JPH0973557A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボリュームレンダリング処理と表面表示処理
のそれぞれの特長を生かした合成表示を行うことが可能
な画像処理装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 医用画像診断装置により得られた画像デ
ータから求められた三次元画像を基に、投影面の各ピク
セルに対する物体表面の位置を求め、前記投影面と前記
物体表面の直前の間でこの投影面の各ピクセルに対応す
る前記三次元画像データについてボリュームレンダリン
グ処理を行い、これにより得られた値が所定範囲内の場
合、この値をそのピクセルの値とし、前記所定範囲外の
場合、表面表示処理を行うことにより得られた値をその
ピクセルの値にする処理を前記投影面の全ピクセルにつ
いて行う演算処理部５を備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理装置に関
し、特に、ボリュームレンダリング処理と表面表示処理
を用いた画像処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｘ線ＣＴ装置等により得られた三
次元画像データに対して、表面表示処理や最大値投影処
理等の画像処理を行うことにより、物体を三次元的に表
示する画像処理装置が種々提案されている。

【０００３】この表面表示処理は、投影面（スクリー
ン）から物体表面の任意点までの距離と、前記物体表面
の任意点の方線ベクトルとを基に前記物体表面の任意点
の輝度を算出するものである。

【０００４】また最大値投影処理（Maximum Intensity
Projection、以下ＭＩＰ処理と記す）は、任意点での投
影面から物体表面までのボクセルの値の最大値を前記任
意点のピクセル値とするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像処理装置による表面表示処理では、被検体の空間的
配置や空間的形状は良く把握できるが、前処理として領
域抽出処理を伴うため、微細な物体の抽出、例えば、血
管の末梢等は正確に表示することができない。

【０００６】また、従来の画像処理装置によるＭＩＰ処
理では、Ｘ線ＣＴ装置等により得られた三次元データか
ら直接三次元画像を作成するため、微細な物体をも表示
できるが、三次元の位置情報が無いため、空間的配置や
空間的形状を把握することができない。例えば、血管造
影したときのＸ線ＣＴ装置による三次元画像データのＭ
ＩＰ処理においては、骨が邪魔になることがある。これ
は、造影剤のＣＴ値のレンジと、骨のＣＴ値のレンジが
重なってしまい、閾値処理では骨と血管の分離が的確に
できないためである。しかも、骨のＣＴ値の方が造影血
管のＣＴ値より高い値であるため、造影血管が表示され
ない。骨と血管が空間的にはっきりと離れている場合に
は、骨の領域をトレースすることにより骨を除去するこ
とができるが、内頭蓋底骨付近のように、１つのピクセ
ル中に骨と血管が存在することにより、そのピクセル値
が骨と血管の平均値となるパーシャルボリュームエフェ
クトの影響等で的確に分離できない部分がある。

【０００７】また、血管の位置を把握するため、近接す
る骨の表面と血管を同一画面上に表示させたいという要
望もあるが、前記の理由により骨と末梢の血管を表面表
示処理またはＭＩＰ処理によって同一画面上に表示させ
ることは困難である。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、ボリュームレンダリング処理と、表面表示処理のそ
れぞれの特長を生かした合成表示を行うことが可能な画
像処理装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の本発明は、医用画像診断装置により得
られた画像データから求められた三次元画像を基に、任
意の投影面の各ピクセルに対する物体表面の位置を求め
る表面位置演算手段と、前記投影面の各ピクセルに対応
する前記三次元画像データについて、前記投影面と、前
記表面位置演算手段により求められた物体表面を基準に
して予め決められた位置との間で、ボリュームレンダリ
ング処理を行い、これにより得られた値が所定範囲内の
場合、この値をそのピクセルの値とし、前記所定範囲外
の場合、前記三次元画像データについて表面表示処理を
行うことにより得られた値をそのピクセルの値にする処
理を前記投影面の全ピクセルについて行う投影処理手段
とを有することを要旨とする。

【００１０】これにより請求項１記載の本発明の画像処
理装置にあっては、投影面の各ピクセルに対応する三次
元画像データについて、前記投影面と、物体の表面位置
を求める表面位置演算手段により求められた物体表面を
基準にして予め決められた位置との間で、投影処理手段
により、ボリュームレンダリング処理を行い、これによ
り得られた値が所定範囲内の場合、この値をそのピクセ
ルの値とし、前記所定範囲外の場合、前記三次元画像デ
ータについて表面表示処理を行うことにより得られた値
をそのピクセルの値にする処理を前記投影面の全ピクセ
ルについて行う。これにより、ボリュームレンダリング
処理と、表面表示処理のそれぞれの特長を生かした合成
表示を行うことができる。

【００１１】また、前記請求項１記載の投影処理手段
は、前記投影面の各ピクセルに対応する前記三次元画像
データについて、前記投影面と、前記表面位置演算手段
により求められた物体表面の直前との間で、ボリューム
レンダリング処理を行い、これにより得られた値が所定
範囲内の場合、この値をそのピクセルの値とし、前記所
定範囲外の場合、表面表示処理により得られた値をその
ピクセルの値にするようにしても良い。さらに、前記投
影処理手段は、所定の領域の前記三次元画像データを削
除した後、前記ボリュームレンダリング処理を行うよう
にしても良い。さらに、前記投影処理手段により行われ
るボリュームレンダリング処理は、最大値投影処理、選
択的最大値投影処理、最小値投影処理、選択的最小値投
影処理、積算値投影処理もしくは加算平均による投影処
理を含むものとする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面を参照して説明する。図１は本発明に係る画像処理
装置の一実施形態を示したブロック図である。図１に示
すように画像処理装置１は、記憶装置３と、表面位置演
算手段および投影処理手段としての演算処理部５と、メ
モリ７と、キーボード９と、マウス１１と、表示部１３
と、システムバス１５とを有する。

【００１３】記憶装置３は、磁気ディスク装置もしくは
光ディスク装置から成り、Ｘ線ＣＴ装置により得られた
断層画像データを記憶する。また記憶装置３は、演算処
理部５によって演算処理された画像データを記憶する。

【００１４】演算処理部５は、ＣＰＵから成り、前記Ｘ
線ＣＴ装置により得られた断層画像データを基に、三次
元画像データに変換する。また演算処理部５は、マウス
１１を用いて設定された不要な部分の三次元画像データ
を削除する。さらに演算処理部５は、前記不要な部分を
削除した後の三次元画像データを基に、レイ・キャスト
法（レイ・トレーシング法）を用いて任意の投影面の各
ピクセルに対する物体表面の位置を求める。さらに演算
処理部５は、前記投影面からこの求められた物体表面の
直前までの間で、この投影面の全ピクセルについてＭＩ
Ｐ処理を行い、これにより得られた値が所定範囲内の場
合、この値をそのピクセルの値とし、前記所定範囲外の
場合、表面表示処理により得られた値をそのピクセルの
値とする。尚、演算処理部５は、前記Ｘ線ＣＴ装置によ
り得られた断層画像データを三次元画像データに変換し
ているが、この変換は、前記Ｘ線ＣＴ装置側で行わせる
ようにしても良い。

【００１５】メモリ７は、ＲＡＭとフレームメモリから
成り、演算処理部５を動作させるプログラムを記憶して
いる。またメモリ７は、演算処理部５により演算処理が
行われる際、断層画像データ、三次元画像データを一時
記憶する。さらにメモリ７は、演算処理部５により演算
処理された画像データを一時記憶する。

【００１６】キーボード９は、ＭＩＰ処理により得られ
た値をそのピクセルの値とする際の所定範囲を、操作者
により押されるキーに従い、演算処理部５に対して設定
したり、演算処理部５に対して演算処理の開始指令等の
入力を行う。

【００１７】マウス１１は、表示部１３に表示されるカ
ーソルを操作者の指定に基づいて移動させる。尚、操作
者はこのマウス１１を利用して投影面の設定等を行う。
表示部１３は、ＣＲＴから成り、断層画像データや三次
元画像データや演算処理部５により演算処理後の画像デ
ータを表示する。

【００１８】システムバス１５は、記憶装置３、演算処
理部５、メモリ７、キーボード９、マウス１１および表
示部１３が接続され、データの伝達を行う。次に、本実
施形態の画像処理装置１の動作を図２のフローチャート
を用いて説明する。尚、ここではＸ線ＣＴ装置により得
られた血管造影した頭部の断層画像データを基に、ＭＩ
Ｐ処理による脳血管の表示と、表面表示処理による内頭
蓋底骨の表面表示を１つの画面上に行う場合を例にして
説明する。

【００１９】まず、Ｘ線ＣＴ装置により得られた断層画
像データを記憶装置３に記憶する。尚、前記Ｘ線ＣＴ装
置は、画像処理装置１にケーブルやネットワークを介し
て接続され、前記ケーブルやネットワークを介して断層
画像データを画像処理装置１に供給するようにする。ま
た、これに限らず、前記Ｘ線ＣＴ装置により得られた断
層画像データを光ディスク等に記憶し、この光ディスク
等をハンドキャリーにより、画像処理装置１に運び、記
憶装置３によって読み出して記憶するようにしても良
い。

【００２０】次いで、操作者はキーボードの所定キーを
押すことにより、演算開始命令を演算処理部５に入力さ
せる。これにより、演算処理部５は、断層画像データを
三次元画像データに変換して記憶装置３もしくはメモリ
７に記憶させる。

【００２１】この状態で操作者は、図３に示す視線方向
に対して上方と側方の不要な部分の頭蓋骨を削除する。
この削除は、従来より様々な方法で行われておりいずれ
の方法を用いても良い。例えば各スライス上でＲＯＩ
（関心領域）を設定し、この関心領域中のデータを除去
することにより行う。

【００２２】次いで、表示部１３のＣＲＴ上に表示され
た三次元画像上で仮想的な投影面をマウス１１を用いて
設定する。この投影面は任意の向きに設定することがで
きる。投影面が決定されると演算処理部５は、この投影
面の１つのピクセルに対する物体表面の位置を求める
（ステップＳ３）。尚、投影面に対する物体表面の位置
は、前記ピクセルから視線方向に延ばされた図４に示す
ような仮想的な光線Ｌを用いたレイ・キャスト法（レイ
・トレーシング法）により求める。

【００２３】次いで、演算処理部５は、前記投影面から
この求められた物体表面の直前までの間で、前記投影面
の１つのピクセルについてＭＩＰ処理を行い、最大値を
求める。このとき、図４に示すように、前記投影面から
この物体表面の直前までの間に脳血管が存在する場合、
その脳血管部分が最大値となる。このため、脳血管とす
る値（ＣＴ値）の範囲をキーボード９を用いて定めてお
く。そして、前記求められた最大値がこの範囲内である
場合（ステップＳ５ YES）、この最大値をそのピクセル
の値とする（ステップＳ７）。これにより、そのピクセ
ルには脳血管が表示されることになる。

【００２４】また、前記最大値が前記範囲外である場合
（ステップＳ５ NO ）、表面表示処理により得られた値
をそのピクセルの値とする（ステップＳ９）。このステ
ップＳ１からステップ１１までの処理を前記投影面の各
ピクセルについて行う。そして演算処理部５は、これに
より得られた画像データを表示部１３のＣＲＴ上に表示
させる。

【００２５】こうして、脳血管はＭＩＰ処理によって得
られた値で表示部１３のＣＲＴ上に表示され、その他の
部分は表面表示処理によって得られた値で表示部１３の
ＣＲＴ上に表示される。このとき、従来のＭＩＰ処理の
みの場合、図５（ａ）に示すように殆ど内頭蓋底骨しか
表示されなかったが、本実施形態の画像処理装置１で
は、図５（ｂ）に示すように内頭蓋底骨と脳血管が同一
画面上に表示される。

【００２６】このように、本実施形態の画像処理装置１
では、投影面から物体表面の直前までの間で、この投影
面の全ピクセルについてＭＩＰ処理を行い、これにより
得られた値が所定範囲内の場合、この値をそのピクセル
の値とし、前記所定範囲外の場合、表面表示処理により
得られた値をそのピクセルの値とするようにしているの
で、脳血管の存在する部分は、ＭＩＰ処理により得られ
た値で表示され、脳血管の存在しない骨部分は表面表示
処理により得られた値で表示され、ＭＩＰ処理と表面表
示処理のそれぞれの特長を生かした合成表示を行うこと
が可能となる。

【００２７】尚、本実施形態の画像処理装置１では、投
影面から物体表面の直前までの間で、ＭＩＰ処理を行う
場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定され
ること無く、例えば選択的最大値投影処理、最小値投影
処理、選択的最小値投影処理、積算値投影処理もしくは
加算平均による投影処理であっても良い。

【００２８】さらに、本実施形態の画像処理装置１の演
算処理部５は、前記投影面から物体表面の直前までの間
で、ＭＩＰ処理を行っているが、このＭＩＰ処理を行う
領域はこれに限定されること無く、例えば、投影面近辺
や物体表面近辺に血管が存在し得ないような場合は、こ
のＭＩＰ処理を行う領域を狭くしても良い。この場合、
演算量が減るので、処理時間を減少させることができ
る。

【００２９】さらに、本実施形態の画像処理装置１では
Ｘ線ＣＴ装置により得られた断層画像データに適用した
場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定され
ること無く、例えばＭＲＩ装置等の医用画像診断装置に
より得られた画像データに適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の本発
明は、投影面と物体表面を基準にして予め決められた位
置との間で、この投影面の各ピクセルに対応する三次元
画像データについてボリュームレンダリング処理を行
い、これにより得られた値が所定範囲内の場合、この値
をそのピクセルの値とし、前記所定範囲外の場合、前記
三次元画像データについて表面表示処理を行うことによ
り得られた値をそのピクセルの値にする処理を前記投影
面の全ピクセルについて行うようにしているので、ボリ
ュームレンダリング処理と、表面表示処理のそれぞれの
特長を生かした合成表示を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像処理装置の一実施形態を示し
たブロック図である。

【図２】図１に示した画像処理装置の動作を概略的に示
したフローチャートである。

【図３】三次元画像データ中で不要な骨を削除する場合
を説明するための図である。

【図４】図１に示した演算処理部の処理方法を説明する
ための図である。

【図５】従来の画像処理装置により表示された画像と
（ａ）、図１に示した画像処理装置により表示された画
像（ｂ）を示した図である。

【符号の説明】

１ 画像処理装置 ３ 記憶装置 ５ 演算処理部 ７ メモリ ９ キーボード １１ マウス １３ 表示部 １５ システムバス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 医用画像診断装置により得られた画像デ
   ータから求められた三次元画像を基に、任意の投影面の
   各ピクセルに対する物体表面の位置を求める表面位置演
   算手段と、 前記投影面の各ピクセルに対応する前記三次元画像デー
   タについて、前記投影面と、前記表面位置演算手段によ
   り求められた物体表面を基準にして予め決められた位置
   との間で、ボリュームレンダリング処理を行い、これに
   より得られた値が所定範囲内の場合、この値をそのピク
   セルの値とし、前記所定範囲外の場合、前記三次元画像
   データについて表面表示処理を行うことにより得られた
   値をそのピクセルの値にする処理を前記投影面の全ピク
   セルについて行う投影処理手段と、 を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記投影処理手段は、前記投影面の各ピ
   クセルに対応する前記三次元画像データについて、前記
   投影面と、前記表面位置演算手段により求められた物体
   表面の直前との間で、ボリュームレンダリング処理を行
   い、これにより得られた値が所定範囲内の場合、この値
   をそのピクセルの値とし、前記所定範囲外の場合、表面
   表示処理により得られた値をそのピクセルの値にするこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記投影処理手段は、所定の領域の前記
   三次元画像データを削除した後、前記ボリュームレンダ
   リング処理を行うことを特徴とする請求項１または請求
   項２のいずれか記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記投影処理手段により行われるボリュ
   ームレンダリング処理は、最大値投影処理、選択的最大
   値投影処理、最小値投影処理、選択的最小値投影処理、
   積算値投影処理もしくは加算平均による投影処理である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項
   記載の画像処理装置。