医用画像作成表示装置およびプログラム

【課題】Ｓ-ＣＰＲを用いて血管等の管腔状組織の断面を表示させて読影を行うような場合に、実際よりも括れて表示されたり、途切れたように表示された場合においても、Ｓ-ＣＰＲ画像を作成する際に管腔状組織の中心を通らない曲線を直線化したことによりそのような表示がなされているのか否かを容易に判別する。
【解決手段】外部操作装置２から、読影用画像表示の要求があったか否かの判断を行い（Ｓ１１）、要求があった場合には、画像データ記憶部１２に記憶された３次元医用画像データからＳ-ＣＰＲ画像を作成し（Ｓ１２）、作成画像記憶部１３に格納する（Ｓ１３）。次に３次元医用画像データからＶＲ画像を作成し（Ｓ１４）、作成画像記憶部１３に格納する（Ｓ１５）。作成画像記憶部１３に格納されたＳ-ＣＰＲ画像とＶＲ画像は、画像表示部１４の表示画面上に上下に並列されるように表示される（Ｓ１６）。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像診断を支援する医用画像作成表示装置およびプログラムに関するものであり、詳しくは、Straightened ＣＰＲ画像を作成表示する医用画像作成表示装置およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医用画像において例えば血管や腸等の管腔状組織を表示させる場合、管腔状組織の長手方向にその中心線に沿うように曲線を描き、その曲線を直線に変換して得られた画像を表示するStraightened ＣＰＲ画像（以下、Ｓ-ＣＰＲ画像と記述する）と称される手法が一般的に知られている（例えば、特許文献１を参照）。このようなＳ-ＣＰＲの画像を用いれば、３次元的に走行する管腔状組織の全長を一つの画面上に表示することができるので、血管などの管腔状組織の管径の変化等を読影する際に極めて有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８３３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のＳ-ＣＰＲの手法は血管等の管腔状組織に沿って求めた曲線が直線となるように表示する手法であるが、このようなＳ-ＣＰＲの手法においては、求めた曲線が、管腔状組織の略中心を通る軌跡となっていることが必要な条件となる。管腔状組織の中心を通らない曲線を直線化した場合、正常な管腔状組織が実際よりも細く表示されたり、途切れたように表示される虞があり、正確な診断を効率的に行うことができない、という問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、Ｓ-ＣＰＲ画像を用いて血管等の管腔状組織の断面を表示させて読影を行うような場合に、想定される状態よりも細く表示されたり、途切れたように表示された場合において、実際にそのような変化が生じているのか、Ｓ-ＣＰＲ画像を作成する際に管腔状組織の中心を通らない曲線を直線化したことによりそのような表示がなされているだけなのかを容易に判別することができ、正確な診断を効率的に行い得る医用画像作成表示装置およびプログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本願発明は、Straightened ＣＰＲ画像（直線化ＣＰＲ画像）およびボリュームレンダリング画像を１つの画面上に対応させて、同時にまたは順次に表示することを特徴とするものである。
【０００７】
すなわち、本願発明の医用画像作成表示装置は、３次元化された医用画像中の対象となる管腔状組織について、その長軸方向に沿った曲線を取得し、その得られた曲線を直線に変換するようにして直線化ＣＰＲ画像を得る直線化ＣＰＲ画像形成手段と、この直線化ＣＰＲ画像形成手段により得られた画像の少なくとも一部について、ボリュームレンダリング法を用いてボリュームレンダリング画像を形成するボリュームレンダリング画像形成手段と、直線化ＣＰＲ画像およびボリュームレンダリング画像を、１つの表示画面上に同時にまたは順次に表示させる画像表示手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記ボリュームレンダリング法は、直線化された複数の管腔状組織部位の各々について、不透明度および色関数の少なくとも一方を個別に設定する方法であることが好ましい。
【０００９】
また、前記ボリュームレンダリング画像は前記直線化された複数の管腔状組織の長手方向の一部領域であって、その中心線付近部分について形成することが好ましい。
【００１０】
また、前記管腔状組織を、例えば血管とした場合に特に有効である。
【００１１】
さらに、本願発明の医用画像作成表示プログラムは、
３次元化された医用画像中の対象となる管腔状組織について、その中心線付近の断面上の形状解析を行う医用画像作成表示プログラムであって、
前記管腔状組織について、その長軸方向に沿った曲線を取得し、その得られた曲線を直線に変換するようにして直線化ＣＰＲ画像を得る直線化ＣＰＲ画像形成処理ステップと、この直線化ＣＰＲ画像形成手段により得られた画像の少なくとも一部について、ボリュームレンダリング法を用いてボリュームレンダリング画像を形成するボリュームレンダリング画像形成処理ステップと、直線化ＣＰＲ画像形成手段からの直線化ＣＰＲ画像およびボリュームレンダリング画像形成手段からのボリュームレンダリング画像とを同時にまたは順次に表示させる画像表示処理ステップを、前記コンピュータにおいて実行せしめることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の医用画像作成表示装置およびプログラムによれば、Ｓ-ＣＰＲ画像を用いて血管等の管腔状組織の読影を行う場合において、管腔状組織が実際よりも細く表示されたり、途切れたように表示された場合においても、そのＳ-ＣＰＲ画像に対応するＶＲ画像により、管腔状組織の系路に沿って引かれた経路線が管腔状組織の中心線から外れているような場合に、実際にそのような変化が生じているのか、Ｓ-ＣＰＲ画像を作成する際に管腔状組織の中心を通らない曲線を直線化したことによりそのような表示がなされているだけなのかを容易に判別することができ、正確な診断を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る医用画像作成表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係る医用画像作成表示プログラムの内容を示すフローチャートである。
【図３】対象となる管腔状組織の元画像を示す図である。
【図４】指定操作の一例を示す図である。
【図５】経路曲面設定処理の一例を示す図である。
【図６】経路画像の一例を示す図である。
【図７】変更後の経路画像の表示例を示す図である。
【図８】更新後の経路画像の表示例を示す図である。
【図９】経路線設定が正しく行われなかった例を示す図である。
【図１０】管腔状組織の一部に欠損部Ｄが生じているように見えるＳ-ＣＰＲ画像の一例を示す図である。
【図１１】管腔状組織のＶＲ画像を示す図である。
【図１２】対象となる管腔状組織のＳ-ＣＰＲ画像とＶＲ画像とが画像表示部に同時に並列表示された様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る医用画像作成表示装置の構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１に示す医用画像作成表示装置は、ＭＲＩ、ＣＴ、核医学等の画像診断システムにより得られた生体内の３次元画像データに基づき、観察対象とされる、血管、腸管、気管、食道管、膵管、胆管、脊髄、神経管等の管腔状組織の長軸方向に亘る観察用画像を作成するものであり、コンピュータ（ハードおよびソフト）等からなる画像作成部（制御部）１１と、画像診断システムにより得られた生体内の３次元画像データが記憶されてなる画像データ記憶部１２と、画像作成部（制御部）１１により作成された画像が記憶される作成画像記憶部１３と、画像作成部（制御部）１１により作成された作成画像（straightened ＣＰＲ画像およびボリュームレンダリング画像）が表示される画像表示部１４とを備えており、画像作成部（制御部）１１は、外部からの指示信号を受け付けるために、マウスやキーボード等からなる、外部の操作装置２からの指示信号が入力されるようになっている。
【００１６】
本実施形態の医用画像作成表示装置についてさらに説明すると、上記画像作成部（制御部）１１は３次元化された医用画像中の、対象となる管腔状組織について、その長軸方向に沿った曲線を取得し、その得られた曲線を直線に変換するようにしてStraightened ＣＰＲ画像（直線化ＣＰＲ画像：以下、Ｓ-ＣＰＲ画像と称する）を得るＳ-ＣＰＲ画像形成手段と、このＳ-ＣＰＲ画像形成手段により得られた画像の少なくとも一部について、追跡された中心線を直線化しモニタに表示し、さらに中心化された画像に不透明度や色関数を設定できるようボリュームレンダリング法を用いてＶＲ画像を形成するＶＲ画像形成手段と、を備えている。なお、これらのＳ-ＣＰＲ画像形成手段とＶＲ画像形成手段とは、ＣＰＵやメモリ等のハード的な構成と、メモリに格納されたプログラムによるソフト的な構成とが融合して形成される。
【００１７】
図２は、本実施形態に係る医用画像作成表示プログラムの概略的な流れを説明するためのフローチャートである。なお、このプログラムは画像作成部（制御部）１１のメモリ内に格納されており、画像作成部（制御部）１１のＣＰＵによって実行処理されるものである。
【００１８】
まず、外部の操作装置２から、所定の管腔状組織について読影用画像を表示する旨の要求があったか否か、の判断を継続的に行い（要求有無判断ステップ：Ｓ１１）、要求があったと認識された場合には、対象となる３次元画像データからＳ-ＣＰＲ画像を作成する（Ｓ１２）。３次元画像データはＣＴやＭＲＩなどの画像から構築されるもので、画像データ記憶部１２に記憶される。このようにして作成されたＳ-ＣＰＲ画像は作成画像記憶部１３に格納される（Ｓ１３）。上記管腔状組織について、対象となる３次元画像データからボリュームレンダリング画像（以下、ＶＲ画像と称する）を作成する（Ｓ１４）。このようにして作成されたＶＲ画像は、上記Ｓ-ＣＰＲ画像と同様に、作成画像記憶部１３に格納される（Ｓ１５）。作成画像記憶部１３に格納されたＳ-ＣＰＲ画像とＶＲ画像は、図１３に示す如く画像表示部１４の表示画面上に対応するようにして上下に並列されるように表示される（Ｓ１６）。
【００１９】
以下、上述した各ステップ（Ｓ１１〜１６）について詳しく説明する。
【００２０】
まず、上記ステップ１１（Ｓ１１）の処理における読影画像表示要求があったと判断された場合には、生体内の３次元画像データに基づき、観察対象とされる管腔状組織の長軸方向に亘る観察用画像（Ｓ-ＣＰＲ画像）を作成するステップを実行する（Ｓ１２）。
【００２１】
すなわち、図３に示す元画像２０に示された血管組織（管腔状組織）２１の長軸方向に沿って延びる経路線の一部を指定する外部操作装置２からの指定操作を受けて、経路線に沿った経路画像を表示する経路画像表示処理を行う。
【００２２】
上記経路画像表示処理では、前提として、３次元画像データに基づき、管腔状組織の少なくとも一部が示された元画像２０を作成する元画像作成処理が行われる。この元画像２０の一例を図３に示す。この元画像２０は、人体の心臓の３Ｄ画像であり、例えば、ＭＲＩ画像診断システムを用い、人体を断層撮影することにより得られた３次元画像データ（ボリュームデータ）に基づいて、作成されたものである。なお、この元画像２０は、図１に示す外部操作装置２において操作者が所定の操作を行うことにより、表示された心臓の観察方向を変えられるようになっており、操作者は、観察対象とする管腔状組織２１（この例では冠状血管。図中斜線を付して示す。）が見やすくなるように観察方向を調整することができる。
【００２３】
次に、元画像２０上において、上記経路線を表示する経路線表示処理が行われる。この経路線表示処理は、上述のように、元画像２０に示された管腔状組織２１の長軸方向に沿って延びる経路線の一部を指定する、操作者による指定操作を受けて行われる。
【００２４】
この指定操作の一例を図４に示す。図４は上記指定操作の手順を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に示すものである。なお、図４では、上記管腔状組織２１のみを拡大して示している。
【００２５】
図４に示す指定操作は、上記操作装置２（図１参照）を用いて、元画像２０上に示された矢印状のポインタ２２の先端部を管腔状組織２１内に位置させつつ、該管腔状組織２１内を長軸方向に沿って移動させるものである。この指定操作により元画像２０上には、ポインタ２２の先端部の移動軌跡に沿って経路線２３が表示されるようになっている。
【００２６】
次いで、表示された経路線２３を含んでなる経路曲面を設定する経路曲面設定処理が行われる。この経路曲面設定処理は、例えば以下のように行われる。図５は経路曲面設定処理の一例を説明するための図である。
【００２７】
すなわち、表示された経路線２３の位置を３次元的に特定し、この経路線２３を含むように経路曲面２４を設定する。この経路曲面２４は、例えば、各々が経路線２３と交わる互いに平行な直線群２５（図中一部のみ図示）によって構成される。この直線群２５の３次元空間上での方向を変えることにより、経路曲面２４の形状および向きが変化する。後述する経路曲面２４の向きを変更する処理は、例えば、直線群２５の方向を変えることにより行われる。
【００２８】
次に、設定された経路曲面２４上の画像情報が担持されてなる経路画像を作成する経路画像作成処理が行われる。この経路画像作成処理は、ＣＰＲ手法を用いて行われる。ＣＰＲ手法は、指定された任意の曲面上の３次元画像データを２次元画像に再構成する手法であり、本実施形態では、経路曲面２４上の３次元画像を２次元画像に再構成するために用いられる。なお、図５に示す経路曲面２４を平面上に伸展させた状態のＣＰＲ画像をStretchedＣＰＲ画像と称し、このStretchedＣＰＲ画像上の経路線２３が直線となるように画像を再構成したものがＳ-ＣＰＲ画像である。なお、図６に示す如く、Ｓ-ＣＰＲ画像２７上には、画像の中心部を左右方向に直線的に延びた経路線２３とともに、再構成された管腔状組織２１および他の生体組織２９の画像情報が表示されている。
【００２９】
次に、必要に応じて、図７のＳ-ＣＰＲ画像２７に示す経路線２３を、上記外部操作装置２（図１参照）を用いて補正する（延長、形状の一部修正を含む）。この補正操作は、図４に示す元画像２０上での経路線２３の指定操作と同様に行うことが可能である。図７においては、経路線２３の延長部分２３ａが破線で示されており、この延長部分２３ａが経路線２３と一直線になるように補正操作が行なわれる。
【００３０】
次に、設定された補正後の経路曲面２４上の画像情報が担持されてなる更新後の経路画像（観察用画像）を作成する更新後経路画像作成処理が行なわれ、作成された経路画像が
観察用画像（Ｓ-ＣＰＲ画像）として定義される。
【００３１】
図８は観察用画像の表示例を示している。観察用画像とされたＳ-ＣＰＲ画像２７には、観察対象とされた管腔状組織２１の長軸方向に所定長に亘る画像が表示されている。
【００３２】
ただし、実際には、このようにして作成されたＳ-ＣＰＲ画像（経路画像）２７は観察用画像として表示される前に、ビデオＲＡＭ等のメモリ手段からなる作成画像記憶部１３（図１参照）に一旦格納される（Ｓ-ＣＰＲ画像格納ステップ）。
【００３３】
ところで、上述したＳ-ＣＰＲ画像２７において、Ｓ-ＣＰＲ画像２７を作成する際に管腔状組織２１の中心線を正しく引くことができず、管腔状組織２１から外れてしまったような場合には、視認する方向によっては、図１０に示すように一部が分断されたような欠損部Ｄが表示されてしまう。そこで、本実施形態においては、このＳ-ＣＰＲ画像２７に対応する管腔状組織２１の全部または一部について、ＶＲ画像を作成するＶＲ画像作成処理を実施する（Ｓ１４）。
【００３４】
これにより、設定した曲線が血管等の、対象物となる管腔状組織の中心を通っていなくても、ボリュームレンダリングにより奥行きが計算され、通常のＣＰＲでは表示できない「実際に管腔状組織が細くなっているのか、あるいは曲線が管腔状組織の中心を正しく通っていないことによって、あたかも変化が生じているように見えるのか、について判断することができる。
【００３５】
すなわち、上記Ｓ-ＣＰＲ画像２７の中心線に不透明度や色関数を設定するようにボリュームレンダリング法を用いてＶＲ画像を作成している。
【００３６】
ＶＲ画像の作成は、ボリュームレンダリング法を用いて行われるが、ボリュームレンダリング法とは、３次元モデルを任意の視点から透視したときの２次元可視画像を作成するに当たり、その２次元可視画像を構成する各画素の画素値を次のようにして求める周知の方法（例えば、レイキャスト法）である。
【００３７】
まず、断層撮影領域に対応した３次元空間の各空間座標点を構成するボクセルを用いて、被観察領域を断層撮影して得られたＭＲＩ強度値等の画像データ値の空間分布を表す。次に、投影用の２次元平面の各平面座標点を構成する画素（ピクセル）と視点（投影中心）とを結ぶ視線を想定し、各視線上に位置する各ボクセルの画像データ値に基づき、ボクセル毎にその色度（どのような色を持たせるかの度合）および/または不透明度（どの程度不透明かの度合）を決める。そして、各視線上に位置する各ボクセルに対して決められた色度および/または不透明度を視線毎に互いに積算し、この積算値を各視線上に位置する２次元平面の画素に反映させて、被観察領域の２次元可視画像を形成する。
【００３８】
ボリュームレンダリング法では、このような一連の処理によって、各視線について得られたＭＲＩ強度値（あるいはＣＴ値等）と不透明度との積の加算結果が、その視線の先の画素を有する画素値として採用されることで、２次元可視画像が求められる。
【００３９】
このようにして作成されたＶＲ画像２８は観察用画像に対応する画像として表示される前に、ビデオＲＡＭ等のメモリ手段からなる作成画像記憶部１３（図１参照）に一旦格納される（Ｓ１５）。
【００４０】
次に、Ｓ-ＣＰＲ画像格納ステップ（Ｓ１３）において作成画像記憶部１３に格納されていたＳ-ＣＰＲ画像２７と、ＶＲ画像格納ステップ（Ｓ１５）において作成画像記憶部１３に格納されていたＶＲ画像２８とが、作成画像記憶部１３から読みだされ、画像作成部（制御部）１１を介して画像表示部１４に送出され、表示される（Ｓ１６）。
【００４１】
図１２は、Ｓ-ＣＰＲ画像２７とＶＲ画像２８が、画像表示部１４中の対応する上下位置４１、４２に同時に並列に表示される様子を示すものであり、被検体である管腔状組織が、Ｓ-ＣＰＲ画像２７において、実際よりも細くなったり途切れたように表示された場合においても、その変化表示された部分に対応するＶＲ画像２８を観察することで、実際にそのような変化が生じているのか、あるいはＳ-ＣＰＲ画像を作成する際に管腔状組織の中心を通らない曲線を直線化したことによりそのような表示となっているのかを容易に判別することができ、正確な読影を効率的に行うことができる。
【００４２】
なお、上述した実施形態においては、Ｓ-ＣＰＲ手法により直線化された部分と同等の長さの領域について、ＶＲ画像を作成しているが、Ｓ-ＣＰＲ手法により直線化された部分の一部のみに限定してＶＲ画像を作成することにより、不要な物体の表示を排除することができ、所望となる良好な画像を得ることができる。
【００４３】
また、上記実施形態においては、画像表示ステップについて、Ｓ-ＣＰＲ画像２７とＶＲ画像２８の両者を画像表示部１４に同時に並列して表示するようにしているが、要は、Ｓ-ＣＰＲ画像２７の問題部分に対応する部位が、ＶＲ画像２８でどこの部分になるのかを素早く確認することができればよいので、Ｓ-ＣＰＲ画像２７とＶＲ画像２８の両者を画像表示部１４に、例えば、２、３秒毎に交互に表示するようにしてもよい。
【００４４】
また、Ｓ-ＣＰＲ画像２７の隅部に、例えば１/８サイズ等の小サイズのＶＲ画像２８を表示するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１医用画像作成表示装置
２外部操作装置
１１画像作成部
１２画像データ記憶部
１３作成画像記憶部
１４画像表示部
２０元画像
２１管腔状組織
２２ポインタ
２３経路線
２３ａ経路線の延長部分
２３ｂ経路線の迂回部分
２４経路曲面
２５直線群
２７Ｓ-ＣＰＲ画像（Straightened ＣＰＲ画像）
２８ＶＲ画像（ボリュームレンダリング画像）
２９他の生体組織
Ｄ欠損部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元化された医用画像中の対象となる管腔状組織について、その長軸方向に沿った曲線を取得し、その得られた曲線を直線に変換するようにして直線化ＣＰＲ画像を得る直線化ＣＰＲ画像と、この直線化ＣＰＲ画像形成手段により得られた画像の少なくとも一部について、ボリュームレンダリング法を用いてボリュームレンダリング画像を形成するボリュームレンダリング画像形成手段と、直線化ＣＰＲ画像形成手段からの直線化ＣＰＲ画像およびボリュームレンダリング画像形成手段からのボリュームレンダリング画像を同時にまたは順次に表示させる画像表示手段と、を備えていることを特徴とする医用画像作成表示装置。
【請求項２】
前記ボリュームレンダリング法は、直線化された複数の管腔状組織部位の各々について、不透明度設定および色関数設定の少なくとも１つを個別に設定する方法であることを特徴とする請求項１記載の医用画像作成表示装置。
【請求項３】
前記直線化された複数の管腔状組織の長手方向の一部領域であって、その中心線付近部分について前記ボリュームレンダリング画像を形成することを特徴とする請求項２記載の医用画像作成表示装置。
【請求項４】
前記管腔状組織が血管であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の医用画像作成表示装置。
【請求項５】
３次元化された医用画像中の対象となる管腔状組織について、その中心線付近の断面上の形状解析を行う医用画像作成表示プログラムであって、
前記管腔状組織について、その長軸方向に沿った曲線を取得し、その得られた曲線を直線に変換するようにして曲線再構成画像を得る曲線再構成画像形成処理ステップと、この曲線再構成画像形成処理ステップにより得られた画像の少なくとも一部について、ボリュームレンダリング法を用いてＶＲ画像を形成するＶＲ画像形成処理ステップと、曲線再構成画像形成ステップからの曲線再構成画像およびボリュームレンダリング画像形成ステップにより形成された曲線再構成画像とを同時にまたは順次に表示させる画像表示処理ステップを、前記コンピュータにおいて実行せしめることを特徴とする医用画像作成表示プログラム。

【図１】