WO2020217807A1 - 画像の向き設定装置、方法およびプログラム - Google Patents

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core wire
blood vessel
display surface
dimensional image
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太 櫻木
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富士フイルム株式会社
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    • G06T2219/008—Cut plane or projection plane definition

Definitions

  • the present disclosure relates to an image orientation setting device, method, and program for setting the orientation of an image when displaying a three-dimensional image including blood vessels.
  • a contrast-enhanced radiological image diagnostic apparatus has been used to inspect and treat the shape of blood vessels, abnormalities of blood vessels, and the state of blood flow.
  • the contrast-enhanced radiological image diagnostic apparatus is called an angio apparatus.
  • a contrast medium is injected into a blood vessel using a catheter, and a patient is photographed with the contrast medium injected to obtain an angio image which is a radiographic image of the blood vessel.
  • angio device it is possible to perform examination and treatment while confirming the blood flow distribution and the state of blood vessels such as stenosis of blood vessels by angio images, so that examination and treatment of blood vessels can be performed efficiently. ..
  • a projected image such as a latham image, which is a pseudo-radial image projected by adding and averaging each pixel of a three-dimensional image in one direction, and performing a process of emphasizing the contour of a blood vessel in the projected image.
  • angio devices since the examination and treatment are performed while irradiating the subject with radiation, the subject and the doctor are exposed to a large amount of radiation.
  • the examination and treatment time can be shortened, so that the exposure dose of the subject and the doctor can be reduced.
  • the present disclosure is made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to enable a three-dimensional image to be displayed so that the traveling state of a blood vessel can be appropriately observed.
  • the image orientation setting device includes a core wire extraction unit that extracts the core wire of a blood vessel from a three-dimensional image of a subject including a blood vessel.
  • a local route extraction unit that extracts the local route of the core wire within a predetermined range based on the reference point on the core wire, When projecting multiple points on the local path, set the surface in which the distribution of the projected points becomes the reference value based on the maximum value of the distribution as the display surface of the 3D image. It has a part.
  • the local route extraction unit extracts the local route within a predetermined range based on the moved reference point.
  • the surface setting unit may set the display surface based on the local path extracted within a predetermined range with respect to the moved reference point.
  • the surface setting unit uses the first display surface set based on the local route extracted within a predetermined range based on the reference point before movement and the reference point after movement as a reference. At least one interpolated display surface that interpolates with a second display surface set based on a local path extracted within a predetermined range may be generated.
  • the local route extraction unit may change the range of the local route by instructing the change of the predetermined range.
  • the reference point may be between the start point and the target point set on the core wire.
  • the surface setting unit may set the surface in the direction in which the total sum of the distances to the plurality of points is the maximum value as the display surface.
  • the surface setting unit may set the display surface within a range of a predetermined angle from the reference angle.
  • the image orientation setting device may further include a display control unit that displays a projected image obtained by projecting a three-dimensional image in which blood vessels are emphasized on a display surface on the display unit.
  • the display control unit may display the projected image by emphasizing the blood vessels by superimposing the core wires.
  • the display control unit may display the projected image by emphasizing the local path in the core wire.
  • the core wire of a blood vessel is extracted from a three-dimensional image of a subject including a blood vessel.
  • the local path of the core wire is extracted within a predetermined range based on the reference point on the core wire.
  • a surface in which the distribution of the projected points becomes a reference value based on the maximum value of the distribution is set as the display surface of the three-dimensional image.
  • the image orientation setting method according to the present disclosure may be provided as a program for executing the computer.
  • image orientation setting devices include A memory that stores instructions for the computer to execute,
  • the processor comprises a processor configured to execute a stored instruction.
  • the core wire of the blood vessel is extracted from the 3D image of the subject including the blood vessel.
  • the local path of the core wire is extracted within a predetermined range based on the reference point on the core wire.
  • the three-dimensional image can be displayed so as to be oriented so that the running state of the blood vessel can be appropriately observed.
  • the figure for demonstrating the extraction of the core wire from a 3D image Diagram to illustrate the generation of the Latham image The figure for demonstrating the setting of the start point, the target point and the reference point in the core wire C0.
  • Diagram showing the newly displayed Latham image Diagram showing the newly displayed Latham image A diagram for explaining the generation of an interpolated display surface.
  • FIG. 1 is a hardware configuration diagram showing an outline of a diagnostic support system to which the image orientation setting device according to the embodiment of the present disclosure is applied.
  • the image orientation setting device 1 the three-dimensional image capturing device 2, the image storage server 3, and the angio device 4 according to the present embodiment can communicate with each other via the network 5. It is connected with.
  • the three-dimensional image capturing apparatus 2 is an apparatus for generating a three-dimensional image representing the portion by photographing a portion to be diagnosed of the subject, and specifically, a CT apparatus, an MRI apparatus, and a PET (PET). Positron Emission Tomography) Equipment, etc.
  • the three-dimensional image generated by the three-dimensional image capturing device 2 is transmitted to the image storage server 3 and stored.
  • the subject to be diagnosed is a blood vessel such as an aorta and an artery branching from the aorta
  • the three-dimensional imaging device 2 is a CT device
  • the three-dimensional image is a subject into which a contrast medium is injected. It is assumed that the CT image includes the blood vessels of.
  • the image storage server 3 is a computer that stores and manages various data, and is equipped with a large-capacity external storage device and database management software.
  • the image storage server 3 communicates with another device via a wired or wireless network 5 to send and receive image data and the like.
  • image data such as a three-dimensional image generated by the three-dimensional image capturing device 2 is acquired via a network and stored in a recording medium such as a large-capacity external storage device for management.
  • the storage format of the image data and the communication between the devices via the network 5 are based on a protocol such as DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine).
  • DICOM Digital Imaging and Communication in Medicine
  • a tag based on the DICOM standard is attached to the three-dimensional image.
  • the tag includes information such as a patient name, information representing an imaging device, an imaging date and time, and an imaging site.
  • the angio device 4 is a device for inspecting and treating the shape of a blood vessel of a subject, an abnormality of the blood vessel, a state of blood flow, and the like.
  • the C arm 42 is rotatably attached to the main body 41 by the attachment portion 43 around the axis X0, that is, in the direction of arrow A. Further, the C arm 42 is attached to the attachment portion 43 so as to be movable in the direction of arrow B shown in FIG.
  • a radiation source 44 is attached to one end of the C arm 42, and a photographing portion 45 is attached to the other end.
  • the photographing unit 45 has a built-in radiation detector for detecting the radiation transmitted through the subject on the photographing table 46 and generating a radiation image of the subject.
  • the main body 41 is provided with a display unit 47 such as a liquid crystal display for displaying an angio image of a subject taken by the angio device 4 and displaying various information related to examination and treatment using the angio device 4. ing.
  • the doctor examines and treats the blood vessel while looking at the angio image displayed on the display unit 47.
  • the angio device 4 examines and treats the aorta and the arteries branching from the aorta.
  • the image orientation setting device 1 is configured by installing the image orientation setting program of the present embodiment on one computer.
  • the computer may be a workstation or personal computer directly operated by the diagnosing doctor, or a server computer connected to them via a network.
  • the image orientation setting program is stored in the storage device of the server computer connected to the network or in the network storage in a state of being accessible from the outside, and is downloaded and installed in the computer used by the doctor upon request. Alternatively, it is recorded and distributed on a recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disc) or a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), and installed on a computer from the recording medium.
  • a recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disc) or a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), and installed on a computer from the recording medium.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an image orientation setting device realized by installing an image orientation setting program on a computer.
  • the image orientation setting device 1 includes a CPU 11, a memory 12, and a storage 13 as a standard workstation configuration. Further, the image orientation setting device 1 is connected to a display unit 14 such as a liquid crystal display and an input unit 15 such as a mouse. A touch panel that also serves as the display unit 14 and the input unit 15 may be used.
  • the storage 13 stores various information including a three-dimensional image acquired from the image storage server 3 via the network 5 and a projected image generated by processing in the image orientation setting device 1.
  • the image orientation setting program is stored in the memory 12.
  • the image orientation setting program includes an image acquisition process for acquiring a three-dimensional image of a subject including a blood vessel imaged by a contrast medium, and a core wire extraction process for extracting the core wire of a blood vessel from the three-dimensional image.
  • Local route extraction processing that extracts the local route of the core wire within a predetermined range based on the reference point on the core wire, distribution of multiple points projected when projecting multiple points on the local route
  • the surface setting process for setting the surface in the direction in which the reference value is based on the maximum value of the distribution is set as the display surface of the three-dimensional image, and the projected image obtained by projecting the three-dimensional image on the display surface is displayed on the display unit 14. Specify the display control process.
  • the computer functions as an image acquisition unit 21, a core wire extraction unit 22, a local route extraction unit 23, a surface setting unit 24, and a display control unit 25.
  • the image acquisition unit 21 acquires the 3D image V0 to be processed including the contrast-enhanced blood vessels from the image storage server 3 via an interface (not shown) connected to the network.
  • the image acquisition unit 21 may acquire the three-dimensional image V0 from the storage 13.
  • the core wire extraction unit 22 extracts the core wire in the contrast-enhanced blood vessel region (hereinafter referred to as the contrast-enhanced blood vessel region) from the three-dimensional image V0.
  • the core wire is a line representing a traveling path of a blood vessel, for example, a line passing through a central position of a cross section perpendicular to blood flow in the blood vessel.
  • the core wire extraction unit 22 extracts the core wire of the contrast-enhanced blood vessel region from the three-dimensional image V0 by the methods described in, for example, JP-A-2010-200295 and JP-A-2010-220742.
  • the positions and the main axis directions of a plurality of candidate points constituting the core line of the blood vessel are calculated based on the values of the voxel data constituting the three-dimensional image V0.
  • the Hessian matrix is calculated for the three-dimensional image V0, and the calculated eigenvalues of the Hessian matrix are analyzed to calculate the position information and the spindle direction of a plurality of candidate points constituting the core line of the blood vessel.
  • a feature amount representing blood vessel-likeness is calculated for the voxel data around the candidate point, and it is determined whether or not the voxel data represents a blood vessel based on the calculated feature amount.
  • the discrimination based on the feature amount is performed based on the evaluation function acquired in advance by machine learning.
  • the contrast-enhanced blood vessel region and its core wire are extracted from the three-dimensional image V0.
  • the core wire may be extracted by first extracting the contrast-enhanced blood vessel region and performing a thinning process on the extracted contrast-enhanced blood vessel region.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the extraction of the core wire from the three-dimensional image V0.
  • the extraction of the core wire from the partial three-dimensional image V1 representing a part of the three-dimensional image will be described.
  • the partial three-dimensional image V1 includes a contrast-enhanced blood vessel region 30.
  • the core wire extraction unit 22 extracts the core wire C0 of the contrast-enhanced blood vessel region 30 included in the partial three-dimensional image V1.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the generation of the Latham image.
  • the generation of a latham image for a partial three-dimensional image representing a part of a region of the three-dimensional image will be described.
  • the display control unit 25 perspectively projects the partial three-dimensional image V1 representing a part of the region of the three-dimensional image V0 in the y direction shown in FIG.
  • Latham rendering is performed to calculate the summed average of the Latham images R0.
  • the Latham image R0 is a pseudo representation of a radiation image generated by photographing the subject from the front.
  • the surface on which the three-dimensional image V0 is projected in order to generate the Latham image R0 generated in this way that is, the display surface is the reference display surface, and the orientation of the reference display surface initially displays the three-dimensional image V0. It becomes the standard direction to do.
  • the CT value is converted so that the larger the CT value, the higher the density (that is, blacker), but the larger the CT value, the lower the density (that is, that is).
  • the CT value may be converted so as to be whiter).
  • the emphasis of the blood vessel region is not limited to superimposing the core wire C0.
  • the blood vessel region may be emphasized by projecting the blood vessel region by maximum value projection, giving a color to the blood vessel region, or the like.
  • the display control unit 25 first displays the above-mentioned reference-oriented Latham image R0 on the display unit 14.
  • the operator sets a start point and a target point of the blood vessel region to be observed on the core wire C0 superimposed on the Latham image R0 displayed on the display unit 14. Further, a reference point for which detailed display is desired is set between the start point and the target point.
  • the target point is a position in the artery to be diagnosed where a catheter is reached to perform examination and treatment.
  • the starting point is, for example, the bifurcation position of the artery that the catheter first reaches when the catheter is inserted into the aorta from the base of the leg.
  • the reference point is, for example, the bifurcation position of the artery that the catheter first reaches between the start point and the target point.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the setting of the start point, the target point, and the reference point on the core wire C0.
  • the operator sets the observation start point Ps and the target point Pe using the input unit 15. Further, a reference point P0 is set between the start point Ps and the target point Pe.
  • the reference point P0 set in the reference-oriented Latham image R0 is the initial reference point.
  • the local route extraction unit 23 extracts the local route of the core wire C0 within a predetermined range with reference to the reference point P0 on the core wire C0.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the extraction of local routes.
  • the local route extraction unit 23 sets a sphere A0 having a predetermined size centered on the reference point P0 in the three-dimensional image V0. Then, in the sphere A0, the core wire C0 passing through the reference point P0 is extracted as the local path L0.
  • a sphere A0 (a circle in FIG. 6) is set in the Latham image R0, and the core wire C0 passing through the reference point P0 in the sphere A0 is indicated by a thick line, thereby emphasizing the local path L0.
  • the emphasis of the local path L0 is not limited to this.
  • the local path L0 may be emphasized by giving a color to the local path L0 or the like.
  • the surface setting unit 24 sets a surface in which the distribution of the projected points becomes a reference value as the display surface of the three-dimensional image V0.
  • the reference value is the maximum value of the distribution of the plurality of projected points.
  • the surface setting unit 24 sets a plurality of points on the local path L0.
  • the intervals between the points may be equal or arbitrary. Further, the number of points may be appropriately set according to the size of the local path L0 and the amount of calculation.
  • the surface in the direction in which the distribution of the plurality of points on the projected local path L0 has the maximum value is the surface in the direction in which the sum of the distances from each point is the minimum.
  • the distance from each point to the surface is the distance between each point of the line orthogonal to the surface through each point and the intersection of the surface.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the setting of the display surface.
  • three points O1 to O3 are set on one local path Ls, and three surfaces (lines in FIG. 8) M1 to M3 having different directions are shown. ing.
  • the sum of the distances from the three points O1 to O3 for each of the three faces M1 to M3 is calculated, the sum of the distances from the three points O1 to O3 to the faces M3 becomes the minimum.
  • the surface setting unit 24 first sets a temporary surface, and calculates the total distance between the temporary surface and the point set on the local path L0. Then, the orientation of the temporary surface is changed, the setting of the temporary surface after the change and the calculation of the total distance are repeated, and the temporary surface having the minimum total distance is set as the display surface of the three-dimensional image V0. In the situation shown in FIG. 8, the surface setting unit 24 sets the surface M3 as the display surface of the three-dimensional image V0.
  • a latham image is generated from the three-dimensional image V0 of the subject for the simulation of the examination and the treatment performed by the angio device 4.
  • the C arm 42 is rotated around the axis X0 in the direction of arrow A in FIG. 1 and moves in the direction of arrow B.
  • the rotation and movement of the C arm 42 is limited due to the structure of the angio device 4.
  • the rotation angle of the C arm 42 around the axis X0 is about ⁇ 60 degrees from the reference position where the C arm 42 is located at a position where the subject can be photographed from the front.
  • the movement of the C arm 42 in the arrow B direction is 30 degrees (that is, ⁇ 30 degrees) in the clockwise direction and the counterclockwise direction from the reference position, respectively.
  • the orientation of the display surface set by the surface setting unit 24 is also limited in accordance with the angio device 4.
  • an axis X1 extending in the x direction and an axis X2 extending in the z direction are set on the reference display surface Mb on which the three-dimensional image V0 is projected in order to generate the Latham image R0 shown in FIG. To do.
  • the axis X1 is the center of rotation of the display surface due to the movement of the C arm 42 in the arrow B direction
  • the axis X2 is the center of rotation of the display surface due to the rotation of the C arm 42 in the arrow A direction.
  • the surface setting unit 24 limits the orientation of the display surface to ⁇ 30 degrees around the axis X1 and ⁇ 60 degrees around the axis X2 with reference to the reference display surface Mb.
  • the reference angle is 0 degrees with respect to the angles around the axes X1 and X2.
  • the surface setting unit 24 sets the display surface so that the orientation is tilted to the maximum at the limited angle.
  • the display control unit 25 may issue a warning when the orientation of the display surface deviates from the restricted angle.
  • the warning may be displayed, for example, on the display unit 14 as a text indicating that the orientation of the display surface deviates from the restricted angle. Further, the warning may be a sound such as voice, or may be both a sound and a text.
  • the display control unit 25 projects the three-dimensional image V0 onto the newly set display surface, and further generates the latham image R1 on which the core wire C0 is superimposed. Further, the display control unit 25 emphasizes the local path in the Latham image R1.
  • FIG. 10 is a diagram showing a latham image generated by projecting a three-dimensional image V0 onto a set display surface. As shown in FIG. 10, the Latham image R1 has a different viewing direction from the Latham image R0, which is a projection of the 3D image V0 onto the reference display surface Mb. Therefore, the shape of the core wire C0 superimposed on the Latham image R1 is different from that of the Latham image R0.
  • the local route extraction unit 23 extracts a new local route Li based on the new reference point after the movement.
  • the surface setting unit 24 sets a new display surface, and the display control unit 25 projects the three-dimensional image V0 onto the new display surface and displays the latham image on the display unit 14.
  • 11 and 12 are diagrams showing newly displayed Latham images.
  • the Latham image R2 shown in FIG. 11 is an image displayed next to the Latham image R1 by moving the reference point in the Latham image R1.
  • the Latham image R3 shown in FIG. 12 is an image displayed next to the Latham image R2 by moving the reference point in the Latham image R2.
  • the surface setting unit 24 has a first display surface generated based on the reference point before movement and a second display surface generated based on the moved reference point. Generates at least one interpolated display surface that interpolates.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the generation of the interpolated display surface. As shown in FIG.
  • the first The three interpolated display surfaces MH1 to MH3 are generated so that the orientation of the display surface gradually changes from the display surface M11 to the second display surface M12.
  • the number of interpolated display surfaces is not limited to three, and may be 2 or less or 4 or more.
  • the display control unit 25 may generate the interpolated display surface only when the inclination of the display surface due to the movement of the reference point becomes equal to or higher than a predetermined threshold value.
  • the display control unit 25 projects a three-dimensional image V0 onto the interpolated display surfaces MH1 to MH3 to generate an interpolated latham image, and projects the three-dimensional image V0 onto the display surface M11 to create a three-dimensional image R11 and a display surface M12.
  • the interpolated Latham image is sequentially displayed between the Latham image R11 and the Latham image R12.
  • the change from the Latham image R11 to the Latham image R12 becomes smooth.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the processing performed in the present embodiment.
  • the image acquisition unit 21 acquires the three-dimensional image V0 (step ST1)
  • the core wire extraction unit 22 extracts the core wire of the blood vessel from the three-dimensional image V0 (step ST2).
  • the local route extraction unit 23 extracts the local route of the core wire within a predetermined range based on the reference point on the core wire (step ST3).
  • the surface setting unit 24 sets the display surface of the three-dimensional image V0 (step ST4).
  • the display control unit 25 displays the latham image obtained by projecting the three-dimensional image V0 onto the display surface on the display unit 14 (step ST5).
  • step ST6 it is determined whether or not the reference point has been moved according to the instruction of the operator (step ST6). If step ST6 is denied, the process proceeds to step ST10.
  • step ST6 is affirmed, the local route extraction unit 23 extracts a new local route based on the new reference point after the movement (step ST7), and the surface setting unit 24 sets a new display surface (step ST7).
  • step ST8 the display control unit 25 projects the three-dimensional image V0 onto a new display surface to display a new Latham image (step ST9).
  • an interpolated display surface is generated as needed.
  • the interpolated latham images generated by projecting the three-dimensional image V0 onto the interpolated display surface are sequentially generated while the display is switched from the latham image displayed in step ST5 to a new latham image. Is displayed.
  • step ST9 it is determined whether or not the end instruction has been given by the operator (step ST10), and if step ST9 is denied, the process returns to step ST6, and the processes after step ST6 are repeated. When step ST10 is affirmed, the process ends.
  • the distribution of the projected points is a reference based on the maximum value of the distribution.
  • the surface in the direction of the value is set as the display surface of the three-dimensional image V0. Therefore, the three-dimensional image V0 displayed on the display surface is oriented so that the local path of the blood vessel can be seen as widest. Therefore, according to the present embodiment, the three-dimensional image V0 can be displayed so as to be oriented so that the running state of the blood vessel can be appropriately observed.
  • the interpolated display surface is displayed by interpolating the display surface based on the reference points before and after the movement, and the three-dimensional image V0 is projected on the interpolated display surface as well. did. Therefore, the change in the orientation of the three-dimensional image V0 when the reference point is moved can be smoothed.
  • the surface setting unit 24 sets the surface on which the total sum of the distances from the plurality of points set in the local path is the minimum as the display surface, but the display surface is not limited to this.
  • a plurality of points set in the local path may be projected, and the surface on which the dispersion of the projected points is maximized may be set as the display surface.
  • the surface setting unit 24 defines a certain surface as the initial stage, and projects a plurality of points set in the local path onto the surface defined as the initial stage to change from a three-dimensional point to a two-dimensional point. Convert. Then, the surface setting unit 24 obtains the variance of the converted two-dimensional points, and optimizes the orientation of the surface so that the variance of the two-dimensional points is maximized.
  • the variance of the points on the two dimensions is, for example, a covariance value.
  • the surface setting unit 24 projects a plurality of points included in the local path
  • the surface on which the distribution of the projected points is maximized is set as the display surface.
  • it is a reference value based on the maximum value, a value smaller than the maximum value by about several%, for example, about 20% may be used as a reference.
  • the range centered on the reference point P0 set by the local route extraction unit 23 may be changed by an instruction from the input unit 15.
  • the reference point is moved by the instruction from the input unit 15 by the operator, but the present invention is not limited to this.
  • the reference point may be automatically moved from the start point Ps to the target point Pe at a predetermined speed.
  • the local route extraction unit 23 extracts a new local route according to the movement of the reference point
  • the surface setting unit 24 sets a new display surface
  • the display control unit 25 newly displays the three-dimensional image V0.
  • the Latham image is projected on the display surface and displayed on the display unit 14.
  • the core wire extraction unit 22 extracts the core wire of the blood vessel, but the operator accepts the designation of the position of the core wire in the three-dimensional image V0 by using the input unit 15, and the designated position. You may try to extract the core wire of.
  • the core wire can be specified, for example, by displaying the three-dimensional image V0 on the display unit 14 by a method such as volume rendering, and by instructing the operator using the input unit 15 for the displayed three-dimensional image V0. ..
  • the aorta and the artery branching from the aorta are set as the diagnosis target sites, but the diagnosis is not limited to this.
  • This embodiment can also be applied to the case where another blood vessel such as a coronary artery or a cerebral artery is used as a diagnosis target site.
  • the CT image is used as the three-dimensional image V0, but the present invention is not limited to this, and an MRI image, a PET image, or the like may be used.
  • the hardware of the processing unit that executes various processes such as the image acquisition unit 21, the core wire extraction unit 22, the local route extraction unit 23, the surface setting unit 24, and the display control unit 25.
  • various processors processors shown below can be used.
  • the various processors include a CPU, which is a general-purpose processor that executes software (program) and functions as various processing units, and a circuit after manufacturing an FPGA (Field Programmable Gate Array) or the like.
  • Dedicated electricity which is a processor with a circuit configuration specially designed to execute specific processing such as programmable logic device (PLD), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), which is a processor whose configuration can be changed. Circuits and the like are included.
  • One processing unit may be composed of one of these various processors, or a combination of two or more processors of the same type or different types (for example, a combination of a plurality of FPGAs or a combination of a CPU and an FPGA). ) May be configured. Further, a plurality of processing units may be configured by one processor.
  • one processor is configured by combining one or more CPUs and software. There is a form in which this processor functions as a plurality of processing units.
  • SoC System On Chip
  • the various processing units are configured by using one or more of the various processors as a hardware structure.
  • circuitry in which circuit elements such as semiconductor elements are combined can be used.
  • Image orientation setting device 2 3D image capturing device 3 Image storage server 4 Angio device 5 Network 11 CPU 12 Memory 13 Storage 14 Display unit 15 Input unit 21 Image acquisition unit 22 Core wire extraction unit 23 Local route extraction unit 24 Surface setting unit 25 Display control unit 30 Contrast blood vessel area 41 Main body 42 C arm 43 Mounting unit 44 Radiation source 45 Imaging unit 46 Shooting table 47 Display unit A0 Sphere C0 Core wire L0, Ls Local path M1 to M3 surface M11, M12 Display surface MH1 to MH3 Interpolated display surface Mb Reference display surface O1 to O3 Point on local path P0 Reference point Ps Start point Pe Target point R0 to R3 Latham image V0 3D image V1 Partial 3D image

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Abstract

画像の向き設定装置、方法およびプログラムにおいて、血管の走行状態を適切に観察可能な向きとなるように、３次元画像を表示できるようにする。芯線抽出部が、血管を含む被写体の３次元画像から血管の芯線を抽出する。局所経路抽出部が、芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内における、芯線の局所経路を抽出する。面設定部が、局所経路に含まれる複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が分布の最大値を基準とした基準値となる向きの面を、３次元画像の表示面に設定する。

Description

画像の向き設定装置、方法およびプログラム
　本開示は、血管を含む３次元画像を表示する際の画像の向きを設定する画像の向き設定装置、方法およびプログラムに関する。
　従来より、血管の形状、血管の異常、および血流の状態等を検査および治療するために、造影放射線画像診断装置が用いられている。造影放射線画像診断装置はアンギオ装置と呼ばれている。アンギオ装置においては、カテーテルを使って血管内に造影剤を注入し、造影剤を注入した状態で患者の撮影を行うことにより、血管の放射線画像であるアンギオ画像が取得される。アンギオ装置を用いることにより、血流の分布および血管の狭窄等の血管の状態をアンギオ画像により確認しつつ、検査および治療を行うことができるため、血管の検査および治療を効率よく行うことができる。
　一方、ＣＴ（Computed Tomography）装置およびＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置等の医療機器の進歩により、質の高い高解像度の３次元画像が画像診断に用いられるようになってきている。このため、上述したアンギオ装置を用いた検査および治療を行う際には、造影剤により血管を造影した状態でＣＴ装置により３次元画像を取得し、３次元画像を用いて検査および治療のシミュレーションが行われるようになってきている。例えば、３次元画像の各画素を一方向に加算平均することにより投影した疑似的な放射線画像であるレイサム画像等の投影画像を生成し、投影画像において血管の輪郭を強調する処理を行うことにより、アンギオ装置を用いた検査および治療のシミュレーションを行うことが可能となってきている。アンギオ装置においては、被写体に放射線を照射しつつ検査および治療を行うため、被写体および医師の被曝が多くなる。アンギオ装置を用いた検査および治療の前にシミュレーションを行うことにより、検査および治療の時間を短縮できるため、被写体および医師の被曝量を低減することができる。
　ところで、血管は３次元的に複雑に走行しているため、上述した投影画像を観察したとしても、狭窄および瘤等の病変部の位置および状態が見つけにくい。このため、３次元画像から血管の芯線を抽出し、抽出された芯線に基づく血管の伸展画像および芯線に直交する直交断面画像のうちの少なくとも一方の画像を作成する手法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された手法によれば、生成された画像を表示することにより、狭窄および瘤等の病変部を容易に観察できることとなる。
特開２００４－２８３３７３号公報
　一方、アンギオ装置を用いた検査および治療の前にシミュレーションを行う場合、血管におけるいずれの経路に沿ってカテーテルを進めれば、狭窄および瘤等の目標位置に到達できるかを、確実に見極める必要がある。しかしながら、血管は分岐したり、向きを変えたりして３次元的に複雑に走行している。このため、上述した特許文献１に記載された伸展画像および直交断面画像を観察したとしても、血管におけるどの経路に沿って進めれば、カテーテルを目標位置に到達させることができるかが分かりにくい。
　本開示は上記事情に鑑みなされ、血管の走行状態を適切に観察可能な向きとなるように、３次元画像を表示できるようにすることを目的とする。
　本開示による画像の向き設定装置は、血管を含む被写体の３次元画像から血管の芯線を抽出する芯線抽出部と、
　芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、芯線の局所経路を抽出する局所経路抽出部と、
　局所経路上の複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が分布の最大値を基準とする基準値となる向きの面を、３次元画像の表示面に設定する面設定部とを備える。
　なお、本開示による画像の向き設定装置においては、局所経路抽出部は、基準点が移動された場合、移動された基準点を基準とする予め定められた範囲内において局所経路を抽出し、
　面設定部は、移動された基準点を基準とする予め定められた範囲内において抽出された局所経路に基づいて、表示面を設定してもよい。
　この場合、面設定部は、移動前の基準点を基準とする予め定められた範囲内において抽出された局所経路に基づいて設定された第１の表示面と、移動後の基準点を基準とする予め定められた範囲内において抽出された局所経路に基づいて設定された第２の表示面とを補間する、少なくとも１つの補間表示面を生成してもよい。
　また、本開示による画像の向き設定装置においては、局所経路抽出部は、予め定められた範囲の変更の指示により、局所経路の範囲を変更してもよい。
　また、本開示による画像の向き設定装置においては、基準点は、芯線上に設定された開始点と目標点との間にあってもよい。
　また、本開示による画像の向き設定装置においては、面設定部は、複数の点との距離の総和が最大値となる向きの面を表示面に設定してもよい。
　また、本開示による画像の向き設定装置においては、面設定部は、基準角度から予め定められた角度の範囲内において表示面を設定してもよい。
　また、本開示による画像の向き設定装置においては、血管が強調された３次元画像を表示面に投影した投影画像を表示部に表示する表示制御部をさらに備えてもよい。
　また、本開示による画像の向き設定装置においては、表示制御部は、芯線を重畳することにより血管を強調して投影画像を表示してもよい。
　また、本開示による画像の向き設定装置においては、表示制御部は、芯線における局所経路を強調して投影画像を表示してもよい。
　本開示による画像の向き設定方法は、血管を含む被写体の３次元画像から血管の芯線を抽出し、
　芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、芯線の局所経路を抽出し、
　局所経路上の複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が分布の最大値を基準とする基準値となる向きの面を、３次元画像の表示面に設定する。
　なお、本開示による画像の向き設定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
　本開示による他の画像の向き設定装置は、
　コンピュータに実行させるための命令を記憶するメモリと、
　記憶された命令を実行するよう構成されたプロセッサとを備え、プロセッサは、
　血管を含む被写体の３次元画像から血管の芯線を抽出し、
　芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、芯線の局所経路を抽出し、
　局所経路上の複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が分布の最大値を基準とする基準値となる向きの面を、３次元画像の表示面に設定する処理を実行する。
　本開示によれば、血管の走行状態を適切に観察できるような向きとなるように、３次元画像を表示することができる。
本開示の実施形態による画像の向き設定装置を適用した診断支援システムの概要を示す図 コンピュータに画像の向き設定プログラムをインストールすることにより実現される画像の向き設定装置の概略構成を示す図 ３次元画像からの芯線の抽出を説明するための図 レイサム画像の生成を説明するための図 芯線Ｃ０における開始点、目標点および基準点の設定を説明するための図 局所経路の抽出を説明するための図 局所経路に設定された複数の点を示す図 表示面の設定を説明するための図 表示面の傾きの制限を説明するための図 設定された表示面に３次元画像を投影することにより生成されるレイサム画像を示す図 新たに表示されるレイサム画像を示す図 新たに表示されるレイサム画像を示す図 補間表示面の生成を説明するための図 本実施形態において行われる処理を示すフローチャート
　以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。図１は、本開示の実施形態による画像の向き設定装置を適用した、診断支援システムの概要を示すハードウェア構成図である。図１に示すように、このシステムでは、本実施形態による画像の向き設定装置１、３次元画像撮影装置２、画像保管サーバ３、およびアンギオ装置４が、ネットワーク５を経由して通信可能な状態で接続されている。
　３次元画像撮影装置２は、被写体の診断の対象となる部位を撮影することにより、その部位を表す３次元画像を生成する装置であり、具体的には、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、およびＰＥＴ(Positron Emission Tomography )装置等である。この３次元画像撮影装置２により生成された３次元画像は画像保管サーバ３に送信され、保管される。なお、本実施形態においては、被写体の診断対象部位は大動脈および大動脈から分岐する動脈等の血管であり、３次元画像撮影装置２はＣＴ装置であり、３次元画像は造影剤が注入された被写体の血管を含むＣＴ画像であとする。
　画像保管サーバ３は、各種データを保存して管理するコンピュータであり、大容量外部記憶装置およびデータベース管理用ソフトウェアを備えている。画像保管サーバ３は、有線あるいは無線のネットワーク５を介して他の装置と通信を行い、画像データ等を送受信する。具体的には３次元画像撮影装置２で生成された３次元画像等の画像データをネットワーク経由で取得し、大容量外部記憶装置等の記録媒体に保存して管理する。なお、画像データの格納形式およびネットワーク５経由での各装置間の通信は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communication in Medicine）等のプロトコルに基づいている。また、３次元画像にはＤＩＣＯＭ規格に基づくタグが付与される。タグには、患者名、撮影装置を表す情報、撮影日時、および撮影部位等の情報が含まれる。
　アンギオ装置４は、被写体の血管の形状、血管の異常、および血流の状態等を検査および治療するための装置である。アンギオ装置４は、本体４１にＣアーム４２が軸Ｘ０の周り、すなわち矢印Ａ方向に取付部４３により回転可能に取り付けられている。また、Ｃアーム４２は、図１に示す矢印Ｂ方向に移動可能に取付部４３に取り付けられている。Ｃアーム４２の一端部には放射線源４４が、他端部には撮影部４５がそれぞれ取り付けられている。撮影部４５は、撮影台４６上の被写体を透過した放射線を検出して被写体の放射線画像を生成するための放射線検出器が内蔵されている。また、本体４１には、アンギオ装置４により撮影された被写体のアンギオ画像を表示したり、アンギオ装置４を用いた検査および治療に関する各種情報を表示するための液晶ディスプレイ等の表示部４７が取り付けられている。医師は表示部４７に表示されたアンギオ画像を見ながら、血管の検査および治療を行う。本実施形態においては、アンギオ装置４において、大動脈および大動脈から分岐する動脈の検査および治療が行われる。
　画像の向き設定装置１は、１台のコンピュータに、本実施形態の画像の向き設定プログラムをインストールすることにより構成される。コンピュータは、診断を行う医師が直接操作するワークステーションあるいはパーソナルコンピュータでもよいし、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。画像の向き設定プログラムは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、あるいはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じて医師が使用するコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。または、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）あるいはＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。
　図２は、コンピュータに画像の向き設定プログラムをインストールすることにより実現された画像の向き設定装置の概略構成を示す図である。図２に示すように、画像の向き設定装置１は、標準的なワークステーションの構成として、ＣＰＵ１１、メモリ１２およびストレージ１３を備えている。また、画像の向き設定装置１には、液晶ディスプレイ等の表示部１４と、マウス等の入力部１５とが接続されている。なお、表示部１４と入力部１５とを兼ねた、タッチパネルを用いてもよい。
　ストレージ１３には、ネットワーク５を経由して画像保管サーバ３から取得した３次元画像および画像の向き設定装置１における処理によって生成された投影画像を含む各種情報が記憶されている。
　また、メモリ１２には、画像の向き設定プログラムが記憶されている。画像の向き設定プログラムは、ＣＰＵ１１に実行させる処理として、造影剤により造影された血管を含む、被写体の３次元画像を取得する画像取得処理、３次元画像から血管の芯線を抽出する芯線抽出処理、芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、芯線の局所経路を抽出する局所経路抽出処理、局所経路上の複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が分布の最大値を基準とする基準値となる向きの面を、３次元画像の表示面に設定する面設定処理、および３次元画像を表示面に投影した投影画像を表示部１４に表示する表示制御処理を規定する。
　そして、ＣＰＵ１１がプログラムに従いこれらの処理を実行することにより、コンピュータは、画像取得部２１、芯線抽出部２２、局所経路抽出部２３、面設定部２４、および表示制御部２５として機能する。
　画像取得部２１は、ネットワークに接続されたインターフェース（不図示）を介して、造影された血管を含む処理対象となる３次元画像Ｖ０を画像保管サーバ３から取得する。画像取得部２１は、３次元画像Ｖ０が既にストレージ１３に記憶されている場合には、ストレージ１３から３次元画像Ｖ０を取得するようにしてもよい。
　芯線抽出部２２は、３次元画像Ｖ０から造影された血管領域（以下、造影血管領域とする）における芯線を抽出する。芯線は、血管の走行経路を表す線であり、例えば、血管における血流に対して垂直な断面の中心位置を通る線である。芯線抽出部２２は、例えば、特開２０１０－２００９２５号公報および特開２０１０－２２０７４２号公報等に記載された手法により、３次元画像Ｖ０から造影血管領域の芯線を抽出する。この手法では、まず、３次元画像Ｖ０を構成するボクセルデータの値に基づいて、血管の芯線を構成する複数の候補点の位置と主軸方向とを算出する。もしくは、３次元画像Ｖ０についてヘッセ行列を算出し、算出されたヘッセ行列の固有値を解析することにより、血管の芯線を構成する複数の候補点の位置情報と主軸方向とを算出する。そして、候補点周辺のボクセルデータについて血管らしさを表す特徴量を算出し、算出された特徴量に基づいてそのボクセルデータが血管を表すか否かを判別する。特徴量に基づく判別は、マシンラーニングにより予め取得された評価関数に基づいて行う。これにより、３次元画像Ｖ０から造影血管領域およびその芯線が抽出される。なお、先に造影血管領域を抽出し、抽出された造影血管領域に対して細線化処理を行うことにより、芯線を抽出してもよい。
　図３は３次元画像Ｖ０からの芯線の抽出を説明するための図である。なお、ここでは、３次元画像の一部の領域を表す部分３次元画像Ｖ１からの芯線の抽出について説明する。図３に示すように部分３次元画像Ｖ１には、造影血管領域３０が含まれている。芯線抽出部２２は、部分３次元画像Ｖ１に含まれる造影血管領域３０の芯線Ｃ０を抽出する。
　なお、芯線Ｃ０が抽出されると、表示制御部２５は、３次元画像Ｖ０を透視投影し、かつレイサムレンダリング処理することにより、被写体の疑似的な放射線画像であるレイサム画像を生成する。この際、表示制御部２５は、レイサム画像における血管領域に芯線Ｃ０を重畳することにより血管領域を強調する。図４はレイサム画像の生成を説明するための図である。なお、ここでは、３次元画像の一部の領域を表す部分３次元画像についてのレイサム画像の生成について説明する。図４に示すように、表示制御部２５は、３次元画像Ｖ０の一部の領域を表す部分３次元画像Ｖ１を図４に示すｙ方向に透視投影し、かつｙ方向に並ぶ画素の画素値の加算平均を算出するレイサムレンダリングを行って、レイサム画像Ｒ０を生成する。本実施形態においては、図４および以降の説明において、ｘ方向が被写体の左右方向、ｙ方向が被写体の前後方向、ｚ方向が被写体の体軸方向と一致するものとする。このため、レイサム画像Ｒ０は、被写体を正面から撮影することにより生成された放射線画像を疑似的に表すものとなる。なお、このように生成されたレイサム画像Ｒ０を生成するために３次元画像Ｖ０が投影された面、すなわち表示面が基準表示面であり、基準表示面の向きが、３次元画像Ｖ０を初期表示するための基準向きとなる。ここで、本実施形態においては、レイサムレンダリングに際しては、ＣＴ値が大きいほど高濃度（すなわちより黒く）となるようなＣＴ値の変換が行われるとするが、ＣＴ値が大きいほど低濃度（すなわちより白く）となるようなＣＴ値の変換を行ってもよい。
　なお、血管領域の強調は芯線Ｃ０を重畳させることに限定されない。血管領域を最大値投影により投影したり、血管領域に色を付与する等により、血管領域を強調してもよい。
　本実施形態においては、表示制御部２５は、まず上述した基準向きのレイサム画像Ｒ０を表示部１４に表示する。操作者は、表示部１４に表示されたレイサム画像Ｒ０に重畳された芯線Ｃ０上に、観察すべき血管領域の開始点および目標点を設定する。さらに開始点および目標点の間において詳細な表示を所望する基準点を設定する。ここで、血管が、大動脈および大動脈から分岐する動脈の場合、目標点は診断対象である動脈において、カテーテルを到達させて検査および治療を行う位置である。開始点は例えば脚の付け根から大動脈にカテーテルを挿入した際に最初にカテーテルが到達する動脈の分岐位置である。基準点は、例えば開始点から目標点までの間において最初にカテーテルが到達する動脈の分岐位置である。
　図５は芯線Ｃ０における開始点、目標点および基準点の設定を説明するための図である。図５に示すように、操作者は表示されたレイサム画像Ｒ０において、入力部１５を用いて、観察の開始点Ｐｓおよび目標点Ｐｅを設定する。さらに、開始点Ｐｓと目標点Ｐｅとの間において、基準点Ｐ０を設定する。なお、基準向きのレイサム画像Ｒ０において設定した基準点Ｐ０が初期基準点となる。
　局所経路抽出部２３は、芯線Ｃ０上における基準点Ｐ０を基準とした予め定められた範囲内における、芯線Ｃ０の局所経路を抽出する。図６は局所経路の抽出を説明するための図である。局所経路抽出部２３は、３次元画像Ｖ０において基準点Ｐ０を中心とした予め定められたサイズの球Ａ０を設定する。そして、球Ａ０内において、基準点Ｐ０を通る芯線Ｃ０を局所経路Ｌ０として抽出する。図６においては、レイサム画像Ｒ０に球Ａ０（図６においては円）が設定され、球Ａ０内において基準点Ｐ０を通る芯線Ｃ０を太線にて示すことにより、局所経路Ｌ０が強調されている。なお、局所経路Ｌ０の強調はこれに限定されない。局所経路Ｌ０に色を付与する等により、局所経路Ｌ０を強調してもよい。
　面設定部２４は、局所経路Ｌ０上の複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が基準値となる向きの面を、３次元画像Ｖ０の表示面に設定する。本実施形態においては、基準値は投影された複数の点の分布の最大値とする。まず、面設定部２４は、図７に示すように、局所経路Ｌ０上に複数の点を設定する。点の間隔は等間隔でも任意の間隔でもよい。また、点の数は局所経路Ｌ０のサイズおよび演算量に応じて適宜設定すればよい。ここで、投影された局所経路Ｌ０上の複数の点の分布が最大値となる向きの面は、各点からの距離の総和が最小となる向きの面となる。各点からの面までの距離とは、各点を通って面と直交する線の各点と面との交点との間の距離である。
　このため、面設定部２４は、局所経路Ｌ０上の各点からの距離の総和が最小となる向きの面を３次元画像Ｖ０の表示面に設定する。図８は表示面の設定を説明するための図である。なお、図８においては説明を簡単にするために、１本の局所経路Ｌｓ上に３つの点Ｏ１～Ｏ３を設定し、さらに向きが異なる３つの面（図８において線）Ｍ１～Ｍ３を示している。３つの面Ｍ１～Ｍ３のそれぞれについての３つの点Ｏ１～Ｏ３からの距離の総和を算出すると、３つの点Ｏ１～Ｏ３から面Ｍ３までの距離の総和が最小となる。
　面設定部２４は、まず仮の面を設定し、仮の面と局所経路Ｌ０上に設定した点との距離の総和を算出する。そして、仮の面の向きを変更および変更後の仮の面の設定と距離の総和の算出を繰り返し、距離の総和が最小となる仮の面を３次元画像Ｖ０の表示面に設定する。図８に示す状況においては、面設定部２４は、面Ｍ３を３次元画像Ｖ０の表示面に設定する。
　なお、本実施形態においては、アンギオ装置４において行う検査および治療のシミュレーションのために、被写体の３次元画像Ｖ０からレイサム画像を生成する。ここで、アンギオ装置４においては、図１の矢印Ａ方向にＣアーム４２が軸Ｘ０の周りに回転され、矢印Ｂ方向に移動する。しかしながら、Ｃアーム４２の回転および移動には、アンギオ装置４の構造上限りがある。例えばＣアーム４２の軸Ｘ０の周りの回転角度は、図１に示すように、被写体を正面から撮影可能な位置にＣアーム４２がある基準位置から、±６０度程度である。また、Ｃアーム４２の矢印Ｂ方向の移動は、基準位置から時計回り方向および反時計回り方向にそれぞれ３０度（すなわち±３０度）である。
　このため、面設定部２４が設定する表示面の向きも、アンギオ装置４に対応させて制限を設けることが好ましい。例えば、図９に示すように、図４に示すレイサム画像Ｒ０を生成するために３次元画像Ｖ０を投影した基準表示面Ｍｂに、ｘ方向に伸びる軸Ｘ１およびｚ方向に伸びる軸Ｘ２をそれぞれ設定する。軸Ｘ１はＣアーム４２の矢印Ｂ方向への移動に伴う表示面の回転の中心となり、軸Ｘ２はＣアーム４２の矢印Ａ方向への回転に伴う表示面の回転の中心となる。このため、面設定部２４は、基準表示面Ｍｂを基準として、表示面の向きを軸Ｘ１の周りには±３０度、軸Ｘ２の周りには±６０度に制限する。なお、軸Ｘ１およびＸ２の周りの角度に関して、０度が基準角度となる。一方、面設定部２４は設定しようとする表示面の向きが、制限された角度を逸脱する場合は、制限された角度において最大限に傾けた向きとなるように表示面を設定する。
　なお、表示面の向きが制限された角度を逸脱する場合には、表示制御部２５は警告を行うようにしてもよい。警告は、例えば表示部１４に表示面の向きが制限された角度を逸脱することを表すテキストを表示すればよい。また、警告は音声等の音であってもよく、音とテキストの双方であってもよい。
　表示制御部２５は、新たに設定された表示面に３次元画像Ｖ０を投影し、さらに芯線Ｃ０が重畳されたレイサム画像Ｒ１を生成する。さらに、表示制御部２５は、レイサム画像Ｒ１において局所経路を強調する。図１０は設定された表示面に３次元画像Ｖ０を投影することにより生成されるレイサム画像を示す図である。図１０に示すように、レイサム画像Ｒ１は、３次元画像Ｖ０を基準表示面Ｍｂに投影したレイサム画像Ｒ０とは３次元画像Ｖ０を見る向きが異なっている。このため、レイサム画像Ｒ１に重畳されている芯線Ｃ０の形状は、レイサム画像Ｒ０とは異なっている。
　さらに、操作者が表示されたレイサム画像において、入力部１５を用いて基準点を移動させると、移動後の新たな基準点に基づいて、局所経路抽出部２３が新たな局所経路Ｌｉを抽出し、面設定部２４が新たな表示面を設定し、表示制御部２５が３次元画像Ｖ０を新たな表示面に投影してレイサム画像を表示部１４に表示する。図１１および図１２は新たに表示されるレイサム画像を示す図である。図１１に示すレイサム画像Ｒ２は、レイサム画像Ｒ１において基準点を移動させることによりレイサム画像Ｒ１の次に表示される画像である。図１２に示すレイサム画像Ｒ３は、レイサム画像Ｒ２において基準点を移動させることにより、レイサム画像Ｒ２の次に表示される画像である。
　ここで、レイサム画像Ｒ０～Ｒ３においては、３次元画像Ｖ０が投影される向きが異なる。このため、基準点を移動させてレイサム画像を切り替えると、３次元画像Ｖ０が投影される向きが急激に変化するため、画像が見にくくなる。このため、本実施形態においては、面設定部２４は、移動前の基準点に基づいて生成された第１の表示面と、移動された基準点に基づいて生成された第２の表示面とを補間する少なくとも１つの補間表示面を生成する。図１３は、補間表示面の生成を説明するための図である。図１３に示すように、移動前の基準点に基づいて生成された第１の表示面Ｍ１１と、移動された基準点に基づいて生成された第２の表示面Ｍ１２との間において、第１の表示面Ｍ１１から第２の表示面Ｍ１２へと徐々に表示面の向きが変化するように、３つの補間表示面ＭＨ１～ＭＨ３を生成する。なお、補間表示面の数は３つに限定されず、２以下でも４以上であってもよい。
　なお、表示制御部２５は、基準点の移動による表示面の傾きが予め定められたしきい値以上となった場合にのみ、補間表示面を生成するようにしてもよい。
　表示制御部２５は、補間表示面ＭＨ１～ＭＨ３にも３次元画像Ｖ０を投影して補間レイサム画像を生成し、表示面Ｍ１１に３次元画像Ｖ０を投影したレイサム画像Ｒ１１と表示面Ｍ１２に３次元画像Ｖ０を投影したレイサム画像Ｒ１２との表示を切り替える際に、レイサム画像Ｒ１１とレイサム画像Ｒ１２との間に補間レイサム画像を順次表示する。これにより、レイサム画像Ｒ１１からレイサム画像Ｒ１２への変化が滑らかになる。
　次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図１４は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、画像取得部２１が３次元画像Ｖ０を取得し（ステップＳＴ１）、芯線抽出部２２が、３次元画像Ｖ０から血管の芯線を抽出する（ステップＳＴ２）。次いで、局所経路抽出部２３が、芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、芯線の局所経路を抽出する（ステップＳＴ３）。さらに、面設定部２４が、３次元画像Ｖ０の表示面を設定する（ステップＳＴ４）。そして、表示制御部２５が、３次元画像Ｖ０を表示面に投影したレイサム画像を表示部１４に表示する（ステップＳＴ５）。
　次いで、操作者の指示によって基準点が移動されたか否かが判定される（ステップＳＴ６）。ステップＳＴ６が否定されると、ステップＳＴ１０に進む。ステップＳＴ６が肯定されると、移動後の新たな基準点に基づいて、局所経路抽出部２３が新たな局所経路を抽出し（ステップＳＴ７）、面設定部２４が新たな表示面を設定し（ステップＳＴ８）、表示制御部２５が３次元画像Ｖ０を新たな表示面に投影して新たなレイサム画像を表示する（ステップＳＴ９）。なお、ステップＳＴ８の処理においては、必要に応じて補間表示面が生成される。補間表示面が生成された場合、ステップＳＴ５において表示されたレイサム画像から新たなレイサム画像に表示を切り替える間に、３次元画像Ｖ０を補間表示面に投影することにより生成された補間レイサム画像が順次表示される。
　ステップＳＴ９に続いて、操作者による終了指示がなされたか否かが判定され（ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ９が否定されるとステップＳＴ６に戻り、ステップＳＴ６以降の処理が繰り返される。ステップＳＴ１０が肯定されると、処理を終了する。
　このように、本実施形態においては、芯線の局所経路を抽出し、局所経路に含まれる複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が分布の最大値を基準とした基準値となる向きの面を、３次元画像Ｖ０の表示面に設定するようにした。このため、表示面に表示された３次元画像Ｖ０は、血管の局所経路が最も広がって見える向きとなっている。したがって、本実施形態によれば、血管の走行状態を適切に観察できるような向きとなるように、３次元画像Ｖ０を表示することができる。
　また、本実施形態においては基準点を移動した際に、移動前後の基準点に基づく表示面を補間することにより補間表示面を表示し、補間表示面にも３次元画像Ｖ０を投影するようにした。このため、基準点を移動させた際の３次元画像Ｖ０の向きの変化を滑らかにすることができる。
　なお、上記実施形態においては、面設定部２４において、局所経路に設定された複数の点からの距離の総和が最小となる面を表示面に設定しているが、これに限定されない。局所経路に設定された複数の点を投影し、投影された面において、投影された点の分散が最大となるような面を表示面に設定してもよい。この場合、面設定部２４は、ある面を初期として定義し、初期として定義した面に、局所経路に設定された複数の点を投影することにより、３次元の点から２次元上の点に変換する。そして、面設定部２４は、変換された２次元上の点の分散を求め、２次元上の点の分散が最大になるように面の向きを最適化する。２次元上の点の分散としては、例えば、共分散値である。
　また、上記実施形態においては、面設定部２４が、局所経路に含まれる複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が最大となる面を表示面に設定しているが、これに限定されない。最大値を基準とした基準値であれば、最大値よりも数％程度、例えば２０％程度まで小さい値を基準として用いてもよい。
　なお、上記実施形態において、局所経路抽出部２３が設定する基準点Ｐ０を中心とした範囲は、入力部１５からの指示により変更可能であってもよい。
　また、上記実施形態においては、操作者による入力部１５からの指示により基準点を移動させているが、これに限定されない。開始点Ｐｓから目標点Ｐｅまで、予め定められた速度により、基準点を自動で移動させてもよい。この場合、基準点の移動に応じて、局所経路抽出部２３が新たな局所経路を抽出し、面設定部２４が新たな表示面を設定し、表示制御部２５が３次元画像Ｖ０を新たな表示面に投影してレイサム画像を表示部１４に表示する。
　また、上記実施形態においては、芯線抽出部２２が血管の芯線を抽出しているが、操作者による入力部１５を用いての３次元画像Ｖ０における芯線の位置の指定を受け付け、指定された位置の芯線を抽出するようにしてもよい。なお、芯線の指定は、例えば３次元画像Ｖ０を表示部１４にボリュームレンダリング等の手法により表示し、表示された３次元画像Ｖ０に対する入力部１５を用いての操作者の指示により行うことができる。
　また、上記実施形態においては、大動脈および大動脈から分岐する動脈を診断対象部位としているが、これに限定されない。例えば冠動脈または脳動脈等の他の血管を診断対象部位とする場合にも、本実施形態を適用できる。
　また、上記実施形態においては、３次元画像Ｖ０としてＣＴ画像を用いているが、これに限定されず、ＭＲＩ画像およびＰＥＴ画像等を用いてもよい。
　また、上記実施形態において、例えば、画像取得部２１、芯線抽出部２２、局所経路抽出部２３、面設定部２４および表示制御部２５といった各種の処理を実行する処理部（Processing Unit）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（Processor）を用いることができる。上記各種のプロセッサには、上述したように、ソフトウェア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Field　Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device :PLD）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。
　１つの処理部は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせまたはＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。
　複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントおよびサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアとの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:SoC）等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。
　さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（Circuitry）を用いることができる。
　　　１　　画像の向き設定装置
　　　２　　３次元画像撮影装置
　　　３　　画像保管サーバ
　　　４　　アンギオ装置
　　　５　　ネットワーク
　　　１１　　ＣＰＵ
　　　１２　　メモリ
　　　１３　　ストレージ
　　　１４　　表示部
　　　１５　　入力部
　　　２１　　画像取得部
　　　２２　　芯線抽出部
　　　２３　　局所経路抽出部
　　　２４　　面設定部
　　　２５　　表示制御部
　　　３０　　造影血管領域
　　　４１　　本体
　　　４２　　Ｃアーム
　　　４３　　取付部
　　　４４　　放射線源
　　　４５　　撮影部
　　　４６　　撮影台
　　　４７　　表示部
　　　Ａ０　　球
　　　Ｃ０　　芯線
　　　Ｌ０、Ｌｓ　　局所経路
　　　Ｍ１～Ｍ３　　面
　　　Ｍ１１，Ｍ１２　　表示面
　　　ＭＨ１～ＭＨ３　　補間表示面
　　　Ｍｂ　　基準表示面
　　　Ｏ１～Ｏ３　　局所経路上の点
　　　Ｐ０　　基準点
　　　Ｐｓ　　開始点
　　　Ｐｅ　　目標点
　　　Ｒ０～Ｒ３　　レイサム画像
　　　Ｖ０　　３次元画像
　　　Ｖ１　　部分３次元画像

Claims (12)

  1. 　血管を含む被写体の３次元画像から前記血管の芯線を抽出する芯線抽出部と、
    　前記芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、前記芯線の局所経路を抽出する局所経路抽出部と、
    　前記局所経路上の複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が該分布の最大値を基準とする基準値となる向きの面を、前記３次元画像の表示面に設定する面設定部とを備えた画像の向き設定装置。
  2. 　前記局所経路抽出部は、前記基準点が移動された場合、前記移動された基準点を基準とする前記予め定められた範囲内において前記局所経路を抽出し、
    　前記面設定部は、前記移動された基準点を基準とする前記予め定められた範囲内において抽出された前記局所経路に基づいて、前記表示面を設定する請求項１に記載の画像の向き設定装置。
  3. 　前記面設定部は、移動前の前記基準点を基準とする前記予め定められた範囲内において抽出された前記局所経路に基づいて設定された第１の表示面と、移動後の前記基準点を基準とする前記予め定められた範囲内において抽出された前記局所経路に基づいて設定された第２の表示面とを補間する、少なくとも１つの補間表示面を生成する請求項２に記載の画像の向き設定装置。
  4. 　前記局所経路抽出部は、前記予め定められた範囲の変更の指示により、前記局所経路の範囲を変更する請求項１から３のいずれか１項に記載の画像の向き設定装置。
  5. 　前記基準点は、前記芯線上に設定された開始点と目標点との間にある請求項１から４のいずれか１項に記載の画像の向き設定装置。
  6. 　前記面設定部は、前記複数の点との距離の総和が最小となる向きの面を前記表示面に設定する請求項１から５のいずれか１項に記載の画像の向き設定装置。
  7. 　前記面設定部は、基準角度から予め定められた角度の範囲内において前記表示面を設定する請求項１から６のいずれか１項に記載の画像の向き設定装置。
  8. 　前記３次元画像を前記表示面に投影した投影画像の前記血管領域を強調して表示部に表示する表示制御部をさらに備えた請求項１から７のいずれか１項に記載の画像の向き設定装置。
  9. 　前記表示制御部は、前記芯線を重畳することにより前記血管領域を強調して前記投影画像を表示する請求項８に記載の画像の向き設定装置。
  10. 　前記表示制御部は、前記芯線における局所経路を強調して前記投影画像を表示する請求項８または９に記載の画像の向き設定装置。
  11. 　血管を含む被写体の３次元画像から前記血管の芯線を抽出し、
    　前記芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、前記芯線の局所経路を抽出し、
    　前記局所経路上の複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が該分布の最大値を基準とする基準値となる向きの面を、前記３次元画像の表示面に設定する画像の向き設定方法。
  12. 　血管を含む被写体の３次元画像から前記血管の芯線を抽出する手順と、
    　前記芯線上における基準点を基準とする予め定められた範囲内において、前記芯線の局所経路を抽出する手順と、
    　前記局所経路上の複数の点を投影した際に、投影された複数の点の分布が該分布の最大値を基準とする基準値となる向きの面を、前記３次元画像の表示面に設定する手順とをコンピュータに実行させる画像の向き設定プログラム。
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