JPWO2012063653A1 - 医用画像表示装置及び医用画像表示方法 - Google Patents

医用画像表示装置及び医用画像表示方法 Download PDF

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Abstract

三次元画像を高速表示することができる医用画像表示装置及び医用画像表示方法を提供するために、被検体の断面画像に基づき作成された三次元画像を表示する表示部を備えた医用画像表示装置であって、前記三次元画像に対し設定される投影面の角度と投影方法とにスライド部と、スライドされたボクセルデータを用いて投影画像を作成し前記表示部に前記投影画像を表示させる投影画像作成部と、を備えることを特徴とする。

Description

本発明はX線CT装置、MRI装置、超音波装置、核医学診断装置を含む医用画像診断装置から得られた医用画像を表示する医用画像表示装置および医用画像の表示方法に係り、特に医用画像を三次元画像として表示する技術に関する。
近年の医用画像診断装置の発展により、スライス厚の薄肉化や画像収集範囲の拡大が進んでおり、一回の検査で使用される医用画像の枚数が飛躍的に増加している。そのため、大量の画像データをいかに効率よく読影するかが求められており、医用画像診断装置から得られた医用画像、特に二次元画像である断面画像を積上げて構成した三次元画像の重要性が増している。三次元画像の具体的な表示方法としては、サーフェースレンダリング法(Surface Rendering)、ボリュームレンダリング法(Volume Rendering)、最大値投影法(Maximum Intensity Projection:MIP)、最小値投影法(Minimum Intensity Projection:MinIP)、レイサム法(Ray Summation)、多断面変換法(Multi-Planar Reconstruction:MPR)等がある。これらの表示方法では、5123個あるいはそれ以上のボクセルからなる大量のデータに対して画像診断の目的に応じた視点の位置と投影面の角度、スケーリング等が設定される毎に、投影画像が作成されるので、画像診断の効率向上には投影画像の作成時の演算の高速化が必要である。
特許文献1には、投影方向を断面画像上のボクセルの配列方向に限定することにより、三次元画像の作成を高速化することが開示されている。
特開2001-283249号公報
しかしながら、特許文献1の方法では、投影方向が断面画像上のボクセルの配列方向に限定され、任意の方向に投影したい場合について配慮がなされていない。
そこで本発明は、任意の方向の三次元画像を高速表示することができる医用画像表示装置及び医用画像表示方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、三次元画像を構成するボクセルの配列を投影面の角度と投影方法に応じてメモリ上で並べ替え、並び替え後のボクセルデータを用いて投影画像を作成する。並び替え後のボクセルデータを用いることにより、メモリ上のデータへのアクセスを高速化できるので、投影画像の高速表示が可能となる。
具体的には、本発明の医用画像表示装置は、被検体の断面画像に基づき作成された三次元画像を表示する表示部を備えた医用画像表示装置であって、前記三次元画像に対し設定される投影面の角度と投影方法とに応じて前記三次元画像を構成する各ボクセルを一方向にスライドさせるボクセルスライド部と、スライドされたボクセルデータを用いて投影画像を作成し前記表示部に前記投影画像を表示させる投影画像作成部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の医用画像表示方法は、被検体の断面画像に基づき作成された三次元画像を表示する医用画像表示方法であって、前記三次元画像に対し設定される投影面の角度と投影方法とに応じて前記三次元画像を構成する各ボクセルを一方向にスライドさせるボクセルスライドステップと、スライドされたボクセルデータを用いて投影画像を作成し前記投影画像を表示する投影画像作成ステップと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、三次元画像を高速表示することができる医用画像表示装置及び医用画像表示方法を提供することができる。
本発明の医用画像表示装置のハードウェア構成 本発明の第1の実施形態の処理の流れ 断面画像に基づき作成された三次元画像の例 三次元画像の表示パラメータ設定用GUIの例 演算画像のパラメータ設定用GUIの例 ステップ204の処理の流れの例 三次元画像と投影面の位置関係を説明する図 せん断画像を補足説明する図 平行投影の場合の面801内でのスライド量の算出を補足説明する図 透視投影の場合のスライド量の算出を補足説明する図 スライド後の演算対象領域を補足説明する図 断面画像と直交する方向にボクセルがスライドした状態を補足説明する図 投影面が曲面の場合の表示パラメータ設定用GUIの例
以下、添付図面に従って本発明に係る医用画像表示装置の好ましい実施形態について説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
図1は医用画像表示装置1のハードウェア構成を示す図である。医用画像表示装置1は、CPU(Central Processing Unit)2、主メモリ3、記憶装置4、表示メモリ5、表示装置6、マウス8に接続されたコントローラ7、キーボード9、ネットワークアダプタ10がシステムバス11によって信号送受可能に接続されて構成される。医用画像表示装置1は、ネットワーク12を介して医用画像撮影装置13や医用画像データベース14と信号送受可能に接続される。ここで、「信号送受可能に」とは、電気的、光学的に有線、無線を問わずに、相互にあるいは一方から他方へ信号送受可能な状態を示す。
CPU2は、各構成要素の動作を制御する装置である。CPU2は、記憶装置4に格納されるプログラムやプログラム実行に必要なデータを主メモリ3にロードして実行する。記憶装置4は、医用画像撮影装置13により撮影された医用画像情報を格納する装置であり、具体的にはハードディスク等である。また、記憶装置4は、フレシキブルディスク、光(磁気)ディスク、ZIPメモリ、USBメモリ等の可搬性記録媒体とデータの受け渡しをする装置であっても良い。医用画像情報はLAN(Local Area Network)等のネットワーク12を介して医用画像撮影装置13や医用画像データベース14から取得される。また、記憶装置4には、CPU2が実行するプログラムやプログラム実行に必要なデータが格納される。主メモリ3は、CPU2が実行するプログラムや演算処理の途中経過を記憶するものである。
表示メモリ5は、液晶ディスプレイやCRT(Cathode Ray Tube)等の表示装置6に表示するための表示データを一時格納するものである。マウス8やキーボード9は、操作者が医用画像表示装置1に対して操作指示を行う操作デバイスである。マウス8はトラックパッドやトラックボールなどの他のポインティングデバイスであっても良い。コントローラ7は、マウス8の状態を検出して、表示装置6上のマウスポインタの位置を取得し、取得した位置情報等をCPU2へ出力するものである。ネットワークアダプタ10は、医用画像表示装置1をLAN、電話回線、インターネット等のネットワーク12に接続するためのものである。
医用画像撮影装置13は、被検体の断面画像等の医用画像情報を取得する装置である。医用画像撮影装置13は、例えば、MRI装置やX線CT装置、超音波診断装置、シンチレーションカメラ装置、PET装置、SPECT装置など、である。医用画像データベース14は、医用画像撮影装置13によって撮影された医用画像情報を記憶するデータベースシステムである。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態について、図2〜11を用いて説明する。本実施形態では、三次元画像を構成するボクセルの配列を投影面の角度と投影方法に応じてメモリ上で並べ替え、並び替え後のボクセルのボクセルデータを用いて投影画像を作成する。図2は本発明の第1の実施形態の処理フローの一例である。図2の各ステップについて以下に説明する。
(ステップ201)
CPU2は、操作者がマウス8やキーボード9を操作して選択した医用画像を医用画像撮影装置13または医用画像データベース14からネットワーク12を介して三次元画像として取得する。図3に示すように、三次元画像102は医用画像撮影装置を用いて撮影された断面画像101を積み重ねて作成されるものである。なお、本ステップで取得される医用画像は、図3に示すような三次元画像102の全体であっても良いし、三次元画像102の中の特定領域であっても良い。三次元画像102の中の特定領域は、予め定められた閾値を用いてCPU2が実行する閾値処理により抽出された領域でも良いし、操作者がマウス8やキーボード9を操作することで指定された領域でも良い。
(ステップ202)
CPU2は、操作者がマウス8やキーボード9を操作してステップ201で取得された三次元画像に対して設定した視点や投影面に関する情報を取得する。操作者が視点や投影面を設定する際に用いるGUI(Graphical User Interface)の例については図4を用いて後で詳細に説明する。
(ステップ203)
CPU2は、演算画像を作成する際に必要な条件を取得する。ここで演算画像とは、サーフェースレンダリング画像、ボリュームレンダリング画像、MIP画像、MinIP画像、レイサム画像、MPR画像といった画像である。操作者が演算画像の作成条件を設定する際に用いるGUIの例については図5を用いて後で詳細に説明する。
(ステップ204)
CPU2は、ステップ202で設定されたパラメータに基づき、せん断画像を作成する。せん断画像は投影線とボクセルとが平行に配置されるように作成された画像である。なお、本ステップはステップ203に先立って実行されても良い。
せん断画像の作成処理の流れの詳細の一例について図6を用いて説明する。
(ステップ601)
CPU2は、ステップ202で設定された情報から投影条件を取得する。取得される投影条件は、三次元画像102と投影面411との位置関係、投影方法が平行投影か否かである。
図7を用いて、三次元画像102と投影面411との位置関係について説明する。図7では三次元画像102を構成するボクセルの座標を表すためにXYZ座標系が設定されている。多くの場合、Z軸は被検体の体軸方向に設定され、XY面が断面画像となる。また投影面を表すための座標系としてUVW座標系が設定されており、W=0のUV面が投影面となる。
XYZ座標系とUVW座標系との関係は次式で表される。
Figure 2012063653
 ここで、AはXYZ座標系をUVW座標系へ変換するアフィン変換行列であり、回転、移動、スケーリングを含むものである。
数1の両辺にAの逆行列A-1を乗じて両辺を入れ替えると次式のようになり、UVW座標系をXYZ座標系へ変換することができる。
Figure 2012063653
 投影面411上の座標(U1,V1)へ平行投影される三次元画像102中の座標は、数2に座標(U1,V1)を代入したうえでX、Y、Z、Wのいずれかの値を定めることにより算出される。
投影方法が平行投影か否かについては、投影方法選択部420で選択された投影方法に基づく。
(ステップ602)
CPU2は、ステップ203で設定された情報から演算対象領域を取得する。ステップ203では演算領域指定部52中のつまみ521の位置の指定及び長さの変更がなされることにより、投影面411からの距離、すなわちWの値として演算対象領域が設定される。図7にはW=W1の面からW=W2の面までが演算対象領域700として設定された例を示した。
(ステップ603)
CPU2は、ステップ602で取得された演算対象領域700に対応する投影面411上の領域を算出する。具体的には、CPU2は演算対象領域700中の各ボクセルから投影面411上に投影線を延ばし、投影線と投影面411との交点座標(u,v)を算出する。例えばボクセル座標が (X0,Y0,Z0)であるときに、数1に(X0,Y0,Z0)を代入することで求められるUとVの値が交点座標(u,v)となる。算出される交点座標(u,v)は、投影面411上のピクセルの中心座標と必ずしも一致するわけではない。CPU2は各ボクセルと対応する交点座標(u,v)の全てを含みうる領域を、演算対象領域700に対応する投影面上の領域として算出する。
なお、本ステップは必須ではないが、本ステップが実行されることにより、投影面上で扱うべき領域が限定されるので、以降の演算量を低減でき、演算の高速化が可能となる。
(ステップ604)
CPU2は、投影面411上のピクセルに対応する三次元画像102中の座標(x,y,z)を算出する。具体的には、CPU2は投影面411上の各ピクセルから三次元画像102へ投影線を延ばし、三次元画像102を構成しz座標により定められる各断面画像と投影線との交点座標(x,y,z)を算出する。例えばピクセル座標が (U1,V1)であり、断面画像のz座標がZ1であるときに、数2に(U1,V1)及びZ1を代入することでWの値がまず求められる。次に求められたWの値と(U1,V1)とを数2に代入することにより、XとYの値が求められ、その結果、交点座標(x,y,z)が算出されることになる。つまり、投影面上のピクセル座標と断面画像のz座標が定められれば、交点座標(x,y,z)が算出される。なお、交点座標(x,y,z)は断面画像上にはあるものの、断面画像上のピクセルの中心座標とは必ずしも一致するわけではない。
(ステップ605)
CPU2は、ステップ604で算出された交点座標(x,y,z)に基づいて各ボクセルをスライドさせて、せん断画像を作成する。せん断画像は、投影線と各断面画像との交点がx、y、z軸のいずれかと平行に配置されるように作成される画像である。例えば、投影線と各断面画像との交点がz軸と平行に配置されると、投影線上の(x,y)座標は同一となる。このようなせん断画像を作成すると、投影面上の任意のピクセル座標(U,V)の画素値を算出するには、せん断画像中のボクセルのうち(U,V)に対応する(x,y)座標を有するボクセルのボクセル値のみを扱えば良い。その結果、メモリ上のデータへのアクセスを高速化できるようになり、投影画像の高速表示が可能となる。
図8を用いてせん断画像について、平行投影の場合を例として説明する。図8では図面を簡略化するために、三次元画像102を83個のボクセルで表している。図8(a)にはスライドさせる前の状態である三次元画像102を、図8(b)にはスライドさせた後の状態であるせん断画像104を、それぞれ斜視図として示している。さらに、図8(c)にはせん断画像104をz軸方向から見た図として示している。
図8に示したせん断画像104は、三次元画像102を構成する各ボクセルを断面画像と平行にスライドさせることにより、投影線と各断面画像との交点がz軸と平行に配置されるように作成されたものである。図8(b)では、各断面画像がX-Y面内で同じ方向、すなわち図8(c)中の矢印800の方向にスライドしている。また図8(b)中の各断面画像のスライド量は、断面画像毎に異なるが、隣接する断面画像間のスライド量の差異は等しい。スライド方向とスライド量は、投影面と三次元画像との位置関係によって定められる。
ここで、スライド量を簡易的に把握するために、矢印800及びz軸と平行な面801内でのスライド量について、図9を用いて説明する。
図9には、断面画像902a〜902gがz軸方向に積み重ねられて作成された三次元画像902を投影面901へ投影することが示されている。なお、図9(a)は三次元画像902のボクセルをスライドさせる前の状態であり、図9(b)はボクセルをスライドさせてせん断画像904を作成した後の状態である。また、断面画像902a〜902gのスライス間隔はDであり、三次元画像902と投影面901とのなす角はθである。
投影線と各断面画像との交点がz軸と平行に配置されるようにするには、断面画像902a〜902gを断面画像と平行な方向に所定量スライドさせればよい。断面画像902a〜902gをそれぞれスライドさせたものが断面画像904a〜904gであり、断面画像904a〜904gを積み重ねたものがせん断画像904である。このようにすると、投影線903a〜903dは投影線905a〜905dとなり、投影線905a〜905dがz軸と平行になる。
面801内において、三次元画像902のボクセルを断面画像と平行な方向にスライドさせるときのスライド量sは次式で表される。
Figure 2012063653
 ここで、θは三次元画像と投影面のなす角、Dはスライス間隔である。nは基準断面画像からのスライス数であり、例えば基準断面画像が断面画像902aであるとき、断面画像902bではn=1、断面画像902cではn=2となる。
数3によれば、各ボクセルのスライド量は、三次元画像と投影面とのなす角と、基準断面画像からの距離と、により求められることとなる。
また数3によればスライド量sは同一断面画像内では一定の値となる。ただし、スライド量sは必ずしもボクセルの大きさの整数倍となるわけではないので、投影線上のボクセル値を算出するには、断面画像内すなわち図9におけるx-y面内の補間計算が必要となる。なお、断面画像と平行な方向にボクセルをスライドさせるので、投影方向のボクセル値の補間計算は不要である。
また、投影方向が断面画像を積み上げる方向となるように、断面画像と平行な方向に各ボクセルをスライドさせても良い。
次に透視投影の場合のスライド量について簡易的に把握するため、図10を用いて説明する。図10は、視点1006を通り投影面1001と直交する中心線1007を含む面内でのスライド量について説明するための図である。図10には、断面画像1002a〜1002gが積み重ねられて作成された三次元画像1002を、視点1006から投影面1001へ投影することが示されている。なお、図10(a)は三次元画像1002のボクセルをスライドさせる前の状態であり、図10(b)はボクセルをスライドさせてせん断画像1004を作成した後の状態である。また、断面画像1002a〜1002gのスライス間隔はDであり、三次元画像1002と投影面1001とのなす角はθである。
透視投影の場合、各投影線1003a〜1003dは視点1006から放射状に発せられるので、投影面1001に対する投影線の傾きは、投影線毎に異なる。そこで、図10では中心線1007に対する投影線の傾きをΔθで表すことにする。つまり、投影線1003aのΔθは投影線1003bのΔθよりも大きい。
透視投影の場合でも平行投影の場合と同様に、投影線と各断面画像との交点がz軸と平行に配置されるように、断面画像1002a〜1002gを断面画像と平行な方向に所定量スライドさせる。断面画像1002a〜1002gをそれぞれスライドさせたものが断面画像1004a〜1004gであり、断面画像1004a〜1004gを積み重ねたものがせん断画像1004である。このようにすると、投影線1003a〜1003d及び中心線1007は、投影線1005a〜1005d及び中心線1008となり、投影線1005a〜1005d及び中心線1008がz軸と平行になる。
中心線1007を含む面内において、三次元画像1002のボクセルを断面画像と平行な方向にスライドさせるときのスライド量sは次式で表される。
Figure 2012063653
 ここで、θは三次元画像と投影面のなす角、Δθは中心線1007と各投影線のなす角、Dはスライス間隔である。nは基準断面画像からのスライス数であり、例えば基準断面画像が断面画像1002aであるとき、断面画像1002bではn=1、断面画像1002cではn=2となる。
なお、数4において、Δθの前の符号は、各投影線の方向によって決まるものであり、断面画像1002a〜1002gに対する投影線の方向が、中心線1007よりも平行に近ければプラス、垂直に近ければマイナスとなる。図10(b)を用いて具体的に説明すると、スライド量sは、中心線1007上のボクセルではn・D・tanθ、投影線1003a、1003b上ではn・D・tan(θ＋Δθ)、投影線1003c、1003d上ではn・D・tan(θ−Δθ)となる。断面画像1002a〜1002gに対する投影線1003a、1003bの方向は中心線1007よりも平行に近く、投影線1003c、1003dの方向は中心線1007よりも垂直に近い。また図10(b)では全ボクセルを左から右にスライドさせているが、Δθ＞θの場合はn・D・tan(θ−Δθ)の値が負となるので逆方向にスライドさせることになる。
数4によれば、各ボクセルのスライド量sは、投影面と投影線とのなす角と、基準断面画像からの距離と、により求められることとなる。つまり、透視投影の場合、スライド量sは、同一断面画像内であっても各投影線1003a〜1003dの断面画像1002a〜1002gに対する傾きによって異なる値となる。
また数4によれば、スライド量sは必ずしもボクセルの大きさの整数倍となるわけではないので、投影線上のボクセル値を算出するには、断面画像内すなわち図10におけるx-y面内の補間計算が必要となる。なお、断面画像と平行な方向にボクセルをスライドさせるので、投影方向のボクセル値の補間計算は不要である。
また、投影方向が断面画像を積み上げる方向となるように、断面画像と平行な方向に各ボクセルをスライドさせても良い。
なお、数4においてΔθの値をゼロとすると数3と同じになる。これは透視投影の視点を無限遠点にすると平行投影となることを示している。
(ステップ205)
CPU2は、ステップ204で作成されたせん断画像を用いて演算画像を作成する。演算画像の作成方法は公知の方法を用いることができる。せん断画像では投影線とボクセルとが平行に配置されるので、メモリ上のボクセル値データへのアクセスを高速化できる。その結果、演算画像の作成を高速に行うことができる。
また、投影面上のピクセルと、ピクセルの画素値を算出する際に用いられるボクセルとの対応がピクセルの座標で扱えるようになるので、データ管理が容易になる。
なお、演算画像を作成する際、必要に応じてせん断画像を複数の領域に分割し、分割された領域毎に演算画像を作成し、ボリューム内画像としても良い。さらに複数のボリューム内画像の間で様々な演算を実行し、ボリューム間画像を作成しても良い。
次に、図11を用いて、せん断画像と、ボリューム内画像及びボリューム間画像の関係を説明する。図11には図9と同様に、断面画像902a〜902gが積み重ねられて作成された三次元画像902を投影面901へ投影することが示されている。三次元画像902中に演算対象領域1100a〜1100cが設定されている。なお、図11(a)は三次元画像902のボクセルをスライドさせる前の状態であり、図11(b)はボクセルをスライドさせてせん断画像904を作成した後の状態である。三次元画像902中の演算対象領域1100a〜1100cは、せん断画像904中において演算対象領域1101a〜1101cとなる。
ボリューム内画像は、演算対象領域1100a〜1100cに対してそれぞれ作成されるので、図11では3つのボリューム内画像が作成される。ボリューム内画像を作成する際、図11(b)に示したせん断画像を用いることにより、投影線とボクセルとが平行に配置されるので、投影方向のボクセル値の補間計算が不要となり、演算を高速化できる。
図11(b)に示したせん断画像を用いることによる演算の高速化は、ボリューム間画像を作成する際にも可能である。演算対象領域1100a〜1100cに対して作成された3つのボリューム内画像間で演算を行う際、ボクセルをスライドさせる前の状態では、ボクセルが投影線に対して斜めに並んで配置されているため、投影線上の位置によっては投影方向のボクセル値の補間計算が必要になる。それに対し、ボクセルをスライドさせてせん断画像904を作成した後の状態では投影方向のボクセル値の補間計算が不要となるので、ボリューム間画像を作成する際にも演算の高速化が図れるようになる。
(ステップ206)
CPU2は、ステップ205で作成された演算画像を表示装置6に表示させる。なお、操作者が表示された演算画像を作成しなおしたいと判断し、そのような操作がなされた時はステップ203もしくはステップ202へ戻る。
ここまでの説明では、断面画像902a〜902gのボクセルを断面画像と平行な方向にスライドさせたが、ボクセルを断面画像と直交する方向にスライドさせても、投影線とボクセルとが平行に配置されたせん断画像を作成することができる。図12に、ボクセルを断面画像902a〜902ｇと直交する方向にスライドさせた場合の一例を示す。図12のようにボクセルをスライドさせた場合、スライド後の投影線905a〜905dの向きは断面画像902a〜902ｇと平行な方向となる。ただし、三次元画像が断面画像を積み重ねて作成されるものであることを考慮すると、断面画像と平行な方向にボクセルをスライドさせることが望ましい。
このように、投影線とボクセルが平行に配置されたせん断画像を作成することで、投影処理する際にせん断画像のメモリ空間連続性を利用してSIMD(Single Instruction Multiple Data)処理による並列処理を行うことができる。つまり、投影線毎に投影処理を完結することができる。
また、せん断画像のメモリ空間独立性を利用して、処理対象のメモリ空間をスレッド単位で分割し、スレッド毎にパイプライン処理を行うことができる。よって、せん断画像を作成することにより、三次元画像から演算画像を作成する際の高速化を図ることができる。
図4にステップ202で使用されるGUI、すなわち操作者が視点や投影面を設定する際に用いるGUIの一例を示す。図4に示したGUI40は、画像表示部41と、表示パラメータ設定部42とを備える。
画像表示部41には、三次元画像102と視点や投影面411が表示される。画像表示部41に表示される三次元画像102及び投影面411の表示形態は、表示パラメータ設定部42で設定される表示パラメータに応じて変化する。
表示パラメータ設定部42は、投影方法選択部420と、座標系選択部421と、回転角度設定部422と、移動量設定部423と、拡大率設定部424とを有する。
投影方法選択部420では、投影方法として平行投影と透視投影のいずれかを選択することができる。平行投影とは、無限遠点に設定された視点から同じ方向に投影線を延ばして投影する方法であり、全ての投影線が平行である。透視投影とは、ある1点の視点から放射状に投影線を延ばして投影する方法であり、中心投影とも呼ばれる。いずれの投影方法でも、投影対象物である三次元画像102と投影線との交点のボクセル値を用いて、投影面411の各投影線との交点の画素値を決定する。図4の投影方法選択部420ではラジオボタンが用いられているが、これに限定されるものではない。図4では平行投影が選択されているので、視点は無限遠点にされ画像表示部41には表示されない。
座標系選択部421では、画像座標と投影座標のいずれかを選択することができる。画像座標とは三次元画像102に対応する座標系であり、投影座標とは視点や投影面411に対応する座標系である。座標系選択部421にて選択された座標系に対して、回転角度設定部422及び移動量設定部423で設定されるパラメータが有効となる。図4の投影方法選択部420では座標系選択部421としてタブが用いられているが、これに限定されるものではない。図4では画像座標が選択されている。
回転角度設定部422では、座標系選択部421で選択された座標系の各軸周りの回転角度を設定することができる。α、β、γはそれぞれX軸、Y軸、Z軸周りの回転角度を表す。α、β、γのいずれかの値が更新されるごとに、座標系選択部421で選択された座標系が回転し、その回転にともないその座標系に対応する画像が回転し画像表示部41上で更新される。なお、座標系選択部421で画像座標が選択されている場合は、三次元画像102と連動させて視点や投影面411を回転させても良い。図4の回転角度設定部422ではエディットフィールドとスピンボタンの組み合わせが用いられているが、これに限定されるものではない。
移動量設定部423では、座標系選択部421で選択された座標系の各軸方向の移動量を設定することができる。X、Y、Zのいずれかの値が更新されるごとに、座標系選択部421で選択された座標系が移動し、その移動にともないその座標系に対応する画像が移動し画像表示部41上で更新される。なお、座標系選択部421で画像座標が選択されている場合は、三次元画像102と連動させて視点や投影面411を移動させても良い。図4の移動量設定部423ではエディットフィールドとスピンボタンの組み合わせが用いられているが、これに限定されるものではない。
拡大率設定部424では、座標系選択部421で選択された座標系に対応する画像を表示する際の拡大率を設定することができる。拡大率として設定された値を乗じたサイズの画像が表示されるので、拡大率として1が設定されれば表示される画像は原寸大となる。図4の拡大率設定部423ではエディットフィールドが用いられているが、これに限定されるものではない。
なお、画像表示部41に表示された三次元画像102と視点や投影面411を操作者がマウス8でドラッグ操作することにより、回転、移動、拡大させても良い。ドラッグ操作により回転、移動、拡大させた場合は、操作に対応するパラメータ値を回転角度設定部422、移動量設定部423、拡大率設定部424上で更新させることが好ましい。
図5にステップ203で使用されるGUI、すなわち操作者が演算画像の作成条件を設定する際に用いるGUIの一例を示す。図5(a)に示したGUI50は、演算画像表示部51と、演算領域指定部52と、ボリューム数設定部53と、演算実行ボタン57とを備える。
演算画像表示部51には、演算画像として作成されたボリューム内画像あるいはボリューム間画像が表示される。ここで、ボリューム内画像とは、演算対象として指定された領域内のボリュームデータに対して演算を実行して作成された画像ある。また、ボリューム間画像とは複数のボリューム内画像の間で様々な演算を実行して作成された画像である。ボリューム間画像を作成する際に実行される演算は、ボリューム内画像を作成する際に実行された演算と異なっても良い。
演算領域指定部52は、演算対象の位置と領域の指定に用いられる。図5(a)では演算領域指定部52としてスクロールバーが用いられており、つまみ521がスクロールバー上で移動させられることにより演算対象の位置が指定される。スクロールバーの方向は、ステップ202で設定された投影面に対し垂直な方向に対応する。またつまみ521の長さは可変であり、つまみ521の長さを変更させることにより、演算対象の領域を変更させることができる。つまみ521にマウスカーソルを重ねる等の操作により、後述するボリューム指定部54が表示される。
ボリューム数設定部53は、ボリューム間演算の対象となるボリューム数の設定に用いられる。ボリューム数設定部53で設定される数値が増えるに従い、つまみ521の長さは長くなる。ボリューム数設定部53で設定される数値が1であれば、演算画像表示部51に表示される演算画像はボリューム内画像となる。なお、つまみ521の長さの変更にともない、ボリューム数設定部53に表示される数値が変更されても良い。
図5(b)に、ボリューム指定部54の一例を示す。ボリューム指定部54は、ボリューム間隔設定部541と、ボリューム数表示部542と、ボリューム幅設定部545とを有する。ボリューム間隔設定部541はボリューム間隔の設定に用いられ、ボリューム幅設定部545はボリューム幅の設定に用いられる。ボリューム数表示部542には軸543と目盛544が表示される。ボリューム数は目盛544の数で表される。ボリューム間隔の値に応じて目盛544の間隔が変化する。ボリューム幅の値に応じて軸543の長さが変化する。目盛544をクリックすると後述するボリューム内画像作成条件設定部55が表示される。いずれの目盛544がクリックされたかを明示するために、クリックされた目盛上につまみを表示しても良い。目盛544の間をクリックすると後述するボリューム間画像作成条件設定部55が表示される。
図5(c)に、ボリューム内画像作成条件設定部55の一例を示す。ボリューム内画像作成条件設定部55は、スラブ厚設定部551とスライスピッチ設定部552と演算パラメータ設定部553と演算子選択部554とを有する。スラブ厚設定部551は、ボリューム内画像の対象となる領域のスラブ厚の設定に用いられる。スライスピッチ設定部552は、ボリューム内画像の対象となる領域内のスライスピッチの設定に用いられる。演算子選択部554はボリューム内画像の作成に用いられる演算子の選択に用いられる。演算子選択部554では、ボリュームデータに対して実行される演算子の種類を選択することができる。図5(c)の演算子選択部554では、プルダウンメニューが用いられているが、これに限定されるものではない。演算の種類には、算術演算と、比較演算と、ボリューム内演算がある。以下、各演算の種類について説明する。
算術演算とは四則演算を用いる演算であり、一例として重み付け加算があり、具体的には全てに等しい重み付けをするレイサム、断面画像毎に重み係数を設定して断面画像間の重み付き積和演算を行うウェイテッドレイサム、一部の重み係数に負の値を用いるサブトラクション、重み係数の総和が1となるようにするαブレンディング等がある。
比較演算とは、投影線上のボクセル値を比較することにより投影面上の画素値を決定する演算であり、具体的には、投影線上の最大ボクセル値を投影面に投影するMIP演算、投影線上の最小ボクセル値を投影面に投影するMinIP演算がある。
ボリューム内演算とは、投影面上の画素位置に依存しない演算であり、具体的にはボクセル値に応じて設定された不透明度に基づき投影画像を作成するRendering、ボクセル値毎に重み係数を設定して断面画像間の重み付き積和演算を行うCrystal(計数値画像)がある。
演算パラメータ設定部553には、演算子選択部554で選択された演算子に応じて、設定に必要なパラメータが表示される。操作者はマウス等を操作することにより、演算パラメータ設定部553に表示されたパラメータを変更することができる。図5(c)の例では、演算子としてウェイテッドレイサムが選択されており、演算パラメータ設定部553には重み係数が表示されている。
図5(d)に、ボリューム間画像作成条件設定部56の一例を示す。演算パラメータ設定部561と演算子選択部562とを有する。演算子選択部562はボリューム間画像の作成に用いられる演算子の選択に用いられ、図5(c)中の演算子選択部554と同じである。演算パラメータ設定部561には、演算子選択部562で選択された演算子に応じて、設定に必要なパラメータが表示される。操作者はマウス等を操作することにより、演算パラメータ設定部561に表示されたパラメータを変更することができる。図5(d)の例では、演算子としてMIPが選択されており、MIP演算の場合は設定に必要なパラメータがないので、演算パラメータ設定部561には何も表示されていない。
なお、演算画像の作成条件を設定する際に用いられるGUIは図5に示したものに限定されない。
以上述べた演算子の選択とパラメータの設定がなされた後、操作者がマウス8を操作して演算実行ボタン57が押下されると、CPU2はステップ204へ処理を進める。
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態について、図を用いて説明する。第1の実施形態では、投影面411が平面である場合について説明した。本実施形態では、投影面として曲面を選択可能である場合について説明する。血管や大腸のような管腔臓器を診断する場合は、管腔臓器の走行方向と平行な断面画像を作成すると診断がしやすくなる。管腔臓器の走行方向と平行な断面画像を作成するには投影面として曲面を扱う必要がある。
第2の実施形態の処理フローは図4と略同じである。ただし、ステップ202で用いられるGUIと、ステップ203で実行される処理の流れが異なる。以下、第1の実施形態と異なる点について説明する。
図13は、第2の実施形態に用いられるGUIの一例である。図4に示した第1の実施形態に用いられるGUI40との違いについて説明する。本実施例に用いられるGUI110は、投影面形状指定部1300を備えている。投影面形状指定部1300では投影面の形状を指定することができる。記憶装置4には様々な投影面形状と、各投影面形状を識別するための番号である投影面形状識別番号とが対応付けられて記憶される。操作者は投影面形状指定部1100に投影面形状識別番号を入力することで所望の投影面形状を選択する。また、図11には示していないが、投影面の部分的な曲率を設定できるようなGUIとしても良い。なお、図11では座標系選択部421で投影座標が選択されている。
投影面が曲面である場合、図6のステップ602で取得される演算対象領域の形状は曲面である投影面に沿った形状となり、それ以外のステップは図6と同じ処理となる。すなわち、投影面が曲面である場合も、せん断画像を作成することにより、三次元画像から演算画像を作成する際の高速化を図ることができる。
なお、本発明の医用画像表示装置は上記実施形態に限定されるものではない。
1 医用画像表示装置、2 CPU、3 主メモリ、4 記憶装置、5 表示メモリ、6 表示装置、7 コントローラ、8 マウス、9 キーボード、10 ネットワークアダプタ、11 システムバス、12 ネットワーク、13 医用画像撮影装置、14 医用画像データベース、101 断面画像、102 積上げ三次元画像
拡大率設定部424では、座標系選択部421で選択された座標系に対応する画像を表示する際の拡大率を設定することができる。拡大率として設定された値を乗じたサイズの画像が表示されるので、拡大率として1が設定されれば表示される画像は原寸大となる。図4の拡大率設定部424ではエディットフィールドが用いられているが、これに限定されるものではない。
図5(b)に、ボリューム指定部54の一例を示す。ボリューム指定部54は、ボリューム間隔設定部541と、ボリューム数表示部542と、ボリューム幅設定部545とを有する。ボリューム間隔設定部541はボリューム間隔の設定に用いられ、ボリューム幅設定部545はボリューム幅の設定に用いられる。ボリューム数表示部542には軸543と目盛544が表示される。ボリューム数は目盛544の数で表される。ボリューム間隔の値に応じて目盛544の間隔が変化する。ボリューム幅の値に応じて軸543の長さが変化する。目盛544をクリックすると後述するボリューム内画像作成条件設定部55が表示される。いずれの目盛544がクリックされたかを明示するために、クリックされた目盛上につまみを表示しても良い。目盛544の間をクリックすると後述するボリューム間画像作成条件設定部56が表示される。
図13は、第2の実施形態に用いられるGUIの一例である。図4に示した第1の実施形態に用いられるGUI40との違いについて説明する。本実施例に用いられるGUI110は、投影面形状指定部1300を備えている。投影面形状指定部1300では投影面の形状を指定することができる。記憶装置4には様々な投影面形状と、各投影面形状を識別するための番号である投影面形状識別番号とが対応付けられて記憶される。操作者は投影面形状指定部1300に投影面形状識別番号を入力することで所望の投影面形状を選択する。また、図13には示していないが、投影面の部分的な曲率を設定できるようなGUIとしても良い。なお、図13では座標系選択部421で投影座標が選択されている。

Claims (12)

  1. 被検体の断面画像に基づき作成された三次元画像を表示する表示部を備えた医用画像表示装置であって、
    前記三次元画像に対し設定される投影面の角度と投影方法とに応じて前記三次元画像を構成する各ボクセルを一方向にスライドさせるボクセルスライド部と、
    スライドされたボクセルデータを用いて投影画像を作成し前記表示部に前記投影画像を表示させる投影画像作成部と、を備えることを特徴とする医用画像表示装置。
  2. 請求項1に記載の医用画像表示装置において、
    前記ボクセルスライド部は、投影面に対する各投影線の傾きに応じて、ボクセルのスライド量を決定することを特徴とする医用画像表示装置。
  3. 請求項2に記載の医用画像表示装置において、
    前記投影方法が平行投影の場合には、同一断面画像内ではスライド量が一定であることを特徴とする医用画像表示装置。
  4. 請求項2に記載の医用画像表示装置において、
    前記投影方法が透視投影の場合には、投影面に対する各投影線の傾きに応じて、スライド量が異なることを特徴とする医用画像表示装置。
  5. 請求項1に記載の医用画像表示装置において、
    前記ボクセルスライド部は、ボクセルを前記断面画像と平行な方向にスライドさせることを特徴とする医用画像表示装置。
  6. 請求項1に記載の医用画像表示装置において、
    前記投影面の角度と前記投影方法との設定を受付ける投影条件受付部をさらに備えることを特徴とする医用画像表示装置。
  7. 被検体の断面画像に基づき作成された三次元画像を表示する医用画像表示方法であって、
    前記三次元画像に対し設定される投影面の角度と投影方法とに応じて前記三次元画像を構成する各ボクセルを一方向にスライドさせるボクセルスライドステップと、
    スライドされたボクセルデータを用いて投影画像を作成し、前記投影画像を表示する投影画像作成ステップと、を備えることを特徴とする医用画像表示方法。
  8. 請求項7に記載の医用画像表示方法において、
    前記ボクセルスライドステップでは、投影面に対する各投影線の傾きに応じて、ボクセルのスライド量を決定することを特徴とする医用画像表示方法。
  9. 請求項8に記載の医用画像表示方法において、
    前記投影方法が平行投影の場合には、同一断面画像内ではスライド量が一定であることを特徴とする医用画像表示方法。
  10. 請求項8に記載の医用画像表示方法において、
    前記投影方法が透視投影の場合には、投影面に対する各投影線の傾きに応じて、スライド量が異なることを特徴とする医用画像表示方法。
  11. 請求項7に記載の医用画像表示方法において、
    前記ボクセルスライドステップでは、ボクセルを前記断面画像と平行な方向にスライドさせることを特徴とする医用画像表示方法。
  12. 請求項7に記載の医用画像表示方法において、
    前記投影面の角度と前記投影方法との設定を受付ける投影条件受付ステップを前記ボクセルスライドステップの前に備えることを特徴とする医用画像表示方法。
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