JPH1057370A - 医用３次元画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視点・視方向の把握の容易化および表示され
た対象物の絶対的な大きさの把握の容易化を図る。 【解決手段】 透視投影による３次元画像作成装置１３
と平行投影による３次元画像作成装置１４とを備え、こ
れらによって作られた２つの３次元画像をディスプレイ
装置１７で表示し、マウス１８の操作によって視点およ
び視方向を指定すると、ＣＰＵ１５の制御の下、３次元
画像作成装置１３、１４がその指定された視点・視方向
に応じて２つの３次元画像を作り直し、これらをディス
プレイ装置１７で表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、医用画像データ
からレンダリングを施した３次元の画像を作成して表示
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの医用画
像診断装置を用い、隣接する多数のスライス面での画像
データを得れば、その各画像データは、立体的な３次元
の各位置での画素を表わすものとなる。そこで、所定の
しきい値などのパラメータを与えて原画像データからし
きい値より大きい値の画素のみを取り出せば、所定の臓
器などの画素のみを抽出できる。これから、レンダリン
グを施した３次元画像を作成することができ、この３次
元画像はその臓器を３次元表示したものとなる。

【０００３】気管支などの中空・管状の対象物について
は、その対象物の内部（中空部）に視点を置いてレンダ
リングを施した３次元画像を作成すれば、あたかもその
中空部に内視鏡を挿入して得た画像のような画像を作成
できる。このような画像（内視３Ｄ像という）は対象物
の内部の微細な構造を観察するのに有効であり、そのた
め、従来より、この画像上でマウス操作を行なうことに
より視点や視方向を変更し、その変更した視点や視方向
の下で再構成した３次元画像を表示する装置が作られて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では、３次元画像の視点や視方向を変更して新たな
３次元画像を作り表示する場合、その視点・視方向の指
定は表示されている３次元画像自体の上で行なうため、
視点・視方向を直感的に把握することが困難で、所望の
視点・視方向を適切に指定することがむずかしいという
問題がある。また、視点・視方向を変更していくうちに
現在の視点・視方向が３次元空間上のどこであるかを見
失いやすい。さらに遠近法に基づく透視投影による３次
元画像であるため、表示された対象物の絶対的な大きさ
を認識しにくい。これらは内視鏡で見たような３次元画
像（内視３Ｄ像）についてとくに言えることである。

【０００５】この発明は、上記に鑑み、視点・視方向の
把握が容易で、視点・視方向の適切な指定が簡単にで
き、表示された対象物の絶対的な大きさの把握も容易に
なるように改善した、医用３次元画像表示装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による医用３次元画像表示装置において
は、多数のスライス面での画像データからなる原画像デ
ータより所定の視点からの透視投影による３次元画像を
作成する第１の３次元画像作成手段と、上記の原画像デ
ータより、上記視点を通り視方向に直角な断面で切断さ
れた、平行投影による３次元画像を作成する第２の３次
元画像作成手段と、上記透視投影による３次元画像を表
示するとともに上記断面が画面に平行になるように平行
投影による３次元画像を表示する表示手段と、表示され
た透視投影による３次元画像上で視点の移動および視方
向傾動を操作するとともに表示された平行投影による３
次元画像上で視点の移動および該３次元画像の奥行き部
の傾動を操作する操作手段と、表示された透視投影によ
る３次元画像上での視点の移動および視方向傾動に応じ
て該画像を更新するとともに平行投影による３次元画像
を更新し、かつ表示された平行投影による３次元画像上
での視点移動および奥行き部の傾動に応じて該画像を更
新するとともに透視投影による３次元画像を更新するよ
う上記第１、第２の３次元画像作成手段を制御する手段
とが備えられている。

【０００７】透視投影による３次元画像に加えて平行投
影による３次元画像をも作成・表示する。ここで、透視
投影による３次元画像とは、視方向が視点から広がるよ
うにしてその視方向に投影したもので遠近法によって作
成した３次元画像であり、これに対して、平行投影によ
る３次元画像とは視方向が平行になるようにしてその平
行な視方向に投影して作成した３次元画像を言うものと
する。これらのいずれかの画像上で視点・視方向を変更
すると、両画像が連動して更新されるため、視点・視方
向の把握が容易で、視点・視方向の適切な指定が簡単に
できるようになる。そして平行投影による３次元画像が
表示されているため、この画像によって対象物の絶対的
な大きさの把握も容易に行なうことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１におい
て、メモリ１１には原画像データが格納されている。こ
の原画像データは、たとえばＭＲＩ装置やＸ線ＣＴ装置
によって撮像した、図２に示すような、互いに隣接する
多数のスライス面での断層像を表わしたものである。こ
こでは患者の胸部の、体軸に直角なスライス面（アキシ
ャル面）２０での、肺および気管支を表わすアキシャル
断層像２１が多数格納されているものとする。

【０００９】このようにアキシャル断層像が、スライス
面が隣接するように多数撮像されているため、この１枚
ずつの画像は２次元画像にすぎないが、それらが図２の
ように重なっているため、全体としては立体的な３次元
の画像データとなっている。そこで、この原画像データ
から、任意の断面の上に乗る画素のみ取り出せば、その
面での断面像を作成することができる。これを行なうの
が任意断面像作成装置１２である。すなわち、任意断面
像作成装置１２は、ＣＰＵ１５の制御の下で、ＣＰＵ１
５がメモリ１１から読み出してきた原画像データより任
意の断面上の像を作成する。

【００１０】こうして作成された任意断面像は、ＣＰＵ
１５、表示回路１６を経てディスプレイ装置１７に送ら
れて表示される。ここでは、図３に示すように、画面を
４分割してその各々のウインドウに各画像を表示するよ
うにしており、任意断面像３１は右上ウインドウに表示
される。なお、左上ウインドウには、原画像であるアキ
シャル断層像２１が表示される。

【００１１】ここでは任意断面像３１は胸部の左右方向
に平行な平面（コロナル面）で断面した像となってお
り、肺３２や気管支３３等が表れている。この任意断面
像３１上の直線３８はアキシャル断層像２１の断面位置
を表わす。アキシャル断層像２１上にも肺２２や気管支
２３が表れており、このアキシャル断層像２１上の直線
２８は任意断面像３１の断面（コロナル面）の位置に対
応して表示される。

【００１２】ＣＰＵ１５に対してキーボード（図示しな
い）などからしきい値などのパラメータを与えると、そ
のしきい値以上の画素値のみがメモリ１１から取り出さ
れて３次元画像作成装置１３、１４に送られ、これらに
おいてレンダリングが施された３次元画像が作成され
る。

【００１３】３次元画像作成装置１４は、平行投影によ
る３次元画像を作成し、これがディスプレイ装置１７の
画面の左下ウインドウに表示される（図示しない）。こ
の平行投影による３次元画像はたとえば胸部を正面から
（あるいは真上から）見たものとし、この表示画像上で
切断線を指定する。これはマウス１８の操作によってな
される。

【００１４】切断線の指定がなされると、内視３Ｄモー
ドに入り、平行投影による３次元画像作成装置１４が、
その線で切断された断面を有する平行投影による３次元
画像を作成し、その断面が手前側を向いた、平行投影に
よる３次元画像４１が図３に示すように左下ウインドウ
に表示される。この表示された平行投影による３次元画
像４１では、断面４５に肺４２、気管支４３等が表れて
おり、この断面４５が画面に平行となるように表示され
る。この断面４５上で視点位置を指示する。これには、
視点マーク４９をマウス１８の操作で移動させる。

【００１５】ここでは一方の気管支４３上に視点マーク
４９が位置させられるので、その気管支４３内に内視鏡
を挿入したような、その視点から気管支４３内を見た、
透視投影による３次元画像が、透視投影による３次元画
像作成装置１３によって作られる。この内視３Ｄ像５１
はディスプレイ装置１７の画面の右下ウインドウに表示
される。このとき、左上、右上ウインドウのアキシャル
断層像２１、任意断面像３１は視点を通る断面のものに
変更され、それぞれ視点マーク２９、３９が現れる。

【００１６】内視３Ｄ像５１上でマウス１８をクリック
すると、そのクリックした位置に応じて視方向が変更さ
れる（視点位置は変わらない）。視方向に直角な平面が
右下ウインドウの中心で保持されていると考えて、たと
えば右上部分をクリックすると、その平面の右上部分を
押したと同様にその面が傾くと考える。この面が傾くこ
とにより、その面に直角な視方向も対応して傾く。

【００１７】視方向が変更されると、透視投影による３
次元画像作成装置１３によってその視方向の内視３Ｄ像
５１が新たに作られて、その更新された内視３Ｄ像５１
が右下ウインドウに表示される。同時に、左下ウインド
ウの平行投影による３次元画像４１も更新される。すな
わち、視方向が変更されたため、その視方向に直角な断
面４５の画像が作られるとともに、その新たな断面４５
が画面に平行になるように全体（奥行き部分）が回転さ
せられる。このような新たな３次元画像４１は、平行投
影による３次元画像作成装置１４によって作られる。

【００１８】対象物に対する視点、視方向、断面の立体
的な位置関係は図４に示す通りであり、対象物６０内に
視点６２が定められ、視方向６３も指定されると、断面
６１はその視点６２を通り、視方向６３に直角なものと
なるという関係になっている。そこで、左下ウインドウ
で表示される平行投影による３次元画像４１は、その断
面４５が画面に平行となるように全体の方向が定めら
れ、視方向が変更されれば断面４５の傾きが変わるの
で、その変更後の断面４５が画面に平行となるように全
体の方向が変わる（断面４５から向こう側の奥行き部分
が変わる）ことになる。

【００１９】逆に、この左下ウインドウの平行投影によ
る３次元画像４１をマウス１８でドラッグして奥行き部
分の傾きを変えると、断面４５は画面に平行なものとさ
れているため、対象物に対する断面の傾きが変わり、つ
まりは視方向が変更される。この視方向の変更に応じて
左下ウインドウの平行投影による３次元画像４１の断面
４５が更新されてゆくとともに、右下ウインドウの内視
３Ｄ像５１も視方向の変更に応じて更新される。

【００２０】視方向の変更は、左下ウインドウの上下左
右の三角マーク４８、右下ウインドウの上下・左右の三
角マーク５８をマウス１８で操作することによっても可
能となっている。三角マーク４８の操作により断面４５
がそれぞれの三角印が示す方向（上下左右のいずれかの
方向）に傾く。三角マーク５８の操作により視方向がそ
れぞれの三角印が示す方向（上下左右のいずれかの方
向）に傾く。

【００２１】右下ウインドウの三角マーク５７の上また
は下をマウス１８で操作すると、視点が画面の奥行き方
向（向こう側または手前側）に移動する。この視点の移
動に伴って内視３Ｄ像５１が更新される。同時に、左下
ウインドウの平行投影による３次元画像４１も更新され
る。とくに断面４５の位置が、視点の視方向での移動に
伴って変化するため、この断面４５の像が更新される。
左下ウインドウの三角マーク４７の上または下をマウス
１８で操作すると、断面４５の位置が向こう側または手
前側に移動させられるので、視点位置を三角マーク５７
によって変更したときと同様である。三角マーク４７に
よると、平行投影による３次元画像４１の断面位置を変
更することにより視点の視方向での位置変更を行なうこ
とができ、それに応じて左下ウインドウにおける平行投
影による３次元画像および右下ウインドウにおける内視
３Ｄ像の更新が連動してなされる。

【００２２】左下ウインドウの視点マーク４９をマウス
１８の操作で移動させると、視点が断面４５上で移動す
る。このとき、視点の視方向での位置および視方向は変
更されないため、平行投影による３次元画像４１は変わ
らない。右下ウインドウの内視３Ｄ像５１は、視点の断
面４５上での移動に応じて表示面方向にずれる（視点マ
ーク５９は中央位置から移動しない）。

【００２３】これらの視点位置の移動に連動して、左
上、右上ウインドウのアキシャル断層像２１、任意断面
像３１上の視点マーク２９、３９も移動する。

【００２４】左下、右下ウインドウの矢印４６、５６を
マウス１８で操作すると、平行投影による３次元画像４
１および内視３Ｄ像５１がそのまま、それぞれのウイン
ドウ内で面内回転する（画面に直角な回転軸の回りを回
転する）。

【００２５】まったく異なる部位の内視３Ｄ像を観察し
たい場合は、いったん内視３Ｄモードから抜ける。これ
には、図示しないキーボードなどの操作によってＣＰＵ
１５に指令を与える。そうすると、再び、最初の切断な
しの平行投影による３次元画像が左下ウインドウに表示
されるようになる。そこで、この平行投影による３次元
画像上で、最初に行なったように、切断線の指定を行な
い、後は上記と同様である。

【００２６】このように平行投影による３次元画像４１
と透視投影による３次元画像５１とを同時に表示し、か
つ視点や視方向の変更に連動してこれらの画像を更新す
るようにしたため、視点・視方向の３次元的な把握が容
易で、視点・視方向の適切な指定が簡単にできるように
なる。平行投影による３次元画像４１が表示されている
ため、この画像４１によって対象物の絶対的な大きさの
把握も容易に行なうことができる。ここではとくに、平
行投影による３次元画像４１および透視投影による３次
元画像５１の表示に加えて、２つの断面像（アキシャル
断層像２１、任意断面像３１）をも表示しており、これ
らをも参照することにより、立体的な位置関係の把握が
容易になっており、３次元画像特有のアーティファクト
（しきい値の設定ミスなど）による誤診を防止すること
ができる。

【００２７】なお上記の説明は一つの例に関するもので
あり、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変更で
きることはもちろんである。たとえば、任意断面像作成
装置１２、透視投影による３次元画像作成装置１３、平
行投影による３次元画像作成装置１４はハードウェア的
に表現したが、各々別個のハードウェアとして構成する
必要はなく、また、ソフトウェアで構成することも可能
である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の医用３
次元画像表示装置によれば、透視投影による３次元画像
に加えて平行投影による３次元画像をも作成・表示し、
これらのいずれかの画像上でも視点・視方向を変更でき
るようにしており、その変更により両画像が連動して更
新されるため、視点・視方向の把握が容易で、視点・視
方向の適切な指定が簡単にでき、しかも平行投影による
３次元画像によって対象物の絶対的な大きさの把握も容
易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図。

【図２】原画像データを示す図。

【図３】表示画像を示す図。

【図４】立体的位置関係を説明するための斜視図。

【符号の説明】

１１ メモリ １２ 任意断面
像作成装置 １３ 透視投影
による３次元画像作成装置 １４ 平行投影
による３次元画像作成装置 １５ ＣＰＵ １６ 表示回路 １７ ディスプ
レイ装置 １８ マウス ２０ アキシャ
ル面 ２１ アキシャ
ル断層像 ２２、３２、４２ 肺 ２３、３３、４３ 気管支 ２９、３９、４９、５９ 視点マーク ４１ 平行投影
による３次元画像 ５１ 内視３Ｄ
像

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のスライス面での画像データからな
   る原画像データより所定の視点からの透視投影による３
   次元画像を作成する第１の３次元画像作成手段と、上記
   の原画像データより、上記視点を通り視方向に直角な断
   面で切断された、平行投影による３次元画像を作成する
   第２の３次元画像作成手段と、上記透視投影による３次
   元画像を表示するとともに上記断面が画面に平行になる
   ように平行投影による３次元画像を表示する表示手段
   と、表示された透視投影による３次元画像上で視点の移
   動および視方向傾動を操作するとともに表示された平行
   投影による３次元画像上で視点の移動および該３次元画
   像の奥行き部の傾動を操作する操作手段と、表示された
   透視投影による３次元画像上での視点の移動および視方
   向傾動に応じて該画像を更新するとともに平行投影によ
   る３次元画像を更新し、かつ表示された平行投影による
   ３次元画像上での視点移動および奥行き部の傾動に応じ
   て該画像を更新するとともに透視投影による３次元画像
   を更新するよう上記第１、第２の３次元画像作成手段を
   制御する手段とを備えることを特徴とする医用３次元画
   像表示装置。