JPH1094519A

JPH1094519A - 管状体内の流体表示装置

Info

Publication number: JPH1094519A
Application number: JP25065096A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Goto; 良洋後藤
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】血管等の管状体内の流体の流れを視覚的に把握
することができる管状体内の流体表示装置を提供する。【解決手段】ボリューム画像を含む複数の断層像を積み
上げた積上げ三次元画像から血管内壁の三次元画像８０
をＣＲＴ５８に表示するとともに、前記積上げ三次元画
像から血管内壁の座標を抽出し、この血管内壁の座標を
境界条件として血管内の各点における流速ベクトルを算
出する。そして、求めた流速ベクトルに基づいて、ＣＲ
Ｔ５８に表示された血管内壁の三次元画像上に矢印７０
Ｂ、…によって血流の方向を表示する。これにより、血
管内の血液の流れの様子を視覚的に把握できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管状体内の流体表示
装置に係り、特に、血管等の管状体内の疑似三次元画像
に血液等の流体の流れを重ねて表示する管状体内の流体
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、飛行機の設計などにおいて翼
周辺の空気の流れの様子を計算機で再現し表示すること
がある。一般に、流れの様子を計算器で再現するには、
後述のナビエ・ストークスの偏微分方程式を、境界条件
と初期条件のもとで、差分法、有限要素法、または境界
要素法などにより解く必要がある。飛行機の翼のように
人工物の場合には、設計者が決めた形すなわち境界を境
界条件として適当な初期条件を与えればナビエ・ストー
クスの偏微分方程式を解くことができ、空気の流れのを
再現することができる。

【０００３】ところで近年、医療の分野において被検体
の臓器等の診断のためにＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等の
診断装置が使用されるようになっている。これらの診断
装置によれば、所望の対象部位の断層像の画像データ
（ＣＴデータ）を収集し、その収集した画像データから
画像処理によって所望の臓器等のみの画像データを抽出
することができ、その臓器の所望位置から観察した模擬
三次元画像を生成することができる。

【０００４】現在、このような診断装置を用いることに
よって、血管部位を抽出して血管の内壁を観察すること
ができるようになり、コレストロール等により血管が閉
塞している異常部位を診断することができるようなって
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の診
断装置では、血管内壁の形状が表示されても実際の血液
の流れまでは表示されず、血管内の血流の様子を容易に
把握することができなかった。また、医療の分野に限ら
ず工業の分野等においても配管等の管状体の断層像を収
集し、収集した断層像から管状体内壁の腐食等の様子を
非破壊検査することが血管の診断の場合と同様に行われ
ている。しかしながら、この場合においても管状体内の
流体の流れの様子は把握できず、十分な診断ができなか
った。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、血管等の管状体内の流体の流れを視覚的に把握
することができる管状体内の流体表示装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、ボリューム画像を含む複数の断層像を積み
上げた積上げ三次元画像から管状体内壁の疑似三次元画
像を画面上に表示する管状体内壁表示手段と、前記積上
げ三次元画像から管状体内壁の座標を検出する管状体内
壁座標検出手段と、前記管状体内壁座標検出手段によっ
て検出した管状体内壁の座標を境界条件として該管状体
内の各点における流速ベクトルを算出する流速算出手段
と、前記流速算出手段によって算出された前記管状体内
の各点における流速ベクトルに基づいて、前記管状体内
壁表示手段によって表示された前記管状体内壁の疑似三
次元画像と対比させて流体の流れを表示する流体表示手
段と、から成ることを特徴としている。

【０００８】本発明によれば、ボリューム画像を含む複
数の断層像を積み上げた積上げ三次元画像から管状体内
壁の疑似三次元画像を画面上に表示するとともに、前記
積上げ三次元画像から管状体内壁の座標を検出し、この
検出した管状体内壁の座標を境界条件として管状体内の
各点における流速ベクトルを算出する。そして、求めた
流速ベクトルに基づいて、画面に表示された管状体内壁
の疑似三次元画像と対比させて流体の流れを表示する。

【０００９】これにより、管状体内の流体の流れの様子
を視覚的に把握でき、管状体内部の欠陥部位を容易に検
出することができるようになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る管状体内の流体表示装置の好ましい実施の形態につい
て詳説する。本発明に係る管状体内の流体表示装置の一
実施例として以下血管内の血液の流れを表示する血流表
示装置について説明する。血流表示装置は、例えばＸ線
ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの医用画像診断装置で被検体
の対象部位について収集した医用画像データから血管部
位の画像データを抽出し、図３に示すような３次元画像
で血管内壁を表示するとももに、血管内の血液の流れを
血管内壁の形状に基づいて計算し、その様子を表示する
ものである。

【００１１】図１は、この血流表示装置のハードウェア
構成を示すブロック図である。同図に示すように各構成
要素の動作を制御する中央演算処理装置（ＣＰＵ）５０
と、装置の制御プログラムが格納された主メモリ５２
と、複数の断層像及び画像再構成プログラム等が格納さ
れた磁気ディスク５４と、再構成された画像データを表
示するために記憶する表示メモリ５６と、この表示メモ
リ５６からの画像データを表示する表示装置としてのＣ
ＲＴ５８と、位置入力装置としてのマウス６０と、マウ
ス６０の状態を検出してＣＲＴ５８上のマウスポインタ
の位置やマウス６０の状態等の信号をＣＰＵ５０に出力
するマウスコントローラ６２と、各種の操作指令等を入
力するキーボード６４と、上記各構成要素を接続する共
通バス６６とから構成される。

【００１２】以下、図２のフローチャートを用いて上記
血流表示装置の作用について説明する。まず、ＣＰＵ５
０は磁気ディスク５４に格納された断層像のデータから
対象部位の血管内壁の三次元画像を中心投影法を用いて
構成する（例えば、図３に示したような画像）。ここ
で、中心投影法について説明すると、中心投影による投
影面への各断層像の投影に当たっての、各断層像の画素
座標の投影面上の座標への変換は次のように行われる。

【００１３】図９に示す例では、説明を簡単化するため
投影面と断層像面、更にはｘ−ｙ面が各々平行であるよ
うに座標系をとっている。この図９において、ｘ，ｙ，
ｚは三次元座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の各軸、ｅ点（ｘ１，
ｙ１，ｄ１）は視点ｅの位置、Ｐ点（Ｘ，Ｙ）は投影面
（表示画面に相当する）２１上の点、Ｓ点（ｘ０，ｙ
０，ｄ０）はｅ点（ｘ１，ｙ１，ｄ１）とＰ点（Ｘ，
Ｙ）を通る直線２２と断層像２３Ａと交わる点、であ
る。

【００１４】また、Ｄは投影面２１の投影面２１の位置
（ｚ軸上）で、任意に設定可能である。ｄ０は断層像２
３Ａの位置（ｚ軸上）で、計測時に決まる。ｄ１は視点
ｅのｚ座標、である。これによれば、次の式が成り立
つ。

【００１５】

【数１】Ｘ＝｛（Ｄ−ｄ１）／（ｄ０−ｄ１）｝×（ｘ０−ｘ１）＋ｘ１ …（１）Ｙ＝｛（Ｄ−ｄ１）／（ｄ０−ｄ１）｝×（ｙ０−ｙ１）＋ｙ１ …（２）ｘ０＝｛（ｄ０−ｄ１）／（Ｄ−ｄ１）｝×（Ｘ−ｘ１）＋Ｘ …（３）ｙ０＝｛（ｄ０−ｄ１）／（Ｄ−ｄ１）｝×（Ｙ−ｙ１）＋Ｙ …（４）投影された画像を投影面２１に相当する表示画面（図示
せず）上に、縦５１２画素×横５１２画素で表示すると
き、Ｘ，Ｙは−２５６から＋２５６までの値を取る。そ
れぞれのＸ，Ｙに対してｄ０の断層像２３Ａ上では上掲
（３），（４）式によりｘ０，ｙ０が決まり、どの点が
投影すべきかが決まる。断層像２３Ａは複数あって、ｄ
０も複数個あるので、１組のＸ，Ｙに対して複数の投影
すべき点ｘ０，ｙ０が決まる。

【００１６】同様の座標系において、断層像２３Ａの他
にも断層像２３Ｂ〜２３Ｅを用意し、ｙ軸方向から見た
図を図１０（ａ）に示す。この図１０（ａ）において、
断層像２３Ａ〜２３Ｅは同一対象物について同一方向に
等間隔で得られた断層像（図示例では等間隔であるが、
必ずしも等間隔である必要はない）であり、断層像２３
Ｂには、臓器領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が強調して書いてあ
る。臓器領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を投影面２１に投影する
とＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’となる。同様に、断層像２３
Ｃの臓器領域Ｃ１，Ｃ２を投影面２１に投影するとＣ
１’，Ｃ２’となる。ここで、投影データ（ここで
は、Ｂ１’，Ｂ２’，Ｂ３’；Ｃ１’，Ｃ２’）を表示
メモリ（図示せず）に書く時は、三次元的効果を出すた
めに、視点ｅから見てより遠くに存在する投影データを
先に書き込み、それより近くの投影データは後から上書
きする。したがってここでは、投影データＣ１，Ｃ２よ
り投影データＢ１，Ｂ２，Ｂ３の方が視点ｅより遠くに
存在するので、投影データＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’を先
に書いて、投影データＣ１′，Ｃ２′は後から上書きす
ることになる。なお図１０（ａ）では、投影データＢ
１’，Ｂ２’，Ｂ３’；Ｃ１’，Ｃ２’は各々投影面２
１から離して示しているが、これは表示メモリに書き込
み投影データＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’；Ｃ１’，Ｃ２’
の順番を判り易くしたために過ぎず、最初に書かれる投
影データＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’も、それに上書きされ
る投影データＣ１’，Ｃ２’も実際には投影面２１上に
書かれる。

【００１７】図１０（ｂ）は、図１０（ａ）よりも一般
化して示したもので、投影面と断層像面が平行でない場
合の例である。この場合は、断層像２３Ａ，２３Ｂ，２
３Ｃ…から補間演算で投影面２１と平行な面に向けられ
た断層像２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…を作っておく必要が
ある。その他は、図１０（ａ）の場合と同様である。な
お、ｂ１’；ｃ１’，ｃ２’；ｄ１’は、補間演算され
た断層像２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ上の臓器領域ｂ１；ｃ
１，ｃ２；ｄ１の投影データである。

【００１８】図１１は、視点、断層像及び投影面がより
複雑な位置関係をもった場合の中心投影による座標変換
を説明するための図で、断層像２３上のＳ点（ｘ０，ｚ
０，ｙ０）の投影結果が投影平面上のＰ点（ｘ，ｙ，
ｚ）になることを示す。この図１１において、中心投影
による投影平面２１への断層像２３の投影に当たって
の、断層像２３の画素座標の投影平面２１上の座標への
変換は次のように行われる。

【００１９】ここで、ａはｘ軸と投影平面２１の交わる
点、ｂはｙ軸と投影平面２１の交わる点、ｃはｚ軸と投
影平面２１の交わる点、である。

【００２０】また、αは原点から投影平面２１に下ろし
た垂線をｚ−ｘ面に投影した線がｘ軸となす角、βは前
記垂線がｘ−ｚ面となす角、ｅ点（ｘ１，ｙ１，ｚ１）
は視点ｅの位置、Ｐ点（ｘ，ｙ，ｚ）は投影面（表示画
面に相当する）２１上の点、Ｓ点（ｘ０，ｚ０，ｙ０）
はｅ点（ｘ１，ｙ１，ｚ１）とＰ点（ｘ，ｙ，ｚ）を通
る直線２２と断層像２３の交わる点、とすると、次の式
が成り立つ。

【００２１】まず、投影平面２１は

【００２２】

【数２】（ｘ／ａ）＋（ｙ／ｂ）＋（ｚ／ｃ）＝１ …（５）で表わされる。また、ｅ点（ｘ１，ｙ１，ｚ１）とＰ点
（ｘ，ｙ，ｚ）を通る直線２２は

【００２３】

【数３】（ｘ０−ｘ）／（ｘ１−ｘ）＝（ｙ０−ｙ）／（ｙ１−ｙ）＝（ｚ０−ｚ）／（ｚ１−ｚ） …（６）で与えられる。投影平面２１がＣ１点（ｘｃ１，ｙｃ
１，ｚｃ１）を通るとき、

【００２４】

【数４】ｋ１＝ｓｉｎα ｋ２＝ｃｏｓα／ｓｉｎβ ｋ３＝ｃｏｓα・ｃｏｓβ／ｓｉｎβ ａｉ＝１／ａｂｉ＝１／ｂｃｉ＝１／ｃとして、

【００２５】

【数５】ｚ＝［Ｘ・ｋ１−Ｙ・ｋ２−ｙｃｌ・ｋ３−｛（ｃｉ・ｋ３・ｚｃｌ）／ｂｉ｝＋｛（ａｉ・ｋ３・Ｘ）／（ｂｉ・ｃｏｓα）｝−｛（ａｉ・ｋ３・ｘｃｌ）／ｂｉ｝］／［１−｛（ｃｉ・ｋ３）／ｂｉ｝＋｛（ａｉ・ｋ３・ｓｉｎα）／（ｂｉ・ｃｏｓα）｝］ …（７）ｘ＝（Ｘ−ｚ・ｓｉｎα）／ｃｏｓα …（８）ｙ＝［ｙｃｌ＋｛−ｃｉ・（ｚ−ｚｃｌ）−ａｉ・（ｘ−ｘｃｌ）｝］／ｂｉ …（９）ここで、上記Ｃ１点（ｘｃｌ，ｙｃｌ，ｚｃｌ）には、
例えば、視点ｅ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）から投影平面２１
に下ろした垂線と投影平面２１の交わる点（この点と視
点ｅ間の距離はｈ）として、

【００２６】

【数６】ｚｃｌ＝ｚ１＋−［ｈ／ｓｑｒｔ｛１＋（ｃ²／ａ²）＋（ｃ²／ｂ²）｝］（「ｚｌ＋−」の「−」はｚ０＜ｚｃｌのとき） …（１０）ｘｃｌ＝ｘ１＋｛ｃ・（ｚ１−ｚｃｌ）／ａ｝ …（１１）ｙｃｌ＝ｙ１＋｛ｃ・（ｚ１−ｚｃ１）／ｂ｝ …（１２）を使ってもよい。

【００２７】投影された画像を投影平面２１に相当する
表示画面（図示せず）上に、縦５１２画素×横５１２画
素で表示するとき、Ｘ，Ｙは−２５６から＋２５６まで
の値を取る。それぞれのＸ，Ｙに対して上掲（７）、
（８）、（９）式によりｘ，ｙが決まる。ｅ点のｘ１，
ｙ１，ｚ１は任意に与えるので、下掲（１３）、（１
４）式により、ｙ０＝ｄ０の断層像上で画素Ｓ点の座標
ｘ０，ｚ０が決まる。

【００２８】

【数７】ｘ０＝｛（ｄ０−ｙ）／（ｙ１−ｙ）｝×（ｘ１−ｘ）＋ｘ …（１３）ｚ０＝｛（ｄ０−ｙ）／（ｙ１−ｙ）｝×（ｚ１−ｚ）＋ｚ …（１４）断層像は複数あって、ｄ０も複数個あるので、１組の
Ｘ，Ｙに対して複数の投影すべき点ｘ０，ｙ０が決ま
る。

【００２９】なお、図１１中のＲは視点ｅからＳ点まで
の距離を示すもので、このＲはＰ点の画素値（輝度）を
求める際のパラメータとなる。Ｐ点の画素値は、設定さ
れた画素値（輝度）の最大値Ｒｍａｘから上記Ｒを引算
した値に比例する。以上のような座標変換を、表示画面
に相当する投影平面２１上の全ての点について行う。ま
た、全ての断層像２３について行う。実際に表示される
点は、投影上のしきい値の条件を満たす複数の点のうち
視点に最も近い点である。

【００３０】尚、血管内壁の三次元画像表示に関して
は、特願平４−１４３４９６号明細書に記載されてい
る。このようにして血管内壁の三次元画像の構成し、こ
の三次元画像の構成に使用した画素点の座標（表示点に
対応する元のＣＴ画像上の点の座標）を磁気ディスク５
４（又は主メモリ５２）に格納する。（図２ステップ
１）。

【００３１】次にＣＰＵ５０は、磁気ディスク５４に格
納した血管内壁の座標に基づいて血管内における血液の
速度を算出する（図２ステップ２）。ここで、血液の速
度の算出方法について説明する。一般的に速度と圧力を
流れの未知量とする方程式系は、デカルト座標系（ｘ、
ｙ、ｚ座標系）において以下の様に表現される。

【００３２】

【数８】 ∂ｕ／∂ｘ＋∂ｖ／∂ｙ＋∂ｗ／∂ｚ＝０ ……（１５）

【００３３】

【数９】 ∂ｕ／∂ｔ＋ｕ・∂ｕ／∂ｘ＋ｖ・∂ｕ／∂ｙ＋ｗ・∂ｕ／∂ｚ＝−∂²Ｐ／∂ｘ²＋（∂²ｕ／∂ｘ²＋∂²ｕ／∂ｙ²＋∂²ｕ／∂ｚ²）／Ｒｅ ……（１６）

【００３４】

【数１０】 ∂ｖ／∂ｔ＋ｕ・∂ｖ／∂ｘ＋ｖ・∂ｖ／∂ｙ＋ｗ・∂ｖ／∂ｚ＝−∂²Ｐ／∂ｙ²＋（∂²ｖ／∂ｘ²＋∂²ｖ／∂ｙ²＋∂²ｖ／∂ｚ²）／Ｒｅ ……（１７）

【００３５】

【数１１】 ∂ｗ／∂ｔ＋ｕ・∂ｗ／∂ｘ＋ｖ・∂ｗ／∂ｙ＋ｗ・∂ｗ／∂ｚ＝−∂²Ｐ／∂ｚ²＋（∂²ｗ／∂ｘ²＋∂²ｗ／∂ｙ²＋∂²ｗ／∂ｚ²）／Ｒｅ ……（１８）ここで、式（１５）は質量の保存則を記述する連続の
式、（１６）乃至（１８）は運動量保存法則を記述する
ナビエ・ストークス（以降Ｎ−Ｓと称す。）方程式であ
る。ただし、Ｐは圧力、ｕ，ｖ，ｗは流れの速度成分、
Ｒｅはレイノルズ数、ｔは時間を表している。

【００３６】そして、上述の式（１５）乃至（１８）の
方程式に初期条件及び境界条件を与えて、各位置におけ
る血流の速度及び圧力を算出する。境界条件の設定に
は、磁気ディスク５４に記録しておいた座標、すなわち
三次元画像の構成に使われた画素点の座標（血管壁、即
ちしきい値の条件を満たす点の座標）を使う。

【００３７】例えば、簡単のため、この点（ｘｂ、ｙ
ｂ、ｚｂ）で血流の速度が至る所で一定でｕ０、ｖ０
で、圧力もＰ０と仮定すると、境界条件はｕ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ，ｔ）＝ｕ０ｖ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ，ｔ）＝ｖ０ｗ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ，ｔ）＝ｗ０Ｐ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ，ｔ）＝Ｐ０また、初期条件として、時刻ｔ＝０のとき

【００３８】

【数１２】ｕ（ｘ，ｙ，ｚ，０）＝ｕ０（ｘ，ｙ，ｚ） …… （１９）

【００３９】

【数１３】ｖ（ｘ，ｙ，ｚ，０）＝ｖ０（ｘ，ｙ，ｚ） …… （２０）

【００４０】

【数１４】ｗ（ｘ，ｙ，ｚ，０）＝ｗ０（ｘ，ｙ，ｚ） …… （２１）

【００４１】

【数１５】Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ，０）＝Ｐ０（ｘ，ｙ，ｚ） …… （２２）また、圧力Ｐは心臓の鼓動により発生する圧力を模擬す
るので周期的に変化する関数（三角関数、またはその組
み合わせなど）で近似する場合もある（図４に時間によ
る圧力Ｐの変化の様子を示す）。例えば、Δを心臓の位
相を表すパラメータとして、

【００４２】

【数１６】Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ０）＝（定数７−ｃｏｓ（Δ））・ＰＯ（ｘ，ｙ，ｚ） …… （２３）としてもよい。ｕ０（ｘ，ｙ，ｚ），ｖ０（ｘ，ｙ，
ｚ），ｖ０（ｘ，ｙ，ｚ），Ｐ０（ｘ，ｙ，ｚ）の値は
初期値として磁気ディスクに格納しておいたものを使
う。あるいは、高次曲線の関数を使い、その場で発生さ
せてもよい。

【００４３】例えば、マウス６０で指定した血管の中心
を（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）としたときｕ０（ｘ，ｙ，ｚ）＝定数１−定数２・（（ｘ−ｘｃ）
（ｘ−ｘｃ）＋（ｙ−ｙｃ）（ｙ−ｙｃ）＋（ｚ−ｚ
ｃ）（ｚ−ｚｃ））ｖ０（ｘ，ｙ，ｚ）＝定数３−定数４・（（ｘ−ｘｃ）
（ｘ−ｘｃ）＋（ｙ−ｙｃ）（ｙ−ｙｃ）＋（ｚ−ｚ
ｃ）（ｚ−ｚｃ））ｗ０（ｘ，ｙ，ｚ）＝定数５−定数６・（（ｘ−ｘｃ）
（ｘ−ｘｃ）＋（ｙ−ｙｃ）（ｙ−ｙｃ）＋（ｚ−ｚ
ｃ）（ｚ−ｚｃ））Ｐ０（ｘ，ｙ，ｚ）＝定数７−定数８・（（ｘ−ｘｃ）
（ｘ−ｘｃ）＋（ｙ−ｙｃ）（ｙ−ｙｃ）＋（ｚ−ｚ
ｃ）（ｚ−ｚｃ））で近似してもよい。

【００４４】尚、本発明は、ナビエ・ストークスの偏微
分方程式の数値解法を用いたが、（財）東京大学出版会
１９９２年２月２５日発行、安原充、大宮司久明編著
「数値流体力学」１５〜４０ページに詳述されている。
特に、１８ページには、Marker-and-Cell 法による、速
度と圧力の求め方が詳述されている。しかし、本発明
は、この偏微分方程式の解法の方法には限定されない。

【００４５】以上、ＣＰＵ５０は上記数値計算を行い、
血管内の各点における血液の速度及び圧力を算出し、図
５又は図６に示すような血流の様子を示した血流表示画
像を血管内壁の三次元画像８０に重ねてＣＲＴ５８に表
示する（図２ステップ３）。図５の血流表示画像では、
ＣＲＴ５８に血管内壁の三次元画像８０が表示されると
ともに血管内部の任意に選択された点（図中の丸印７０
Ａ、７０Ａ、…で示された点であり、この点の座標は予
め空間座標上に設定しておいてもよいし、又はランダム
に指定する等どのような方法で決定してもよい。）にお
ける血流の方向が矢印７０Ｂ、７０Ｂ…で表示される。
尚、丸印７０Ａ、７０Ａ、…や矢印７０Ｂ、７０Ｂ、…
は、血管内壁の表示と同様に中心投影法を用いて三次元
的に表示するようにしてもよい。

【００４６】また、図６の血流表示画像では、ＣＲＴ５
８に血管内壁の三次元画像８０が表示されるとともに、
任意に選択された点を通る流線７２Ａ、７２Ａ、…（血
流の方向に沿った線）によって血流の方向が表示され
る。以上説明した表示される血流表示画像によれば、血
管内の血液の流れの様子が視覚的に即座に把握でき、血
管の異常箇所を容易に見つけることができるようにな
る。

【００４７】尚、上記実施の形態ではある瞬間の血流を
静止画で表示していたが、心臓の動きに応じて血流を動
画で表示するようにしてもよい。例えば、呼吸の動きに
伴う臓器の三次元画像の動画の構成に関しては、特願平
４−２４３２３１号明細書に記載されている。この特願
平４−２４３２３１号明細書では呼吸位相により画像を
分類し、分類画像毎に三次元画像を構成し、連続表示す
ることで動画表示を実現しているが、本発明の血管の動
画表示の場合には、呼吸位相で分類する代わりに、心臓
の動きの位相で画像を分類すれば動画を実現することが
できる。

【００４８】血管の動画に合わせた血流の動画表示に
は、式（２３）の位相Δを変化させた初期条件と血管内
壁の三次元画像表示に使った画素点の座標での、各位相
での境界条件（１９）−（２２）を使う。例えば、動画
の表示では図６に示した表示画像を使用すると図７
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のように表示され、心臓の鼓動
に応じた血流の変化が把握できるようになる。

【００４９】また、上記実施の形態では、血流を矢印や
流線によって表示していたが、これに限らず、例えば、
血液を模した多数の粒子を実際に血管内で移動させて血
流の様子を表してもよい。また、上記実施の形態では、
Ｎ−Ｓ方程式により血流を算出していたが、簡単な演算
によって血流を簡略表示するようにしてもよい。例え
ば、簡略表示では、単位時間あたりの流量が同じである
ことを利用する。図８（Ａ）の血管の三次元画像８０に
おいて、水平方向に断面をとり（図８（Ａ）の断面像８
２参照）、血液流体の断面積をＳｉ（ｉ＝１，２，３，
…）として、単位時間あたりの移動距離をΔｉ（ｉ＝
１，２，３，４…）とすると、近似的に Δ１・（Ｓ１＋Ｓ２）／２＝Δ２・（Ｓ２＋Ｓ３）／２ Δ２・（Ｓ２＋Ｓ３）／２＝Δ３・（Ｓ３＋Ｓ４）／２ ………… ………… が成り立つ。

【００５０】面積Ｓｉ（ｉ＝１，２，３，…）は三次元
画像からわかるのでΔｉ（ｉ＝１，２，３，４…）がわ
かる。また、これをもとに、図８（Ｂ）に示すような動
画を作ることができる。この血流表示画像では３点（”
●”７４Ａ、”○”７４Ｂ、”×”７４Ｃ）が３直線の
交点を中心に（この中心点はマウス６０で指定）血液が
流れて広がる様子を示す。

【００５１】以上、上記実施の形態では血管内の血流の
様子を表示する血流表示装置について説明したが、本発
明はこれに限定されず、原子炉の各種パイプ内のつまり
具合の表示などにも適用できる。一般に管状物内の流体
表示であれば適用できる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、管
状体内壁の疑似三次元画像を表示するとともに、その管
状体内の流体の流れの様子を表示するようにしたため、
管状体内の流体の流れの様子を視覚的に把握でき、管状
体内部の欠陥部位を容易に検出することができるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明が適用される血流表示装置の一
実施の形態を示した構成図である。

【図２】図２は、本発明が適用される血流表示装置の処
理手順を示したフローチャートである。

【図３】図３は、血管内壁の三次元画像の一例を示した
図である。

【図４】図４は、心臓の鼓動により発生する血液の圧力
の時間変化を示したグラフである。

【図５】図５は、血流表示画像の一例を示した図であ
る。

【図６】図６は、血流表示画像の一例を示した図であ
る。

【図７】図７は、血流表示画像を動画で表示した場合の
画像の変化の一例を示した図である。

【図８】図８は、血流表示画像の簡易表示の説明に用い
た説明図である。

【図９】図９は、三次元画像構成方法における断層像画
素座標の投影面上の座標への変換を説明するための図で
ある。

【図１０】図１０は、複数の断層像についての画素座標
の投影面上の座標への変換を説明するための図である。

【図１１】図１１は、視点、断層像及び投影面がより複
雑な位置関係をもった場合の中心投影による座標変換を
説明するための図である。

【符号の説明】

５０…ＣＰＵ５２…主メモリ５４…磁気ディスク５６…表示メモリ５８…ＣＲＴ６０…マウス６２…コントローラ６４…キーボード６６…バス

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０９Ｂ 9/00 Ｇ０６Ｆ 15/72 ４５０Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボリューム画像を含む複数の断層像を積
み上げた積上げ三次元画像から管状体内壁の疑似三次元
画像を画面上に表示する管状体内壁表示手段と、前記積上げ三次元画像から管状体内壁の座標を検出する
管状体内壁座標検出手段と、前記管状体内壁座標検出手段によって検出した管状体内
壁の座標を境界条件として該管状体内の各点における流
速ベクトルを算出する流速算出手段と、前記流速算出手段によって算出された前記管状体内の各
点における流速ベクトルに基づいて、前記管状体内壁表
示手段によって表示された前記管状体内壁の疑似三次元
画像と対比させて流体の流れを表示する流体表示手段
と、から成ることを特徴とする管状体内の流体表示装置。
【請求項２】前記流体表示手段は、前記管状体内壁の
疑似三次元画像上に前記流体の流れの方向を矢印で表示
することを特徴とする請求項１の管状体内の流体表示装
置。
【請求項３】前記流体表示手段は、前記管状体内壁の
疑似三次元画像上に前記流体の流れの方向を該流体の流
れる方向に沿った流線で表示することを特徴とする請求
項１の管状体内の流体表示装置。
【請求項４】前記管状体は血管であり、前記流体は血
液であることを特徴とする請求項１の管状体内の流体表
示装置。
【請求項５】前記流体表示手段は、心臓の鼓動の変化
に基づいて前記流体の流れを時間変化させて表示するこ
とを特徴とする請求項４の管状体内の流体表示装置。