JPH10198820A - 立体画像表示装置及び管状物の走行方向認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 観察作業に至る前段の作業を軽減し、本来の
画像観察に傾注できるようにした立体画像表示装置を提
供することであり、特に、管状物の走行状態を自動認識
することで診断に有用な情報を提供する立体画像表示装
置を提供すること。 【解決手段】 物体の立体画像データを記憶する立体画
像データ記憶手段と、この立体画像データ記憶手段内の
管状物中であって所望とする部位を指定する所望部位情
報入力手段と、この所望部位情報入力手段に入力された
所望部位を中心としてその周囲の画素値を検出しその分
布状態によってこの管状物の走行方向を認識する手段
と、この検出された走行方向に沿う曲面を切り出す手段
と、この手段により切り出された曲面の像を表示する画
像表示手段とを具備してなることを特徴とする立体画像
表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線ＣＴスキャナ装
置，ポジトロンＣＴ装置，磁気共鳴イメージング装置，
超音波診断装置等の断層像映像化装置から得られる立体
画像情報を用いて画像を再構成し、表示するＭＰＲ（Mu
lti Planar Reconstruction ）装置の如き立体画像表示
装置及び管状物の走行方向認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像処理による立体表示法には、断面変
換表示（ＭＰＲ），表面陰影表示，マルチフレーム表
示，再投影（数値投影）表示などいくつかの手法がある
が、それぞれ表示できる対象に特徴がある。このなかで
断面変換法（以下ＭＰＲ）は物体の内部構造を表現する
のに効果的である。

【０００３】ここで、ＭＰＲとは、断層像映像化装置か
ら得られた立体画像データを用い、該データから任意の
断面を切り出し、その切断面を表示するというものであ
る。第８図を参照して従来のＭＰＲ装置を説明する。第
８図（ａ）（ｂ）に示すように、一般に、片断面の位置
は、操作者が、アキシャル像，サジタル像あるいはコロ
ナル像等の二次元画像上に線ＲＯＩで指示することによ
って決められる。例えば、第８図（ａ）に示すアキシャ
ル像中に線ＲＯＩ１又は線ＲＯＩ２を決め、例えば線Ｒ
ＯＩ１に対応する断面を、第８図（ｃ）に示すように表
示する。また、第８図（ｂ）に示すコロナル像中に線Ｒ
ＯＩを決め、該線ＲＯＩに対応する断面を、第８図
（ｄ）に示すように表示する。

【０００４】しかし、このような線ＲＯＩによる切断面
の指示方法では切り出そうとする断面が複雑な形状をも
つ曲面などの場合には、切断面の指示操作が複雑にな
る。例えば、大脳縦裂に沿った大脳の皺の様子を見る場
合、操作者はサジタル像上で大脳の表面をマウスあるい
はトラックボール等でトレースしていき、切断曲面を指
示することになる。第９図は上述の状況を示す図であ
り、第９図（ａ）に示すアキシャル像上で線ＲＯＩによ
り大脳縦裂を指定し、次に第９図（ｂ）に示すサジタル
像上で大脳表面を線ＲＯＩに沿ってトレースし、第９図
（ｃ）に示すように大脳の皺の様子を表示することにな
る。

【０００５】他方、上述の立体画像情報を用いて血管な
どのような管状物の走行状態を認識するには、従来は、
Ｘ線透視像上で確認することは知られてはいた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来技
術では、血管などのような管状物の走行状態を認識した
いとの要望があったが、従来は、Ｘ線透視像上で確認す
ること以外は特に知られていなかった。また、認識した
管状物の走行状態に基いて、この管状物を含む曲面を表
示したいとの要求もある。

【０００７】また、物体における所望観察部位を画像観
察しようとする場合は、観察部位に応じて複雑な切断面
を指示したり、複数の線ＲＯＩを指定する等、煩雑な作
業を行う必要があり、観察作業に至る前段の作業に多大
の労力を必要とし、結局、本来の画像観察が疎かになる
虞があった。

【０００８】そこで本発明の目的は、観察作業に至る前
段の作業を軽減し、本来の画像観察に傾注できるように
することであり、特に、管状物の走行状態を自動認識す
ることで診断に有用な情報を提供する立体画像表示装置
及び管状物の走行方向認識装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
し且つ目的を達成するために、次のような手段を持つ構
成としている。

【００１０】即ち、請求項１記載の本発明による立体画
像表示装置は、物体の立体画像データを記憶する立体画
像データ記憶手段と、この立体画像データ記憶手段内の
管状物中であって所望とする部位を指定する所望部位情
報入力手段と、この所望部位情報入力手段に入力された
所望部位を中心としてその周囲の画素値を検出しその分
布状態によってこの管状物の走行方向を認識する手段
と、この検出された走行方向に沿う曲面を切り出す手段
と、この手段により切り出された曲面の像を表示する画
像表示手段とを具備してなることを特徴とする。

【００１１】次に、請求項３記載の本発明による管状物
の走行方向認識装置は、画像表示された管状物中であっ
て所望とする部位を指定する所望部位情報入力手段と、
この所望部位情報入力手段に入力された所望部位を中心
としてその周囲の画素値を検出しその分布状態によって
この管状物の走行方向を認識する手段とを具備してなる
ことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】第１図は本発明の一実施例の構成
を示すブロック図である。

【００１３】すなわち、立体画像データ記憶部１には、
図示しない断層像映像化装置によって得られた立体画像
データがオンライン又はオフラインで入力され、記憶さ
れる。 切断部位情報入力部２は、操作者が望む観察部
位の部位名，位置等の切断面を規定する記述情報を、操
作者によりキーボードあるいはマウス等を介して入力す
るものとなっている。

【００１４】切断面座標決定部３は、切断部位情報入力
部２に入力された切断面を規定する記述情報に基づき、
立体画像データ記憶部１に記憶されている立体画像デー
タからディジタル画像処理の手法を用いて切断面の座標
を自動的に決定するものとなっている。この切断面の自
動決定のための処理手順の詳細は後述する。

【００１５】切断面画像生成部４では、切断面座標決定
部３で決定された座標の画素値を、立体画像データ記憶
部１に記憶されている立体画像データから求め、操作者
の指示した部位の切断面画像を生成するものとなってい
る。

【００１６】画像表示部５では、立体画像データ記憶部
１に記憶されている立体画像の各スライス画像や、切断
面画像生成部４で生成された切断面画像を表示する。ま
た、切断面の位置情報も画像上に表示するものとなって
いる。

【００１７】次に上述の如く構成された本実施例の立体
画像表示装置の表示にいたるまでの手順について説明す
る。先づ、前提として立体画像データ記憶部１内には、
第２図（ａ）に示す如く頭部ＰＨを示す立体画像データ
Ｖが在る。しかも、画像表示部５の画面上に、図示の如
く三次像として頭部ＰＨの像が表示されているとする。
これにより、最終的に表示される切断面像の視線方向が
指定されたことになる。 次に、例えば、大脳表面付近
の曲面を切り出す場合について、切断部位情報入力部２
により例えば、一般的な知識により大脳表面が頭部の表
面より２．０ｃｍ〜２．５ｃｍ内側に存在しているなら
ば、「頭部表面より２．０ｃｍ〜２．５ｃｍ内側であ
る。」旨の切断面を規定する記述情報を入力する。そう
すると、切断面座標決定部３では、前記「頭部表面より
２．０〜２．５ｃｍ内側である。」旨の切断面を規定す
る記述情報に基づいて、切断面についての座標を計算に
より自動的に決定する。例えば、第２図（ｂ）は、側頭
部位について曲面（大脳表面）の座標（図示網部分）Ｃ
Ｄが決定される。なお、この切断面座標ＣＶを決定する
ための手法は後述する。

【００１８】次に、第２図（ｃ）に示すように、前述の
手順で求められた切断面（座標）ＣＶ中にあって観察の
ため表示すべき部位ＲＣを指定する。これにより、指定
された表示すべき部位座標ＲＣに基づき立体画像データ
Ｖからデータを呼び出して画像を再構成し、この再構成
画像（切断面ＣＶにおける表示すべき部位ＲＣについて
の画像）ＰＩが、第２図（ｄ）に示すように、画像表示
部５の画面上に表示される。

【００１９】ここで、切断面座標を決定する手法につい
て詳細に説明する。第３図は概念図、第４図は第３図に
おける手順の一部の具体例を示す図である。先づ、概念
について第３図を参照して説明する。すなわち、第３図
（ａ）に示すように、画面上に例えばＸ線ＣＴスキャナ
装置によるスライス画像を表示し、骨の画素値により閾
値処理（２値化処理）を行ない、第３図（ｂ）に示すよ
うに頭蓋骨像を抽出する（図示斜線部）。

【００２０】次に、第３図（ｂ）における頭蓋骨像に対
し公知の外形抽出処理により、第３図（ｃ）に示すよう
に、頭表を示すラインが特定される。次に、第３図
（ｄ）に示すように、経験上知られている知識に基づ
き、例えば、頭表ラインの内側０．５ｃｍのラインを特
定すべきと指定することにより、第３図（ｄ）に示すよ
うに、大脳表面ライン、つまり、表示されたスライス像
上における大脳表面座標が計算により自動決定されるこ
とになる。

【００２１】次に、第４図を参照して、第３図（ｃ）か
ら第３図（ｄ）への手順を詳細に説明する。第４図は切
断面の自動決定手法において、例えば、頭表の座標か
ら、大脳表面の座標を求めるための手順を示す図であ
る。すなわち、第４図（ａ）において画面上には、第３
図（ｃ）に示したのと同様に、頭表（ライン）座標が作
成されているものとする。次に、第４図（ｂ）に示すよ
うに、第３図（ａ）に示す元のスライス像に対応する画
像に対し、第３図（ｃ）及び第４図（ａ）に示す頭表座
標に基づき、中心０から外方に向けてＲＡＹを伸ばし、
頭表との交点をＳとする。これとは逆に、頭表の任意点
Ｓより中心点０に向ってＲＡＹを伸ばしてもよい。そし
て、ＲＡＹ（０，Ｓθ ）についてのプロフィールを求
める。この場合、切断部位情報入力部２によって、「頭
表より２．０〜２．５ｃｍ内側に大脳表面が存在す
る。」、「大脳表面は信号値（画素値）の低い脳脊髄液
にとりかこまれている。」という記述情報が与えられて
いるとすると、第４図（ｃ）に示すように、プロフィー
ルに基づき頭表位置Ｓより２．０〜２．５ｃｍ中心側に
追ったところで、プロフィールの極小点Ｐを脳表面とす
る。これとは別に、極小点以外にプロフィールの傾きが
最大である点を脳表面として認定するようにしてもよ
い。

【００２２】次に、第４図（ｄ）に示すように、ＲＡＹ
（０，Ｓθ ）を、中心点０を中心に、図示の如く例え
ば時計方向に回し、つまり、θを変化させることによ
り、第４図（ｃ）に示すプロフィールによる極小点Ｐ′
を求め、３６０°回転により、第４図（ｃ）に示すよう
に１スライス像に対する大脳表面座標ＣＤが求まること
になる。

【００２３】以上の手順は１スライス像についての手順
であるが、これを、全部又は要部のスライス像に適用す
ることにより、第２図（ｂ）に示すように、頭部ＰＨの
全部又は要部についての大脳表面座標ＣＤが決定された
ことになる。そして、既述したように、第２図（ｃ）に
て表示すべき部位ＲＣを指定することにより、視線方向
が第２図（ａ）で示す３次元表示の頭部ＰＨ像に対し、
観察すべき大脳表面部位の座標が決定されたことにな
る。この座標データに基づき立体画像データ記憶部１か
ら該当するデータを呼び出して再構成することにより、
第２図（ｄ）に示すように、第２図（ａ）にて示す視線
方向による表示すべき部位ＲＣの大脳表面像ＰＩが表示
されることになる。

【００２４】第５図は、通常のＭＰＲ表示と本実施例の
表示とを組合せた表示例を示しており、第５図（ａ）に
示すように、任意のアキシャル像を表示し、該表示にお
いてＲＯＩを設定して第５図（ｂ）に示すようにサジタ
ル像を表示する。

【００２５】次に、第２図（ａ）に示すように頭部ＰＨ
の立体所望の視線方向からの表示を行ない、前述の切断
面座標を決定する手法を実行した後、表示すべき部位Ｒ
Ｃが設定され、第５図（ｃ）に示すように該切断面の画
像が表示されることになる。この表示像は、ＳＡＳ像と
略同等のものとなる。尚、このＳＡＳ像は、ＭＲＩ装置
において表面コイル，パルスシーケンス等の工夫により
得られる脳表構造を描出した画像をいう。

【００２６】上記の件は頭部における特定部位の大脳表
面像を表示する例を説明したものであるが、これよりも
複雑な対象にも摘要できることを以下説明する。すなわ
ち、血管などのような管状物の走行状態を自動認識方
式、及びこの認識結果を用いた血管を含む曲面（座標）
の自動決定方式について説明する。

【００２７】第６図は同方式を説明するものであり、第
６図（ａ）および（ｂ）に示すように、例えばサジタル
像を表示し切り出したい血管を“＋”印等でマーキング
する。次に、マーキングした画素を中心とした円周上の
プロフィールを求める。この場合、円の半径は、切り出
したい血管の直径に対応して適宜変化させる。

【００２８】次に、第６図（ｃ）に示すように、プロフ
ィール上でマーキングした位置の画素値付近で極大値を
持つ座標を血管の候補点とする。血管の候補点の中から
血管の半径，伸びている方向等の条件を満たしている点
を血管上の点（図中符号Ｐ）と決定する。決定された点
Ｐを中心とし、再び円周上のプロフィールから次の血管
上の点を決定する。

【００２９】次に、第６図（ｄ）に示すように、第６図
（ｂ）（ｃ）にて求めた血管上の点を結ぶことにより、
血管が走行する曲線を求めることができる。この後さら
に発展させ、この血管が走行する曲線を示す血管上の曲
線ＲＯＩを決定する。すなわち、この曲線ＲＯＩを通
り、第６図（ａ）に示すサジタル面と直交する曲面を切
り出し、これを表示曲面像とする。

【００３０】その他、下記に示す文献（イ），（ロ）等
による方法を用い、二次元画像上で血管が走行する曲線
を求め、血管を含む曲面を自動決定することも可能であ
る。 （イ） Nguyen,Sklansky,Computing the Skeletonof C
oronary Arteries in Cineangiograms.Computers and B
iomedical Research,19,1986,428-444 （ロ） Fukui,T.,et al ,Detection and Trackingof B
lood Vessels in CineAugiograms,5-th Proceedings of
Pattern Recognition,1980,383-385 上述したいずれの例も、その切断面画像は、厚みのない
画像にて示されるものであるが、立体感等を持たせるた
め、操作者の所望により、厚みを持つ切断面画像の表示
を行うこともできる。この手法を、第７図を参照して説
明する。第７図（ａ）は立体画像データＶ内にあって第
２図（ｂ）（ｃ）に示す大脳表面ＣＶを示す図、第７図
（ｂ）は厚みを持つ切断面像の模式図である。この手法
は切断面座標中心として、操作者が指定した厚みで視線
方向にデータを加算し切断面画像を生成するものであ
る。

【００３１】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施できるものである。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、管状物の
走行状態を自動認識することで診断に有用な情報を得る
ことができ、また、認識した管状物の走行状態に基い
て、この管状物を含む曲面を表示することができるよう
にした立体画像表示装置及び管状物の走行方向認識装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る立体画表示装置の第１実施例の
構成をブロック図

【図２】 同実施例の作用を手順に従って示す図

【図３】 同実施例における切断面の自動決定方式を示
す図

【図４】 同実施例における切断面の自動決定方式を示
す図

【図５】 同実施例による表示例を示す図

【図６】 管状物の走行状態の自動認識及び管状物の切
断面の自動決定方式を示す図

【図７】 厚みを持つ切断面画像を生成する方式を示す
図

【図８】 従来例による表示を示す図

【図９】 従来例による表示を示す図

【符号の説明】

１…立体画像データ記憶部 ２…切断部位情報入力部 ３…切断面座標決定部 ４…切断面画像生成部 ５…画像表示部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体の立体画像データを記憶する立体画
   像データ記憶手段と、この立体画像データ記憶手段内の
   管状物中であって所望とする部位を指定する所望部位情
   報入力手段と、この所望部位情報入力手段に入力された
   所望部位を中心としてその周囲の画素値を検出しその分
   布状態によってこの管状物の走行方向を認識する手段
   と、この検出された走行方向に沿う曲面を切り出す手段
   と、この手段により切り出された曲面の像を表示する画
   像表示手段とを具備してなることを特徴とする立体画像
   表示装置。
2. 【請求項２】 前記管状物の走行方向を認識する手段
   は、所望部位を中心とした周囲の検出画素値分布の中
   で、極大値を有する方向であってかつ前記中心から所定
   距離離れた点を走行方向の次の点と認識するものであ
   り、この認識を順次繰返すことにより前記管状物の走行
   方向を認識する請求項１記載の立体画像表示装置。
3. 【請求項３】 画像表示された管状物中であって所望と
   する部位を指定する所望部位情報入力手段と、この所望
   部位情報入力手段に入力された所望部位を中心としてそ
   の周囲の画素値を検出しその分布状態によってこの管状
   物の走行方向を認識する手段とを具備してなることを特
   徴とする管状物の走行方向認識装置。
4. 【請求項４】 前記管状物の走行方向を認識する手段
   は、所望部位を中心とした周囲の検出画素値分布の中
   で、極大値を有する方向であってかつ前記中心から所定
   距離離れた点を走行方向の次の点と認識するものであ
   り、この認識を順次繰返すことにより前記管状物の走行
   方向を認識する請求項３記載の管状物の走行方向認識装
   置。