視線を３次元芯線に沿って移動させる際に、進行方向の大腸内腔形状に基づいて次の視点及び視線方向を求めるようにしてもよい。これにより、例えば、あらかじめ３次元芯線が抽出されていないような場合でも、任意の視点及び視線方向に応じて正逆ＶＥ合成画像を生成して表示することができる。

また、本実施例では、正方向ＶＥ画像生成部１５及び逆方向ＶＥ画像生成部１７が、それぞれ、透視投影法により正方向ＶＥ画像及び逆方向ＶＥ画像を生成する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、正方向ＶＥ画像生成部１５及び逆方向ＶＥ画像生成部１７が、それぞれ、魚眼投影法により正方向ＶＥ画像及び逆方向ＶＥ画像を生成してもよい。これにより、より広い範囲の大腸壁領域を表示することが可能になる。

また、本実施例では、正方向ＶＥ画像上に合成される逆方向ＶＥ画像の形状をドーナツ状の円形領域とする場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、逆方向ＶＥ画像の形状は楕円形や方形、菱形などの任意の形状にすることができる。また、ドーナツ状の円形領域における内径領域の形状と外径領域の形状とを異なる形状とすることも可能である。また、大腸などの管腔臓器の形状に合わせて、逆方向ＶＥ画像の形状を変えるようにしてもよい。

また、本実施例では、Ｘ線ＣＴ装置により取得された３次元画像データが用いられる場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、ＭＲＩ装置、Ｘ線診断装置、超音波診断装置など、他の医用画像診断装置により取得された３次元画像データが用いられる場合でも本発明を同様に適用することができる。

なお、本実施例では、医用画像処理装置について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置、Ｘ線診断装置、超音波診断装置などの医用画像診断装置にも本発明を同様に適用することができる。

その場合には、例えば、医用画像診断装置において、被検体から収集したデータに基づいて画像を再構成する画像処理装置に本発明を適用する。そして、画像処理装置は、画像収集手段により収集された医用画像の３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、ある視線方向から管腔臓器内を投影した正方向ＶＥ画像を生成する。また、画像処理装置は、３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、正方向ＶＥ画像の視線方向とは逆の視線方向から管腔臓器内を投影した逆方向ＶＥ画像を生成する。そして、画像処理装置は、正方向ＶＥ画像と逆方向ＶＥ画像とをそれぞれ表示部に表示させる。

１０ 医用画像処理装置
１１ 表示部
１２ ３次元画像記憶部
１３ ３次元芯線情報記憶部
１４ 視点・視線移動部
１５ 正方向ＶＥ画像生成部
１６ 逆方向ＶＥ画像視点・視線算出部
１７ 逆方向ＶＥ画像生成部
１８ 正逆ＶＥ画像合成表示部
２０ Ｘ線ＣＴ装置

Claims (7)

1. 医用画像診断装置により収集された３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、第一の視線方向から管腔臓器内を投影した第一の仮想内視鏡画像を生成する第一の画像生成手段と、
   前記３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、前記第一の視線方向とは逆の第二の視線方向から前記管腔臓器内を投影した第二の仮想内視鏡画像を生成する第二の画像生成手段と、
   前記第一の仮想内視鏡画像の視点の移動にともなって、前記第一の画像生成手段により生成された第一の仮想内視鏡画像又は前記第二の画像生成手段により生成された第二の仮想内視鏡画像のうち一方の仮想内視鏡画像の内側に他方の仮想内視鏡画像を２次元的に重ね合わせた合成画像を生成し、生成した合成画像を表示部に表示させる画像表示制御手段と
   を備えたことを特徴とする医用画像処理装置。
2. 前記第二の画像生成手段は、前記第一の画像生成手段により生成される第一の仮想内視鏡画像には前記管腔臓器内の突起物に隠れて投影されない領域が前記第二の仮想内視鏡画像に投影されるように、前記第一の仮想内視鏡画像の視点を前記第一の視線方向に移動した位置に前記第二の仮想内視鏡画像の視点を設定することを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記画像表示制御手段は、前記第一の仮想内視鏡画像の略中央に前記第二の仮想内視鏡画像を合成した画像を前記合成画像として生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記画像表示制御手段は、前記第一の仮想内視鏡画像の略中央に合成された前記第二の仮想内視鏡画像の略中央にさらに前記第一の仮想内視鏡画像を合成した画像を前記合成画像として生成することを特徴とする請求項３に記載の医用画像処理装置。
5. 前記第一の画像生成手段により生成される第一の仮想内視鏡画像の視点を前記管腔臓器内に設定された軌道に沿って移動させる視点移動手段と、
   前記第二の画像生成手段により生成される第二の仮想内視鏡画像の視点を前記視点移動手段による前記第一の仮想内視鏡画像の視点の移動にともなって再設定する視点設定手段と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の医用画像処理装置。
6. 医用画像診断装置により収集された３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、第一の視線方向から管腔臓器内を投影した第一の仮想内視鏡画像を生成する第一の画像生成手順と、
   前記３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、前記第一の視線方向とは逆の第二の視線方向から前記管腔臓器内を投影した第二の仮想内視鏡画像を生成する第二の画像生成手順と、
   前記第一の仮想内視鏡画像の視点の移動にともなって、前記第一の画像生成手順により生成された第一の仮想内視鏡画像又は前記第二の画像生成手順により生成された第二の仮想内視鏡画像のうち一方の仮想内視鏡画像の内側に他方の仮想内視鏡画像を２次元的に重ね合わせた合成画像を生成し、生成した合成画像を表示部に表示させる画像表示制御手順と
   をコンピュータに実行させることを特徴とする医用画像処理プログラム。
7. 医用画像を収集する画像収集手段と、
   前記画像収集手段により収集された３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、第一の視線方向から管腔臓器内を投影した第一の仮想内視鏡画像を生成する第一の画像生成手段と、
   前記３次元画像データに対して透視投影法又は魚眼投影法による３次元処理を施すことで、前記第一の視線方向とは逆の第二の視線方向から前記管腔臓器内を投影した第二の仮想内視鏡画像を生成する第二の画像生成手段と、
   前記第一の画像生成手段により生成された第一の仮想内視鏡画像と前記第二の画像生成手段により生成された第二の仮想内視鏡画像とをそれぞれ表示部に表示させる画像表示制御手段と
   を備えたことを特徴とする医用画像診断装置。

Images