JPH07141529A - 医用画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体が管状物体内を通過できるか否かをシミ
ュレートし、物体が管壁に重なる場合にオペレータにそ
れを報知する。 【構成】 読み込んだ３次元画像データ（100）から管
状物体、その管内を通過させる物体などを抽出し（10
1）、これらの立体画像を合成して表示させ（103）、画
像上で通過物体のみをその向きを任意に変更させながら
移動させる（104）。通過物体と管状物体との画素値の
和が所定値を越えたときに、これらの領域に重なりがあ
ると判断し、その場合には、重なり部分の色を変える等
の方法によりオペレータに警告を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は３次元的にサンプリング
された医用画像データを処理する医用画像処理装置に関
し、特にシミュレート機能を備えた医用画像処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】人体の断層像を撮影する装置として、Ｘ
線ＣＴや超音波ＣＴ、ＭＲＩなどがあり、臨床現場にお
いて診断のための画像情報を提供している。近年、これ
らの装置を用いた撮影では２次元平面の情報だけでな
く、データに３次元方向の情報を持たせた３次元撮影が
実用化されており、３次元撮影によりサンプリングした
データを処理して３次元画像を再構成することが行なわ
れている。

【０００３】このような３次元画像の再構成は、まず複
数スライスのＣＴ像又はＭＲＩ像のスライスごとに対象
の領域抽出を行ない、必要に応じてスライス間の補間を
行ないながらスライス方向に積み上げ、３次元データで
あるボクセルデータを作成する。こうして得た３次元デ
ータは高速断面変換（ＭＰＲ）法、表面表示法、合成表
示法、再投影表示法等の画像処理手法を採用してディス
プレイ上に表示される。

【０００４】更にこれら手法に加えて、距離・角度・体
積などの計測機能、拡大・縮小・平行移動などのアフィ
ン変換機能、切削・併合機能さらに左右対象のミラーイ
メージ作成機能を用いることにより、撮影した画像の不
要な部分を取り去って、臓器などの任意部分を抽出し、
３次元画像に再構成するとともに、複数の抽出画像を組
合せて一つの画像に合成することにより、様々な手術を
コンピュータ上でシミュレートする試みがなされてい
る。例えば、頭骨内部の腫瘍について、表面表示法とＭ
ＰＲ法とを組合せて切削機能により頭骨を部分的に削除
する切削シミュレーションや、骨欠損部の再建手術の術
前シミュレーションなどがコンピュータ上で行われてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
では頭骨などのようにモデルが比較的単純な場合につい
てはシミュレーションが可能であるが、それ以外の対象
についてのシミュレート機能を備えた医用画像処理装置
はこれまでなかった。また例えば母体骨盤を胎児が通過
する場合のように物体が管内を通過できるかどうかをシ
ミュレートする場合、実際には胎児が移動する際に骨盤
にぶつかって移動できない場合でもあり得るが、従来の
医用画像処理装置の技術によれば、画像上では２つの物
体（胎児と骨盤）を合成してしまい、物体が管内を通過
できるかどうかを画像上で判定することは困難であっ
た。

【０００６】本発明はこのような従来の問題点を解決
し、２つの物体の位置関係の把握が容易である医用画像
処理装置を提供することを目的とする。また本発明は管
体の管内を通過する物体のシミュレーションが可能であ
る医用画像処理装置を提供することを目的とする。更に
本発明は、シミュレーションに際し管内を通過する物体
が管壁にぶつかったときにはそれを検知してオペレータ
に警告を与えることのできる医用画像処理装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の医用画像処理装置は、３次元的にサンプリン
グされた３次元画像データを処理して画像を立体再構成
する画像処理手段と、その立体画像を表示する表示手段
とを備えた医用画像処理装置において、画像処理手段は
３次元画像データから少なくとも２つの異なる物体を抽
出する機能、抽出された画像を合成し表示手段に表示さ
せる機能及び複数の物体のうち任意の物体のみを回転・
移動させるシミュレート機能を備え、更に任意の物体が
移動中に他の物体と触れたり、他の物体の領域と重なっ
たりしたときに、それを検出し報知する報知手段を備え
たものである。

【０００８】報知手段は、１つの態様として複数の物体
が重なりあったときに画素値が一定値以上になるように
し、一定以上の画素値を持つ場合には重なった部分の色
を変えて表示してオペレータに警告を与える。

【０００９】

【作用】複数の物体の合成した立体像により、全体像の
把握が容易になり、複数の物体の現在位置、特に管状物
体を通過する物体の位置関係の把握が容易にできるよう
になる。また、複数の物体のうち任意の物体、例えば管
状物体を通過する物体を任意の方向に回転・移動するこ
とにより、管内を通過するのに最適な角度・経路をシミ
ュレートすることが可能となる。さらに、管状物体と通
過物体が重なったときに警告を出すことにより、物体が
管内を通過できるかどうかを容易に知ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１は本発明が適用される医用画像処理装置の構成
を示す図で、主として３次元の画像データを記憶する記
憶装置１と、これら３次元画像データを処理して立体画
像を再構成するための画像処理手段を備えた中央処理装
置（以下、ＣＰＵという）２と、立体画像を表示するた
めの表示手段としてディスプレイ３とを備えている。こ
のような医用画像処理装置は、通常、Ｘ線ＣＴ装置、超
音波ＣＴ装置、ＭＲＩ装置などの撮影装置の一部として
撮影装置に連結して設けられているが、撮影装置から独
立した画像処理装置を用いてもよい。

【００１１】記憶装置１は、図では磁気ディスクが示さ
れているが、磁気ディスクの他、光ディスク、その他の
公知の記憶媒体が使用され、画像処理装置（ＣＰＵ）２
が通信により撮影装置から伝送されたデータ又は光ディ
スクなどの外部記憶装置から読み込まれたデータを処理
して３次元画像データとして格納する。尚、３次元画像
データは、複数スライスのＣＴ像又はＭＲＩ像のスライ
スごとに対象の領域抽出を行ない、必要に応じてスライ
ス間の補間を行ないながらスライス方向に積み上げ、作
成する。

【００１２】ＣＰＵ２は、このように撮影装置からのデ
ータを３次元画像データとして記憶装置１に格納すると
ともに、記憶装置１から読み込んだ３次元画像データか
ら又は撮影装置から直接転送されたデータを処理した３
次元画像データから特定の物体を抽出し、その任意断面
や立体像の再構成を行なう。このためＣＰＵ２は、撮影
した画像の不要な部分を取り去って、臓器などの任意部
分を抽出する機能、複数の抽出画像を組合せて一つの画
像に合成する機能及び複数の抽出画像のうち任意の抽出
物体のみを任意の方向に回転・移動させる機能を備え
る。更に距離・角度・体積などを計測する機能、拡大・
縮小・平行移動などのアフィン変換機能、画像の一部を
切削或いは併合する機能、左右対象のミラーイメージを
作成する機能を備えていてもよく、これらの機能はソフ
トウェアの遂行によって果される。更にＣＰＵ２は、そ
の他撮影装置を含めた装置全体の制御を行う。

【００１３】ディスプレイ３は、再構成された画像や、
マーキング、カーソル、その他オペレータに対するメッ
セージなどを表示するとともに、管状物体中を移動する
通過物体のシミュレーションを行なう際に移動中の物体
が他の物体と触れたり、他の物体の領域と重なったりし
たときに、それをオペレータに報知する報知手段を兼ね
ている。報知の方法については後述する。

【００１４】ＣＰＵ２には、キーボード４、マウス５な
どのオペレータとのインターフェースを行なうための入
力装置が備えられており、キーボード４は、主としてＣ
ＰＵ２に必要な情報を入力するために使用され、マウス
５は、ディスプレイに表示されたマークの移動、カーソ
ルの移動などに使用される。マウスに代えて、トラック
ボールなど、他のポインティングデバイスを使用しても
よい。

【００１５】このような構成における医用画像処理装置
の動作を説明する。図２は本発明の実施例の一つにおけ
る処理の流れ図である。まず３次元画像データは磁気デ
ィスク１によりＣＰＵ２に読み込まれる（100）。次に
キーボード４またはマウス５の指示により、画像データ
から管状物体とその管内を通過する物体（以下、通過物
体という）などを抽出し（101）、抽出したそれぞれの
物体を合成する（102）。特定の物体の抽出は、Ｘ線Ｃ
Ｔ像における骨や表皮の場合はＣＴ値による閾値処理の
みで自動的に行なうことができる。またＸ線ＣＴ像から
の軟部組織やＭＲＩ像の場合、マニュアルで対象となる
物体を関心領域としてなぞる手法を用いても、ソフト処
理をしてもよい。

【００１６】このように合成された画像データの一例を
図３に示した。そしてその結果をディスプレイ３に表示
させる（103）。表示方法としては、表面表示法、割面
表示法或いはこれらを組合せた方法を採用することがで
きる。このディスプレイ３の表示から、管状物体と通過
物体の全体像、これらの位置関係が把握できる。次に通
過物体が管状物体内を通過できるかをシミュレートする
には、まず通過物体だけを管内に沿って移動させる（10
4、図３（ｂ））。このとき、物体を回転させた方がよ
い場合は任意の方向・角度に回転させてもよい。これら
通過物体の移動及び回転はキーボード４またはマウス５
の指示によって行なう。ＣＰＵ２はキーボード４または
マウス５からの入力に基づき、通過物体のみの画像を座
標上でシフトし又は入力された投影方向に投写変換する
等の処理を行ない、再度画像を合成してディスプレイに
表示させるとともに、移動後において管壁と通過物体が
重なるかどうかチェックする（105）。この検出には、
予め、抽出した画像の和をとり、画像の重なり合いがあ
るときに画素値の和が一定（閾値）以上になるように設
定しておく。重なり合いがあるときに画素値の和が必ず
一定値を超えるような適当な値で画像を予め２値化して
おいてもよい。そして上述のように通過物体を移動させ
たときに画素値が閾値を越えた場合、管壁と通過物体が
重なると判断して、一定値以上の画素値を持つ重なり部
分の色８を変えて表示する（106、図３（ｃ））。

【００１７】このような表示があれば、オペレータは通
過物体を回転させたり、管状物体の管径方向にずらした
りする（107）。これにより重なりがなくなり、通過で
きるようになれば、（104）に戻り同様の処置を行う。
もし物体をずらしたりしても通過できないときは処置は
終了する。また通過物体を移動させても管壁と通過物体
が重ならないときは通過物体を先に進め（107）、同様
の処置を行う。通過し終われば処置を終了する。

【００１８】尚、以上の実施例において報知手段による
オペレータへの報知方法として重なり部分を検出したと
きにディスプレイにおける表示の色を変える方法を示し
たが、報知方法としては、このような表示方法に代えて
又はこのような表示方法と同時にアラームを鳴らすなど
の方法を採用することができる。また、以上の実施例で
は３次元画像データから管状物体、通過物体などの立体
画像を抽出、合成し、合成した画像の画素値に基づき物
体の重なりを検出する場合について説明したが、本発明
において物体の重なりを検出する方法はこれらに限定さ
れるものではない。例えば、物体の輪郭を抽出し、抽出
した輪郭からそれぞれの物体を合成し、立体像を再構成
することも可能である（ワイヤフレーム法）。この場合
には、通過物体７だけを移動させてそれが管壁６とが重
なったときに、互いの輪郭線が交差することになるので
（図４）、ＣＰＵ２はこれら輪郭の交点８ａ、８ｂの有
無を検出することによって画像の重なり合いの有無を検
出する。

【００１９】そして輪郭の交点８ａ、８ｂを検出したと
きは、交点８ａ、８ｂの色を変えて表示するか、或いは
図５に示すように、通過物体７の輪郭線が管壁６の輪郭
線と交わって外側にはみ出した部分７１の色を変えて表
示する（ａ）或いは交差した輪郭線に挟まれた外側の部
分７２を塗りつぶす（ｂ）などの方法で、オペレータに
対し報知する。更に上記の実施例と同様にアラームによ
る警告を併用してもよい。

【００２０】以上のように本発明の医用画像処理装置に
よれば、管状物体内などを移動する物体のシミュレート
が可能であり、しかも２つの物体の重なりを検出するこ
とができるので、例えば管状物体を母体の骨盤、通過物
体を胎児として、出産時に胎児が骨盤を通過できるかを
判断するためのツール等への応用することができる。ま
た従来の術前シミュレーションにも応用できるのは言う
までもない。

【００２１】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明の医用画像処理装置によれば、３次元画像データを
処理して画像を再構成する画像処理手段の機能として、
２つの異なる物体をそれぞれ抽出して、抽出された画像
を合成し表示する機能と任意の物体のみを回転・移動さ
せる機能とを備え、更に任意の物体が移動中に他の物体
と触れたり、他の物体の領域と重なったりしたときに、
それを検出し報知する報知手段を備えたので、例えば管
状物体内を物体が通過できるかをシミュレートすること
が可能となり、通過できない場合にオペレータに容易に
知らせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される医用画像処理装置の実施例
を示す構成図。

【図２】本発明によるシミュレーション処理の実施例を
示す流れ図。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は合成された画像の一例を示す
図で、（ｂ）及び（ｃ）は通過物体のみが移動した状態
を示す。

【図４】合成された画像の他の例を示す図。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の医用画
像処理装置による画像処理の例を示す図。

【符号の説明】

１…中央処理装置（画像処理手段） ２…磁気ディスク（記憶装置） ３…ディスプレイ（表示手段） ４…キーボード ５…マウス ６…管状物体 ７…通過物体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｇ０６Ｆ 17/00 8724−5Ｌ Ｇ０６Ｆ 15/20 Ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３次元的にサンプリングされた３次元画像
   データを処理して画像を立体再構成する画像処理手段
   と、その立体画像を表示する表示手段とを備えた医用画
   像処理装置において、前記画像処理手段は前記３次元画
   像データから少なくとも２つの異なる物体を抽出する機
   能、抽出された画像を合成し前記表示手段に表示させる
   機能及び複数の物体のうち任意の物体の画像のみを回転
   ・移動させるシミュレート機能を備え、更に前記任意の
   物体が移動中に他の物体と触れたり、他の物体の領域と
   重なったりしたときに、それを検出し報知する報知手段
   を備えたことを特徴とする医用画像処理装置。