JP6513391B2 - 医用画像処理装置、医用画像処理装置における画像データ表示方法およびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置、医用画像処理装置における画像データ表示方法およびＸ線ＣＴ（Computerized Tomography）装置に関する。

現在の医療技術として、例えば、Ｘ線ＣＴ装置や磁気共鳴イメージング装置などの撮像装置を用いて被検体を撮像し、その被検体の撮像画像により疾病の診断・治療や手術計画などの医療行為が行われている。

例えば、Ｘ線ＣＴ装置や磁気共鳴イメージング装置などの撮像装置では、心臓や脳などの所定の領域を撮像し、これらの撮像装置や医用画像処理装置において画像データを生成する。そして、操作者は、これらの画像データを視覚的に確認する。

ここで、心臓の検査を行う場合、簡易かつ短時間で心臓における基準断面の位置決めを行い、その基準断面を介して心臓の撮像部位をイメージングする技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−１１０６８８号公報

ところで、心臓や脳などを撮像した場合において、Ｘ線ＣＴ画像では、一般的に、３Ｄ（３ Dimension）のレンダリング画像によって撮像された画像が表示される。この場合、特定の方向から平行に視線が設定され、その視線方向によって、３Ｄレンダリング画像が生成されている。

従来のレンダリング画像では、特定の方向から視線が設定されるため、その特定の方向から見た３Ｄレンダリング画像では、特定の方向以外の画像を見ることができなかった。すなわち、例えば、心臓を撮像した場合、その心臓の表側の３Ｄレンダリング画像を見ることはできても、３Ｄレンダリング画像を回転させなければ、心臓の裏側については一度に観察することができなかった。

そのため、撮像された画像データにおいて、所定の領域の全体を一度に観察することができる医用画像処理装置、医用画像処理装置における画像データ表示方法およびＸ線ＣＴ装置が望まれていた。

本実施形態に係る医用画像処理装置は、上述した課題を解決するために、被検体のボリュームデータから所定の３次元領域を抽出する領域抽出部と、抽出した前記所定の３次元領域に中心点を設定する領域中心設定部と、前記中心点から３次元方向に放射状に延びる複数の線上に複数の視点をそれぞれ設定する視点設定部と、前記複数の視点から前記中心点に向かってレイキャスティングを行って、ボリュームレンダリングを実行するレンダリング処理部と、を備える。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を示すハードウェア構成図。 本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の機能を示すブロック図。 本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャート。 領域中心設定部が左心室領域における中心軸を算出し、中心点を設定する場合の概念を示す説明図。 視点設定部が、左心室領域の中心点から３次元方向に複数の視点を設定するとともに、中心点を描画点として設定する場合の概念を示す説明図。 サジタル断面に垂直な方向から左心室領域を見た場合の３次元方向に複数の視点を設定する概念を示す説明図。 アキシャル断面に垂直な方向から左心室領域を見た場合の３次元方向に複数の視点を設定する概念を示す説明図。 それぞれのボクセルの密度の合計値をレンダリング画像として表示する場合の説明図。 従来の３Ｄレンダリング画像の一例を示したイメージ図。 従来の３Ｄレンダリング画像を真上から見たイメージ図。 本実施形態において、図１０の３Ｄレンダリング画像に対して、３次元方向から複数の視点によるレイキャスティングを設定し、複数の視点によってボリュームレンダリングを実行した場合のレンダリング画像のイメージ図。

以下、本実施形態に係る画像処理装置およびＸ線ＣＴ装置について、添付図面を参照して説明する。

なお、本実施形態のＸ線ＣＴ装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプなど様々なタイプがあり、いずれのタイプでも適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。

また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータなどの蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオードなどの光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成およびその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。

加えて、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本実施形態のＸ線ＣＴ装置では、従来からの一管球型のＸ線ＣＴ装置であっても、多管球型のＸ線ＣＴ装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型のＸ線ＣＴ装置として説明する。

図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を示すハードウェア構成図である。

図１では、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成を示している。Ｘ線ＣＴ装置１は、大きくは、スキャナ装置１１および画像処理装置１２によって構成される。Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、通常は検査室に設置され、患者（被検体）Ｏに関するＸ線の透過データを生成するために構成される。一方、画像処理装置１２は、通常は検査室に隣接する制御室に設置され、透過データを基に投影データを生成して再構成画像の生成・表示を行なうために構成される。

Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、Ｘ線管（Ｘ線源）２１、絞り２２、Ｘ線検出器２３、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２４、回転部２５、高電圧電源２６、絞り駆動装置２７、回転駆動装置２８、造影剤注入装置（インジェクタ）２９、心電計ユニット３０、天板３１、天板駆動装置３２、およびコントローラ３３を設ける。

Ｘ線管２１は、高電圧電源２６から供給された管電圧に応じて金属製のターゲットに電子線を衝突させることでＸ線を発生させ、Ｘ線検出器２３に向かって照射する。Ｘ線管２１から照射されるＸ線によって、ファンビームＸ線やコーンビームＸ線が形成される。Ｘ線管２１は、高電圧電源２６を介したコントローラ３３による制御によって、Ｘ線の照射に必要な電力が供給される。

絞り２２は、絞り駆動装置２７によって、Ｘ線管２１から照射されるＸ線のスライス方向の照射範囲を調整する。すなわち、絞り駆動装置２７によって絞り２２の開口を調整することによって、スライス方向のＸ線照射範囲を変更できる。

Ｘ線検出器２３は、チャンネル方向に複数、および列（スライス）方向に単一の検出素子を有する１次元アレイ型の検出器である。又は、Ｘ線検出器２３は、マトリクス状、すなわち、チャンネル方向に複数、および列方向に複数の検出素子を有する２次元アレイ型の検出器（マルチスライス型検出器ともいう。）である。Ｘ線検出器２３は、Ｘ線管２１から照射され、患者Ｏを透過したＸ線を検出する。

ＤＡＳ２４は、Ｘ線検出器２３の各Ｘ線検出素子が検出する透過データの信号を増幅してデジタル信号に変換する。ＤＡＳ２４の出力データは、スキャナ装置１１のコントローラ３３を介して画像処理装置１２に供給される。

回転部２５は、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出器２３、およびＤＡＳ２４を一体として保持する。回転部２５は、Ｘ線管２１とＸ線検出器２３とを対向させた状態で、Ｘ線管２１、絞り２２、Ｘ線検出器２３、およびＤＡＳ２４を一体として患者Ｏの周りに回転できるように構成されている。なお、回転部２５の回転中心軸と平行な方向をｚ軸方向、そのｚ軸方向に直交する平面をｘ軸方向、ｙ軸方向で定義する。

高電圧電源２６は、コントローラ３３による制御によって、Ｘ線の照射に必要な電力をＸ線管２１に供給する。

絞り駆動装置２７は、コントローラ３３による制御によって、絞り２２におけるＸ線のスライス方向の照射範囲を調整する機構を有する。

回転駆動装置２８は、コントローラ３３による制御によって、回転部２５がその位置関係を維持した状態で空洞部の周りを回転するように回転部２５を回転させる機構を有する。

造影剤注入装置２９は、コントローラ３３による制御によって、患者Ｏに造影剤を持続的に注入する。造影剤注入装置２９は、造影剤の患者Ｏ内における振る舞いに基づいて、患者Ｏに注入する造影剤の量および濃度を制御することができる。

患者Ｏ内部では、大動脈から冠状動脈が分岐し、分岐した冠状動脈からさらに毛細血管が分岐する。毛細血管は心筋内に導かれ、心筋は毛細血管と心筋細胞とから構成される。心筋細胞には間質という領域が存在し、間質と毛細血管との間で血液が出入りできる構造となっている。このため、患者Ｏに造影剤を注入すると、造影剤は血液と共に大動脈から冠状動脈に、冠状動脈から毛細血管へと導かれる。

さらに、造影剤が毛細血管内において血液とともに流れて心筋細胞に到達すると、造影剤の一部は毛細血管から心筋細胞内の間質に流入する。また、心筋細胞内の間質に流入した血液の一部は、再び心筋細胞から流出して毛細血管内へと移動する。

心電計ユニット３０は、図示しない心電計電極、アンプおよびＡ／Ｄ（Analog To Digital）変換回路によって構成される。心電計ユニット３０は、心電計電極によって感知された電気信号としての心電波形データをアンプによって増幅し、増幅信号から雑音を除去してデジタル信号に変換する。心電計ユニット３０は、患者Ｏに装着される。

天板３１は、患者Ｏを載置可能である。

天板駆動装置３２は、コントローラ３３による制御によって、天板３１をｙ軸方向に沿って昇降動させると共に、ｚ軸方向に沿って進入／退避動させる機構を有する。回転部２５の中央部分は開口を有し、その開口部の天板３１に載置された患者Ｏが挿入される。

コントローラ３３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、およびメモリによって構成される。コントローラ３３は、Ｘ線検出器２３、ＤＡＳ２４、高電圧電源２６、絞り駆動装置２７、回転駆動装置２８、造影剤注入装置２９、心電計ユニット３０、および天板駆動装置３２などの制御を行なってスキャンを実行させる。

Ｘ線ＣＴ装置１の画像処理装置１２は、コンピュータをベースとして構成されており、病院基幹のＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークＮと相互通信可能である。画像処理装置１２は、大きくは、ＣＰＵ４１、メモリ４２、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）４３、入力装置４４、および表示装置４５などの基本的なハードウェアから構成される。

ＣＰＵ４１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、画像処理装置１２を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。なお、画像処理装置１２は、記憶媒体ドライブ４６を具備する場合もある。ＣＰＵ４１は、医師などの操作者によって入力装置４４が操作などされることにより指令が入力されると、メモリ４２に記憶しているプログラムを実行する。又は、ＣＰＵ４１は、ＨＤＤ４３に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されてＨＤＤ４３にインストールされたプログラム、又は記憶媒体ドライブ４６に装着された記録媒体から読み出されてＨＤＤ４３にインストールされたプログラムを、メモリ４２にロードして実行する。

メモリ４２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などの要素を兼ね備える構成をもつ記憶装置である。内部記憶装置は、ＩＰＬ（Initial Program Loading）、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）およびデータを記憶したり、ＣＰＵ４１のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いられたりする。

ＨＤＤ４３は、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクが着脱不能で内蔵されている構成をもつ記憶装置である。ＨＤＤ４３は、画像処理装置１２にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）なども含まれる）や、投影データや画像データを記憶する記憶装置である。また、ＯＳに、操作者に対する情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力装置４４によって行なうことができるＧＵＩ（Graphical User Interface）を提供させることもできる。

入力装置４４は、操作者によって操作が可能なポインティングデバイスであり、操作に従った入力信号がＣＰＵ４１に送られる。

表示装置４５は、図示しない画像合成回路、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）、およびディスプレイなどを含んでいる。画像合成回路は、画像データに種々のパラメータの文字データなどを合成した合成データを生成する。ＶＲＡＭは、合成データを、ディスプレイに表示する表示画像データとして展開する。ディスプレイは、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などによって構成され、表示画像データを表示画像として順次表示する。

記憶媒体ドライブ４６は、記録媒体の着脱が可能となっており、記録媒体に記録されたデータ（プログラムを含む）を読み出してバス上に出力し、また、バスを介して供給されるデータを記録媒体に書き込む。このような記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。

画像処理装置１２は、スキャナ装置１１のＤＡＳ２４から入力された生データに対して対数変換処理や、感度補正などの補正処理（前処理）を行なって投影データを生成し、ＨＤＤ４３などの記憶装置に記憶させる。

また、画像処理装置１２は、前処理された投影データに対して散乱線の除去処理を行なう。画像処理装置１２は、Ｘ線曝射範囲内の投影データの値に基づいて散乱線の除去を行なうものであり、散乱線補正を行なう対象の投影データ又はその隣接投影データの値の大きさから推定された散乱線を、対象となる投影データから減じて散乱線補正を行なう。

図２は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１の機能を示すブロック図である。

図１に示すＣＰＵ４１がプログラムを実行することによって、Ｘ線ＣＴ装置１は、図２に示すように、スキャン制御部５１、投影データ生成部５２、ボリューム生成部５３、領域抽出部５４、領域中心設定部５５、視点設定部５６、レンダリング処理部５７、および画像表示制御部５８として機能する。

なお、Ｘ線ＣＴ装置１を構成する各構成要素５１乃至５８は、ＣＰＵ４１がプログラムを実行することによって機能するものとするが、その場合に限定されるものではない。Ｘ線ＣＴ装置１を構成する各構成要素５１乃至５８の全部又は一部を、ハードウェアとしてＸ線ＣＴ装置１に設ける場合であってもよい。

スキャン制御部５１は、スキャナ装置１１のコントローラ３３を制御して、患者Ｏに造影剤を持続的に注入させながら、患者Ｏの心臓を心電同期スキャンしてビュー毎に生データを収集する機能を有する。すなわち、スキャン制御部５１は、コントローラ３３を制御して、患者Ｏに装着された心電計ユニット３０を介して心電波形データを取得し、心電波形データに基づく制御信号を高電圧電源２６に与える。このため、心電波形データに同期して高電圧電源２６からＸ線管２１に管電流や管電圧が供給され、患者ＯにＸ線が照射される。

投影データ生成部５２は、スキャナ装置１１のＤＡＳ２４から入力された生データに対して対数変換処理や、感度補正などの補正処理を行なって投影データを生成して、ＨＤＤ４３に記憶させる。また、投影データ生成部５２は、投影データに対して散乱線の除去処理を行なってもよい。散乱線の除去処理とは、Ｘ線曝射範囲内の投影データの値に基づいて散乱線の除去を行なうものであり、散乱線補正を行なう対象の投影データ又はその隣接投影データの値の大きさから推定された散乱線を、対象となる投影データから減じて散乱線補正を行なう。

ボリューム生成部５３は、投影データ生成部５２（又はＨＤＤ４３）から入力される投影データを基に、ｚ軸方向に直交する複数断面の断面データを生成し、複数断面の断面データを基にボリュームデータを生成する機能を有する。なお、患者Ｏには造影剤が注入されるため、ボリュームデータは造影データとなる。また、心電同期撮影であるため、心筋の収縮又は拡張期において心筋各部の同一期における心筋造影のボリュームデータが得られる。

領域抽出部５４は、患者Ｏのボリュームデータから所定の３次元領域を抽出する機能を有する。例えば、領域抽出部５４は、心臓または脳の全部または一部を所定の領域として抽出することができ、具体的には、ボリューム生成部５３によって生成されたボリュームデータから、ボリュームデータ部分としての心臓の左心室領域を抽出することができる。

なお、本実施形態では、一例として、ボリュームデータ部分としての心臓の左心室領域を抽出する場合について説明するが、左心室領域に限定されるものではない。例えば、ボリュームデータ部分としての心臓の右心室領域を抽出する場合であってもよい。

領域中心設定部５５は、領域抽出部５４によって抽出した所定の３次元領域に中心点を設定する機能を有する。例えば、領域中心設定部５５は、心臓の左心室領域を基に複数断面の断面データを生成するとともに、その複数断面の断面データに基づいて、左心室領域の空間的な位置情報から中心点を設定する。この場合、領域中心設定部５５は、患者Ｏの複数のアキシャル断面画像データ、コロナル断面画像データ又はサジタル断面画像データなどの単純な直交３断面画像データのいずれかに基づく計算によって複数断面の断面データを生成し、左心室領域の空間的な位置情報を計算することができる。

また、領域中心設定部５５は、領域抽出部５４によって抽出された心臓の左心室領域を基に複数断面の断面データを生成する際、左心室領域全体のうち、少なくとも心基部から心尖部まで複数の短軸断面（長軸垂直断面）の断面データをそれぞれ生成し、生成された複数の短軸断面の断面データの一部分としての心筋領域および心室領域を短軸断面毎にそれぞれ抽出するようにしてもよい。この場合、領域中心設定部５５は、心基部から心尖部までを左心室領域の中心軸として算出し、その中心軸の真ん中（中点）に中心点を設定することができる。なお、領域中心設定部５５は、左心室領域内（所定の領域内）であれば、どこを中心点として設定してもよく、構造的な中心に限定されるものではない。

視点設定部５６は、領域中心設定部５５によって設定された中心点から、３次元方向に放射状に延びる複数の線上に複数の視点をそれぞれ設定する機能を有する。例えば、視点設定部５６は、左心室領域の中心点から３次元方向に放射状に延びる複数の線上に複数の視点を設定するとともに、左心室領域の中心点をレイキャスティングの描画する点（以下、これを描画点ともいう。）として設定する。なお、視点設定部５６は、中心点（描画点）における角度または描画点を含む断面からの角度が、それぞれ異なる方向に複数の視点を設定するものとする。ここで、描画点における角度とは、球面座標を適用して設定することができる。描画点を含む断面からの角度については、後述するフローチャートを用いて説明する。

レンダリング処理部５７は、視点設定部５６において設定された複数の視点から中心点に向かってレイキャスティングを行って、ボリュームレンダリングを実行する機能を有する。ボリュームレンダリングでは、複数の視点のそれぞれから中心点までのボクセル値の密度を合計するものであり、本実施形態では、複数の各視点から中心点までのそれぞれの視線（Ray）に沿って、それぞれのボクセルの密度を合計する。

画像表示制御部５８は、レンダリング処理部５７により合計されたそれぞれのボクセルの密度を、複数の視点の３次元方向のそれぞれに対応させて画像表示させる機能を有する。この場合、それぞれのボクセルの密度の合計値は、レンダリング画像として表示装置４５に画像表示される。また、画像表示制御部５８は、複数の視点のうち、基準の視点が画像の中心となるように画像表示させるとともに、他の視点においては、基準の視点の方向から９０度よりも大きく離れた視点を含み、ボクセルの密度の合計値を画像表示させるようになっている。

続いて、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作を、図３に示すフローチャートを用いて説明する。

図３は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作を示すフローチャートである。

Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャナ装置１１のコントローラ３３を制御して、患者Ｏに造影剤を持続的に注入させながら、患者Ｏの心臓を心電同期スキャンしてビュー毎に生データを収集する（ステップＳＴ１）。

Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャナ装置１１のＤＡＳ２４から入力された生データに対して対数変換処理や、感度補正などの補正処理を行なって投影データを生成する（ステップＳＴ２）。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ２によって生成された投影データを基に、ｚ軸方向に直交する複数断面の断面データを生成し、複数断面の断面データを基に３次元ボリュームデータを生成する（ステップＳＴ３）。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ボリューム生成部５３によって生成された３次元ボリュームデータから、ボリュームデータ部分としての３次元の心臓の左心室領域を抽出する（ステップＳＴ４）。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ４によって抽出された３次元の心臓の左心室領域に中心点を設定する（ステップＳＴ５）。例えば、領域中心設定部５５は、抽出された心臓の左心室領域を基に複数断面の断面データを生成するとともに、その複数断面の断面データに基づいて、左心室領域の空間的な位置情報から中心点を設定する。この場合、中心点の設定条件を予め指定し、ソフトウエアによって自動的に設定するようにしてもよい。

また、領域中心設定部５５は、左心室領域を基に複数断面の断面データを生成する際、左心室領域全体のうち、少なくとも心基部から心尖部まで複数の短軸断面の断面データをそれぞれ生成し、生成された複数の短軸断面の断面データの一部分としての心筋領域および心室領域を短軸断面毎にそれぞれ抽出してもよい。この場合、領域中心設定部５５は、心基部から心尖部までを左心室領域の中心軸として算出し、その中心軸の真ん中に中心点を設定することができる。

図４は、領域中心設定部５５が左心室領域における中心軸を算出し、中心点ＣＴを設定する場合の概念を示す説明図である。

図４に示すように、領域中心設定部５５は、複数断面の断面データの一部として、断面データＰ１〜Ｐ３を生成するとともに、心基部と心尖部による左心室領域の中心軸の真ん中に、中心点ＣＴを設定することができる。

図３のフローチャートに戻り、Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ５によって設定された左心室領域の中心点ＣＴから３次元方向に放射状に延びる複数の線上に複数の視点を設定するとともに、左心室領域の中心点を描画点に設定する（ステップＳＴ６）。

図５は、視点設定部５６が、左心室領域ＲＮの中心点ＣＴから３次元方向に複数の視点を設定するとともに、中心点ＣＴを描画点として設定する場合の概念を示す説明図である。

図５では、一例として、左心室領域ＲＮの３次元方向に視点Ａから視点Ｎまでの複数の視点を設定するとともに、中心点ＣＴを描画点に設定している。なお、図５では、左心室領域ＲＮをコロナル断面に垂直な方向から見た場合の概念を示している。また、設定された視点Ａから視点Ｎまでの一部は、図面上で重複してしまうため、重複する一部の表示を、適宜、省略する。

ここで、図５のコロナル断面に垂直な方向から見た場合の図面とともに、サジタル断面に垂直な方向から見た場合の図面と、アキシャル断面に垂直な方向から見た場合の図面とを参照しながら、視点Ａから視点Ｎについて説明する。

図６は、サジタル断面に垂直な方向から左心室領域ＲＮを見た場合の３次元方向に複数の視点を設定する概念を示す説明図である。

図７は、アキシャル断面に垂直な方向から左心室領域ＲＮを見た場合の３次元方向に複数の視点を設定する概念を示す説明図である。

例えば、図５に示す左心室領域ＲＮの中心点ＣＴ（描画点）から、紙面手前方向に視点ＮＴを設定する。この視点ＮＴと中心点ＣＴを結んだ線を基準線とする。ここで、中心点ＣＴを中心に、また、基準線を基準に、サジタル断面に沿って左心室領域ＲＮの１８０度反対側まで４５度刻みで複数の視点を設定する場合を考える。なお、視点ＮＴと中心点ＣＴを結んだ基準線は、一例であり、これに限定されるものではない。

図６を参照すると、まず、視点設定部５６は、描画点を示す中心点ＣＴと視点ＮＴとを結んだ線を基準線とする。視点設定部５６は、中心点ＣＴを中心に、また、基準線を基準にして、サジタル断面に沿って視点ＮＴから４５度ずれた位置に視点Ａを設定し、また、視点ＮＴから９０度ずれた位置に視点Ｂを設定する。図６における視点Ａおよび視点Ｂは、図５における３次元方向を示す視点Ａおよび視点Ｂと同一の位置に該当する。

同様に、視点設定部５６は、中心点ＣＴを中心に、また、基準線を基準にして、サジタル断面に沿って視点ＮＴから１３５度ずれた位置に視点Ｃを設定し、また、視点ＮＴから１８０度ずれた位置に視点Ｄを設定する。このように、視点設定部５６は、左心室領域ＲＮの中心点ＣＴを中心にして、視点ＮＴから、サジタル断面に沿って視点ＮＴの１８０度反対側まで視点Ｄを設定することができる。

また、視点設定部５６は、中心点ＣＴを中心に、また、基準線を基準にして、サジタル断面に沿って視点ＮＴからマイナス４５度ずれた位置に視点Ｅを設定し、また、視点ＮＴからマイナス９０度ずれた位置に視点Ｆを設定する。図６における視点Ｅおよび視点Ｆは、図５における３次元方向を示す視点Ｅおよび視点Ｆと同一の位置に該当する。

同様に、視点設定部５６は、中心点ＣＴを中心に、また、基準線を基準にして、サジタル断面に沿って視点ＮＴからマイナス１３５度ずれた位置に視点Ｇを設定し、一方、視点ＮＴからマイナス１８０度ずれた位置は視点Ｄに相当する。このように、視点設定部５６は、左心室領域ＲＮの中心点ＣＴを中心に、サジタル断面に沿って視点Ａから視点Ｇを設定することができる。

次に、図５に示す左心室領域ＲＮの中心点ＣＴを中心に、また、基準線を基準にして、アキシャル断面に沿って左心室領域ＲＮの１８０度反対側まで４５度刻みで複数の視点を設定する場合を考える。

図７を参照すると、視点設定部５６は、中心点ＣＴを中心に、また、基準線を基準にして、アキシャル断面に沿って視点ＮＴから４５度ずれた位置に視点Ｈを設定し、また、視点ＮＴから９０度ずれた位置に視点Ｉを設定する。図７における視点Ｈおよび視点Ｉは、図５における３次元方向を示す視点Ｈおよび視点Ｉと同一の位置に該当する。

同様に、視点設定部５６は、中心点ＣＴを中心に、また、基準線を基準にして、アキシャル断面に沿って視点ＮＴから１３５度ずれた位置に視点Ｊを設定し、また、視点ＮＴから１８０度ずれた位置に視点Ｋ（視点Ｄと同一）を設定する。このように、視点設定部５６は、左心室領域ＲＮの中心点ＣＴを中心にして、視点ＮＴの１８０度反対側まで視点Ｋ（視点Ｄ）を設定することができる。

また、視点設定部５６は、中心点ＣＴを中心に、また、基準線を基準にして、アキシャル断面に沿って視点ＮＴからマイナス４５度ずれた位置に視点Ｌを設定し、また、視点ＮＴからマイナス９０度ずれた位置に視点Ｍを設定する。図７における視点Ｌおよび視点Ｍは、図５における３次元方向を示す視点Ｌおよび視点Ｍと同一の位置に該当する。

同様に、視点設定部５６は、中心点ＣＴを中心に、また、基準線を基準にして、アキシャル断面に沿って視点ＮＴからマイナス１３５度ずれた位置に視点Ｎを設定し、一方、視点ＮＴからマイナス１８０度ずれた位置は視点Ｋ（視点Ｄ）に相当する。このように、視点設定部５６は、左心室領域ＲＮの中心点ＣＴを中心に、アキシャル断面に沿って視点Ｈから視点Ｎを設定することができる（ステップＳＴ６）。

なお、本実施形態では、これらの方向に限定されるものではなく、視点設定部５６は、視点ＮＴから任意の方向として、例えば、斜め４５度の方向にも複数の視点を設定することができる。

図３のフローチャートに戻り、Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ６によって設定された複数の視点から中心点ＣＴ（描画点）に向かってレイキャスティングを行って、ボリュームレンダリングを実行する。この場合、レンダリング処理部５７は、複数の各視点から中心点ＣＴまでのそれぞれの視線に沿って、それぞれのボクセルの密度を合計する（ステップＳＴ７）。

そして、Ｘ線ＣＴ装置１は、それぞれのボクセルの密度の合計値を、複数の視点の３次元方向のそれぞれに対応させて、レンダリング画像として表示装置４５に画像表示する（ステップＳＴ８）。

図８は、それぞれのボクセルの密度の合計値をレンダリング画像として表示する場合の説明図である。

図８に示すように、表示装置４５に表示されるレンダリング画像は、中心点ＣＴを中心に、３次元方向にボクセルの密度の合計値がマッピングされることを示している。

本実施形態では、ステップＳＴ６において、視点設定部５６が中心点ＣＴを中心にサジタル断面とアキシャル断面に沿って視点Ａから視点Ｎまで設定しているので、画像表示制御部５８は、視点Ａから視点Ｎのそれぞれの視点から、中心点ＣＴまでのボクセル値の合計値を、レンダリング画像として表示装置４５に画像表示させる。

また、画像表示制御部５８は、複数の視点のうち、基準の視点（例えば、視点ＮＴ）が画像の中心となるように画像表示させるとともに、他の視点においては、基準の視点の方向から９０度よりも大きく離れた視点を含み、ボクセルの密度の合計値を画像表示させるようになっている。

これにより、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１では、心臓の左心室領域ＲＮの全体を一度に観察することができるようになっている。

ここで、具体的なイメージ画像を用いて、ボクセルの密度の合計値がマッピングされるレンダリング画像について説明する。

図９は、従来の３Ｄレンダリング画像の一例を示したイメージ図である。

図９に示すように、従来の３Ｄレンダリング画像ＦＴでは、例えば、果実のような形状の３Ｄレンダリング画像が表示装置に表示されていた。従来の技術では、このような３Ｄレンダリング画像ＦＴの裏側を一度に見ることはできなかった。

図１０は、従来の３Ｄレンダリング画像ＦＴを真上から見たイメージ図である。

図１０に示すように、従来の３Ｄレンダリング画像ＦＴでは、果実のような形状であるため、図９の場合と同様に、３Ｄレンダリング画像ＦＴの下側が隠れてしまう。その結果、従来の３Ｄレンダリング画像ＦＴでは、３Ｄレンダリング画像ＦＴの下側を一度に見ることができなかった。

そこで、本実施形態では、３次元方向に複数の視点によるレイキャスティングを設定するとともに、一例として基準線ＢＬ（上述した視点ＮＴと中心点ＣＴを結んだ線に相当する線）を設定し、複数の視点によりボリュームレンダリングを実行する。

なお、基準線ＢＬは、どの方向の視点であっても設定することができ、操作者が基準として見たい方向の視点に設定することができる。例えば、冠状動脈や大動脈を見たい場合、心臓の真上方向から全体を見ることが望ましいため、図９のように、３Ｄレンダリング画像ＦＴの真上方向に基準線ＢＬを設定することが望ましい。また、脳の検査を行う場合も同様に、頭頂部に基準線を設定することが望ましい。

図１１は、本実施形態において、図１０の３Ｄレンダリング画像ＦＴに対して、３次元方向から複数の視点によるレイキャスティングを設定し、複数の視点によってボリュームレンダリングを実行した場合のレンダリング画像のイメージ図である。

図１１に示すレンダリング画像は、３Ｄレンダリング画像ＦＴの中心に対して、３次元方向の複数の視点からボリュームレンダリングを行い、それぞれのボクセル値の合計値を、図８の角度の位置に対応させて画像表示したものである。

これにより、本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１において、果実のような形状の３Ｄレンダリング画像ＦＴに対し、３Ｄレンダリング画像ＦＴの裏側も一度に全体表示することができる。

このように、本実施形態は、それぞれのボクセル値の合計値をレンダリング画像として表示装置４５に画像表示して、処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１によれば、撮像された画像データにおいて、心臓や脳などの所定の３次元領域を抽出し、その所定の３次元領域の全体を表示することができるので、操作者は、その所定の領域の全体を一度に観察することができる。

本実施形態では、ステップＳＴ５において、領域中心設定部５５が、領域抽出部５４によって抽出された左心室領域（所定の３次元領域）に中心点を設定するようになっていたが、中心点として設定される位置は、限定されるものではない。

例えば、左心室領域の空間的な位置情報において、操作者が入力装置４４を用いて任意の位置を指定してもよく、また、左心室領域の重心や表面積から中心点を設定するようにしてもよい。

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 Ｘ線ＣＴ装置
１１ スキャナ装置
１２ 画像処理装置
２１ Ｘ線管
２３ Ｘ線検出器
２４ ＤＡＳ
３３ コントローラ
４１ ＣＰＵ
４３ ＨＤＤ
４４ 入力装置
４５ 表示装置
５１ スキャン制御部
５２ 投影データ生成部
５３ ボリューム生成部
５４ 領域抽出部
５５ 領域中心設定部
５６ 視点設定部
５７ レンダリング処理部
５８ 画像表示制御部

Claims (8)

1. 被検体のボリュームデータから、前記ボリュームデータに含まれる前記被検体の構造物に対応する３次元領域を抽出する領域抽出部と、
   前記３次元領域に基づいて、前記３次元領域の中心点を設定する領域中心設定部と、
   前記中心点を基準として全周にわたり、３次元方向に放射状に延び、前記中心点へ向かう複数の線上に複数の視点をそれぞれ設定する視点設定部と、
   前記複数の線の線ごとに、前記複数の視点から前記中心点に向かってレイキャスティングを行って、ボリュームレンダリングを実行することにより、前記構造物の表側とその裏側とを含むレンダリング画像を生成するレンダリング処理部と、
   を備える医用画像処理装置。
2. 前記レンダリング処理部は、前記複数の視点のそれぞれから前記中心点までのボクセル値の密度を合計し、
   前記ボクセル値の密度の合計値を、前記複数の視点の３次元方向のそれぞれに対応させて画像表示させる画像表示制御部を、
   さらに備える請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記画像表示制御部は、
   前記複数の視点のうち、基準の視点が画像の中心となるように画像表示させるとともに、他の視点においては、前記基準の視点の方向から９０度よりも大きく離れた視点を含み、前記ボクセル値の密度の合計値を画像表示させる
   請求項２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記領域中心設定部は、
   前記３次元領域に基づいて、複数断面の断面データを生成するとともに、その複数断面の断面データに基づいて、前記３次元領域の空間的な位置情報から、前記中心点を設定する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
5. 前記領域中心設定部は、
   前記３次元領域の中心軸を算出し、その中心軸の真ん中に前記中心点を設定する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
6. 前記領域抽出部は、
   前記被検体のボリュームデータから、心臓または脳の全部または一部を前記３次元領域として抽出する
   請求項１から５のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
7. 医用画像処理装置における画像データ表示方法であって、
   被検体のボリュームデータから、前記ボリュームデータに含まれる前記被検体の構造物に対応する３次元領域を抽出する領域抽出ステップと、
   前記３次元領域に基づいて、前記３次元領域の中心点を設定する領域中心設定ステップと、
   前記中心点を基準として全周にわたり、３次元方向に放射状に延び、前記中心点へ向かう複数の線上に複数の視点をそれぞれ設定する視点設定ステップと、
   前記複数の線の線ごとに、前記複数の視点から前記中心点に向かってレイキャスティングを行って、ボリュームレンダリングを実行することにより、前記構造物の表側とその裏側とを含むレンダリング画像を生成するレンダリング処理ステップと、
   を含む医用画像処理装置における画像データ表示方法。
8. 被検体を撮像する撮像部と、
   前記被検体の画像データを収集するデータ収集部と、
   前記画像データからボリュームデータを生成するボリュームデータ生成部と、
   前記ボリュームデータから、前記ボリュームデータに含まれる前記被検体の構造物に対応する３次元領域を抽出する領域抽出部と、
   前記３次元領域に基づいて、前記３次元領域の中心点を設定する領域中心設定部と、
   前記中心点を基準として全周にわたり、３次元方向に放射状に延び、前記中心点へ向かう複数の線上に複数の視点をそれぞれ設定する視点設定部と、
   前記複数の線の線ごとに、前記複数の視点から前記中心点に向かってレイキャスティングを行って、ボリュームレンダリングを実行することにより、前記構造物の表側とその裏側とを含むレンダリング画像を生成するレンダリング処理部と、
   を備えるＸ線ＣＴ装置。

Images