医用画像生成装置
【課題】 医療画像撮影装置で得られるボリュームデータから骨領域に相当するデータを正確に削除して血管領域を良好に表す医用画像を生成可能とする。
【解決手段】 骨領域推定部５ｂは、血管領域に造影剤が注入された状態の被検体に関する造影ボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する。骨領域推定部５ａは、血管領域に造影剤が注入されない状態の被検体に関する非造影ボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する。骨領域特定部５ｃは、推定された２つの骨領域の３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する。骨領域分離部５ｄは、特定された３次元位置の骨領域を消去するように造影ボリュームデータを更新する。画像レンダリングユニット６は、更新された造影ボリュームデータに基づいて血管領域の形態を表す医用画像を生成する。
【解決手段】 骨領域推定部５ｂは、血管領域に造影剤が注入された状態の被検体に関する造影ボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する。骨領域推定部５ａは、血管領域に造影剤が注入されない状態の被検体に関する非造影ボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する。骨領域特定部５ｃは、推定された２つの骨領域の３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する。骨領域分離部５ｄは、特定された３次元位置の骨領域を消去するように造影ボリュームデータを更新する。画像レンダリングユニット６は、更新された造影ボリュームデータに基づいて血管領域の形態を表す医用画像を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴスキャナ）や磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）などの医療画像撮影装置で収集されるボリュームデータから血管領域の形態画像を生成する医用画像生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像データからの優位構造の除去を行うことにより、血管の視覚化を可能にする技術は知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平１０−２３２９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら特許文献１の技術によると、物体表面の形状や濃淡値に差が発生するため、加工されていない骨領域以外の臓器の形状にも影響が出てしまう。また、特許文献１の技術によると、閾値処理によって骨を消去したとしても、造影血管上に同様のＣＴ値がないということは不確定要素が多くあり、骨領域のみを正しく消去することは困難である。
【０００４】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、医療画像撮影装置で得られるボリュームデータから骨領域に相当するデータを正確に削除して血管領域を良好に表す医用画像を生成可能な医用画像生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の目的を達成するために第１の本発明は、血管領域に造影剤が注入された状態の被検体に関する造影ボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する第１の推定手段と、前記血管領域に前記造影剤が注入されない状態の被検体に関する非造影ボリュームデータに基づいて、前記被検体の骨領域の３次元位置を推定する第２の推定手段と、前記第１および前記第２の推定手段によりそれぞれ推定された３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する特定手段と、
前記特定された３次元位置の骨領域を消去するように前記造影ボリュームデータを更新する手段と、前記更新された造影ボリュームデータに基づいて前記血管領域の形態を表す医用画像を生成する手段とを備えて医用画像生成装置を構成した。
【０００６】
また前記の目的を達成するために第２の本発明は、血管領域に造影剤が注入された状態の被検体に関する造影ボリュームデータのうちの第１のボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する第１の推定手段と、前記造影ボリュームデータのうちの第２のボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する第２の推定手段と、前記血管領域に前記造影剤が注入されない状態の被検体に関する非造影ボリュームデータに基づいて、前記被検体の骨領域の３次元位置を推定する第３の推定手段と、前記第１および前記第３の推定手段によりそれぞれ推定された３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する第１の特定手段と、前記第１の特定手段により特定された３次元位置の骨領域を消去するように前記第１のボリュームデータを更新する手段と、前記更新された第１のボリュームデータファイルから前記血管領域に関する形態画像を生成する手段と、前記第２および前記第３の推定手段によりそれぞれ推定された３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する第２の特定手段と、前記第２の特定手段により特定された３次元位置の骨領域を消去するように前記第２のボリュームデータを更新する手段と、前記更新された第２のボリュームデータファイルから前記血管領域に関する機能画像を生成する手段と、前記機能情報に応じて前記形態画像に色情報を付与する手段とを備えた。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、医療画像撮影装置で得られるボリュームデータから骨領域に相当するデータを正確に削除して血管領域を良好に表す医用画像を生成可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は本発明の医用画像生成装置を適用してなる医用画像表示装置の第１の実施形態における構成を示す図である。この医用画像表示装置は、ボリュームデータ保管部１、造影前データ検索入力部２、４Ｄデータ検索入力部３、画像データロードユニット４、骨領域特定消去ユニット５、画像レンダリングユニット６、画像表示制御ユニット７および表示部８を備える。
【００１０】
この医用画像表示装置は、例えば汎用のサーバ装置やコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることができる。そして造影前データ検索入力部２、４Ｄデータ検索入力部３、画像データロードユニット４、骨領域特定消去ユニット５、画像レンダリングユニット６および画像表示制御ユニット７は、上記のサーバ装置やコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このときに医用画像表示装置は、上記のプログラムが上記のサーバ装置やコンピュータ装置に予めインストールされて実現されても良いし、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリなどのようなリムーバブルな記録媒体に記録して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布し、このプログラムを上記のサーバ装置やコンピュータ装置に適宜インストールして実現されても良い。なお、上記の各部は、その一部または全てをロジック回路などのハードウェアにより実現することも可能である。また上記の各部のそれぞれは、ハードウェアとソフトウェア制御とを組み合わせて実現することも可能である。ボリュームデータ保管部１は、上記のサーバ装置やコンピュータ装置に内蔵されたメモリやハードディスク装置などの記憶デバイス、上記のサーバ装置やコンピュータ装置に外付けされたメモリやハードディスク装置などの記憶デバイス、さらには磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスクなどのようなリムーバブルな記録媒体などを適宜利用して実現することができる。表示部８は、上記のサーバ装置やコンピュータ装置に内蔵された液晶表示デバイスなどの表示デバイス、上記のサーバ装置やコンピュータ装置に外付けされた液晶表示器やＣＲＴ（cathode-ray tube）表示器などの表示装置などである。
【００１１】
ボリュームデータ保管部１は、医療画像撮影装置で収集された複数のボリュームデータを保管する。なお、ここでは、ＣＴスキャナで収集されたボリュームデータをボリュームデータ保管部１が保管していることとする。ボリュームデータは、典型的には、複数のスライスデータの集合体である。ＣＴスキャナでは、コーンビーム形のＸ線管と２次元配列型大視野Ｘ線検出器とを高速で被検体周囲を回転することで、時間的に連続した複数のボリュームデータが発生される。ボリュームデータのおのおのには、付帯情報が関連付けられている。付帯情報には、被検体氏名、被検体ＩＤ、撮影部位、撮影装置種別、撮影条件、再構成条件（再構成関数、解像度、再構成スライス厚等）等の項目が含まれる。ボリュームデータ保管部１が保管する複数のボリュームデータには、造影剤を注入する前のナチュラルなＣＴ値で血管や骨を表しているボリュームデータ（以下、非造影ボリュームデータと称する）と、被検体に造影剤を注入して血管を強調したボリュームデータ（以下、造影ボリュームデータと称する）とを含む。
【００１２】
さてこの医用画像表示装置は、例えば操作者が図示しないマウス等の入力デバイスを用いて表示要求を行ったことに応じて、時間的に連続した造影ボリュームデータに基づいて４Ｄ画像を表示する。４Ｄ画像は、３Ｄ画像を時間的な動きを伴って表示するものである。
【００１３】
上記の表示要求が行われたことに応じて造影前データ検索入力部２は、表示対象となる造影ボリュームデータに時間的に連続する非造影ボリュームデータをボリュームデータ保管部１から検索する。造影前データ検索入力部２は、見つけた非造影ボリュームデータのうちの１つを、造影前データとしてボリュームデータ保管部１から読み出す。また４Ｄデータ検索入力部３は、表示対象となる造影ボリュームデータ（時間的に連続した複数の造影ボリュームデータ）をボリュームデータ保管部１から検索する。４Ｄデータ検索入力部３は、見つけた複数の造影ボリュームデータを、４Ｄデータとしてボリュームデータ保管部１から読み出す。
【００１４】
画像データロードユニット４は、造影前データ検索入力部２および４Ｄデータ検索入力部３により読み出された造影前データおよび４Ｄデータを、図示しないワークメモリにロードする。ワークメモリには、造影前データおよび４Ｄデータをそれぞれ記憶するための領域が事前に割り当てられている。画像データロードユニット４は、各データをそれぞれのために割り当てられた領域にロードする。これにより画像データロードユニット４は、造影前データおよび４Ｄデータを、個別に骨領域特定消去ユニット５へ供給する。
【００１５】
骨領域特定消去ユニット５は図１に示すように、骨領域推定部５ａ，５ｂ、骨領域特定部５ｃおよび骨領域分離部５ｄを含む。
【００１６】
骨領域推定部５ａは、造影前データが表す３Ｄ画像における骨領域を推定する。骨領域推定部５ｂは、４Ｄデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれが示す３Ｄ画像における骨領域をそれぞれ推定する。骨領域推定部５ｂが推定する骨領域に基づき、４Ｄデータに基づいて表示される４Ｄ画像に含まれる骨の位置が分かる。しかし、４Ｄデータでは血管領域が造影されていることから、骨領域と血管領域とを正確に分離することが困難である。このため、骨領域推定部５ｂにより推定される骨領域は、本来の骨領域に対する誤差を多く含む。一方、骨領域推定部５ａでは、造影前データに基づくために、骨領域を高精度に抽出することができる。このため、骨領域推定部５ａにより推定される骨領域は、骨の形状を正確に現す。
【００１７】
骨領域特定部５ｃは、骨領域推定部５ａ，５ｂでそれぞれ推定された骨領域を三次元的に位置合わせする。この位置合わせには、既知のパターンマッチング手法を利用できる。このパターンマッチング手法としては、例えば特開平１０−１３７１９０号公報に開示されたものがある。そして骨領域特定部５ｃは、骨領域推定部５ｂにより推定される骨領域の位置と、位置合わせした後の２つの骨領域のずれとに基づいて、４Ｄデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれについての骨領域の位置を特定する。
【００１８】
骨領域分離部５ｄは、４Ｄデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれから、骨領域特定部５ｃで特定された骨領域のデータを抽出して抽出骨領域データを生成するとともに、４Ｄデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれを上記骨領域の抜けたデータに更新する。
【００１９】
そして骨領域特定消去ユニット５は、骨領域分離部５ｄによって更新された後の４Ｄデータと、骨領域分離部５ｄによって新たに作成された抽出骨領域データとを、画像レンダリングユニット６へ出力する。
【００２０】
画像レンダリングユニット６は、色情報作成部６ａ、形状情報処理部６ｂおよび画像作成レンダリング部６ｃを含む。
【００２１】
色情報作成部６ａは、４Ｄデータに含まれる複数の造影ボリュームデータが示す３Ｄ画像のそれぞれを色づけする。色情報作成部６ａは、画素値と色情報とを関連付けたカラーテーブルを有し、このカラーテーブルを上記の色づけを行うに際して参照する。形状情報処理部６ｂは、４Ｄデータから血管領域の形態情報を抽出して三次元の形態画像（以下、血管形態画像と称する）を生成する。また形状情報処理部６ｂは、抽出骨領域データから骨領域の形態情報を抽出して三次元の形態画像（以下、骨形態画像と称する）を生成する。画像作成レンダリング部６ｃは、上記の色づけされた３Ｄ画像と上記の形態画像とを使ってボリュームレンダリング処理により、表示に供するためのＭＰＲ画像および３Ｄ画像を作成する。画像作成レンダリング部６ｃは、この作成する画像に血管形態画像および骨形態画像の双方を反映させることものできるし、血管形態画像および骨形態画像の一方のみを反映させることもでき、操作者により任意に選択される。画像作成レンダリング部６ｃのボリュームレンダリング処理には、影付けボリュームレンダリング、影なしボリュームレンダリング、最大値投影ボリュームレンダリング、最小値投影ボリュームレンダリング、平均値投影ボリュームレンダリング、あるいは閾値指定による表面表示レンダリングなどが含まれ、操作者により任意に選択される。
【００２２】
そして画像レンダリングユニット６は、画像作成レンダリング部６ｃにより作成されたＭＰＲ画像を現す画像データおよび３Ｄ画像を現す画像データを画像表示制御ユニット７へ出力する。
【００２３】
画像表示制御ユニット７は、画像レンダリングユニット６から出力された画像データに基づいて、ＭＰＲ画像および３Ｄ画像（静止画像または動画像）を表示部８に表示させる。画像表示制御ユニット７は、表示レイアウト、表示条件、あるいは画像情報等をコントロールする。
【００２４】
かくして、骨領域特定消去ユニット５では、４Ｄデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれについて、骨領域の位置を正確に特定し、この骨領域の抜けたデータに上記の４Ｄデータが更新される。従って、この４Ｄデータに基づいて表示部８に表示される画像からは骨が除去されており、この画像は血管領域の形態や機能（血流量など）を観察するのに有用なものとなる。つまり、この血管領域のみを現した画像に基づけば、脳梗塞を始めとする多くの血管系疾患の診断能を向上することができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
図２は本発明の医用画像生成装置を適用してなる医用画像表示装置の第２の実施形態における構成を示す図である。なお、図１に示す医用画像表示装置が備える要素と同一の要素は同一の符号を付して示し、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
この医用画像表示装置は、ボリュームデータ保管部１、造影前データ検索入力部２、画像表示制御ユニット７、表示部８、コントラスト画像自動検索部９、ダイナミックデータ自動検索部１０、画像データロードユニット１１、骨領域特定消去ユニット１２、画像同一位置参照部１３、機能情報数値化ユニット１４および画像レンダリングユニット１５を備える。
【００２７】
すなわち第２の実施形態に係る医用画像表示装置は、第１の実施形態に係る医用画像表示装置における４Ｄデータ検索入力部３に代えてダイナミックデータ自動検索部１０および画像データロードユニット１１を、画像データロードユニット４に代えて画像データロードユニット１１を、骨領域特定消去ユニット５に代えて骨領域特定消去ユニット１２を、さらに画像レンダリングユニット６に代えて画像レンダリングユニット１５をそれぞれ備えるとともに、画像同一位置参照部１３および機能情報数値化ユニット１４を追加している。
【００２８】
このような第２の実施形態に係る医用画像表示装置は、特願２００４−２６３４７２の実施形態に記載された医用画像表示装置に、前記第１の実施形態で特徴的な骨領域を消去する機能を加えたものである。
【００２９】
コントラスト画像自動検索部９は、操作者が図示しないマウス等の入力デバイスを介して指定した所望のコントラストデータに相当するボリュームデータを、ボリュームデータ保管部１から検索する。コントラスト画像自動検索部９は、見つけたボリュームデータを、コントラストデータとしてボリュームデータ保管部１から読み出す。ダイナミックデータ自動検索部１０は、付帯情報に基づいて、操作者が指定した所望のボリュームデータと、被検体が同じであって、撮影部位も同一のダイナミックデータ（時間的に連続して撮影された複数の造影ボリュームデータ）を、ボリュームデータ保管部１から検索する。ダイナミックデータ自動検索部１０は、見つけた複数のボリュームデータを、ダイナミックデータとしてボリュームデータ保管部１から読み出す。
【００３０】
画像データロードユニット１１は、造影前データ検索入力部２、コントラスト画像自動検索部９およびダイナミックデータ自動検索部１０により読み出された造影前データ、コントラストデータおよびダイナミックデータを、図示しないワークメモリにロードする。ワークメモリには、造影前データ、コントラストデータおよびダイナミックデータをそれぞれ記憶するための領域が事前に割り当てられている。画像データロードユニット１１は、各データをそれぞれのために割り当てられた領域にロードする。これにより画像データロードユニット１１は、造影前データ、コントラストデータおよびダイナミックデータを、個別に骨領域特定消去ユニット１２へ供給する。
【００３１】
骨領域特定消去ユニット１２は図２に示すように、骨領域推定部５ａ，１２ａ，１２ｂ、骨領域特定部１２ｃ，１２ｄおよび骨領域分離部１２ｅ，１２ｆを含む。すなわち骨領域特定消去ユニット１２は、骨領域特定消去ユニット５における骨領域推定部５ｂに代えて骨領域推定部１２ａ，１２ｂを、骨領域特定部５ｃに代えて骨領域特定部１２ｃ，１２ｄを、さらに骨領域分離部５ｄに代えて骨領域分離部１２ｅ，１２ｆを備えている。
【００３２】
骨領域推定部１２ａは、コントラストデータが表す３Ｄ画像における骨領域を推定する。骨領域推定部１２ｂは、ダイナミックデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれが示す３Ｄ画像における骨領域をそれぞれ推定する。
【００３３】
骨領域特定部１２ｃは、骨領域推定部５ａ，１２ａでそれぞれ推定された骨領域を三次元的に位置合わせする。この位置合わせは、骨領域特定部５ｃと同様にして行われる。そして骨領域特定部１２ｃは、骨領域推定部１２ａにより推定される骨領域の位置と、位置合わせした後の２つの骨領域のずれとに基づいて、コントラストデータについての骨領域の位置を特定する。骨領域分離部１２ｅは、コントラストデータから、骨領域特定部１２ｃで特定された骨領域のデータを抽出して抽出骨領域データを生成するとともに、コントラストデータを上記骨領域の抜けたデータに更新する。
【００３４】
骨領域特定部１２ｄは、骨領域推定部５ａ，１２ｂでそれぞれ推定された骨領域を三次元的に位置合わせする。この位置合わせは、骨領域特定部５ｃと同様にして行われる。そして骨領域特定部１２ｄは、骨領域推定部１２ｂにより推定される骨領域の位置と、位置合わせした後の２つの骨領域のずれとに基づいて、ダイナミックデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれについての骨領域の位置を特定する。骨領域分離部１２ｆは、ダイナミックデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれから、骨領域特定部１２ｄで特定された骨領域のデータを抽出して抽出骨領域データを生成するとともに、ダイナミックデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれを上記骨領域の抜けたデータに更新する。
【００３５】
そして骨領域特定消去ユニット１２は、骨領域分離部１２ｅによって更新された後のコントラストデータと、骨領域分離部１２ｆによって更新された後のダイナミックデータとを、画像同一位置参照部１３へ出力する。また骨領域特定消去ユニット１２は、骨領域分離部１２ｅによって新たに作成された抽出骨領域データと、骨領域分離部１２ｆによって新たに作成された抽出骨領域データとを、画像レンダリングユニット６へ出力する。
【００３６】
画像同一位置参照部１３は、骨領域の３次元的な形態情報に基づいて造影前データ、コントラストデータおよびダイナミックデータの間の位置合わせを行った情報を使用することで、ボリュームデータ間の解剖学的に同じ位置を参照する。つまり画像同一位置参照部１３は、２つもしくは３つのボリュームデータの間で、骨の形状を使用して３次元的に位置合わせを行うことにより、ボリュームデータ上に存在する他の組織の位置をも同時に合わせることができるので、このような位置合わせを行った情報を使用してボリュームデータ間の解剖学的に同じ位置を参照する。
【００３７】
機能情報数値化ユニット１４は、ダイナミックデータに含まれる複数のボリュームデータから、機能情報として、例えばＣＢＰ、ＣＢＶ、ＭＴＴの脳血流インデックスを画素ごと（局所領域ごと）に計算するとともに、これらインデックスの空間マップ（脳血流を表すファンクショナルマップ）を生成する。なお、実際的には、これらインデックスは、ＣＴ値から特定され得る血管強調領域に限定して計算される。ＣＢＰは、脳組織の毛細血管内の単位体積及び単位時間あたりの血流量［ml/１００ml/miｎ］を表し、ＣＢＶは、脳組織内の単位体積あたりの血液量［ml/１００ml］、ＭＴＴは毛細血管の血液平均通過時間［秒］を表している。このＣＢＰスタディでは、トレーサーとして脳血管透過性を持たない造影剤、例えばヨード造影剤が使用される。ヨード造影剤は例えばインジェクターにより肘静脈から注入される。インジェクターにより静注されたヨード造影剤は、心臓、肺を経由して、脳動脈へ流れ込む。そして、造影剤は、脳動脈から、脳組織内の毛細血管を経て、脳静脈へと流れ出ていく。このとき、ヨード造影剤は正常な脳組織内の毛細血管では血管外へ漏れ出ることなく通過する。造影剤の通過の様子をダイナミックＣＴで撮影して、得られた複数のボリュームデータファイルから、脳動脈上の画素の時間濃度曲線Ｃａ（ｔ）、脳組織（毛細血管）上の画素の時間濃度曲線Ｃｉ（ｔ）、脳静脈上の画素の時間濃度曲線Ｃｓｓｓ（ｔ）をそれぞれ測定する。ＣＢＰスタディでは、脳動脈の濃度時間曲線Ｃａ（ｔ）と脳組織の濃度時間曲線Ｃｉ（ｔ）との間で成り立つ理想的な関係を解析モデルとしている。脳組織に入る直前の血管から造影剤を注入した場合、脳組織の単位体積（１画素）内の時間濃度曲線は立ち上がりが垂直で、しばらくは一定の値を維持し、その後、急勾配で立ち下がる形になる。これを矩形関数で近似する（ｂｏｘ−ＭＴＦ法：box-Modulation Transfer Function method）。つまり、脳動脈の時間濃度曲線Ｃａ（ｔ）を入力関数、脳組織の時間濃度曲線Ｃｉ（ｔ）を出力関数として、入力関数と出力関数との間の伝達関数を矩形関数で近似する。伝達関数は、トレーサーが毛細血管を通過する過程を表している。矩形近似した伝達関数ＭＴＦを、脳組織領域内の全画素を対象として画素ごとに計算する。計算された伝達関数ＭＴＦから脳組織の血流動態を表すインデックス（ＣＢＰ、ＣＢＶ、ＭＴＴ）を、脳組織領域内の全画素を対象として画素ごと計算する。
【００３８】
画像レンダリングユニット１５は、３次元のファンクショナルマップの各機能値をカラーテーブルに基づいて色情報に変換する色情報作成部と、ボリュームデータファイルに対して画素ごとに画素値に応じた透明度等を与えることで血管等の関心部位を実質的に抽出して３次元の形態画像データを生成する形態情報処理部と、３次元の形態画像とともに色情報とを使ってボリュームレンダリング処理によりＭＰＲ画像又は３Ｄ画像（投影画像）を生成する画像作成レンダリング部とを有する。色情報作成部は、機能情報と色情報とを対応付けるカラーテーブルを操作者の指示に従って任意に編集する機能を有している。なお、ＭＰＲ処理では、ボリュームデータファイルから形態画像として任意断面のＭＰＲ画像が生成され、ＭＰＲ画像に機能情報に関する任意断面のカラーマップが半透明に重ね合わされる。画像作成レンダリング部のボリュームレンダリング処理には、影付けボリュームレンダリング法、影なしボリュームレンダリング法、最大値投影ボリュームレンダリング法、最小値投影ボリュームレンダリング法、平均値投影ボリュームレンダリング法、閾値指定による表面表示レンダリング法が含まれ、操作者により任意に選択される。
【００３９】
以上のように本実施形態によれば、ボリュームデータを指定してそのデータから形態画像を生成し表示させるに際して、同じ被検体であって同じ部位のダイナミックデータが自動検索され、存在するのであればダイナミックデータから血流量等の機能情報が計算され、その機能情報に応じて自動的に色付けして形態画像が表示される。従って操作者は、所望のボリュームデータファイルを指定するだけで、余計な操作を不要にして、機能情報の提供を受けることができる。そして、上記の形態画像は、骨を除去したものとすることができるので、操作者が血管に係わる機能情報をより的確に認識することが可能となる。
【００４０】
この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。
画像表示制御ユニット７，１５および表示部８などを備えずに、別の表示装置で表示するための画像を生成するための医用画像生成装置として実現することも可能である。
【００４１】
造影ボリュームデータは、水溶性造影剤をボーラス静注して同一の部位で撮影することで血流動態の解析ができるＤｙｎａｍｉｃＣＴにより収集されるものや、水溶性ヨード造影剤を投与して撮影することで、血管部分の陰影を強調した画像を得る静注ＣＴにより収集されるものとすることができる。
【００４２】
ボリュームデータは、磁気共鳴映像装置などのＣＴスキャナ以外の医療画像撮影装置により収集されたものであっても良い。
【００４３】
ボリュームデータは、事前に全てが収集されてボリュームデータ保管部１に保管されていても良いし、医療画像撮影装置が出力するものをリアルタイムに入力するようにしても良い。
【００４４】
データの入力に関して、処理に必要な画像データを、画像を管理する手段の中から事前に決められた画面プロトコルの内容に沿って自動的に選択し、所定のボリュームデータを所定の記憶領域にロードする手段をさらに備えても良い。
【００４５】
表示部８に表示されている動画データをＡＶＩやＭＰＥＧなどの標準動画フォーマットに変換して各種記憶装置に保存することで、画像データをボリュームデータとしてそのまま保存した場合に発生する記憶領域の不足（記憶領域の容量によっては全てのデータを記憶できない）による問題に対応できるようにしても良い。
【００４６】
頭部などの形状変化しない骨領域に対する骨領域特定手段と、足や腕などの関節の動作によって形状が変化するような骨領域に対する骨領域特定手段との両方の手段を備え、用途によりこれらの手段を選択的に使用できるようにしても良い。
【００４７】
複数のボリュームデータから抽出した血管部分だけの３Ｄ動画データ、血管部分以外の組織（脳実質、表面、脳室、骨、等）の３Ｄ動画データ、を合成しながら動画表示できるようにしても良い。
【００４８】
３Ｄ画像の表示方法として、上記の様々なボリュームレンダリング法の他に、平行投影法および臓器の内部に視点を置いてパースペクティブな３Ｄ画像を表示するパースペクティブ投影法を備えても良い。
【００４９】
最大値投影画像および最小値投影画像に対し、投影される画素の値に、ある任意のカラー情報（どのような色でも良い）を割り付ける事で、例えば血管部分だけを他の部分と異なった特定の色にして表示するようにしてもよい。
【００５０】
各臓器によってカスタマイズされた表示画面を持ち、画像収集情報や撮影した臓器の種類によって使用する結果表示画面の種類を自動的に切り替えて表示する、臨床プロトコルサポートなどの機能を備えても良い。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の医用画像生成装置を適用してなる医用画像表示装置の第１の実施形態における構成を示す図。
【図２】本発明の医用画像生成装置を適用してなる医用画像表示装置の第２の実施形態における構成を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
１…ボリュームデータ保管部、２…造影前データ検索入力部、３…データ検索入力部、４…画像データロードユニット、５…骨領域特定消去ユニット、５ａ，５ｂ，１２ａ，１２ｂ…骨領域推定部、５ｃ，１２ｃ，１２ｄ…骨領域特定部、５ｄ，１２ｅ，１２ｆ…骨領域分離部、６…画像レンダリングユニット、６ａ…色情報作成部、６ｂ…形状情報処理部、６ｃ…画像作成レンダリング部、７…画像表示制御ユニット、８…表示部、９…コントラスト画像自動検索部、１０…ダイナミックデータ自動検索部、１１…画像データロードユニット、１２…骨領域特定消去ユニット、１３…画像同一位置参照部、１４…機能情報数値化ユニット、１５…画像レンダリングユニット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴスキャナ）や磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）などの医療画像撮影装置で収集されるボリュームデータから血管領域の形態画像を生成する医用画像生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像データからの優位構造の除去を行うことにより、血管の視覚化を可能にする技術は知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平１０−２３２９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら特許文献１の技術によると、物体表面の形状や濃淡値に差が発生するため、加工されていない骨領域以外の臓器の形状にも影響が出てしまう。また、特許文献１の技術によると、閾値処理によって骨を消去したとしても、造影血管上に同様のＣＴ値がないということは不確定要素が多くあり、骨領域のみを正しく消去することは困難である。
【０００４】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、医療画像撮影装置で得られるボリュームデータから骨領域に相当するデータを正確に削除して血管領域を良好に表す医用画像を生成可能な医用画像生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の目的を達成するために第１の本発明は、血管領域に造影剤が注入された状態の被検体に関する造影ボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する第１の推定手段と、前記血管領域に前記造影剤が注入されない状態の被検体に関する非造影ボリュームデータに基づいて、前記被検体の骨領域の３次元位置を推定する第２の推定手段と、前記第１および前記第２の推定手段によりそれぞれ推定された３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する特定手段と、
前記特定された３次元位置の骨領域を消去するように前記造影ボリュームデータを更新する手段と、前記更新された造影ボリュームデータに基づいて前記血管領域の形態を表す医用画像を生成する手段とを備えて医用画像生成装置を構成した。
【０００６】
また前記の目的を達成するために第２の本発明は、血管領域に造影剤が注入された状態の被検体に関する造影ボリュームデータのうちの第１のボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する第１の推定手段と、前記造影ボリュームデータのうちの第２のボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する第２の推定手段と、前記血管領域に前記造影剤が注入されない状態の被検体に関する非造影ボリュームデータに基づいて、前記被検体の骨領域の３次元位置を推定する第３の推定手段と、前記第１および前記第３の推定手段によりそれぞれ推定された３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する第１の特定手段と、前記第１の特定手段により特定された３次元位置の骨領域を消去するように前記第１のボリュームデータを更新する手段と、前記更新された第１のボリュームデータファイルから前記血管領域に関する形態画像を生成する手段と、前記第２および前記第３の推定手段によりそれぞれ推定された３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する第２の特定手段と、前記第２の特定手段により特定された３次元位置の骨領域を消去するように前記第２のボリュームデータを更新する手段と、前記更新された第２のボリュームデータファイルから前記血管領域に関する機能画像を生成する手段と、前記機能情報に応じて前記形態画像に色情報を付与する手段とを備えた。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、医療画像撮影装置で得られるボリュームデータから骨領域に相当するデータを正確に削除して血管領域を良好に表す医用画像を生成可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は本発明の医用画像生成装置を適用してなる医用画像表示装置の第１の実施形態における構成を示す図である。この医用画像表示装置は、ボリュームデータ保管部１、造影前データ検索入力部２、４Ｄデータ検索入力部３、画像データロードユニット４、骨領域特定消去ユニット５、画像レンダリングユニット６、画像表示制御ユニット７および表示部８を備える。
【００１０】
この医用画像表示装置は、例えば汎用のサーバ装置やコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることができる。そして造影前データ検索入力部２、４Ｄデータ検索入力部３、画像データロードユニット４、骨領域特定消去ユニット５、画像レンダリングユニット６および画像表示制御ユニット７は、上記のサーバ装置やコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このときに医用画像表示装置は、上記のプログラムが上記のサーバ装置やコンピュータ装置に予めインストールされて実現されても良いし、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリなどのようなリムーバブルな記録媒体に記録して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布し、このプログラムを上記のサーバ装置やコンピュータ装置に適宜インストールして実現されても良い。なお、上記の各部は、その一部または全てをロジック回路などのハードウェアにより実現することも可能である。また上記の各部のそれぞれは、ハードウェアとソフトウェア制御とを組み合わせて実現することも可能である。ボリュームデータ保管部１は、上記のサーバ装置やコンピュータ装置に内蔵されたメモリやハードディスク装置などの記憶デバイス、上記のサーバ装置やコンピュータ装置に外付けされたメモリやハードディスク装置などの記憶デバイス、さらには磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスクなどのようなリムーバブルな記録媒体などを適宜利用して実現することができる。表示部８は、上記のサーバ装置やコンピュータ装置に内蔵された液晶表示デバイスなどの表示デバイス、上記のサーバ装置やコンピュータ装置に外付けされた液晶表示器やＣＲＴ（cathode-ray tube）表示器などの表示装置などである。
【００１１】
ボリュームデータ保管部１は、医療画像撮影装置で収集された複数のボリュームデータを保管する。なお、ここでは、ＣＴスキャナで収集されたボリュームデータをボリュームデータ保管部１が保管していることとする。ボリュームデータは、典型的には、複数のスライスデータの集合体である。ＣＴスキャナでは、コーンビーム形のＸ線管と２次元配列型大視野Ｘ線検出器とを高速で被検体周囲を回転することで、時間的に連続した複数のボリュームデータが発生される。ボリュームデータのおのおのには、付帯情報が関連付けられている。付帯情報には、被検体氏名、被検体ＩＤ、撮影部位、撮影装置種別、撮影条件、再構成条件（再構成関数、解像度、再構成スライス厚等）等の項目が含まれる。ボリュームデータ保管部１が保管する複数のボリュームデータには、造影剤を注入する前のナチュラルなＣＴ値で血管や骨を表しているボリュームデータ（以下、非造影ボリュームデータと称する）と、被検体に造影剤を注入して血管を強調したボリュームデータ（以下、造影ボリュームデータと称する）とを含む。
【００１２】
さてこの医用画像表示装置は、例えば操作者が図示しないマウス等の入力デバイスを用いて表示要求を行ったことに応じて、時間的に連続した造影ボリュームデータに基づいて４Ｄ画像を表示する。４Ｄ画像は、３Ｄ画像を時間的な動きを伴って表示するものである。
【００１３】
上記の表示要求が行われたことに応じて造影前データ検索入力部２は、表示対象となる造影ボリュームデータに時間的に連続する非造影ボリュームデータをボリュームデータ保管部１から検索する。造影前データ検索入力部２は、見つけた非造影ボリュームデータのうちの１つを、造影前データとしてボリュームデータ保管部１から読み出す。また４Ｄデータ検索入力部３は、表示対象となる造影ボリュームデータ（時間的に連続した複数の造影ボリュームデータ）をボリュームデータ保管部１から検索する。４Ｄデータ検索入力部３は、見つけた複数の造影ボリュームデータを、４Ｄデータとしてボリュームデータ保管部１から読み出す。
【００１４】
画像データロードユニット４は、造影前データ検索入力部２および４Ｄデータ検索入力部３により読み出された造影前データおよび４Ｄデータを、図示しないワークメモリにロードする。ワークメモリには、造影前データおよび４Ｄデータをそれぞれ記憶するための領域が事前に割り当てられている。画像データロードユニット４は、各データをそれぞれのために割り当てられた領域にロードする。これにより画像データロードユニット４は、造影前データおよび４Ｄデータを、個別に骨領域特定消去ユニット５へ供給する。
【００１５】
骨領域特定消去ユニット５は図１に示すように、骨領域推定部５ａ，５ｂ、骨領域特定部５ｃおよび骨領域分離部５ｄを含む。
【００１６】
骨領域推定部５ａは、造影前データが表す３Ｄ画像における骨領域を推定する。骨領域推定部５ｂは、４Ｄデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれが示す３Ｄ画像における骨領域をそれぞれ推定する。骨領域推定部５ｂが推定する骨領域に基づき、４Ｄデータに基づいて表示される４Ｄ画像に含まれる骨の位置が分かる。しかし、４Ｄデータでは血管領域が造影されていることから、骨領域と血管領域とを正確に分離することが困難である。このため、骨領域推定部５ｂにより推定される骨領域は、本来の骨領域に対する誤差を多く含む。一方、骨領域推定部５ａでは、造影前データに基づくために、骨領域を高精度に抽出することができる。このため、骨領域推定部５ａにより推定される骨領域は、骨の形状を正確に現す。
【００１７】
骨領域特定部５ｃは、骨領域推定部５ａ，５ｂでそれぞれ推定された骨領域を三次元的に位置合わせする。この位置合わせには、既知のパターンマッチング手法を利用できる。このパターンマッチング手法としては、例えば特開平１０−１３７１９０号公報に開示されたものがある。そして骨領域特定部５ｃは、骨領域推定部５ｂにより推定される骨領域の位置と、位置合わせした後の２つの骨領域のずれとに基づいて、４Ｄデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれについての骨領域の位置を特定する。
【００１８】
骨領域分離部５ｄは、４Ｄデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれから、骨領域特定部５ｃで特定された骨領域のデータを抽出して抽出骨領域データを生成するとともに、４Ｄデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれを上記骨領域の抜けたデータに更新する。
【００１９】
そして骨領域特定消去ユニット５は、骨領域分離部５ｄによって更新された後の４Ｄデータと、骨領域分離部５ｄによって新たに作成された抽出骨領域データとを、画像レンダリングユニット６へ出力する。
【００２０】
画像レンダリングユニット６は、色情報作成部６ａ、形状情報処理部６ｂおよび画像作成レンダリング部６ｃを含む。
【００２１】
色情報作成部６ａは、４Ｄデータに含まれる複数の造影ボリュームデータが示す３Ｄ画像のそれぞれを色づけする。色情報作成部６ａは、画素値と色情報とを関連付けたカラーテーブルを有し、このカラーテーブルを上記の色づけを行うに際して参照する。形状情報処理部６ｂは、４Ｄデータから血管領域の形態情報を抽出して三次元の形態画像（以下、血管形態画像と称する）を生成する。また形状情報処理部６ｂは、抽出骨領域データから骨領域の形態情報を抽出して三次元の形態画像（以下、骨形態画像と称する）を生成する。画像作成レンダリング部６ｃは、上記の色づけされた３Ｄ画像と上記の形態画像とを使ってボリュームレンダリング処理により、表示に供するためのＭＰＲ画像および３Ｄ画像を作成する。画像作成レンダリング部６ｃは、この作成する画像に血管形態画像および骨形態画像の双方を反映させることものできるし、血管形態画像および骨形態画像の一方のみを反映させることもでき、操作者により任意に選択される。画像作成レンダリング部６ｃのボリュームレンダリング処理には、影付けボリュームレンダリング、影なしボリュームレンダリング、最大値投影ボリュームレンダリング、最小値投影ボリュームレンダリング、平均値投影ボリュームレンダリング、あるいは閾値指定による表面表示レンダリングなどが含まれ、操作者により任意に選択される。
【００２２】
そして画像レンダリングユニット６は、画像作成レンダリング部６ｃにより作成されたＭＰＲ画像を現す画像データおよび３Ｄ画像を現す画像データを画像表示制御ユニット７へ出力する。
【００２３】
画像表示制御ユニット７は、画像レンダリングユニット６から出力された画像データに基づいて、ＭＰＲ画像および３Ｄ画像（静止画像または動画像）を表示部８に表示させる。画像表示制御ユニット７は、表示レイアウト、表示条件、あるいは画像情報等をコントロールする。
【００２４】
かくして、骨領域特定消去ユニット５では、４Ｄデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれについて、骨領域の位置を正確に特定し、この骨領域の抜けたデータに上記の４Ｄデータが更新される。従って、この４Ｄデータに基づいて表示部８に表示される画像からは骨が除去されており、この画像は血管領域の形態や機能（血流量など）を観察するのに有用なものとなる。つまり、この血管領域のみを現した画像に基づけば、脳梗塞を始めとする多くの血管系疾患の診断能を向上することができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
図２は本発明の医用画像生成装置を適用してなる医用画像表示装置の第２の実施形態における構成を示す図である。なお、図１に示す医用画像表示装置が備える要素と同一の要素は同一の符号を付して示し、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
この医用画像表示装置は、ボリュームデータ保管部１、造影前データ検索入力部２、画像表示制御ユニット７、表示部８、コントラスト画像自動検索部９、ダイナミックデータ自動検索部１０、画像データロードユニット１１、骨領域特定消去ユニット１２、画像同一位置参照部１３、機能情報数値化ユニット１４および画像レンダリングユニット１５を備える。
【００２７】
すなわち第２の実施形態に係る医用画像表示装置は、第１の実施形態に係る医用画像表示装置における４Ｄデータ検索入力部３に代えてダイナミックデータ自動検索部１０および画像データロードユニット１１を、画像データロードユニット４に代えて画像データロードユニット１１を、骨領域特定消去ユニット５に代えて骨領域特定消去ユニット１２を、さらに画像レンダリングユニット６に代えて画像レンダリングユニット１５をそれぞれ備えるとともに、画像同一位置参照部１３および機能情報数値化ユニット１４を追加している。
【００２８】
このような第２の実施形態に係る医用画像表示装置は、特願２００４−２６３４７２の実施形態に記載された医用画像表示装置に、前記第１の実施形態で特徴的な骨領域を消去する機能を加えたものである。
【００２９】
コントラスト画像自動検索部９は、操作者が図示しないマウス等の入力デバイスを介して指定した所望のコントラストデータに相当するボリュームデータを、ボリュームデータ保管部１から検索する。コントラスト画像自動検索部９は、見つけたボリュームデータを、コントラストデータとしてボリュームデータ保管部１から読み出す。ダイナミックデータ自動検索部１０は、付帯情報に基づいて、操作者が指定した所望のボリュームデータと、被検体が同じであって、撮影部位も同一のダイナミックデータ（時間的に連続して撮影された複数の造影ボリュームデータ）を、ボリュームデータ保管部１から検索する。ダイナミックデータ自動検索部１０は、見つけた複数のボリュームデータを、ダイナミックデータとしてボリュームデータ保管部１から読み出す。
【００３０】
画像データロードユニット１１は、造影前データ検索入力部２、コントラスト画像自動検索部９およびダイナミックデータ自動検索部１０により読み出された造影前データ、コントラストデータおよびダイナミックデータを、図示しないワークメモリにロードする。ワークメモリには、造影前データ、コントラストデータおよびダイナミックデータをそれぞれ記憶するための領域が事前に割り当てられている。画像データロードユニット１１は、各データをそれぞれのために割り当てられた領域にロードする。これにより画像データロードユニット１１は、造影前データ、コントラストデータおよびダイナミックデータを、個別に骨領域特定消去ユニット１２へ供給する。
【００３１】
骨領域特定消去ユニット１２は図２に示すように、骨領域推定部５ａ，１２ａ，１２ｂ、骨領域特定部１２ｃ，１２ｄおよび骨領域分離部１２ｅ，１２ｆを含む。すなわち骨領域特定消去ユニット１２は、骨領域特定消去ユニット５における骨領域推定部５ｂに代えて骨領域推定部１２ａ，１２ｂを、骨領域特定部５ｃに代えて骨領域特定部１２ｃ，１２ｄを、さらに骨領域分離部５ｄに代えて骨領域分離部１２ｅ，１２ｆを備えている。
【００３２】
骨領域推定部１２ａは、コントラストデータが表す３Ｄ画像における骨領域を推定する。骨領域推定部１２ｂは、ダイナミックデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれが示す３Ｄ画像における骨領域をそれぞれ推定する。
【００３３】
骨領域特定部１２ｃは、骨領域推定部５ａ，１２ａでそれぞれ推定された骨領域を三次元的に位置合わせする。この位置合わせは、骨領域特定部５ｃと同様にして行われる。そして骨領域特定部１２ｃは、骨領域推定部１２ａにより推定される骨領域の位置と、位置合わせした後の２つの骨領域のずれとに基づいて、コントラストデータについての骨領域の位置を特定する。骨領域分離部１２ｅは、コントラストデータから、骨領域特定部１２ｃで特定された骨領域のデータを抽出して抽出骨領域データを生成するとともに、コントラストデータを上記骨領域の抜けたデータに更新する。
【００３４】
骨領域特定部１２ｄは、骨領域推定部５ａ，１２ｂでそれぞれ推定された骨領域を三次元的に位置合わせする。この位置合わせは、骨領域特定部５ｃと同様にして行われる。そして骨領域特定部１２ｄは、骨領域推定部１２ｂにより推定される骨領域の位置と、位置合わせした後の２つの骨領域のずれとに基づいて、ダイナミックデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれについての骨領域の位置を特定する。骨領域分離部１２ｆは、ダイナミックデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれから、骨領域特定部１２ｄで特定された骨領域のデータを抽出して抽出骨領域データを生成するとともに、ダイナミックデータに含まれる複数の造影ボリュームデータのそれぞれを上記骨領域の抜けたデータに更新する。
【００３５】
そして骨領域特定消去ユニット１２は、骨領域分離部１２ｅによって更新された後のコントラストデータと、骨領域分離部１２ｆによって更新された後のダイナミックデータとを、画像同一位置参照部１３へ出力する。また骨領域特定消去ユニット１２は、骨領域分離部１２ｅによって新たに作成された抽出骨領域データと、骨領域分離部１２ｆによって新たに作成された抽出骨領域データとを、画像レンダリングユニット６へ出力する。
【００３６】
画像同一位置参照部１３は、骨領域の３次元的な形態情報に基づいて造影前データ、コントラストデータおよびダイナミックデータの間の位置合わせを行った情報を使用することで、ボリュームデータ間の解剖学的に同じ位置を参照する。つまり画像同一位置参照部１３は、２つもしくは３つのボリュームデータの間で、骨の形状を使用して３次元的に位置合わせを行うことにより、ボリュームデータ上に存在する他の組織の位置をも同時に合わせることができるので、このような位置合わせを行った情報を使用してボリュームデータ間の解剖学的に同じ位置を参照する。
【００３７】
機能情報数値化ユニット１４は、ダイナミックデータに含まれる複数のボリュームデータから、機能情報として、例えばＣＢＰ、ＣＢＶ、ＭＴＴの脳血流インデックスを画素ごと（局所領域ごと）に計算するとともに、これらインデックスの空間マップ（脳血流を表すファンクショナルマップ）を生成する。なお、実際的には、これらインデックスは、ＣＴ値から特定され得る血管強調領域に限定して計算される。ＣＢＰは、脳組織の毛細血管内の単位体積及び単位時間あたりの血流量［ml/１００ml/miｎ］を表し、ＣＢＶは、脳組織内の単位体積あたりの血液量［ml/１００ml］、ＭＴＴは毛細血管の血液平均通過時間［秒］を表している。このＣＢＰスタディでは、トレーサーとして脳血管透過性を持たない造影剤、例えばヨード造影剤が使用される。ヨード造影剤は例えばインジェクターにより肘静脈から注入される。インジェクターにより静注されたヨード造影剤は、心臓、肺を経由して、脳動脈へ流れ込む。そして、造影剤は、脳動脈から、脳組織内の毛細血管を経て、脳静脈へと流れ出ていく。このとき、ヨード造影剤は正常な脳組織内の毛細血管では血管外へ漏れ出ることなく通過する。造影剤の通過の様子をダイナミックＣＴで撮影して、得られた複数のボリュームデータファイルから、脳動脈上の画素の時間濃度曲線Ｃａ（ｔ）、脳組織（毛細血管）上の画素の時間濃度曲線Ｃｉ（ｔ）、脳静脈上の画素の時間濃度曲線Ｃｓｓｓ（ｔ）をそれぞれ測定する。ＣＢＰスタディでは、脳動脈の濃度時間曲線Ｃａ（ｔ）と脳組織の濃度時間曲線Ｃｉ（ｔ）との間で成り立つ理想的な関係を解析モデルとしている。脳組織に入る直前の血管から造影剤を注入した場合、脳組織の単位体積（１画素）内の時間濃度曲線は立ち上がりが垂直で、しばらくは一定の値を維持し、その後、急勾配で立ち下がる形になる。これを矩形関数で近似する（ｂｏｘ−ＭＴＦ法：box-Modulation Transfer Function method）。つまり、脳動脈の時間濃度曲線Ｃａ（ｔ）を入力関数、脳組織の時間濃度曲線Ｃｉ（ｔ）を出力関数として、入力関数と出力関数との間の伝達関数を矩形関数で近似する。伝達関数は、トレーサーが毛細血管を通過する過程を表している。矩形近似した伝達関数ＭＴＦを、脳組織領域内の全画素を対象として画素ごとに計算する。計算された伝達関数ＭＴＦから脳組織の血流動態を表すインデックス（ＣＢＰ、ＣＢＶ、ＭＴＴ）を、脳組織領域内の全画素を対象として画素ごと計算する。
【００３８】
画像レンダリングユニット１５は、３次元のファンクショナルマップの各機能値をカラーテーブルに基づいて色情報に変換する色情報作成部と、ボリュームデータファイルに対して画素ごとに画素値に応じた透明度等を与えることで血管等の関心部位を実質的に抽出して３次元の形態画像データを生成する形態情報処理部と、３次元の形態画像とともに色情報とを使ってボリュームレンダリング処理によりＭＰＲ画像又は３Ｄ画像（投影画像）を生成する画像作成レンダリング部とを有する。色情報作成部は、機能情報と色情報とを対応付けるカラーテーブルを操作者の指示に従って任意に編集する機能を有している。なお、ＭＰＲ処理では、ボリュームデータファイルから形態画像として任意断面のＭＰＲ画像が生成され、ＭＰＲ画像に機能情報に関する任意断面のカラーマップが半透明に重ね合わされる。画像作成レンダリング部のボリュームレンダリング処理には、影付けボリュームレンダリング法、影なしボリュームレンダリング法、最大値投影ボリュームレンダリング法、最小値投影ボリュームレンダリング法、平均値投影ボリュームレンダリング法、閾値指定による表面表示レンダリング法が含まれ、操作者により任意に選択される。
【００３９】
以上のように本実施形態によれば、ボリュームデータを指定してそのデータから形態画像を生成し表示させるに際して、同じ被検体であって同じ部位のダイナミックデータが自動検索され、存在するのであればダイナミックデータから血流量等の機能情報が計算され、その機能情報に応じて自動的に色付けして形態画像が表示される。従って操作者は、所望のボリュームデータファイルを指定するだけで、余計な操作を不要にして、機能情報の提供を受けることができる。そして、上記の形態画像は、骨を除去したものとすることができるので、操作者が血管に係わる機能情報をより的確に認識することが可能となる。
【００４０】
この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。
画像表示制御ユニット７，１５および表示部８などを備えずに、別の表示装置で表示するための画像を生成するための医用画像生成装置として実現することも可能である。
【００４１】
造影ボリュームデータは、水溶性造影剤をボーラス静注して同一の部位で撮影することで血流動態の解析ができるＤｙｎａｍｉｃＣＴにより収集されるものや、水溶性ヨード造影剤を投与して撮影することで、血管部分の陰影を強調した画像を得る静注ＣＴにより収集されるものとすることができる。
【００４２】
ボリュームデータは、磁気共鳴映像装置などのＣＴスキャナ以外の医療画像撮影装置により収集されたものであっても良い。
【００４３】
ボリュームデータは、事前に全てが収集されてボリュームデータ保管部１に保管されていても良いし、医療画像撮影装置が出力するものをリアルタイムに入力するようにしても良い。
【００４４】
データの入力に関して、処理に必要な画像データを、画像を管理する手段の中から事前に決められた画面プロトコルの内容に沿って自動的に選択し、所定のボリュームデータを所定の記憶領域にロードする手段をさらに備えても良い。
【００４５】
表示部８に表示されている動画データをＡＶＩやＭＰＥＧなどの標準動画フォーマットに変換して各種記憶装置に保存することで、画像データをボリュームデータとしてそのまま保存した場合に発生する記憶領域の不足（記憶領域の容量によっては全てのデータを記憶できない）による問題に対応できるようにしても良い。
【００４６】
頭部などの形状変化しない骨領域に対する骨領域特定手段と、足や腕などの関節の動作によって形状が変化するような骨領域に対する骨領域特定手段との両方の手段を備え、用途によりこれらの手段を選択的に使用できるようにしても良い。
【００４７】
複数のボリュームデータから抽出した血管部分だけの３Ｄ動画データ、血管部分以外の組織（脳実質、表面、脳室、骨、等）の３Ｄ動画データ、を合成しながら動画表示できるようにしても良い。
【００４８】
３Ｄ画像の表示方法として、上記の様々なボリュームレンダリング法の他に、平行投影法および臓器の内部に視点を置いてパースペクティブな３Ｄ画像を表示するパースペクティブ投影法を備えても良い。
【００４９】
最大値投影画像および最小値投影画像に対し、投影される画素の値に、ある任意のカラー情報（どのような色でも良い）を割り付ける事で、例えば血管部分だけを他の部分と異なった特定の色にして表示するようにしてもよい。
【００５０】
各臓器によってカスタマイズされた表示画面を持ち、画像収集情報や撮影した臓器の種類によって使用する結果表示画面の種類を自動的に切り替えて表示する、臨床プロトコルサポートなどの機能を備えても良い。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の医用画像生成装置を適用してなる医用画像表示装置の第１の実施形態における構成を示す図。
【図２】本発明の医用画像生成装置を適用してなる医用画像表示装置の第２の実施形態における構成を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
１…ボリュームデータ保管部、２…造影前データ検索入力部、３…データ検索入力部、４…画像データロードユニット、５…骨領域特定消去ユニット、５ａ，５ｂ，１２ａ，１２ｂ…骨領域推定部、５ｃ，１２ｃ，１２ｄ…骨領域特定部、５ｄ，１２ｅ，１２ｆ…骨領域分離部、６…画像レンダリングユニット、６ａ…色情報作成部、６ｂ…形状情報処理部、６ｃ…画像作成レンダリング部、７…画像表示制御ユニット、８…表示部、９…コントラスト画像自動検索部、１０…ダイナミックデータ自動検索部、１１…画像データロードユニット、１２…骨領域特定消去ユニット、１３…画像同一位置参照部、１４…機能情報数値化ユニット、１５…画像レンダリングユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管領域に造影剤が注入された状態の被検体に関する造影ボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する第１の推定手段と、
前記血管領域に前記造影剤が注入されない状態の被検体に関する非造影ボリュームデータに基づいて、前記被検体の骨領域の３次元位置を推定する第２の推定手段と、
前記第１および前記第２の推定手段によりそれぞれ推定された３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する特定手段と、
前記特定された３次元位置の骨領域を消去するように前記造影ボリュームデータを更新する手段と、
前記更新された造影ボリュームデータに基づいて前記血管領域の形態を表す医用画像を生成する手段とを具備したことを特徴とする医用画像生成装置。
【請求項２】
前記複数の非造影ボリュームデータおよび前記造影ボリュームデータを管理する管理手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の医用画像生成装置。
【請求項３】
前記管理手段は、
複数のボリュームデータを記憶する手段と、
前記複数のボリュームデータのうちから前記造影ボリュームデータおよび前記非造影ボリュームデータを抽出する手段とを具備することを特徴とする請求項１に記載の医用画像生成装置。
【請求項４】
前記医用画像を表示する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の医用画像生成装置。
【請求項５】
前記第１の推定手段は、医療画像撮影装置によって収集される時間的に連続した複数の造影ボリュームデータを処理対象とすることを特徴とする請求項１に記載の医用画像生成装置。
【請求項６】
前記特定された３次元位置の骨領域に相当するデータを前記造影ボリュームデータから抽出して骨領域データを生成する手段をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載の医用画像生成装置。
【請求項７】
前記特定手段は、人為的な指示に応じて前記パターンマッチングの結果を修正した上で、この修正されたパターンマッチングの結果に基づいて前記骨領域の３次元位置を特定することを特徴とする請求項１に記載の医用画像生成装置。
【請求項８】
血管領域に造影剤が注入された状態の被検体に関する造影ボリュームデータのうちの第１のボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する第１の推定手段と、
前記造影ボリュームデータのうちの第２のボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する第２の推定手段と、
前記血管領域に前記造影剤が注入されない状態の被検体に関する非造影ボリュームデータに基づいて、前記被検体の骨領域の３次元位置を推定する第３の推定手段と、
前記第１および前記第３の推定手段によりそれぞれ推定された３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する第１の特定手段と、
前記第１の特定手段により特定された３次元位置の骨領域を消去するように前記第１のボリュームデータを更新する手段と、
前記更新された第１のボリュームデータファイルから前記血管領域に関する形態画像を生成する手段と、
前記第２および前記第３の推定手段によりそれぞれ推定された３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する第２の特定手段と、
前記第２の特定手段により特定された３次元位置の骨領域を消去するように前記第２のボリュームデータを更新する手段と、
前記更新された第２のボリュームデータファイルから前記血管領域に関する機能画像を生成する手段と、
前記機能情報に応じて前記形態画像に色情報を付与する手段とを具備したことを特徴とする医用画像生成装置。
【請求項１】
血管領域に造影剤が注入された状態の被検体に関する造影ボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する第１の推定手段と、
前記血管領域に前記造影剤が注入されない状態の被検体に関する非造影ボリュームデータに基づいて、前記被検体の骨領域の３次元位置を推定する第２の推定手段と、
前記第１および前記第２の推定手段によりそれぞれ推定された３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する特定手段と、
前記特定された３次元位置の骨領域を消去するように前記造影ボリュームデータを更新する手段と、
前記更新された造影ボリュームデータに基づいて前記血管領域の形態を表す医用画像を生成する手段とを具備したことを特徴とする医用画像生成装置。
【請求項２】
前記複数の非造影ボリュームデータおよび前記造影ボリュームデータを管理する管理手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の医用画像生成装置。
【請求項３】
前記管理手段は、
複数のボリュームデータを記憶する手段と、
前記複数のボリュームデータのうちから前記造影ボリュームデータおよび前記非造影ボリュームデータを抽出する手段とを具備することを特徴とする請求項１に記載の医用画像生成装置。
【請求項４】
前記医用画像を表示する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の医用画像生成装置。
【請求項５】
前記第１の推定手段は、医療画像撮影装置によって収集される時間的に連続した複数の造影ボリュームデータを処理対象とすることを特徴とする請求項１に記載の医用画像生成装置。
【請求項６】
前記特定された３次元位置の骨領域に相当するデータを前記造影ボリュームデータから抽出して骨領域データを生成する手段をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載の医用画像生成装置。
【請求項７】
前記特定手段は、人為的な指示に応じて前記パターンマッチングの結果を修正した上で、この修正されたパターンマッチングの結果に基づいて前記骨領域の３次元位置を特定することを特徴とする請求項１に記載の医用画像生成装置。
【請求項８】
血管領域に造影剤が注入された状態の被検体に関する造影ボリュームデータのうちの第１のボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する第１の推定手段と、
前記造影ボリュームデータのうちの第２のボリュームデータに基づいて、被検体の骨領域の３次元位置を推定する第２の推定手段と、
前記血管領域に前記造影剤が注入されない状態の被検体に関する非造影ボリュームデータに基づいて、前記被検体の骨領域の３次元位置を推定する第３の推定手段と、
前記第１および前記第３の推定手段によりそれぞれ推定された３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する第１の特定手段と、
前記第１の特定手段により特定された３次元位置の骨領域を消去するように前記第１のボリュームデータを更新する手段と、
前記更新された第１のボリュームデータファイルから前記血管領域に関する形態画像を生成する手段と、
前記第２および前記第３の推定手段によりそれぞれ推定された３次元位置どうしのパターンマッチングによって前記骨領域の３次元位置を特定する第２の特定手段と、
前記第２の特定手段により特定された３次元位置の骨領域を消去するように前記第２のボリュームデータを更新する手段と、
前記更新された第２のボリュームデータファイルから前記血管領域に関する機能画像を生成する手段と、
前記機能情報に応じて前記形態画像に色情報を付与する手段とを具備したことを特徴とする医用画像生成装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−２７１５２７（Ｐ２００６−２７１５２７Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９２０９０（Ｐ２００５−９２０９０）
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
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