JP6214987B2 - 医用画像表示装置および医用画像表示システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像表示装置および医用画像表示システムに関する。

近年、医用画像撮像機器（以下、モダリティ装置とする）は被検体の多様な情報を収集できるようになり、取得できる画像データも高解像度化している。それに伴って医用画像のデータサイズは増大し、医用画像表示装置における表示速度を低下させる原因となっている。特に、画像診断において大量の画像を読影して診断を下すユーザにとって、画像表示速度が低速なことは、読影に対するストレスとなる。早期診断および早期治療が求められる現在の医療においては、大量の画像データを円滑に処理することは必然である。このように、医用画像診断装置は画像表示速度の向上が求められるようになった（たとえば、特許文献１）。

特開２００６−３３８２９３号公報

ＣＴやＭＲＩなどのモダリティ装置で取得される医用画像データは、１回の撮像で異なる撮像位置において撮像した多数のフレーム画像を取得できる３次元画像データが多くなってきている。たとえば、Ｘ線ＣＴ装置では高速回転ヘリカルスキャンと８列、１６列、６４列などの並列検出器との組合せシステムによる３次元撮像法が確立している。また、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置においては、傾斜磁場系、高周波磁場系、ＲＦコイル系の性能向上に伴う高速撮影法の性能アップにより息止め下の３次元撮像法が確立している。３次元画像データは従来の２次元画像データより、大量の情報を取得することができる。このように大量の情報を取得することができるようになったことで、医用画像データを用いた画像診断の精度は向上してきている。

特に、ＭＲＩを用いた拡散メージングは神経線維の異方性の検出や、異方性を用いた神経線維の描出などの脳神経域において拡散テンソルイメージング（ＤＴＩ:Diffusion Tensor Imaging）として発展している。ＤＴＩは、神経線維内の水分子などの粒子が熱によるブラウン運動により散らばっていく拡散効果を強調した拡散強調画像(ＤＷＩ:Diffusion Weighted Image)をテンソル解析することにより得られる画像である。生体内の水分子は神経の長軸方向に沿って大きく拡散するため、ＤＷＩでは神経の走行方向に関する情報を取得することができる。多方向から撮像した複数のＤＷＩを用いることで、神経の走行方向に対応する固有のベクトル成分をカラーＲＧＢ成分で表現したcolor encoded ＤＴＩ（ＣＥＤＴＩ）を得ることもできる。

さらに、ＤＴＩの有する神経線維の走行方向の情報から画像処理により、各ベクトルをトラッキングして神経を連続的な３次元像として表示する拡散テンソルトラクトグラフィ（ＤＴＴ：Diffusion Tensor Tractgraphy）が提供されている。このＤＴＴは脳の神経線維がどのような神経活動領域と連絡しているかを知る手掛かりとなる。したがって、ＤＴＴは脳の高次機能解析や手術支援システムへの応用が期待されている。

このようなＤＴＩもしくはＤＴＴは、脳に存在する何万本もの神経線維の３次元的な走行方向を表現した画像である。１本の神経線維に対する画像データは多数の点データから構成されており、神経線維の数は何万本にも及ぶ。神経線維の３次元的な走行方向を表すデータの集合を走行データと呼ぶこととする。このような神経線維の走行状態を正しく把握するためには、奥行情報が表現された投影画像の表示が不可欠となるが、多数の神経線維それぞれについて、奥行情報を求める必要があるため、投影画像の描画処理には時間がかかる。さらに、医師等のユーザは複雑に絡み合った神経の走行方向を画面上で確認するには、表示された奥行情報が付加された投影画像（以下、表示画像という）を拡大し、あるいは回転させる操作を行う必要がある。このような医師等ユーザが行う表示の拡大、回転といった操作に合わせて、医用画像表示装置は表示画像の描画処理を逐次的に行い、画像を表示する必要がある。

したがって、表示画像の描画処理を高速化し、表示速度を速めることで、医師等ユーザの拡大または回転といった操作に対応して円滑な画面表示を行う医用画像表示装置および医用画像表示システムが要望されている。

本実施形態に係る医用画像表示装置は、神経線維の３次元的な走行方向を表す点データの集合である走行データを取得するデータ取得部と、表示画像の拡大縮小率および回転角度の少なくともいずれか一方の操作指示を取得する画面情報取得部と、前記画面情報取得部によって取得された前記操作指示に基づいて、前記走行データの各点データから奥行情報を除外した投影画像を生成し、当該投影画像を複数の２次元描画領域に分けて描画処理を行う部分画像生成処理部と、前記部分画像生成処理部で前記描画領域毎に生成した画像を合成して、前記表示画像を生成する表示画像生成部と、を備え、前記部分画像生成処理部は、前記投影画像の点データの分布に基づいて前記複数の２次元描画領域を設定し、前記投影画像を当該設定した描画領域で分割し、前記描画領域毎に前記描画処理を行うことを特徴とする。

実施形態に係る医用画像表示装置の一例を示す概念的な構成図。 実施形態に係る医用画像表示装置の機能構成例を示す機能ブロック図。 脳神経線維の表示画像を模式的に表した図。 脳神経線維の表示画像を模式的に説明した図。 実施形態に係る医用画像表示装置の動作の一例を示すフローチャート。 実施形態に係る医用画像表示装置の走行データから単純投影画像を生成する方法および点データ数の算出方法を説明する図。 実施形態に係る医用画像表示装置の部分画像生成処理部が処理する点データ数が均等になるように２次元描画領域を分割する方法を説明する図。 実施形態に係る医用画像表示装置の部分画像生成処理部が２次元描画領域および走行データを分割する方法を説明する図。 実施形態に係る医用画像表示装置の各部分画像生成処理部が部分走行データから部分表示画像を生成する方法を説明する図。 実施形態に係る医用画像表示装置の表示画像生成部がそれぞれの部分表示画像を結合する方法を説明する図。 実施形態に係る医用画像表示装置の部分画像生成処理部の処理時間が均等になるように２次元描画領域を分割する方法を説明する図。 実施形態に係る医用画像表示システムの一例を示す概念的な構成図。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。

（１）構成
図１は、実施形態に係る医用画像表示装置の一例を示す概念的な構成図である。図１が示すように、医用画像表示装置１００は、通信制御装置１０、主記憶装置２０、メインプロセッサ３０、複数のサブプロセッサ４０、表示部５０、入力部６０を備えている。

医用画像表示装置１００は、通信制御装置１０を介して電子ネットワーク経由で医用画像一元管理サーバ２００、モダリティ装置３００と接続している。医用画像表示装置１００は医用画像一元管理サーバ２００またはモダリティ装置３００から医用画像データを電子ネットワーク経由で取得する。

実施形態に係る医用画像表示装置１００で取得される医用画像データは、脳神経線維の走行方向の情報を有するＤＴＩもしくはＤＴＴといった奥行情報を有する３次元画像データである。脳神経線維の走行方向の情報を有する３次元画像データを走行データと呼ぶこととする。

通信制御装置１０は、ネットワーク形態に応じた種々の通信プロトコルを実装する。この各種通信プロトコルに従って、医用画像表示装置１００は医用画像一元管理サーバ２００、モダリティ装置３００と電子ネットワークを介して接続する。ここで、電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全体を意味し、病院基幹ＬＡＮ、無線／有線ＬＡＮやインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバー通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。

取得した走行データをもとに、主記憶装置２０に格納されたプログラムが、複数のサブプロセッサ４０によって実行されることで、奥行情報が付加された表示画像が描画される。走行データをもとに生成された奥行情報が付加された表示画像を、単に表示画像と呼ぶこととする。

複数のサブプロセッサ４０への描画処理の分配は、主記憶装置２０に格納されたプログラムをメインプロセッサ３０が実行することで処理される。このように医用画像表示装置１００は複数のサブプロセッサ４０が描画処理を分散して処理することにより、描画処理を高速化している。サブプロセッサ４０は、内部に複数のプロセッサコアを実装したマルチコアプロセッサで構成されてもよいし、複数のプロセッサから成るマルチプロセッサで構成されてもよい。

主記憶装置２０は、ＲＡＭとＲＯＭをはじめとする記憶媒体などにより構成され、磁気的もしくは光学的記憶媒体または半導体メモリなどの、メインプロセッサ３０およびサブプロセッサ４０により読み取り可能な記憶媒体を含んだ構成を有し、これらの記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。

表示部５０は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示装置により構成されるほか、メインプロセッサ３０およびサブプロセッサ４０の制御に従って表示画像をディスプレイ表示する。

入力部６０は、たとえばキーボード、タッチパネル、テンキー、マウスなどの一般的な入力装置により構成され、ユーザの画像の移動、回転または拡大といった操作指示に対応した入力信号をメインプロセッサ３０に出力する。

図２は、実施形態に係る医用画像表示装置１００の機能構成例を示す機能ブロック図である。図２が示すように、医用画像表示装置１００は、データ取得部３１、画面情報取得部３３、表示画像生成部３５、部分画像生成処理部４１、表示部５０、入力部６０を有する。上記構成のうち、データ取得部３１、画面情報取得部３３、および表示画像生成部３５は、メインプロセッサ３０が主記憶装置２０に格納されたプログラムを実行することで実現する機能である。また、部分画像生成処理部４１の各機能は主記憶装置２０に格納されたプログラムを複数のサブプロセッサ４０が実行することによって実現される機能である。

図２が示すように、医用画像表示装置１００の部分画像生成処理部４１は、部分画像生成処理部Ａ４１ａ、部分画像生成処理部Ｂ４１ｂ、部分画像生成処理部Ｃ４１ｃ、部分画像生成処理部Ｄ４１ｄの４つを備えている。これらの部分画像生成処理部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、複数のサブプロセッサ４０でそれぞれ並列処理される機能である。また、本実施例に係る医用画像表示装置１００では４つの部分画像生成処理部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから成る部分画像生成処理部４１を示しているが、部分画像生成処理部４１が備える部分画像生成処理部の数は２つ以上であれば４つに限らなくてよい。

データ取得部３１は、医用画像一元管理サーバ２００またはモダリティ装置３００から電子ネットワークを介してＤＴＴまたはＤＴＩなどの走行データを取得する。

画面情報取得部３３は、表示部５０に表示画像を表示する際に、ユーザが入力部６０より入力した画像の拡大縮小率および回転角度の少なくともいずれか１つを取得する。ここで回転角度には回転方向が含まれるものとする。この表示画像の拡大縮小率および回転角度は、表示部５０に最初に画像を表示する際にユーザが設定してもよいし、初期値をあらかじめ設定しておき、初期値に対する増減分をユーザが設定するようにしてもよい。表示画像がいったん表示部５０に表示されたら、ユーザは表示画像を拡大もしくは回転させることによって、観察したい神経線維が見えるように表示を操作する。この操作によって取得される拡大縮小率および回転角度を画面情報取得部３３は取得する。

部分画像生成処理部４１は、画面情報取得部３３が取得した拡大縮小率および回転角度に従って、データ取得部３１で取得した走行データから、単純投影画像を生成する。単純投影画像は、走行データを画面情報取得部３３が取得した拡大縮小率および回転角度で変換し、奥行情報を排除して投影処理することで生成することができる。画面情報取得部３３が取得した拡大縮小率および回転角度に従って走行データから単純投影画像を生成する方法は後述する。

さらに、部分画像生成処理部４１は、単純投影画像の２次元描画領域を複数ある部分画像生成処理部４１の数にあわせて分割する。２次元描画領域の分割は、それぞれの部分画像生成処理部４１の処理速度が均一になるように行われる。図２に示した医用画像表示装置１００の実施形態では、部分画像生成処理部Ａ４１ａ、部分画像生成処理部Ｂ４１ｂ、部分画像生成処理部Ｃ４１ｃ、部分画像生成処理部Ｄ４１ｄの４つの部分画像生成処理部を有するため、２次元描画領域を４つに分割する。続いて、部分画像生成処理部４１は、４つに分割された部分２次元描画領域のそれぞれに対応するように走行データを分割し、４つの部分走行データを生成する。

部分画像生成処理部Ａ４１ａ、部分画像生成処理部Ｂ４１ｂ、部分画像生成処理部Ｃ４１ｃ、部分画像生成処理部Ｄ４１ｄは、分割された４つの部分走行データに対応する部分表示画像を生成する。部分画像生成処理部４１での部分表示画像の生成については後述する。

部分画像生成処理部４１が生成した部分表示画像は表示画像生成部３５によって結合され、表示画像が生成される。

表示部５０は、上述したように一般的な表示装置としての機能を持ち、生成された表示画像を表示する。

図３は、脳神経線維の表示画像を模式的に表した図である。ＤＴＴは神経線維一本一本の走行方向を３次元的に表現した３次元画像である。神経線維一本一本は直線ではなく、脳内を蛇行して走行し、らせん状に他の神経線維と複雑に絡み合っている。ＤＴＴではその複雑な神経線維網を画面上に表現する際に、ユーザの手前に存在する神経線維と奥に存在する神経線維とを奥行情報を使って区別して表示している。このようなＤＴＴ画像を拡大したり、回転させたりすることによって、ユーザは観察面を様々に変更し、網目状に張り巡らされた神経線維の走行を把握する。

脳内の神経線維の数は何万本とあり、それぞれの神経線維一本一本の空間的な配置を再現したＤＴＴ画像を表示するには、描画処理に大きな負荷が生じる。また、前述したように、神経線維は直線ではなく、前後左右にある他の神経線維と複雑に絡み合っている。そのため、ユーザはＤＴＴ画像を拡大したり回転させたりして観察することによってはじめて神経線維の態様を知ることができる。しかしながら、このようなＤＴＴ画像の拡大や回転といった操作毎に描画処理は実行されるため、この描画処理速度が障壁となり、円滑に画像を表示することが困難である。

ＤＴＩもＤＴＴと同様に神経線維の奥行き情報を有している。この奥行き情報をもとに神経線維に着色を行うＣＥＤＴＩでは、ＤＴＴの描画処理と同様に、描画処理速度が障壁となり、表示速度が低下するという問題がある。

図４は、脳神経線維の表示画像を模式的に説明した図である。図４（ａ）は図３に示した脳神経線維の表示画像と同じ模式図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）右上の白抜き矢印で示した破線円の中央にある立方体を拡大したものである。図４（ｂ）には３本の神経線維が立方体内に示されている。図４（ｃ）は、図４（ｂ）をさらに拡大した図である。表示画像は、神経線維一本一本を点データの集合で表現している。このように図４（ｂ）では線状に示されている３本の神経線維が、これを拡大した図４（ｃ）では、それぞれの神経線維は点が集合した線として表現されている。

このようにＤＴＴおよびＤＴＩによる脳神経線維の表示画像の描画は、この点データのもつ奥行情報をもとに、神経線維一本一本の奥行きを考慮して行われる。そのため、点データ数が多いほど表示画像の描画処理は遅くなる。１本の神経線維は多数の点データから構成されており、脳内の神経線維の数は何万本とあるため、これらすべての点データについて表示画像を生成しようとすると、描画処理に多大な時間がかかる。本実施形態に係る医用画像表示装置１００は、表示画像の表示において障壁となっている描画処理を、複数の部分画像生成処理部４１が分散して実行し、個々の部分画像生成処理部４１が実行する描画処理の量を減らすことで個々の処理速度を速め、全体として表示速度を高速化するというものである。

（２）動作
図５は、実施形態に係る医用画像表示装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。

図５のＳＴ１０１では、データ取得部３１が医用画像一元管理サーバ２００もしくは、モダリティ装置３００から走行データを取得する。

図５のＳＴ１０３では、画面情報取得部３３が表示画像を表示する際にユーザが入力部６０より入力した、画像の拡大縮小率および回転角度の少なくともいずれか１つを取得する。

図５のＳＴ１０５では、部分画像生成処理部４１が走行データから単純投影画像を生成する。

図５のＳＴ１０７では、部分画像生成処理部４１が単純投影画像の２次元描画領域に含まれる点データの総数が算出する。この点データの総数が単純投影画像のデータ量を示している。単純投影画像生成部４１における単純投影画像の生成処理と２次元描画領域の点データ数の算出方法について、図６を用いて詳細に説明する。

図６は、実施形態に係る医用画像表示装置１００の走行データから単純投影画像を生成する方法および点データ数の算出方法を説明する図である。図６（ａ）は、Ｘ軸の上部の表示画像を白抜き矢印Ａの方向から観察しようとする場合を説明している。白抜き矢印Ａの方向から観察する場合、ユーザは表示画像を、Ｘ軸を中心として右回りにθ度回転させる必要がある。表示画像をＸ軸方向にθ度回転させると、図６（ａ）のＸ軸の下方に示されたように、表示画像をユーザの視線Ｂの方向から観察することができるようになる。

実施形態に係る医用画像表示装置１００は、このように画像を回転、拡大縮小した後の表示画像を描画する処理を分散して行うことで、表示速度を高速化するものである。走行データに含まれる多数の点データから、奥行情報を表現した表示画像の描画処理を行うには時間がかかる。その描画処理を分散するために、画面情報取得部３３で取得した拡大縮小率および回転角度で投影した、奥行情報を持たない単純投影画像を生成し、その単純投影画像の２次元描画領域が有するデータ量に基づき、描画処理の速度が均一になるように処理を分散させている。単純投影画像は、奥行情報を持たない画像であるため、表示画像の描画処理と比較してはるかに高速に生成することができる。単純投影画像は、走行データを画面情報取得部３３で取得した拡大縮小率および回転角度で投影する際に、奥行情報を排除して生成される。

図６（ｂ）および図６（ｃ）は、単純投影画像の生成方法を模式的に説明する図である。図６（ｂ）は５つの点データから成る走行データを示している。図６（ｂ）の右側は、この走行データを視線Ｂから観察する例を示している。図６（ｂ）の右下には、視線Ｂと平行にＺ軸が示されており、Ｚ軸と垂直方向に直行するＹ軸と、水平方向に直行するＸ軸とがそれぞれ示されている。図６（ｂ）左側には、各点データの座標が示されており、各点データの座標はＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸で表される。たとえば、１番の点データの座標は「（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）」、２番の点データの座標は、「（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）」と示されている。

図６（ｂ）の右側に示した走行データから表示画像を描画するにあたり、その描画処理を分割するために図６（ｃ）右側に示す単純投影画像を生成する。単純投影画像は前述したとおり、走行データから奥行情報を取り除いて視線Ｂの方向に投影した画像である。図６（ｂ）左側に示した各点データの座標において、奥行情報は視線Ｂと平行なＺ軸の情報である。したがって、図６（ｃ）左側に示すように、単純投影画像は、（ｂ）左側に示した各点データの座標からＺ座標を取り除いたデータとなる。すなわち、１番の点データの座標は「（Ｘ１，Ｙ１）」、２番の点データの座標は、「（Ｘ２，Ｙ２）」となる。このように生成された単純投影画像は、描画処理の障壁となっている奥行情報を持たない画像であるため、生成が容易である。

図６（ｂ）右側に示した走行データを、ユーザが視線Ｂの方向から観察した場合、２番と３番の点データは４番の点データと重なり合う。したがって、図６（ｃ）右側に示した単純投影画像では、１番、４番および５番の点データしか表示されない。しかし、単純投影画像は、図６（ｂ）左側に示した各点データの座標からＺ軸の情報を取り除いた図６（ｃ）左側に示すデータから生成されている。したがって、走行データにおいて存在した２番と３番の点データの情報が消去されたわけではない。図６（ｃ）左側に示すように、単純投影画像の２次元描画領域には、図６（ｂ）左側に示したもとの走行データに存在する点データと同じ数の点データが存在する。したがって、図６（ｃ）右側に示す単純投影画像では完全に重なって表示されない点データの場合でも、それぞれの点を１個として数えることができる。したがって、図６（ｃ）の単純投影画像の２次元描画領域に存在する総点データ数は５個と算出することができる。

図５のＳＴ１０９では、部分画像生成処理部４１が単純投影画像の２次元描画領域を分割するにあたり、各部分画像生成処理部４１に負荷の偏りや、性能の差があるかどうか判定する。各部分画像生成処理部４１に負荷の偏りや、性能の差がない場合は、図５のＳＴ１１１で総点データ数を部分画像生成処理部４１の数で割った値が算出される。

図５のＳＴ１１３では、単純投影画像の２次元描画領域が部分画像生成処理部４１の数に応じて分割される。それぞれの２次元描画領域が有する点データ数が均一になるように、ＳＴ１１１で算出した点データ数を有する部分２次元描画領域に分割する。

さらに、図５のＳＴ１１５では、走行データを部分画像生成処理部４１の数に応じて部分走行データに分割する。走行データが分割されることで、部分２次元描画領域のそれぞれ対応する部分走行データが生成される。

なお、ＳＴ１０９の処理は省略可能であり、各部分画像生成処理部４１に負荷の偏りや、性能の差があるかどうか判定せずにＳＴ１０７からＳＴ１１１の処理に進んでもよい。

図７は、実施形態に係る医用画像表示装置１００の部分画像生成処理部４１が処理する点データ数が均等になるように２次元描画領域を分割する方法を説明する図である。図２で示されたように、４つの、部分画像生成処理部Ａ４１ａ、部分画像生成処理部Ｂ４１ｂ、部分画像生成処理部Ｃ４１ｃ、部分画像生成処理部Ｄ４１ｄで処理される例を説明する。

図７（ａ）に示した走行データを視線Ｂの方向から観察した表示画像を生成しようとするとき、図７（ｂ）左側に示した単純投影画像が取得される。図７（ｂ）右側に示した表は、単純投影画像の２次元描画領域に含まれる総点データ数、医用画像表示装置１００の部分画像生成処理部４１の数、および部分２次元描画領域あたりの点データ数を示す。図７（ｂ）右表にあるように、たとえば、図７（ｂ）左側の単純投影画像の２次元描画領域には８０個の点データが含まれるものとする。本実施形態に係る医用画像表示装置１００の部分画像生成処理部４１の数は４つであるから、１つの部分画像生成処理部４１が処理を担当する点データの数は、総点データ数を部分画像生成処理部４１の数で割った数である。したがって、部分画像生成処理部４１はそれぞれの部分２次元描画領域に２０個の点データが含まれるように２次元描画領域を分割する。

図８は、実施形態に係る医用画像表示装置１００の部分画像生成処理部４１が２次元描画領域および走行データを分割する方法を説明する図である。図８（ａ）は２次元描画領域の点データ数が均等になるように分割する図を示している。図８（ａ）左側に示すように、２次元描画領域を破線で示した分割線で分割する。分割線で分けられたそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの領域には、点データが２０個ずつ含まれる。図８（ａ）右側は、２次元描画領域をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各領域を実際に分割し、部分２次元描画領域Ａ、部分２次元描画領域Ｂ、部分２次元描画領域Ｃ、部分２次元描画領域Ｄに分割した図を示している。

図８（ｂ）は走行データをそれぞれの部分２次元描画領域Ａ乃至Ｄに対応する部分走行データに分割する図を示している。図８（ｂ）左側に示すように、走行データも２次元描画領域と同じ分割線で分割する。したがって、分割線で分けられたそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの領域には、点データが２０個ずつ含まれる。それぞれの点データは２次元描画領域の点データと対応する点データである。図８（ｂ）右側は、走行データのＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各領域を実際に分割し、部分走行データＡ、部分走行データＢ、部分走行データＣ、部分走行データＤに分割した図を示している。

図５のＳＴ１１７では、各部分画像生成処理部が部分表示画像を投影する。

図９は、実施形態に係る医用画像表示装置１００の各部分画像生成処理部が部分走行データから部分表示画像を生成する方法を説明する図である。図９（ａ）は部分画像生成処理部Ａ４１ａ、図９（ｂ）は部分画像生成処理部Ｂ４１ｂ、図９（ｃ）は部分画像生成処理部Ｃ４１ｃ、図９（ｄ）は部分画像生成処理部Ｄ４１ｄを示している。各部分画像生成処理部４１を示す枠内の左側には、部分画像生成処理部４１で生成された部分走行データＡ、部分走行データＢ、部分走行データＣ、部分走行データＤがそれぞれ示されている。各部分画像生成処理部４１の右側には、それぞれが担当する部分走行データを視線Ｂの方向から投影した場合に生成される部分表示画像が示されている。各部分画像生成処理部４１は、担当する部分走行データの各点データの奥行情報を計算し、部分表示画像を描画する。

図５のＳＴ１１９では、表示画像生成部３５が各部分画像生成処理部４１によって生成された部分表示画像を結合して１つの表示画像を生成する。

図５のＳＴ１２１では、表示画像生成部３５が生成した表示画像を表示部５０が表示する。

図１０は、実施形態に係る医用画像表示装置１００の表示画像生成部３５がそれぞれの部分表示画像を結合し、結合した表示画像を表示部５０が表示する方法を説明する図である。図１０の表示画像生成部３５の左側には、各部分画像生成処理部４１が生成した部分表示画像Ａ、部分表示画像Ｂ、部分表示画像Ｃ、部分表示画像Ｄが示されている。図１０の表示画像生成部３５の右側は、これらの部分表示画像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを結合して生成された一つの表示画像が示されている。図１０右側には、表示部５０が示されており、表示画像生成部３５が部分表示画像を結合した表示画像を表示している。

このように描画処理を分散させることによって、医用画像表示装置１００の描画処理にかかる負荷が軽減され、表示画像の表示に必要な時間を短縮することができる。図７が示すように、部分２次元描画領域に含まれる点データの数が均一になるように２次元描画領域を振り分けると、各部分画像生成処理部が行う処理が均一になるため、それぞれの応答時間が均一化される。したがって、処理の終わっていない部分画像生成処理部の応答を待つ時間が発生しにくくなり、描画処理全体の処理時間を短縮し、より円滑に表示画像を表示することができる。

図５のＳＴ１３１では、各部分画像生成処理部４１に負荷の偏りや、性能の差がある場合に、各部分画像生成処理部の処理速度が均等になる点データ数が算出される。

図１１は実施形態に係る医用画像表示装置１００の部分画像生成処理部４１の処理時間が均等になるように２次元描画領域を分割する方法を説明する図である。図１１（ａ）左表は、図７（ｂ）と同様の単純投影画像の２次元描画領域について算出された総点データ数と、実施形態に係る医用画像表示装置１００の部分画像生成処理部４１の数が示されている。図１１（ａ）右表は、各部分画像生成処理部４１の処理時間が均一になるように部分２次元描画領域あたりの点データ数を算出した表である。この表における処理速度は、部分画像生成処理部Ａ４１の性能を１．０として算出している。処理速度を求める基準は、一定の処理に必要な時間、クロック数、コア数、スレッド数、メモリ量、データＩ／Ｏ量などのプロセッサの性能を示す一般的な数値に基づいて決定することができる。また、ある部分画像生成処理部４１の処理速度を基準する方法以外にも、基準となる値を設定し、その基準値をもとに処理速度を算出してもよい。さらに、表示画像の拡大もしくは回転といった操作が逐次行われている場合は、部分画像生成処理部４１での処理が完了しないうちに、新たな描画処理命令が到達する場合も考えられる。このような場合には、各部分画像生成処理部４１の負荷に軽重が生じてしまうことも考えられる。そこで、負荷の軽重によって生ずる処理速度を動的に算出することにより、点データ数を分配してもよい。

図１１（ａ）右表の各部分画像生成処理部４１の処理速度の列から、部分画像生成処理部Ｂ４１ｂは同じ時間で処理できる量が部分画像生成処理部Ａ４１の半分である。図１１（ａ）右表に示されるように、処理速度はそれぞれ、部分画像生成処理部Ａ４１が１．０、部分画像生成処理部Ｂ４１ｂが０．５、部分画像生成処理部Ｃ４３が１．５、部分画像生成処理部Ｄ４３が２．０となる。総点データ数８０を全体の処理速度５．０で割った値に、各部分画像生成処理部４１の処理速度を掛けると、同じ処理時間で各部分画像生成処理部４１が処理できる点データ数を算出することができる。このように、図１１（ａ）右表の２次元描画領域あたりの点データ数を算出することができる。

図５のＳＴ１３１の処理により算出された点データ数に基づき、前述した図５のＳＴ１１５において２次元描画領域が分割される。図１１（ｂ）左図は、図１１（ａ）右表に示した２次元描画領域あたりの点データ数にもとづいて分割した図を示している。図８（ａ）左図と同様に、２次元描画領域を破線で示した分割線で分割する。図１１（ｂ）の例では、分割線で分けられたそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの領域には、点データがそれぞれ１６、８、２４、３２個含まれる。図１１（ｂ）右図は、２次元描画領域のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各領域を、部分２次元描画領域Ａ、部分２次元描画領域Ｂ、部分２次元描画領域Ｃ、部分２次元描画領域Ｄを分割した図を示している。図１１（ｃ）は、図８（ｂ）と同様に走行データのＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各領域を、部分走行データＡ、部分走行データＢ、部分走行データＣ、部分走行データＤに分割した図を示している。

図１１で分割された各部分２次元描画領域および部分走行データは、それぞれの部分画像生成処理部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに振り分けられ、部分表示画像が描画される。さらに、前述の図５のＳＴ１１９の処理により、各部分画像生成処理部４１が生成した部分表示画像を合成し、表示画像を生成する。図５のＳＴ１２１で示すように、表示部５０が表示画像をディスプレイに表示する。

図１１で示したように、各部分画像生成処理部４１の処理速度に合わせて２次元描画領域を分割することで、医用画像表示装置１００を構成する複数の部分画像生成処理部４１を最大限に活用することができる。各部分画像生成処理部４１の処理速度を加味して描画処理が分配されれば、個々の部分画像生成処理部４１の処理時間を均一にすることができ、処理速度の遅い部分画像生成処理部４１の応答を待つ時間が発生しにくくなる。また、描画命令が発生する都度、各部分画像生成処理部４１の処理速度を把握し、動的に描画処理を分配することが可能となるため、より効率的に部分画像生成処理部４１を稼働させ、表示速度を高速化することができる。

（３）その他の実施形態
上述した実施形態にかかる医用画像表示装置１００において、マルチプロセッサまたはマルチコアプロセッサによる描画処理の分散処理について説明したが、実施形態はこれに限られるものではない。たとえば、表示装置を備えたクライアント端末により、電子ネットワークを介して制御された複数のサーバによって、描画処理を分散して行うクライアントサーバシステムで構成されてもよい。このように複数のコンピュータによって描画処理が分散処理される医用画像表示システム１の実施形態について、以下で説明する。

図１２は実施形態に係る医用画像表示システムの一例を示す概念的な構成図である。図１に示すように、医用画像表示システム１は医用画像一元管理サーバ２００、医用画像撮像システム５００、医用画像診断装置６００、複数のコンピュータ７００を備えている。医用画像撮像システム５００は医用画像を実際に撮像するモダリティ装置３００と、そのモダリティ装置を制御するモダリティ制御装置４００から構成されている。

モダリティ装置３００は、医用画像を撮像する装置であり、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩなどの各種医用画像撮像装置を含む。

モダリティ制御装置４００は、モダリティ装置３００で医用画像を撮像する際の撮影条件や造影処理の入力や、取得した医用画像を出力することができるモダリティ装置３００のコントロール用コンピュータである。モダリティ制御装置４００は、モダリティ装置３００に組み込まれた構成であってもよいし、モダリティ装置３００とネットワークを介して接続された独立した構成であって、一般的なパーソナルコンピュータまたは、ワークステーションのようなパーソナルコンピュータより高性能なコンピュータで構成されていてもよい。

医用画像診断装置６００は、医用画像の診断に使用される端末であって、医用画像診断に使用されるソフトウェアなどが搭載されたコンピュータである。医用画像診断装置６００は、一般的なパーソナルコンピュータで構成されていてもよいし、ワークステーションで構成されていてもよい。

モダリティ制御装置４００および医用画像診断装置６００は、その内部構成として主記憶装置２０、プロセッサ３０、表示手段５０、入力手段６０などを有している。医用画像表示システム１で描画処理された表示画像はモダリティ制御装置４００および医用画像診断装置６００の表示手段５０を用いて表示される。画像の拡大縮小率および回転角度といった画像の操作は、入力手段６０によって取得される。

医用画像一元管理サーバ２００は、医用画像撮像システム５００で取得した医用画像データを蓄積したデータベースである。医用画像撮像システム５００で取得された医用画像データは電子ネットワーク経由で医用画像一元管理サーバ２００に送信される。また、医用画像診断装置６００も電子ネットワークを介して医用画像一元管理サーバ２００と接続しており、医用画像診断装置６００は電子ネットワーク経由で医用画像一元管理サーバ２００から医用画像データを取得する。

複数のコンピュータ７００は電子ネットワークを介してお互いに接続しており、さらに電子ネットワーク経由で医用画像一元管理サーバ２００、医用画像撮像システム５００、医用画像診断装置６００から医用画像データや描画処理命令などを取得する。図１２に示した医用画像表示システム１では、４つのコンピュータ７００が示されているが、コンピュータ７００の数は４つに限らない。

本実施形態に係る医用画像表示システム１は、モダリティ制御装置４００または医用画像診断装置６００が有する表示手段５０に表示画像を表示する際の描画処理を、複数のコンピュータ７００に分散処理させることで、表示画像の表示速度を高速化している。

このような分散制御を行う医用画像表示システム１では、モダリティ制御装置４００または医用画像診断装置６００がクライアント、複数のコンピュータ７００がサーバとして機能するクライアントサーバシステムの形式をとる。このクライアントサーバシステムにおける分散処理の制御は、クライアント側がどのサーバにどの描画処理を実行させるかを制御する場合と、クライアント側では分散処理命令の生成しか行わず、すべての処理をサーバ側で行う場合とがある。

クライアント側がどのサーバにどの描画処理を実行させるかを制御するクライアントサーバシステムの場合、サーバ側のコンピュータ７００は部分表示画像の描画処理のみを行う。したがって、クライアントであるモダリティ制御装置４００または医用画像診断装置６００は、単純投影画像の生成、２次元描画領域および走行データの分割を行う。クライアントは、サーバである複数のコンピュータ７００に電子ネットワーク経由で、分割された部分２次元描画領域と部分走行データと描画処理命令とを送信し、各コンピュータ７００は部分表示画像を生成し、クライアントに返却する。クライアントであるモダリティ制御装置４００または医用画像診断装置６００は、コンピュータ７００から取得した、部分表示画像を結合し、表示画像を表示手段５０に表示する。

一方、クライアント側が分散処理命令の生成しか行わず、すべての処理をサーバ側で行うクライアントサーバシステムの場合、クライアントであるモダリティ制御装置４００または医用画像診断装置６００は分散処理命令を生成し、サーバであるコンピュータ７００に送信する。モダリティ制御装置４００または医用画像診断装置６００の主記憶装置２０に格納されたプログラムがプロセッサ３０によって実行されることで分散処理命令が生成される。生成された分散処理命令は、ネットワークを介してサーバである複数のコンピュータ７００に送信される。複数のコンピュータ７００が連携して、単純投影画像の生成、２次元描画領域および走行データの分割、部分表示画像の生成を行う。サーバである複数のコンピュータ７００によって生成された部分表示画像は、電子ネットワーク経由でクライアントであるモダリティ制御装置４００または医用画像診断装置６００に送信された後、結合されて表示画像として表示手段５０に表示される。

前述の単純投影画像の生成、２次元描画領域の分割および走行データの分割、部分表示画像の生成、部分表示画像の結合といった各処理は、医用画像表示装置１００で説明した方法と同様の方法で行われる。

表示画像は何万本もの神経線維それぞれについて奥行情報を加味した画像である。神経線維一本一本は、直線ではなく、蛇行していたり、らせん状に他の神経線維と絡み合っているため、奥行情報を計算しながら描画する処理には多大な負荷がかかる。表示画像を表示する医用画像表示装置１００は、このような画像を拡大し、回転させる操作をするたびに画像を表示する必要がある。医用画像表示システム１では、特にこの描画処理をサーバである複数のコンピュータ７００に分散させて処理させることで、描画処理時間を短縮し、表示速度を高速化するものである。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 医用画像表示システム
１０ 通信制御装置
２０ 主記憶装置
３０ メインプロセッサ、プロセッサ
３１ データ取得部
３３ 画面情報取得部
３５ 表示画像生成部
４０ サブプロセッサ
４１ 部分画像生成処理部
５０ 表示部、表示手段
６０ 入力部、入力手段
１００ 医用画像表示装置
２００ 医用画像一元管理サーバ
３００ モダリティ装置
４００ モダリティ制御装置
５００ 医用画像撮像システム
６００ 医用画像診断装置
７００ コンピュータ

Claims (9)

1. 神経線維の３次元的な走行方向を表す点データの集合である走行データを取得するデータ取得部と、
   表示画像の拡大縮小率および回転角度の少なくともいずれか一方の操作指示を取得する画面情報取得部と、
   前記画面情報取得部によって取得された前記操作指示に基づいて、前記走行データの各点データから奥行情報を除外した投影画像を生成し、当該投影画像を複数の２次元描画領域に分けて描画処理を行う部分画像生成処理部と、
   前記部分画像生成処理部で前記描画領域毎に生成した画像を合成して、前記表示画像を生成する表示画像生成部と、を備え、
   前記部分画像生成処理部は、前記投影画像の点データの分布に基づいて前記複数の２次元描画領域を設定し、前記投影画像を当該設定した描画領域で分割し、前記描画領域毎に前記描画処理を行うこと、
   を特徴とする医用画像表示装置。
2. 前記部分画像生成処理部は、前記複数の２次元描画領域それぞれの描画処理の処理時間が均一になるように前記複数の２次元描画領域を設定すること、
   を特徴とする請求項１に記載の医用画像表示装置。
3. 前記部分画像生成処理部は、前記複数の２次元描画領域それぞれに含まれる点データの数が均一になるように前記複数の２次元描画領域を設定すること、
   を特徴とする請求項１に記載の医用画像表示装置。
4. 前記部分画像生成処理部は、描画処理の処理速度が異なる複数の部分画像生成処理部を備え、
   当該複数の部分画像生成処理部の処理速度と前記投影画像の点データの分布とに応じて、前記複数の部分画像生成処理部でそれぞれ行われる描画処理の処理時間が均一になるよう前記複数の２次元描画領域を設定すること、
   を特徴とする請求項２に記載の医用画像表示装置。
5. 前記走行データはＤＴＩ（Diffusion Tensor Imaging）およびＤＴＴ（Diffusion Tensor Tractgraphy）のいずれか一方の画像データである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の医用画像表示装置。
6. ネットワークを介して接続した複数のコンピュータによって分散処理を行う医用画像表示システムであって、
   神経線維の３次元的な走行方向を表す点データの集合である走行データを取得するデータ取得手段と、
   表示画像の拡大縮小率および回転角度の少なくともいずれか一方の操作指示を取得する画面情報取得手段と、
   前記画面情報取得手段によって取得された前記操作指示に基づいて、前記走行データの各点データから奥行情報を除外した投影画像を生成し、当該投影画像を複数の２次元描画領域に分けて描画処理を行う部分画像生成処理手段と、
   前記部分画像生成処理手段で前記描画領域毎に生成した画像を合成して、前記表示画像を生成する表示画像生成手段と、を備え、
   前記部分画像生成処理手段は、前記投影画像の点データの分布に基づいて前記複数の２次元描画領域を設定し、前記投影画像を当該設定した描画領域で分割し、前記描画領域毎に前記描画処理を行うこと、
   を特徴とする医用画像表示システム。
7. 前記部分画像生成処理手段は、前記複数の２次元描画領域のそれぞれの描画処理の処理時間が均一になるように前記複数の２次元描画領域を設定すること、
   を特徴とする請求項６に記載の医用画像表示システム。
8. 前記部分画像生成処理手段は、前記複数の２次元描画領域それぞれに含まれる点データの数が均一になるように前記複数の２次元描画領域を設定すること、
   を特徴とする請求項６に記載の医用画像表示システム。
9. 前記部分画像生成処理手段は、描画処理の処理速度が異なる複数の部分画像生成処理手段を備え、当該複数の部分画像生成処理手段の処理速度と前記投影画像の点データの分布とに応じて、前記複数の部分画像生成処理手段でそれぞれ行われる描画処理の処理時間が均一になるように前記複数の２次元描画領域を設定すること、
   を特徴とする請求項７に記載の医用画像表示システム。

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