JP7127212B2 - 画像の向き設定装置、方法およびプログラム - Google Patents

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Description

本開示は、血管を含む３次元画像を表示する際の画像の向きを設定する画像の向き設定装置、方法およびプログラムに関する。
従来より、血管の形状、血管の異常、および血流の状態等を検査および治療するために、造影放射線画像診断装置が用いられている。造影放射線画像診断装置はアンギオ装置と呼ばれている。アンギオ装置においては、カテーテルを使って血管内に造影剤を注入し、造影剤を注入した状態で患者の撮影を行うことにより、血管の放射線画像であるアンギオ画像が取得される。アンギオ装置を用いることにより、血流の分布および血管の狭窄等の血管の状態をアンギオ画像により確認しつつ、検査および治療を行うことができるため、血管の検査および治療を効率よく行うことができる。
一方、ＣＴ（Computed Tomography）装置およびＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置等の医療機器の進歩により、質の高い高解像度の３次元画像が画像診断に用いられるようになってきている。このため、上述したアンギオ装置を用いた検査および治療を行う際には、造影剤により血管を造影した状態でＣＴ装置により３次元画像を取得し、３次元画像を用いて検査および治療のシミュレーションが行われるようになってきている。例えば、３次元画像の各画素を一方向に加算平均することにより投影した疑似的な放射線画像であるレイサム画像等の投影画像を生成し、投影画像において血管の輪郭を強調する処理を行うことにより、アンギオ装置を用いた検査および治療のシミュレーションを行うことが可能となってきている。アンギオ装置においては、被写体に放射線を照射しつつ検査および治療を行うため、被写体および医師の被曝が多くなる。アンギオ装置を用いた検査および治療の前にシミュレーションを行うことにより、検査および治療の時間を短縮できるため、被写体および医師の被曝量を低減することができる。
ところで、血管は３次元的に複雑に走行しているため、上述した投影画像を観察したとしても、狭窄および瘤等の病変部の位置および状態が見つけにくい。このため、３次元画像から血管の芯線を抽出し、抽出された芯線に基づく血管の伸展画像および芯線に直交する直交断面画像のうちの少なくとも一方の画像を作成する手法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された手法によれば、生成された画像を表示することにより、狭窄および瘤等の病変部を容易に観察できることとなる。
特開２００４－２８３３７３号公報
一方、アンギオ装置を用いた検査および治療の前にシミュレーションを行う場合、血管におけるいずれの経路に沿ってカテーテルを進めれば、狭窄および瘤等の目標位置に到達できるかを、確実に見極める必要がある。しかしながら、血管は分岐したり、向きを変えたりして３次元的に複雑に走行している。このため、上述した特許文献１に記載された伸展画像および直交断面画像を観察したとしても、血管におけるどの経路に沿って進めれば、カテーテルを目標位置に到達させることができるかが分かりにくい。
本開示は上記事情に鑑みなされ、血管の走行状態を適切に観察可能な向きとなるように、３次元画像を表示できるようにすることを目的とする。
本開示による画像の向き設定装置は、血管を含む被写体の３次元画像から血管の芯線を抽出する芯線抽出部と、
芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、芯線の局所経路を抽出する局所経路抽出部と、
局所経路上の複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が分布の最大値を基準とする基準値となる向きの面を、３次元画像の表示面に設定する面設定部とを備える。
なお、本開示による画像の向き設定装置においては、局所経路抽出部は、基準点が移動された場合、移動された基準点を基準とする予め定められた範囲内において局所経路を抽出し、
面設定部は、移動された基準点を基準とする予め定められた範囲内において抽出された局所経路に基づいて、表示面を設定してもよい。
この場合、面設定部は、移動前の基準点を基準とする予め定められた範囲内において抽出された局所経路に基づいて設定された第１の表示面と、移動後の基準点を基準とする予め定められた範囲内において抽出された局所経路に基づいて設定された第２の表示面とを補間する、少なくとも１つの補間表示面を生成してもよい。
また、本開示による画像の向き設定装置においては、局所経路抽出部は、予め定められた範囲の変更の指示により、局所経路の範囲を変更してもよい。
また、本開示による画像の向き設定装置においては、基準点は、芯線上に設定された開始点と目標点との間にあってもよい。
また、本開示による画像の向き設定装置においては、面設定部は、複数の点との距離の総和が最大値となる向きの面を表示面に設定してもよい。
また、本開示による画像の向き設定装置においては、面設定部は、基準角度から予め定められた角度の範囲内において表示面を設定してもよい。
また、本開示による画像の向き設定装置においては、血管が強調された３次元画像を表示面に投影した投影画像を表示部に表示する表示制御部をさらに備えてもよい。
また、本開示による画像の向き設定装置においては、表示制御部は、芯線を重畳することにより血管を強調して投影画像を表示してもよい。
また、本開示による画像の向き設定装置においては、表示制御部は、芯線における局所経路を強調して投影画像を表示してもよい。
本開示による画像の向き設定方法は、血管を含む被写体の３次元画像から血管の芯線を抽出し、
芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、芯線の局所経路を抽出し、
局所経路上の複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が分布の最大値を基準とする基準値となる向きの面を、３次元画像の表示面に設定する。
なお、本開示による画像の向き設定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
本開示による他の画像の向き設定装置は、
コンピュータに実行させるための命令を記憶するメモリと、
記憶された命令を実行するよう構成されたプロセッサとを備え、プロセッサは、
血管を含む被写体の３次元画像から血管の芯線を抽出し、
芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、芯線の局所経路を抽出し、
局所経路上の複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が分布の最大値を基準とする基準値となる向きの面を、３次元画像の表示面に設定する処理を実行する。
本開示によれば、血管の走行状態を適切に観察できるような向きとなるように、３次元画像を表示することができる。
本開示の実施形態による画像の向き設定装置を適用した診断支援システムの概要を示す図 コンピュータに画像の向き設定プログラムをインストールすることにより実現される画像の向き設定装置の概略構成を示す図 ３次元画像からの芯線の抽出を説明するための図 レイサム画像の生成を説明するための図 芯線Ｃ０における開始点、目標点および基準点の設定を説明するための図 局所経路の抽出を説明するための図 局所経路に設定された複数の点を示す図 表示面の設定を説明するための図 表示面の傾きの制限を説明するための図 設定された表示面に３次元画像を投影することにより生成されるレイサム画像を示す図 新たに表示されるレイサム画像を示す図 新たに表示されるレイサム画像を示す図 補間表示面の生成を説明するための図 本実施形態において行われる処理を示すフローチャート
以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。図１は、本開示の実施形態による画像の向き設定装置を適用した、診断支援システムの概要を示すハードウェア構成図である。図１に示すように、このシステムでは、本実施形態による画像の向き設定装置１、３次元画像撮影装置２、画像保管サーバ３、およびアンギオ装置４が、ネットワーク５を経由して通信可能な状態で接続されている。
３次元画像撮影装置２は、被写体の診断の対象となる部位を撮影することにより、その部位を表す３次元画像を生成する装置であり、具体的には、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、およびＰＥＴ(Positron Emission Tomography )装置等である。この３次元画像撮影装置２により生成された３次元画像は画像保管サーバ３に送信され、保管される。なお、本実施形態においては、被写体の診断対象部位は大動脈および大動脈から分岐する動脈等の血管であり、３次元画像撮影装置２はＣＴ装置であり、３次元画像は造影剤が注入された被写体の血管を含むＣＴ画像であとする。
画像保管サーバ３は、各種データを保存して管理するコンピュータであり、大容量外部記憶装置およびデータベース管理用ソフトウェアを備えている。画像保管サーバ３は、有線あるいは無線のネットワーク５を介して他の装置と通信を行い、画像データ等を送受信する。具体的には３次元画像撮影装置２で生成された３次元画像等の画像データをネットワーク経由で取得し、大容量外部記憶装置等の記録媒体に保存して管理する。なお、画像データの格納形式およびネットワーク５経由での各装置間の通信は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communication in Medicine）等のプロトコルに基づいている。また、３次元画像にはＤＩＣＯＭ規格に基づくタグが付与される。タグには、患者名、撮影装置を表す情報、撮影日時、および撮影部位等の情報が含まれる。
アンギオ装置４は、被写体の血管の形状、血管の異常、および血流の状態等を検査および治療するための装置である。アンギオ装置４は、本体４１にＣアーム４２が軸Ｘ０の周り、すなわち矢印Ａ方向に取付部４３により回転可能に取り付けられている。また、Ｃアーム４２は、図１に示す矢印Ｂ方向に移動可能に取付部４３に取り付けられている。Ｃアーム４２の一端部には放射線源４４が、他端部には撮影部４５がそれぞれ取り付けられている。撮影部４５は、撮影台４６上の被写体を透過した放射線を検出して被写体の放射線画像を生成するための放射線検出器が内蔵されている。また、本体４１には、アンギオ装置４により撮影された被写体のアンギオ画像を表示したり、アンギオ装置４を用いた検査および治療に関する各種情報を表示するための液晶ディスプレイ等の表示部４７が取り付けられている。医師は表示部４７に表示されたアンギオ画像を見ながら、血管の検査および治療を行う。本実施形態においては、アンギオ装置４において、大動脈および大動脈から分岐する動脈の検査および治療が行われる。
画像の向き設定装置１は、１台のコンピュータに、本実施形態の画像の向き設定プログラムをインストールすることにより構成される。コンピュータは、診断を行う医師が直接操作するワークステーションあるいはパーソナルコンピュータでもよいし、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。画像の向き設定プログラムは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、あるいはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じて医師が使用するコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。または、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）あるいはＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。
図２は、コンピュータに画像の向き設定プログラムをインストールすることにより実現された画像の向き設定装置の概略構成を示す図である。図２に示すように、画像の向き設定装置１は、標準的なワークステーションの構成として、ＣＰＵ１１、メモリ１２およびストレージ１３を備えている。また、画像の向き設定装置１には、液晶ディスプレイ等の表示部１４と、マウス等の入力部１５とが接続されている。なお、表示部１４と入力部１５とを兼ねた、タッチパネルを用いてもよい。
ストレージ１３には、ネットワーク５を経由して画像保管サーバ３から取得した３次元画像および画像の向き設定装置１における処理によって生成された投影画像を含む各種情報が記憶されている。
また、メモリ１２には、画像の向き設定プログラムが記憶されている。画像の向き設定プログラムは、ＣＰＵ１１に実行させる処理として、造影剤により造影された血管を含む、被写体の３次元画像を取得する画像取得処理、３次元画像から血管の芯線を抽出する芯線抽出処理、芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、芯線の局所経路を抽出する局所経路抽出処理、局所経路上の複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が分布の最大値を基準とする基準値となる向きの面を、３次元画像の表示面に設定する面設定処理、および３次元画像を表示面に投影した投影画像を表示部１４に表示する表示制御処理を規定する。
そして、ＣＰＵ１１がプログラムに従いこれらの処理を実行することにより、コンピュータは、画像取得部２１、芯線抽出部２２、局所経路抽出部２３、面設定部２４、および表示制御部２５として機能する。
画像取得部２１は、ネットワークに接続されたインターフェース（不図示）を介して、造影された血管を含む処理対象となる３次元画像Ｖ０を画像保管サーバ３から取得する。画像取得部２１は、３次元画像Ｖ０が既にストレージ１３に記憶されている場合には、ストレージ１３から３次元画像Ｖ０を取得するようにしてもよい。
芯線抽出部２２は、３次元画像Ｖ０から造影された血管領域（以下、造影血管領域とする）における芯線を抽出する。芯線は、血管の走行経路を表す線であり、例えば、血管における血流に対して垂直な断面の中心位置を通る線である。芯線抽出部２２は、例えば、特開２０１０－２００９２５号公報および特開２０１０－２２０７４２号公報等に記載された手法により、３次元画像Ｖ０から造影血管領域の芯線を抽出する。この手法では、まず、３次元画像Ｖ０を構成するボクセルデータの値に基づいて、血管の芯線を構成する複数の候補点の位置と主軸方向とを算出する。もしくは、３次元画像Ｖ０についてヘッセ行列を算出し、算出されたヘッセ行列の固有値を解析することにより、血管の芯線を構成する複数の候補点の位置情報と主軸方向とを算出する。そして、候補点周辺のボクセルデータについて血管らしさを表す特徴量を算出し、算出された特徴量に基づいてそのボクセルデータが血管を表すか否かを判別する。特徴量に基づく判別は、マシンラーニングにより予め取得された評価関数に基づいて行う。これにより、３次元画像Ｖ０から造影血管領域およびその芯線が抽出される。なお、先に造影血管領域を抽出し、抽出された造影血管領域に対して細線化処理を行うことにより、芯線を抽出してもよい。
図３は３次元画像Ｖ０からの芯線の抽出を説明するための図である。なお、ここでは、３次元画像の一部の領域を表す部分３次元画像Ｖ１からの芯線の抽出について説明する。図３に示すように部分３次元画像Ｖ１には、造影血管領域３０が含まれている。芯線抽出部２２は、部分３次元画像Ｖ１に含まれる造影血管領域３０の芯線Ｃ０を抽出する。
なお、芯線Ｃ０が抽出されると、表示制御部２５は、３次元画像Ｖ０を透視投影し、かつレイサムレンダリング処理することにより、被写体の疑似的な放射線画像であるレイサム画像を生成する。この際、表示制御部２５は、レイサム画像における血管領域に芯線Ｃ０を重畳することにより血管領域を強調する。図４はレイサム画像の生成を説明するための図である。なお、ここでは、３次元画像の一部の領域を表す部分３次元画像についてのレイサム画像の生成について説明する。図４に示すように、表示制御部２５は、３次元画像Ｖ０の一部の領域を表す部分３次元画像Ｖ１を図４に示すｙ方向に透視投影し、かつｙ方向に並ぶ画素の画素値の加算平均を算出するレイサムレンダリングを行って、レイサム画像Ｒ０を生成する。本実施形態においては、図４および以降の説明において、ｘ方向が被写体の左右方向、ｙ方向が被写体の前後方向、ｚ方向が被写体の体軸方向と一致するものとする。このため、レイサム画像Ｒ０は、被写体を正面から撮影することにより生成された放射線画像を疑似的に表すものとなる。なお、このように生成されたレイサム画像Ｒ０を生成するために３次元画像Ｖ０が投影された面、すなわち表示面が基準表示面であり、基準表示面の向きが、３次元画像Ｖ０を初期表示するための基準向きとなる。ここで、本実施形態においては、レイサムレンダリングに際しては、ＣＴ値が大きいほど高濃度（すなわちより黒く）となるようなＣＴ値の変換が行われるとするが、ＣＴ値が大きいほど低濃度（すなわちより白く）となるようなＣＴ値の変換を行ってもよい。
なお、血管領域の強調は芯線Ｃ０を重畳させることに限定されない。血管領域を最大値投影により投影したり、血管領域に色を付与する等により、血管領域を強調してもよい。
本実施形態においては、表示制御部２５は、まず上述した基準向きのレイサム画像Ｒ０を表示部１４に表示する。操作者は、表示部１４に表示されたレイサム画像Ｒ０に重畳された芯線Ｃ０上に、観察すべき血管領域の開始点および目標点を設定する。さらに開始点および目標点の間において詳細な表示を所望する基準点を設定する。ここで、血管が、大動脈および大動脈から分岐する動脈の場合、目標点は診断対象である動脈において、カテーテルを到達させて検査および治療を行う位置である。開始点は例えば脚の付け根から大動脈にカテーテルを挿入した際に最初にカテーテルが到達する動脈の分岐位置である。基準点は、例えば開始点から目標点までの間において最初にカテーテルが到達する動脈の分岐位置である。
図５は芯線Ｃ０における開始点、目標点および基準点の設定を説明するための図である。図５に示すように、操作者は表示されたレイサム画像Ｒ０において、入力部１５を用いて、観察の開始点Ｐｓおよび目標点Ｐｅを設定する。さらに、開始点Ｐｓと目標点Ｐｅとの間において、基準点Ｐ０を設定する。なお、基準向きのレイサム画像Ｒ０において設定した基準点Ｐ０が初期基準点となる。
局所経路抽出部２３は、芯線Ｃ０上における基準点Ｐ０を基準とした予め定められた範囲内における、芯線Ｃ０の局所経路を抽出する。図６は局所経路の抽出を説明するための図である。局所経路抽出部２３は、３次元画像Ｖ０において基準点Ｐ０を中心とした予め定められたサイズの球Ａ０を設定する。そして、球Ａ０内において、基準点Ｐ０を通る芯線Ｃ０を局所経路Ｌ０として抽出する。図６においては、レイサム画像Ｒ０に球Ａ０（図６においては円）が設定され、球Ａ０内において基準点Ｐ０を通る芯線Ｃ０を太線にて示すことにより、局所経路Ｌ０が強調されている。なお、局所経路Ｌ０の強調はこれに限定されない。局所経路Ｌ０に色を付与する等により、局所経路Ｌ０を強調してもよい。
面設定部２４は、局所経路Ｌ０上の複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が基準値となる向きの面を、３次元画像Ｖ０の表示面に設定する。本実施形態においては、基準値は投影された複数の点の分布の最大値とする。まず、面設定部２４は、図７に示すように、局所経路Ｌ０上に複数の点を設定する。点の間隔は等間隔でも任意の間隔でもよい。また、点の数は局所経路Ｌ０のサイズおよび演算量に応じて適宜設定すればよい。ここで、投影された局所経路Ｌ０上の複数の点の分布が最大値となる向きの面は、各点からの距離の総和が最小となる向きの面となる。各点からの面までの距離とは、各点を通って面と直交する線の各点と面との交点との間の距離である。
このため、面設定部２４は、局所経路Ｌ０上の各点からの距離の総和が最小となる向きの面を３次元画像Ｖ０の表示面に設定する。図８は表示面の設定を説明するための図である。なお、図８においては説明を簡単にするために、１本の局所経路Ｌｓ上に３つの点Ｏ１～Ｏ３を設定し、さらに向きが異なる３つの面（図８において線）Ｍ１～Ｍ３を示している。３つの面Ｍ１～Ｍ３のそれぞれについての３つの点Ｏ１～Ｏ３からの距離の総和を算出すると、３つの点Ｏ１～Ｏ３から面Ｍ３までの距離の総和が最小となる。
面設定部２４は、まず仮の面を設定し、仮の面と局所経路Ｌ０上に設定した点との距離の総和を算出する。そして、仮の面の向きを変更および変更後の仮の面の設定と距離の総和の算出を繰り返し、距離の総和が最小となる仮の面を３次元画像Ｖ０の表示面に設定する。図８に示す状況においては、面設定部２４は、面Ｍ３を３次元画像Ｖ０の表示面に設定する。
なお、本実施形態においては、アンギオ装置４において行う検査および治療のシミュレーションのために、被写体の３次元画像Ｖ０からレイサム画像を生成する。ここで、アンギオ装置４においては、図１の矢印Ａ方向にＣアーム４２が軸Ｘ０の周りに回転され、矢印Ｂ方向に移動する。しかしながら、Ｃアーム４２の回転および移動には、アンギオ装置４の構造上限りがある。例えばＣアーム４２の軸Ｘ０の周りの回転角度は、図１に示すように、被写体を正面から撮影可能な位置にＣアーム４２がある基準位置から、±６０度程度である。また、Ｃアーム４２の矢印Ｂ方向の移動は、基準位置から時計回り方向および反時計回り方向にそれぞれ３０度（すなわち±３０度）である。
このため、面設定部２４が設定する表示面の向きも、アンギオ装置４に対応させて制限を設けることが好ましい。例えば、図９に示すように、図４に示すレイサム画像Ｒ０を生成するために３次元画像Ｖ０を投影した基準表示面Ｍｂに、ｘ方向に伸びる軸Ｘ１およびｚ方向に伸びる軸Ｘ２をそれぞれ設定する。軸Ｘ１はＣアーム４２の矢印Ｂ方向への移動に伴う表示面の回転の中心となり、軸Ｘ２はＣアーム４２の矢印Ａ方向への回転に伴う表示面の回転の中心となる。このため、面設定部２４は、基準表示面Ｍｂを基準として、表示面の向きを軸Ｘ１の周りには±３０度、軸Ｘ２の周りには±６０度に制限する。なお、軸Ｘ１およびＸ２の周りの角度に関して、０度が基準角度となる。一方、面設定部２４は設定しようとする表示面の向きが、制限された角度を逸脱する場合は、制限された角度において最大限に傾けた向きとなるように表示面を設定する。
なお、表示面の向きが制限された角度を逸脱する場合には、表示制御部２５は警告を行うようにしてもよい。警告は、例えば表示部１４に表示面の向きが制限された角度を逸脱することを表すテキストを表示すればよい。また、警告は音声等の音であってもよく、音とテキストの双方であってもよい。
表示制御部２５は、新たに設定された表示面に３次元画像Ｖ０を投影し、さらに芯線Ｃ０が重畳されたレイサム画像Ｒ１を生成する。さらに、表示制御部２５は、レイサム画像Ｒ１において局所経路を強調する。図１０は設定された表示面に３次元画像Ｖ０を投影することにより生成されるレイサム画像を示す図である。図１０に示すように、レイサム画像Ｒ１は、３次元画像Ｖ０を基準表示面Ｍｂに投影したレイサム画像Ｒ０とは３次元画像Ｖ０を見る向きが異なっている。このため、レイサム画像Ｒ１に重畳されている芯線Ｃ０の形状は、レイサム画像Ｒ０とは異なっている。
さらに、操作者が表示されたレイサム画像において、入力部１５を用いて基準点を移動させると、移動後の新たな基準点に基づいて、局所経路抽出部２３が新たな局所経路Ｌｉを抽出し、面設定部２４が新たな表示面を設定し、表示制御部２５が３次元画像Ｖ０を新たな表示面に投影してレイサム画像を表示部１４に表示する。図１１および図１２は新たに表示されるレイサム画像を示す図である。図１１に示すレイサム画像Ｒ２は、レイサム画像Ｒ１において基準点を移動させることによりレイサム画像Ｒ１の次に表示される画像である。図１２に示すレイサム画像Ｒ３は、レイサム画像Ｒ２において基準点を移動させることにより、レイサム画像Ｒ２の次に表示される画像である。
ここで、レイサム画像Ｒ０～Ｒ３においては、３次元画像Ｖ０が投影される向きが異なる。このため、基準点を移動させてレイサム画像を切り替えると、３次元画像Ｖ０が投影される向きが急激に変化するため、画像が見にくくなる。このため、本実施形態においては、面設定部２４は、移動前の基準点に基づいて生成された第１の表示面と、移動された基準点に基づいて生成された第２の表示面とを補間する少なくとも１つの補間表示面を生成する。図１３は、補間表示面の生成を説明するための図である。図１３に示すように、移動前の基準点に基づいて生成された第１の表示面Ｍ１１と、移動された基準点に基づいて生成された第２の表示面Ｍ１２との間において、第１の表示面Ｍ１１から第２の表示面Ｍ１２へと徐々に表示面の向きが変化するように、３つの補間表示面ＭＨ１～ＭＨ３を生成する。なお、補間表示面の数は３つに限定されず、２以下でも４以上であってもよい。
なお、表示制御部２５は、基準点の移動による表示面の傾きが予め定められたしきい値以上となった場合にのみ、補間表示面を生成するようにしてもよい。
表示制御部２５は、補間表示面ＭＨ１～ＭＨ３にも３次元画像Ｖ０を投影して補間レイサム画像を生成し、表示面Ｍ１１に３次元画像Ｖ０を投影したレイサム画像Ｒ１１と表示面Ｍ１２に３次元画像Ｖ０を投影したレイサム画像Ｒ１２との表示を切り替える際に、レイサム画像Ｒ１１とレイサム画像Ｒ１２との間に補間レイサム画像を順次表示する。これにより、レイサム画像Ｒ１１からレイサム画像Ｒ１２への変化が滑らかになる。
次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図１４は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、画像取得部２１が３次元画像Ｖ０を取得し（ステップＳＴ１）、芯線抽出部２２が、３次元画像Ｖ０から血管の芯線を抽出する（ステップＳＴ２）。次いで、局所経路抽出部２３が、芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、芯線の局所経路を抽出する（ステップＳＴ３）。さらに、面設定部２４が、３次元画像Ｖ０の表示面を設定する（ステップＳＴ４）。そして、表示制御部２５が、３次元画像Ｖ０を表示面に投影したレイサム画像を表示部１４に表示する（ステップＳＴ５）。
次いで、操作者の指示によって基準点が移動されたか否かが判定される（ステップＳＴ６）。ステップＳＴ６が否定されると、ステップＳＴ１０に進む。ステップＳＴ６が肯定されると、移動後の新たな基準点に基づいて、局所経路抽出部２３が新たな局所経路を抽出し（ステップＳＴ７）、面設定部２４が新たな表示面を設定し（ステップＳＴ８）、表示制御部２５が３次元画像Ｖ０を新たな表示面に投影して新たなレイサム画像を表示する（ステップＳＴ９）。なお、ステップＳＴ８の処理においては、必要に応じて補間表示面が生成される。補間表示面が生成された場合、ステップＳＴ５において表示されたレイサム画像から新たなレイサム画像に表示を切り替える間に、３次元画像Ｖ０を補間表示面に投影することにより生成された補間レイサム画像が順次表示される。
ステップＳＴ９に続いて、操作者による終了指示がなされたか否かが判定され（ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ９が否定されるとステップＳＴ６に戻り、ステップＳＴ６以降の処理が繰り返される。ステップＳＴ１０が肯定されると、処理を終了する。
このように、本実施形態においては、芯線の局所経路を抽出し、局所経路に含まれる複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が分布の最大値を基準とした基準値となる向きの面を、３次元画像Ｖ０の表示面に設定するようにした。このため、表示面に表示された３次元画像Ｖ０は、血管の局所経路が最も広がって見える向きとなっている。したがって、本実施形態によれば、血管の走行状態を適切に観察できるような向きとなるように、３次元画像Ｖ０を表示することができる。
また、本実施形態においては基準点を移動した際に、移動前後の基準点に基づく表示面を補間することにより補間表示面を表示し、補間表示面にも３次元画像Ｖ０を投影するようにした。このため、基準点を移動させた際の３次元画像Ｖ０の向きの変化を滑らかにすることができる。
なお、上記実施形態においては、面設定部２４において、局所経路に設定された複数の点からの距離の総和が最小となる面を表示面に設定しているが、これに限定されない。局所経路に設定された複数の点を投影し、投影された面において、投影された点の分散が最大となるような面を表示面に設定してもよい。この場合、面設定部２４は、ある面を初期として定義し、初期として定義した面に、局所経路に設定された複数の点を投影することにより、３次元の点から２次元上の点に変換する。そして、面設定部２４は、変換された２次元上の点の分散を求め、２次元上の点の分散が最大になるように面の向きを最適化する。２次元上の点の分散としては、例えば、共分散値である。
また、上記実施形態においては、面設定部２４が、局所経路に含まれる複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が最大となる面を表示面に設定しているが、これに限定されない。最大値を基準とした基準値であれば、最大値よりも数％程度、例えば２０％程度まで小さい値を基準として用いてもよい。
なお、上記実施形態において、局所経路抽出部２３が設定する基準点Ｐ０を中心とした範囲は、入力部１５からの指示により変更可能であってもよい。
また、上記実施形態においては、操作者による入力部１５からの指示により基準点を移動させているが、これに限定されない。開始点Ｐｓから目標点Ｐｅまで、予め定められた速度により、基準点を自動で移動させてもよい。この場合、基準点の移動に応じて、局所経路抽出部２３が新たな局所経路を抽出し、面設定部２４が新たな表示面を設定し、表示制御部２５が３次元画像Ｖ０を新たな表示面に投影してレイサム画像を表示部１４に表示する。
また、上記実施形態においては、芯線抽出部２２が血管の芯線を抽出しているが、操作者による入力部１５を用いての３次元画像Ｖ０における芯線の位置の指定を受け付け、指定された位置の芯線を抽出するようにしてもよい。なお、芯線の指定は、例えば３次元画像Ｖ０を表示部１４にボリュームレンダリング等の手法により表示し、表示された３次元画像Ｖ０に対する入力部１５を用いての操作者の指示により行うことができる。
また、上記実施形態においては、大動脈および大動脈から分岐する動脈を診断対象部位としているが、これに限定されない。例えば冠動脈または脳動脈等の他の血管を診断対象部位とする場合にも、本実施形態を適用できる。
また、上記実施形態においては、３次元画像Ｖ０としてＣＴ画像を用いているが、これに限定されず、ＭＲＩ画像およびＰＥＴ画像等を用いてもよい。
また、上記実施形態において、例えば、画像取得部２１、芯線抽出部２２、局所経路抽出部２３、面設定部２４および表示制御部２５といった各種の処理を実行する処理部（Processing Unit）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（Processor）を用いることができる。上記各種のプロセッサには、上述したように、ソフトウェア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device :PLD）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。
１つの処理部は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせまたはＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。
複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントおよびサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアとの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:SoC）等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（Circuitry）を用いることができる。
１ 画像の向き設定装置
２ ３次元画像撮影装置
３ 画像保管サーバ
４ アンギオ装置
５ ネットワーク
１１ ＣＰＵ
１２ メモリ
１３ ストレージ
１４ 表示部
１５ 入力部
２１ 画像取得部
２２ 芯線抽出部
２３ 局所経路抽出部
２４ 面設定部
２５ 表示制御部
３０ 造影血管領域
４１ 本体
４２ Ｃアーム
４３ 取付部
４４ 放射線源
４５ 撮影部
４６ 撮影台
４７ 表示部
Ａ０ 球
Ｃ０ 芯線
Ｌ０、Ｌｓ 局所経路
Ｍ１～Ｍ３ 面
Ｍ１１，Ｍ１２ 表示面
ＭＨ１～ＭＨ３ 補間表示面
Ｍｂ 基準表示面
Ｏ１～Ｏ３ 局所経路上の点
Ｐ０ 基準点
Ｐｓ 開始点
Ｐｅ 目標点
Ｒ０～Ｒ３ レイサム画像
Ｖ０ ３次元画像
Ｖ１ 部分３次元画像

Claims (14)

  1. 血管を含む被写体の３次元画像から前記血管の芯線を抽出する芯線抽出部と、
    前記芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、前記芯線の局所経路を抽出する局所経路抽出部と、
    前記局所経路上の複数の点を投影する仮の面を設定し、前記仮の面と前記複数の点との距離の総和を算出し、前記仮の面の向きの変更および変更後の前記仮の面と前記複数の点との距離の総和の算出を繰り返し、前記複数の点との距離の総和が最小となる向きの仮の面を、前記３次元画像の表示面に設定する面設定部とを備えた画像の向き設定装置。
  2. 血管を含む被写体の３次元画像から前記血管の芯線を抽出する芯線抽出部と、
    前記芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、前記芯線の局所経路を抽出する局所経路抽出部と、
    前記局所経路上の複数の点を投影する仮の面を設定し、前記仮の面に対して前記複数の点を投影し、前記投影した点の前記仮の面における分布の分散を算出し、前記仮の面の向きの変更および変更後の前記仮の面に対して前記複数の点を投影した点の分布の分散の算出を繰り返し、前記複数の点を投影した点の分布の分散が最大となる向きの仮の面を、前記３次元画像の表示面に設定する面設定部とを備えた画像の向き設定装置。
  3. 前記局所経路抽出部は、前記基準点が移動された場合、前記移動された基準点を基準とする前記予め定められた範囲内において前記局所経路を抽出し、
    前記面設定部は、前記移動された基準点を基準とする前記予め定められた範囲内において抽出された前記局所経路に基づいて、前記表示面を設定する請求項１または２に記載の画像の向き設定装置。
  4. 前記面設定部は、移動前の前記基準点を基準とする前記予め定められた範囲内において抽出された前記局所経路に基づいて設定された第１の表示面と、移動後の前記基準点を基準とする前記予め定められた範囲内において抽出された前記局所経路に基づいて設定された第２の表示面とを補間する、少なくとも１つの補間表示面を生成する請求項３に記載の画像の向き設定装置。
  5. 前記局所経路抽出部は、前記予め定められた範囲の変更の指示により、前記局所経路の範囲を変更する請求項１から４のいずれか１項に記載の画像の向き設定装置。
  6. 前記基準点は、前記芯線上に設定された開始点と目標点との間にある請求項１から５のいずれか１項に記載の画像の向き設定装置。
  7. 前記面設定部は、基準角度から予め定められた角度の範囲内において前記表示面を設定する請求項１から６のいずれか１項に記載の画像の向き設定装置。
  8. 前記３次元画像を前記表示面に投影した投影画像の前記血管の領域を強調して表示部に表示する表示制御部をさらに備えた請求項１から７のいずれか１項に記載の画像の向き設定装置。
  9. 前記表示制御部は、前記芯線を重畳することにより前記血管の領域を強調して前記投影画像を表示する請求項８に記載の画像の向き設定装置。
  10. 前記表示制御部は、前記芯線における局所経路を強調して前記投影画像を表示する請求項８または９に記載の画像の向き設定装置。
  11. 血管を含む被写体の３次元画像から前記血管の芯線を抽出し、
    前記芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、前記芯線の局所経路を抽出し、
    前記局所経路上の複数の点を投影する仮の面を設定し、前記仮の面と前記複数の点との距離の総和を算出し、前記仮の面の向きの変更および変更後の前記仮の面と前記複数の点との距離の総和の算出を繰り返し、前記複数の点との距離の総和が最小となる向きの仮の面を、前記３次元画像の表示面に設定する画像の向き設定方法。
  12. 血管を含む被写体の３次元画像から前記血管の芯線を抽出し、
    前記芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、前記芯線の局所経路を抽出し、
    前記局所経路上の複数の点を投影する仮の面を設定し、前記仮の面に対して前記複数の点を投影し、前記投影した点の前記仮の面における分布の分散を算出し、前記仮の面の向きの変更および変更後の前記仮の面に対して前記複数の点を投影した点の分布の分散の算出を繰り返し、前記複数の点を投影した点の分布の分散が最大となる向きの仮の面を、前記３次元画像の表示面に設定する画像の向き設定方法。
  13. 血管を含む被写体の３次元画像から前記血管の芯線を抽出する手順と、
    前記芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、前記芯線の局所経路を抽出する手順と、
    前記局所経路上の複数の点を投影する仮の面を設定し、前記仮の面と前記複数の点との距離の総和を算出し、前記仮の面の向きの変更および変更後の前記仮の面と前記複数の点との距離の総和の算出を繰り返し、前記複数の点との距離の総和が最小となる向きの仮の面を、前記３次元画像の表示面に設定する手順とをコンピュータに実行させる画像の向き設定プログラム。
  14. 血管を含む被写体の３次元画像から前記血管の芯線を抽出する手順と、
    前記芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、前記芯線の局所経路を抽出する手順と、
    前記局所経路上の複数の点を投影する仮の面を設定し、前記仮の面に対して前記複数の点を投影し、前記投影した点の前記仮の面における分布の分散を算出し、前記仮の面の向きの変更および変更後の前記仮の面に対して前記複数の点を投影した点の分布の分散の算出を繰り返し、前記複数の点を投影した点の分布の分散が最大となる向きの仮の面を、前記３次元画像の表示面に設定する手順とをコンピュータに実行させる画像の向き設定プログラム。
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