JPH08332191A - 3次元画像処理表示装置および方法 - Google Patents

3次元画像処理表示装置および方法

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JPH08332191A
JPH08332191A JP7142981A JP14298195A JPH08332191A JP H08332191 A JPH08332191 A JP H08332191A JP 7142981 A JP7142981 A JP 7142981A JP 14298195 A JP14298195 A JP 14298195A JP H08332191 A JPH08332191 A JP H08332191A
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理香 馬場
Takeshi Ueda
健 植田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 処置用部材の操作が容易になるにも拘らず正
確に行なえ、しかも操作に要する時間を減少させる。 【構成】 被検体の3次元像情報を求める手段と、該被
検体内に静止あるいは移動して存在する処置用部材を含
んだ前記被検体の2次元像を求める手段と、前記処置用
部材の前記2次元像上の位置から前記3次元像情報上の
対応する3次元位置を求める手段と、前記3次元像情報
から前記3次元位置とその近傍を含んだ断層像を所定の
方向でかつ所定の厚さで生成する手段と、前記断層像を
前記処置用部材とともに表示する手段と、を少なくとも
備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、3次元画像処理表示装
置および方法に係り、たとえばX線CT装置あるいはM
RI装置に適用されて好適な3次元画像処理表示装置お
よび方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、低侵襲治療として、IVRと略称さ
れるインタ−ベンショナルラジオロジ−(Interventiona
l Radiology)が盛んになっている。ここで、IVRとは、
X線透視下で経皮的にカテーテルや針を用いて処置を行
うものである。
【0003】このIVRを用いることによって、開頭や開
腹を行わずに手術を行うことができるため、患者の負担
を大幅に軽減できるようになる。
【0004】現在では、外科医のみでなく内科医が行う
場合も多く、特に、血管内にカテーテルを送り込んで種
々の処置を行うものが多い。その処置としては、たとえ
ば、血管内にカテーテルを入れ、カテーテル先端に取り
付けたバルーンを膨らまし、閉塞した血管を拡張する方
法や、逆にカテーテル先端から凝固剤を注入して出血し
た血管を閉塞する方法や、癌細胞に栄養補給している血
管を閉塞する方法や、あるいはカテーテル先端を癌細胞
近辺まで送り、抗ガン剤を投与した後に血管を閉塞する
方法等がある。
【0005】ここで、上述した処置を行なう前段階とし
て、血管内でカテ−テルを目的の位置に移動させる必要
がある。そのためには、カテ−テルから血管内に造影剤
を注入し、造影された血管をX線透視画像で逐次観察
し、血管の走行状態を確認する操作を行なっていた。す
なわち、カテ−テルを実際に進める際に、カテ−テルの
内側にガイドワイヤを入れ、その先端をX線透視画像で
モニタしながら、まずガイドワイヤを進め、次にそのガ
イドワイヤの先端位置までカテ−テルを移動する操作を
繰返し行なっていた。
【0006】また、他の方法として、特開平1−204
650号公報に、カテ−テルを移動する前段階として血
管造影像を作成し、その血管造影像をロ−ドマップ画像
として用い、このロードマップ画像とX線透視中の実時
間画像を重ねあわせ表示して、目的の位置までカテ−テ
ルを移動させる方法が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たロードマップ画像に基づくカテーテル移動操作は、比
較的滑らかに変化する血管経路内に該カテーテルを移動
させる場合に極めて正確に行なうことができるが、複雑
に変化する血管経路の場合、あるいは複雑に枝分かれす
る血管経路の場合には、かなり慎重に行なわなければな
らないといった問題が残存されていた。
【0008】このため、いまだカテーテル移動操作を行
なう術者は豊富な知識と経験が要求され、そうでない場
合には、その操作に困難性がともなうとともにかなりの
時間を要するばかりでなく、血管壁を傷つけたりあるい
は突き破ってしまう等の弊害を完全に防止することがで
きないものとなっていた。
【0009】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたものであり、その目的は、たとえばカテーテル等の
処置用部材の操作が容易になるにも拘らず正確に行な
え、しかも操作に要する時間を減少させることとのでき
る3次元画像処理表示装置および方法を提供することに
ある。
【0010】本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細
書の記述および添付図面によって明らかになるであろ
う。
【0011】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0012】すなわち、本発明による3次元画像処理表
示装置は、被検体の3次元像情報を求める手段と、該被
検体内に静止あるいは移動して存在する処置用部材を含
んだ前記被検体の2次元像を求める手段と、前記処置用
部材の前記2次元像上の位置から前記3次元像情報上の
対応する3次元位置を求める手段と、前記3次元像情報
から前記3次元位置とその近傍を含んだ断層像を所定の
方向でかつ所定の厚さで生成する手段と、前記断層像を
前記処置用部材とともに表示する手段と、を少なくとも
備えることを特徴とするものである。
【0013】また、本発明による3次元画像処理表示方
法は、被検体の3次元像情報を求める第1のステップ
と、該被検体内に静止あるいは移動して存在する処置用
部材を含んだ前記被検体の2次元像を求める第2のステ
ップと、前記処置用部材の前記2次元像上の位置から前
記第1のステップで得た3次元像情報上の対応する3次
元位置を求める第3のステップと、前記3次元像情報か
ら前記第3のステップで得た3次元位置とその近傍を含
んだ断層像を所定の方向でかつ所定の厚さで生成する第
4のステップと、前記断層像を前記処置用部材とともに
表示する第5のステップと、を少なくとも有することを
特徴とするものである。
【0014】
【作用】このように構成された3次元画像表示装置およ
び方法は、たとえばカテーテル等の処置用部材の移動に
ともなって、常時、その処置用部材を含みかつその近傍
に厚みをもった断層像として映像させることができるよ
うになる。
【0015】そして、このようにして表示された断層像
は、処置用部材に対して任意の方向にその面を有する画
像として映像させることができるようになる。
【0016】このことは、処置用部材に対してその周囲
の映像が3次元的に映像され、かつ該処置用部材の進行
にともなって該映像を変化できることを意味する。
【0017】したがって、処置用部材の操作が容易にな
るにも拘らず正確に行なえ、しかも操作に要する時間を
減少させることができるようになる。
【0018】
【実施例】図2は、本発明による医用画像診断装置の一
実施例であるX線透視撮影装置を示す概略構成図であ
る。
【0019】同図(a)において、寝台天板8に載置さ
れた被検体11のたとえば体軸周りに回転するX線管2
と2次元X線画像検出器4とが配置されている。
【0020】これらX線管2と2次元X線画像検出器4
は互いに対向されて被検体11の周りに回転する回転板
7に固定されている。これにより、X線管2からのX線
はその照射角度を変えながら常に該被検体11を透過し
2次元X線画像検出器4に照射されるようになってい
る。
【0021】2次元X線画像検出器4は、複数のX線画
像検出器がマトリッスク状に配置された検出器から構成
され、たとえば、同図(b)に示すように、蛍光板41
と半導体光センサ42とが光学的に結合された積層体か
らなり、前記半導体光センサはマトリッスク状に配置さ
れた各光センサを備えたものとして形成されている。ま
た、各光センサは膜内でアバランシェ増倍効果を起こす
光感応膜43と薄膜トランジスタ素子44とで構成され
ている。
【0022】なお、この2次元X線画像検出器4として
は、X線イメージインテンシファイアとテレビカメラを
組み合わせたものであってもよいことはもちろんであ
る。
【0023】ここで、X線管2のX線照射および回転板
駆動機構9を介した回転板7の回転は、それぞれ撮影制
御装置1によって制御されているとともに、2次元X線
画像検出器4からの画像情報は、前記回転板7の回転角
度を計測する回転板角度計測機構10からの角度情報と
ともに、画像収集装置5に取り込まれるようになってい
る。
【0024】そして、この画像収集装置5からの出力は
画像処理装置6に入力されるようになっている。ここ
で、画像処理装置6は、後の説明によって明らかになる
ようにコンピュータ処理される装置からなり、基本的に
は2次元X線画像検出器4から順次得られる各画像情報
を前記角度情報に基づいて3次元画像情報に再構成する
演算装置と、この演算装置によって再構成された3次元
画像情報を格納するメモリと、入力装置6Aからの入力
によって決定される指令に基づいて前記3次元画像情報
を所定の方向の方向から観察される2次元画像を前記メ
モリに格納された3次元画像情報から読みだす読出し回
路等とが具備されたものとなっている。
【0025】また、この読出し回路によって読みだされ
た前記2次元画像は表示装置6Bによって表示されるよ
うになっている。
【0026】なお、前記画像処理装置6の上記以外の他
の構成は後の説明によって明らかになってくるであろ
う。
【0027】次に、このような構成からなるX線透視撮
影装置を用いて、カテーテル等を操作する場合における
画像処理方法の一実施例を説明する。
【0028】図1は、該画像処理方法の一実施例を説明
するためのシーケンスを示す説明図である。
【0029】このシーケンスは大きく分けて準備工程3
00、前処理工程400、および本処理工程500とか
らなっている。以下、それぞれの各工程について順次説
明する。
【0030】〔準備工程300〕この工程を行う目的
は、被検体11に対するカテーテルの挿入口および該カ
テーテルの移動によって最終的に到達される目的(関
心)部位を含む画像画像情報が得られるために寝台天板
8を被検体11のたとえば体軸方向における適当な個所
に固定させるためにある。
【0031】ここで、カテーテルは図3に示すように構
成されている。同図において、カテーテル103は造影
剤が噴出される孔103Aを有する円筒体からなり、そ
の中空には該カテーテル103を導くガイドワイヤ10
5を備えている。そしてガイドワイヤ105の先端部に
は該ガイドワイヤ105とX線透過率の異なる材料から
構成されるガイドワイヤ先端部106が取り付けられて
いる。X線を介して映像されるカテーテル103の近傍
にはガイドワイヤ先端部106が明瞭に識別できるよう
になっており、これにより、該ガイドワイヤ先端部10
6の位置を目安として前記カテーテル103をガイドワ
イヤ105に沿って血管内を少しずつ移動させるように
なっている。
【0032】ステップ301 被検体11に対するカテーテル103の挿入は、被検体
の目的部位から離れたたとえば大動脈のある位置から行
われる。このことから、この実施例では、該大動脈のあ
る位置にガイドワイヤ105をともなったカテーテル1
03を挿入する。
【0033】ステップ301 X線管2を被検体11のたとえば前方に配置させた状態
で透視を行なう。この場合、透視像は前記表示装置6B
に映像されている。
【0034】ステップ302 被検体11に挿入されたカテーテル103の位置(実際
には表示装置6Bを介して明確に認識できるガイドワイ
ヤ先端部106の位置)および該カテーテル103を到
達させるべく目的部位とを含む透視像が得られているか
否かが該表示装置6Bを介して判断される。
【0035】ステップ304 ガイドワイヤ先端部106の位置および該カテーテル1
03を到達させるべく目的部位とを含む透視像が得られ
ていない場合、前記寝台天板8を被検体11の体軸方向
および体軸に垂直な方向に移動させ、上記の動作を繰り
返す。
【0036】そして、カテーテルの挿入位置および目的
の部位が透視像を介して認識された場合に、前記寝台天
板8を固定させ、次の前処理工程400に移行する。
【0037】なお、この実施例では、カテーテル103
を被検体11に挿入する場合、その挿入角度をたとえば
寝台天板8に対してどのくらいの角度になっているかの
データを前記入力装置6Aを介して入力させておく必要
がある。この角度データは後述する本処理工程500に
おける画像処理で必要とされるデータとなるからであ
る。
【0038】〔前処理工程400〕この工程を行う目的
は、カテーテル103の挿入位置および目的の部位を含
んだ被検体11の3次元像情報を得るもので、しかも、
その情報は、最終的には他の周辺の臓器が除かれた血管
のみの3次元像情報とするものである。このようにして
得られる3次元画像情報はカテーテル操作に要するロー
ドマップを作成するための基本画像情報となるものであ
る。
【0039】ステップ401 前記準備工程300にて寝台天板8が固定され、さら
に、その寝台天板8に搭載された被検体11を動かさな
い状態で透視像を得る。なお、この場合におけるX線管
2の位置は、該X線管2の一周回転を等分させた各角度
に分割される任意の位置であってよい。
【0040】ステップ402 得られた透視像の情報に基づいてその情報の補正処理を
行なう。このような補正処理を行なうのは表示画像とし
て明瞭にするためであり、たとえば、感度むら、バック
グランドノイズ、幾何学的歪等が除かれるようになって
いる。なお、この補正処理がなされた透視像の情報は同
時に検出される回転板角度計測機構10からの角度情報
とともに画像処理装置6内のメモリに格納されるように
なる。
【0041】ステップ403 前記回転板7を介してX線管2を回転する。この場合の
回転はX線管2の一周回転を等分させた角度分の回転で
ある。
【0042】ステップ404 ここで、X線管2が一回転を終了しているか否かが判定
される。すなわち、上述した動作がX線管2の一回転が
終了されるまで繰り返され、上述した角度ごとに順次透
視像の情報が得られることになる。
【0043】このようにして、X線管2の一回転におけ
る角度ごとの投影像の情報が該角度の情報とともに取り
込まれ、前記メモリに格納される。
【0044】この場合における画像情報はいわゆるサブ
トラクション像の作成に要するマスク像情報となるもの
であり、全て上述したカテーテルの挿入位置および目的
の部位が含まれた画像情報となっていることはいうまで
もない。
【0045】ステップ405 その後、被検体11の血管内に造影剤を注入する。すな
わち、サブトラクション像の作成に要するライブ像情報
を作成するための準備段階となる。
【0046】ステップ406 前記ステップ401と同様に、寝台天板8に搭載された
被検体11を動かさない状態で透視像を得る。なお、こ
の場合においても、X線管2の位置は、該X線管2の一
周回転を等分させた各角度に分割される任意の位置であ
ってよい。
【0047】ステップ407 得られた透視像の情報に基づいてその情報の補正処理を
行なう。ステップ402と同様の動作がなされる。
【0048】ステップ408 前記回転板7を介してX線管2を回転する。ステップ4
03と同様に、この場合における回転もX線管2の一周
回転を等分させた角度分の回転である。
【0049】ステップ409 ここで、X線管2が一回転を終了しているか否かが判定
される。これにより、上述した動作がX線管2の一回転
が終了されるまで繰り返され、上述した角度ごとに順次
透視像の情報が得られることになる。
【0050】このようにして、X線管2の一回転におけ
る角度ごとの投影像の情報が該角度の情報とともに取り
こまれ、メモリに格納される。
【0051】この場合における画像情報はいわゆるサブ
トラクション像の作成に要するライブ像情報となるもの
であり、全て上述したカテーテルの挿入位置および目的
の部位が含まれた画像情報となっていることはいうまで
もない。
【0052】ステップ410 前記各メモリにそれぞれ格納されたマスク像とライブ像
の各画像情報を同一の角度情報毎に対数差分(サブトラ
クション)することにより、血管像のみからなる画像情
報(サブトラクション像)を各角度情報毎に作成する。
【0053】ステップ411 X線管2の回転における各角度毎に対応するそれぞれの
サブトラクション像から、3次元像情報を再構成する。
この3次元像情報はカテーテル操作に要するロードマッ
プを作成するための基本画像情報となるものである。
【0054】次に、このようにして得られた3次元像情
報にカテーテル103を最終的に移動させる目標位置と
該カテーテル103の挿入個所から前記目標位置までの
経路とを表示装置6Bを介して目視で認識し易いよう
に、マーカを設定する(これによって、前記3次元情報
にマーカの情報を組み入れる)作業がなされる。後述す
る本処理500において、カテーテル103の移動の際
に該マーカを目安とすることにより操作が行ない易いか
らである。
【0055】ステップ412 前記3次元像情報をある一定の方向から観察できる2次
元像を表示装置6Bに表示する。この場合における該方
向は入力装置6Aによって指定することができる。
【0056】表示装置6Bの表示面6Dに、たとえば、
図4に示すような2次元像が表示されている場合、目視
によって目標位置を探しだし、その位置にカソールを設
定する(目標位置マーカMOの設定)ことにより、その
位置座標を画像処理装置6に読み込ませる。
【0057】その後、表示面6Dに、前記一定の方向と
は異なる方向から観察できる2次元像を表示し、上述と
同様の作業を行なう。
【0058】これにより、画像処理装置6内では、それ
に格納されている3次元像情報内の実際の目標位置に対
応する位置(3次元座標)に目標位置マーカMOの情報
が格納されるようになる。
【0059】ここで、画像処理装置6では前記3次元座
標を決定するために次に説明する演算が行なわれるよう
になっている。
【0060】すなわち、3次元像情報をある方向から観
察する場合における該方向と直交する平面(最初に表示
された画像の面に相当する)の座標(x1、y1)が決定
されると、その座標(x1、y1)を通り前記平面に直交
するz1軸が決定される。そして、該3次元像情報を前
記方向と異なる方向から観察する場合における該方向と
直交する平面(後に表示された画像の面に相当する)の
座標(x2、y2)が決定されると、その座標(x2
2)を通り前記平面に直交するz2軸が決定される。
【0061】そして、該Z1軸とZ2軸との交点の座標を
演算することにより、その座標が前記目標位置の3次元
座標として得られる。
【0062】ステップ413 ステップ412と同様の作業を行なうことにより、目標
経路マーカMCを設定する。
【0063】この場合、カテーテル103の挿入口にお
いて、その3次元座標にマーカを設定し、その後は、同
様に目標位置マーカMOが表示されている位置まで血管
に沿って連続的な多点に相当する部分にマーカを設定す
ることにより目標経路マーカMCを設定することができ
るようになる。
【0064】なお、ステップ412とステップ413に
おいて個々にそれぞれ目標位置マーカMO、目標経路マ
ーカMCを設定したものであるが、これらは同時に設定
することができることから、そのようにしてもよいこと
はいうまでもない。
【0065】以上、このようにして前処理工程400で
得られた3次元像情報には、カテーテル103の最終的
に移動がなされる目標位置とその目標位置にまで達する
カテーテル103の経路に相当する情報が組み込まれる
ことになる。
【0066】〔本処理工程〕この工程を行なう目的は、
前記前工程で得られた基本画像情報に基づいてカテーテ
ル操作に要するロードマップを作成することにある。
【0067】ステップ501 X線管2を任意の角度に設定し、カテーテル103を目
的の部位に向けてまず、微小に移動させる。この際に透
視の操作を行なう。
【0068】ステップ502 その透視像を表示装置6Bに表示する。これにより、移
動されたカテーテル103の現時点の位置を確認できる
ことになる。
【0069】ステップ503 対応する前記透視像におけるカテーテル103の位置
(正確にはガイドワイヤ先端部106の位置)を画像処
理装置6が自動的に検知する。
【0070】ステップ504 画像処理装置6は、前記ステップ504によってカテー
テル103の位置情報が検知された前記透視像情報と前
記前処理工程400で得られた3次元像情報との関係か
ら、該3次元像情報における前記カテーテル103の3
次元位置を演算する。
【0071】ここで、その演算ステップを図5を用いて
詳細に説明する。
【0072】ステップ504A まず、前記ステップ502で得られた透視像情報(当然
としてメモリに格納されている)が図6の下段に描かれ
た情報とすると、この透視像情報101からガイドワイ
ヤ先端部106の位置(座標)A1、A2を自動的に検出
する。この検出としては、たとえば該メモリから各セル
の輝度情報を順次読出し、その輝度値が一定の値を超え
ている情報のみ(ガイドワイヤ先端部106に相当する
情報)を取りだし、その両端の座標を検出することによ
って行なわれる。
【0073】ステップ504B そして、前記A1、A2の各座標からA1、A2間の長さL
1を算出する。一方、ガイドワイヤ先端部106がその
傾斜のない状態で表示装置6Bに映像された場合の実際
の長さに対応する長さLが予め判っているとして、図7
に示す関係から、すなわちL1/Lの演算によりCOS
θの値(及びθの値)を算出する。この場合、θは正負
のそれぞれ2つの値が考えられるが、この段階では正負
の判別は問わずにθの値のみを明確にしておく。
【0074】ステップ504C 次に、前記透視像情報101に基づいて、その透視像情
報101が投影像となるような3次元画像情報107を
前記前処理工程400で再構成した3次元画像情報から
得る。図6に示すように、下段に示す画像が前記透視像
情報101とすれば、前記3次元画像情報107が上段
に示す画像情報となる。
【0075】なお、この前記3次元画像情報107は、
前処理工程400で構成した3次元情報に基づき、前記
透視像情報101に対して垂直方向側から見た情報を取
りだすことによって容易に構成することができる。
【0076】なお、透視像情報101を得る場合のX線
管2の角度は予め判明していることから、この角度に基
づいて前記3次元画像情報107を容易に作成すること
ができる。
【0077】ステップ504D このようにして、図6に示すように透視像情報101お
よび3次元像情報107のそれぞれの位置関係が一義的
に定めることができたことから、透視像情報101上に
おけるA1、A2点の座標を画像情報107内に対応づけ
させることができる。
【0078】すなわち、まず、画像情報101上の
1、A2のそれぞれから画像情報107へ垂線H1、H2
を引く。この場合、垂線H1、H2は同図に示すように血
管に交差しその交点P1、P2が求まるが、実際には、血
管は図に示されていないものも多数あり、それらの他の
血管との交点P3、P4、P5、P6、…をも同時に求まる
ことになる。
【0079】ステップ504E ステップ504Bにて、角度θの方向がいまだ定まって
いないことから、その方向が正負いずれかであるかを決
定する。
【0080】すなわち、このステップ504Eは、図1
に示すように、カテーテルの103の微小移動(ステッ
プ509)の度に繰り返えされていることから、その一
つ前の過程における3次元像情報107におけるθがそ
の正負の別はともかくとして判明しており、従って、該
θの変化度合いは容易に検知することができる。
【0081】したがって、被検体11へのカテーテル1
03の挿入角度が予め判っておれば、該カテーテル10
3の各微小移動の追跡によって、前記θの正負の別を判
定できる。
【0082】ここで、被検体11へのカテーテル103
の挿入角度は、前記準備段階300におけるステップ3
01で画像処理装置6に入力されていることから、該画
像処理装置6は、その入力情報を基にしてその後の追跡
情報から前記θの正負の別を特定する。この場合、この
実施例の説明では、特定された角度は+θであると仮定
している。
【0083】ステップ504F さらに、前記ステップ504Dにて求めた交点P1
2、P3、P4、P5、P6、…の内から互いに対となる
P間の傾きをそれぞれ算出し、その傾きが+θであるも
のを選択することによって、P1、P2を特定することが
できる。このP1、P2は前記3次元画像情報の中に位置
付けられるガイドワイヤ先端部106の両端における各
位置座標となる。
【0084】ステップ505 再び図1に戻って、画像処理装置6では、図6に示す3
次元像情報107のP1、P2を算出できたことから、図
8に示すように前記前処理工程400で得られた3次元
像情報に前記P1、P2の各3次元座標を対応づけるとと
もに、これら各座標を互いに連結させた処置用部材マー
カMTの情報を組み込ませる。なお、前処理工程400
で得られた3次元像情報には、ステップ412およびス
テップ413において組み込まれた目標位置マーカMO
および目標経路マーカMCの各情報が存在したものとな
っている。
【0085】ステップ506 このステップ506は、カテーテルの103の微小移動
(ステップ509)の度に繰り返えされていることか
ら、その一つ前の過程における3次元像情報107にお
けるカテーテル103の位置が判っており、このことか
ら、画像処理装置6は各過程におけるカテーテル103
に存在位置を連結するマーカの情報を組み込むことによ
って通過経路マーカMPを生成させることができる。
【0086】ステップ507 このようにして前記各種マーカの情報が組み込まれた前
記3次元像情報から前記各種マーカをそれぞれ含ませた
領域の画像を表示させることができる。この場合の表示
は表示装置6Bとは異なる他の表示装置6Cに表示され
るようになっている。表示装置6Bにはステップ502
に示した透視像が映像されているからである。
【0087】なお、表示装置6Cにおける表示形態とし
ては種々考えられるが、ここではそのいくつかを図9な
いし図11に示している。なお、その表示形態の選択は
入力装置6Aを介してなされるようになっている。
【0088】たとえば、図9(a)は、図6の3次元画
像情報107に対応させた説明図で、その切取り領域の
一実施例を示している。該切取り領域は前記処置用部材
マーカMTの方向と垂直な面を有するととともにその処
置用部材マーカMTの方向に所定の厚みをもつ領域から
なっている。
【0089】そして、この領域内にある情報は、同図
(b)に示すように、前記処置用部材マーカMTの方向
と垂直な面側から観察できるようにたとえば既に公知の
いわゆるボリュームレンダリングあるいはMIP等の手
法を用いて表示装置6Cの表示面6Dに表示されるよう
になる。すなわち表示面上における処置用部材マーカM
T(実際にはガイドワイヤ先端部106に相当する)
は、図中紙面表から裏にかけて指向される位置関係で存
在することになる。このことは、ガイドワイヤ先端部1
06の周辺の血管がガイドワイヤ先端部106の進行方
向側に奥行きを有して表示されていることになることか
ら、該血管に沿った正確な進行方向を決定できることに
なる。
【0090】そして、目標位置マーカMDおよび目標経
路マーカMCをも同時に表示されていることからカテー
テル103の進行を極めて正確かつ迅速に行なうことが
できるようになる。
【0091】なお、表示面6Dには断層像ともに、その
厚みを認識できる距離スケールDSが表示されている。
この距離スケールDSが表示されていることによって、
術者は表示面6Dとほぼ垂直方向にカテーテル103を
移動させる場合の距離感覚を容易に把握することができ
るようになる。
【0092】この場合の距離スケールDSの寸法は、入
力装置6Aから入力させるデータ内に対応する値として
含まれるものであることから、画像処理装置6は、被検
体11の実寸法と表示面6Dにおける寸法との対応をと
っておけば容易に演算できる値となる。
【0093】図10(a)は、3次元像情報からの切取
り領域の他の実施例を示している。該切取り領域は前記
マーカの方向と平行な面を有するとともに処置用部材マ
ーカMTを含む面を境面としその境面に対する上下方向
に所定の厚みをもつ各領域を選択して表示できるように
なっている。
【0094】そして、選択された一方の領域内にある情
報は、同図(b)に示すように、前記処置用マーカMT
の方向と平行な面側から観察できるように表示面6Dに
表示されるようになる。すなわち表示面6D上における
処置用部材マーカMT(実際にはガイドワイヤ先端部1
06に相当する)は、図中紙面に平行に指向される位置
関係で存在することになる。このことは、ガイドワイヤ
先端部106の周辺の血管がガイドワイヤ先端部106
の進行方向に直交する方向に奥行きを有して表示されて
いることになることから、該血管に沿った正確な進行方
向を決定できることになる。
【0095】図11(a)は、3次元像情報からの切取
り領域の他の実施例を示している。処置用マーカMTの
方向に厚みをもつ領域が異なった角度で2つ選択され、
これら各領域の画像情報をそれぞれ異なる表示装置に同
時表示させることにより、立体表示させるようにするも
のとなっている(この場合、図2において表示装置6C
の他にさらに表示装置を必要とする)。すなわち、術者
は、立体画像を観察しながらカテーテル103を移動さ
せることから、その進行方向を的確に把握でき正確な操
作を行なうことができるようになる。
【0096】なお、この場合、表示装置としては2個用
いることに限定されず、たとえば1個のディスプレィの
表示面を2分割させてそれぞれ前記各領域の画像情報を
表示させるようにしても同様の効果を奏することはいう
までもない。
【0097】ステップ508 画像処理装置6は、カテーテル103が目標位置(すな
わち、目標位置マーカMOの存在する位置)に到達され
ているか否かを判定する。
【0098】この場合到達されていれば本処理工程50
0は終了する。
【0099】ステップ509 カテーテル103が目標位置に到達していない場合に
は、カテーテルを微小移動させてステップ501に戻
る。以下、上述した工程が繰り返される。
【0100】以上、説明した実施例によれば、術者は、
図9ないし図11の各図(b)に示すような表示を観察
しながらカテーテル103を移動していくことになり、
その移動を正確かつ迅速に行なうことができるようにな
る。
【0101】なお、この実施例に説明した本処理工程
は、これに限定されることなく、他の方法で行なうよう
にしてもよいことはもちろんである。
【0102】たとえば、カテーテル103を移動してい
く段階で、カテーテルがいまだ目的の部位に到達しない
が、その進行が極めて困難となる個所にさしかかる場合
がある。このような個所としては、たとえば、血管が枝
分かれしており、慎重にカテーテルの移動を行なわない
と血管壁を傷つけたりあるいは突き破ったりする惧れの
ある個所である。
【0103】この場合、困難となる個所にさしかかる前
まではステップ502の透視像表示は繰り返されるが、
それ以降のステップ504ないしステップ508は行な
うようにしないようにもできる。すなわち、画像処理装
置6の演算処理をなるたけ減少させるようにする趣旨で
ある。
【0104】術者が、透視像表示(ステップ502)に
よって、これから困難となる個所にさしかかることを認
識した段階で、その旨を入力装置6Aを介して入力さ
せ、ここで、初めて前記ステップ504ないしステップ
508を経る工程がなされるようにしても同様の効果が
得られる。
【0105】以上、実施例のように構成された3次元画
像表示装置および方法は、カテーテルの移動にともなっ
て、常時、そのカテーテルとその目標位置を含みかつそ
の近傍に厚みをもった断層像として映像させることがで
きるようになる。
【0106】そして、このようにして表示された断層像
は、カテーテルに対して任意の方向にその面を有する画
像として映像させることができるようになる。
【0107】このことは、カテーテルに対してその周囲
の映像が3次元的に映像され、かつ該カテーテルの進行
にともなって該映像を変化できることを意味する。
【0108】したがって、カテーテルの操作が容易にな
るにも拘らず正確に行なえ、しかも操作に要する時間を
減少させることができるようになる。
【0109】上述した実施例では、その本処理工程30
0にて、造影剤を注入しないでカテーテルの操作を行な
っているのであるが、これに限定されることがないこと
はいうまでもない。造影剤を注入することにより、血管
の鮮明な透視像を得ることができ、この透視像と前処理
工程400で得られた3次元像情報との対応(重ね合わ
せ)が取りやすくなるからである。
【0110】この場合、本発明の効果によってカテーテ
ルの迅速な操作を行なうことができることから、造影剤
による患者の負担を低減できるという効果も有する。
【0111】また、上述した実施例では、カテーテルを
移動させる場合において説明したものであるが、このカ
テーテルを含む処置用部材としては他の部材、たとえば
造影剤等であってもよく、また、細い針状先端に超音波
探触子あるいは固体撮像素子等が組み込まれたセンサ等
であってもよいことはいうまでもない。
【0112】そして、この場合のセンサを体内に進入さ
せる場合には、必ずしも血管内に限定されることはない
ことから、前処理工程400で得る3次元像情報は血管
のみを表す情報に限定されることはない。すなわち、い
わゆるサブトラクションを行なうことのない情報でたと
えば内蔵等を含んだ3次元像情報であってもよいことは
いうまでもない。
【0113】また、上述した実施例では、目標位置マー
カMO等を含む各種マーカを表示できるようにしたもの
である。しかしながら、これらの各種マーカは必ずしも
実施例で説明した全てのマーカを必要とするものではな
いことはいうまでもない。術者の処置目的に応じてそれ
らの選択が定まるからである。
【0114】それら各種マーカの形状は、それら全てを
たとえば一般的な丸等で表せる印で充分であるが、それ
らマーカの種別が一目瞭然となるように、予め作成され
た特殊な記号あるいは図形等を用意しておき、これらの
記号あるいは図形等選択してたとえば目標位置マーカ等
を表示するようにしてもよいことはいうまでもない。
【0115】さらに、これらのマーカは全くなくても、
本発明は従来の比較して多大なる効果を有することはい
うまでもない。処置用部材を含む断断層像であって、か
つその断層像に奥行きがあれば、該処置用部材の正確な
移動を充分達成できるからである。
【0116】また、本実施例では、X線透視撮影装置に
ついて説明したものであるが、これに限定されることは
なく、たとえばMRI(磁気共鳴イメージング)装置で
あってもよいことはいうまでもない。MRI装置におい
ても所定の断面における2次元像情報および所定の個所
における3次元像情報を容易に得ることができるからで
ある。
【0117】また、同様の理由から、被検体の位置関係
の対応が正確にできることを前提に、2次元像情報の収
集および3次元像の収集を前記各装置を用いて異ならせ
ても同様の効果を奏することができることはいうまでも
ない。
【0118】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による3次元画像処理装置及び方法によれば、た
とえばカテーテル等の処置用部材の操作が容易になるに
も拘らず正確に行なえ、しかも操作に要する時間を減少
させることとができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による3次元画像処理方法の一実施例を
示す工程図である。
【図2】本発明による3次元画像処理装置の一実施例を
示す構成図である。
【図3】本発明による3次元画像処理方法において用い
られるカテーテルの構成を閉めす説明図である。
【図4】本発明による3次元画像処理方法において3次
元像情報にマーカの情報を組みこむ方法を示した説明図
である。
【図5】図1に示した工程の一部を詳細に示した工程図
である。
【図6】図5に示す工程図の説明においての透視像と3
次元画像情報との位置関係を示した説明図である。
【図7】図5に示す工程図の説明において要する説明図
である。
【図8】本発明による3次元画像処理方法において断層
像情報にマーカの情報を組みこむ方法を示した説明図で
ある。
【図9】本発明による3次元画像処理方法において断層
像を表示する一実施例を示した説明図である。
【図10】本発明による3次元画像処理方法において断
層像を表示する他の実施例を示した説明図である。
【図11】本発明による3次元画像処理方法において断
層像を表示する他の実施例を示した説明図である。
【符号の説明】
1…撮影制御装置、2…X線管、3…X線グリッド、4
…2次元X線画像検出器、5…画像収集装置、6…画像
処理装置、7…回転板、8…寝台天板、9…回転板駆動
機構、10…回転板角度計測機構、11…被検体、10
1…2次元画像、102…血管像、103…カテーテ
ル、105…ガイドワイヤ、106…ガイドワイヤ先端
部、107…3次元画像、111…ガイドワイヤ先端部
の進行方向に向いガイドワイヤ先端部より先の断層像、
112…ガイドワイヤ先端部の進行方向に平行な断層
像、121…ガイドワイヤ先端部の進行方向に向い左目
から見た断層像、122…ガイドワイヤ先端部の進行方
向に向い右目から見た断層像。
───────────────────────────────────────────────────── 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 G01N 23/04 A61B 5/05 380 G06T 1/00 G06F 15/62 390A

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体の3次元像情報を求める手段と、
    該被検体内に静止あるいは移動して存在する処置用部材
    を含んだ前記被検体の2次元像を求める手段と、前記処
    置用部材の前記2次元像上の位置から前記3次元像情報
    上の対応する3次元位置を求める手段と、前記3次元像
    情報から前記3次元位置とその近傍を含んだ断層像を所
    定の方向でかつ所定の厚さで生成する手段と、前記断層
    像を前記処置用部材とともに表示する手段と、を少なく
    とも備えることを特徴とする3次元画像処理表示装置。
  2. 【請求項2】 前記3次元像情報を少なくとも2つの方
    向から観察した画像を表示する手段と、表示された各画
    像においてそれぞれ処置用部材の最終的に到達させるべ
    く目標位置を指定する手段と、指定された各目標位置か
    ら前記3次元像情報上の該目標位置に対応する3次元位
    置を演算する手段と、演算された3次元位置に目標位置
    マーカの情報を前記3次元像情報内に組み込む手段とを
    備えた請求項1に記載の3次元画像処理表示装置。
  3. 【請求項3】 前記3次元像情報を少なくとも2つの方
    向から観察した画像を表示する手段と、表示された各画
    像においてそれぞれ処置用部材の現在位置から該処置用
    部材を最終的に到達させるべく目標位置の間を結ぶ経路
    を指定する手段と、指定された各経路の情報から前記3
    次元像情報上の該経路に対応する3次元位置を演算する
    手段と、演算された該3次元位置に目標経路マーカの情
    報を前記3次元像情報内に組み込む手段とを備えた請求
    項1に記載の3次元画像処理表示装置。
  4. 【請求項4】 処置用部材の対応する3次元像位置が求
    められた3次元像情報の該3次元像位置に処置用部材マ
    ーカの情報を組み込む手段が備えられた請求項1に記載
    の3次元画像処理表示装置。
  5. 【請求項5】 処置用部材の対応する3次元像位置が求
    められた3次元像情報の該処置用部材のいままでの移動
    経過に対応する3次元像位置に通過経路マーカを組み込
    む手段が備えられた請求項1に記載の3次元像処理表示
    装置。
  6. 【請求項6】 2つの別個の表示手段を備え、その一方
    の表示手段には被検体の3次元像を表示し、他方の表示
    手段には断層像を表示することを特徴とする請求項1に
    記載の3次元画像処理表示装置。
  7. 【請求項7】 断層像はそれまでに表示されていた被検
    体の3次元像を切り替えて表示される手段を備えること
    を特徴とする請求項1記載の3次元画像処理表示装置。
  8. 【請求項8】 表示される断層像として、処置用部材の
    現時点位置を通りその移動方向に直交する面を含んで所
    定の厚さを有する第1の断層像、処置用部材の現時点位
    置を通りその移動方向に平行な面を含んで所定の厚さを
    有する第2の断層像のうち少なくとも一つを表示する手
    段が備えられていることを特徴とする請求項1に記載の
    3次元画像処理表示装置。
  9. 【請求項9】 表示する断層像の厚さを指定する手段が
    備えられた請求項8に記載の3次元画像処理表示装置。
  10. 【請求項10】 指定された断層像の厚さ情報に基づい
    て、表示させる該断層像とともにその断層像の厚さ方向
    の厚さを示す距離スケールを表示する手段が備えられて
    いることを特徴とする請求項9に記載の3次元画像処理
    表示装置。
  11. 【請求項11】 表示される断層像は、処置用部材の移
    動方向に直交する面と所定の角度を有して互いに交差す
    る2つの断層像から構成され、それらの各断層像はステ
    レオ表示するために用いられる手段を備えることを特徴
    とする請求項1に記載の3次元画像処理表示装置。
  12. 【請求項12】 処置用部材は、被検体に挿入されるカ
    テーテルガイドワイヤ先端部、カテーテル先端部、カテ
    ーテル先端部に存在する造影剤のうちのいずれかである
    ことを特徴とする請求項1に記載の3次元画像処理表示
    装置。
  13. 【請求項13】 3次元像情報は血管像情報のみからな
    ることを特徴とする請求項12に記載の3次元画像処理
    表示装置。
  14. 【請求項14】 表示されるマーカとして、予め定めら
    れた記号もしくは図形が用いられることを特徴とする請
    求項2ないし5のうちいずれかに記載の3次元画像処理
    表示装置。
  15. 【請求項15】 2次元像を処置用部材の移動にともな
    って連続して求める手段と、この連続する2次元像から
    定められる該処置用部材の移動経路を3次元像情報に対
    応づける手段と、この3次元像情報に対応づけられた処
    置用部材の移動経路を表示される断層像内に通過経路マ
    ーカとして表示する手段とを備えることを特徴とする請
    求項1に記載の3次元画像処理表示装置。
  16. 【請求項16】 3次元X線CT装置に適用させた請求
    項1に記載の3次元画像処理装置。
  17. 【請求項17】 2次元X線検出器として、蛍光板と2
    次元アモルファス半導体光センサとを光学的に接合した
    薄膜型センサとから構成されていることを特徴とする請
    求項16に記載の3次元X線CT装置。
  18. 【請求項18】 2次元アモルファス半導体光センサと
    して、膜内でアバランシェ増倍効果を起こす光感応膜と
    薄膜トランジスタ素子とで構成されていることを特徴と
    する請求項17に記載の3次元X線CT装置。
  19. 【請求項19】 2次元X線検出器として、X線イメー
    ジインテンシファイアとアバランシェ増倍管を備えるX
    線テレビカメラから構成されていることを特徴とする請
    求項16に記載の3次元X線CT装置。
  20. 【請求項20】 3次元MRI装置に適用された請求項
    1に記載の3次元画像処理装置。
  21. 【請求項21】 被検体の3次元像情報を求める第1の
    ステップと、該被検体内に静止あるいは移動して存在す
    る処置用部材を含んだ前記被検体の2次元像を求める第
    2のステップと、前記処置用部材の前記2次元像上の位
    置から前記第1のステップで得た3次元像情報上の対応
    する3次元位置を求める第3のステップと、前記3次元
    像情報から前記第3のステップで得た3次元位置とその
    近傍を含んだ断層像を所定の方向でかつ所定の厚さで生
    成する第4のステップと、前記断層像を前記処置用部材
    とともに表示する第5のステップと、を少なくとも有す
    ることを特徴とする3次元画像処理表示方法。
  22. 【請求項22】 第5のステップで表示される断層像に
    は、処置用部材が現時点にて存在する位置を示す物体位
    置マーカ、前記処置用部材が現時点までに通過した経路
    を示す通過経路マーカ、移動する前記処置用部材の目標
    位置を示す目標位置マーカ、前記処置用部材を前記目標
    位置に移動させるための経路を示す目標経路マーカのう
    ち少なくとも一つを表示することを特徴とする請求項2
    1に記載の3次元画像処理表示方法。
  23. 【請求項23】 第5のステップで表示される断層像
    は、処置用部材が現時点で存在する位置を通りその移動
    方向に直交する面を含んで所定の厚さを有する第1の断
    層像、処置用部材が現時点で存在する位置を通りその移
    動方向に平行な面を含んで所定の厚さを有する第2の断
    層像のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求
    項21に記載の3次元画像処理表示方法。
  24. 【請求項24】 断層像が表示される表示面に該断層像
    とともにその断層像の厚さ方向の厚さを認識できる距離
    スケールを表示することを特徴とする請求項21に記載
    の3次元画像処理表示方法。
  25. 【請求項25】 第5のステップで表示される断層像
    は、処置用部材の移動方向に直交する面と所定の角度を
    有して互いに交差する2つの断層像から構成され、それ
    らの各断層像はステレオ表示するために用いられること
    を特徴とする請求項21に記載の3次元画像処理表示方
    法。
  26. 【請求項26】 処置用部材は、被検体に挿入されるカ
    テーテルガイドワイヤ先端部、カテーテル先端部、カテ
    ーテル先端部に存在する造影剤のうちのいずれかである
    ことを特徴とする請求項21に記載の3次元画像処理表
    示方法。
  27. 【請求項27】 表示される物体位置マーカ、通過経路
    マーカ、目標位置マーカ、目標経路マーカして、予め定
    められた記号もしくは図形が用いられることを特徴とす
    る請求項21に記載の3次元画像処理表示方法。
  28. 【請求項28】 2次元像は処置用部材の移動にともな
    って連続して求め、この連続する2次元像から定められ
    る該処置用部材の移動経路を3次元像情報に対応づける
    とともに、この3次元像情報に対応づけられた処置用部
    材の移動経路を表示される断層像内に通過経路マーカと
    して表示することを特徴とする請求項21に記載の3次
    元画像処理表示方法。
  29. 【請求項29】 3次元像から生成される断層像におい
    て、処置用部材を移動させる目標位置を指定するステッ
    プと、現時点での処置用部材の位置から前記目標位置の
    3次元位置を求めるステップとを備え、第5のステップ
    として、前記目標位置を目標位置マーカにより表示する
    ことを特徴とする請求項21に記載の3次元画像処理表
    示方法。
  30. 【請求項30】 3次元像から生成される断層像におい
    て、処置用部材を目標位置に移動させる経路を連続する
    複数の位置によって指定するステップと、指定された各
    位置のそれぞれの3次元位置を求めるステップとを有
    し、第5ステップとして、前記3次元位置を連結した目
    標経路マーカによって表示することを特徴とする請求項
    21に記載の3次元画像処理表示方法。
  31. 【請求項31】 2次元像をX線透視像とし、かつ、3
    次元像情報を3次元X線CTにより得られる情報とした
    ことを特徴とする請求項21に記載の3次元画像処理方
    法。
  32. 【請求項32】 2次元像をMRI断層像とし、かつ、
    3次元像情報を3次元MRIにより得られる情報とした
    ことを特徴とする請求項21に記載の3次元画像処理方
    法。
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