画像処理装置および医用画像診断装置
【課題】仮想内視鏡画像を用いた画像診断を効率的に行なうこと。
【解決手段】３次元画像データ記憶部３３は、３次元Ｘ線ＣＴ画像を記憶する。ＶＥ画像生成部３４は、視点位置から３次元Ｘ線ＣＴ画像を透視投影したＶＥ画像を生成する。切断位置決定部３５は、関心領域が含まれる切断位置を決定する。合成用ＶＥ画像生成部３６は、切断位置に対して視点位置側をＶＥ画像から切削した合成用ＶＥ画像を生成し、ＭＰＲ画像生成部３７は、切断位置における３次元Ｘ線ＣＴ画像のＭＰＲ画像を生成する。領域決定部３８は、関心領域が含まれる空気領域をＭＰＲ画像の非表示領域と決定する。合成画像生成部３９は、ＭＰＲ画像の非表示領域に該当する合成用ＶＥ画像の領域と、ＭＰＲ画像の非表示領域以外の領域に該当するＭＰＲ画像の領域とを合成した合成画像を生成し、表示制御部３１０は、合成画像を表示部３２にて表示させる。
【解決手段】３次元画像データ記憶部３３は、３次元Ｘ線ＣＴ画像を記憶する。ＶＥ画像生成部３４は、視点位置から３次元Ｘ線ＣＴ画像を透視投影したＶＥ画像を生成する。切断位置決定部３５は、関心領域が含まれる切断位置を決定する。合成用ＶＥ画像生成部３６は、切断位置に対して視点位置側をＶＥ画像から切削した合成用ＶＥ画像を生成し、ＭＰＲ画像生成部３７は、切断位置における３次元Ｘ線ＣＴ画像のＭＰＲ画像を生成する。領域決定部３８は、関心領域が含まれる空気領域をＭＰＲ画像の非表示領域と決定する。合成画像生成部３９は、ＭＰＲ画像の非表示領域に該当する合成用ＶＥ画像の領域と、ＭＰＲ画像の非表示領域以外の領域に該当するＭＰＲ画像の領域とを合成した合成画像を生成し、表示制御部３１０は、合成画像を表示部３２にて表示させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像処理装置および医用画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線ＣＴ装置（ＣＴ；Computed Tomography）、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置、超音波診断装置などの医用画像診断装置によって収集された３次元画像データの画像表示方法として、仮想内視鏡（ＶＥ：Virtual Endoscopy）表示法（以下、ＶＥ法と記す）が知られている。例えば、ＶＥ法は、スクリーニング検査を含む術前診断を行なうための大腸解析システムにおいて、大腸を撮影した３次元Ｘ線ＣＴ画像の表示法（ＣＴＣ：CT Colonography）として広く用いられている。
【０００３】
ＶＥ法は、３次元画像データに設定した視点を用いた透視投影法により投影画像を生成する方法である。具体的には、ＶＥ法においては、３次元画像データに含まれる器官内部に「視点位置」、「視線方向」および「視線方向を中心とする視野角度」からなるパラメータが設定される。そして、ＶＥ法においては、視点位置から視線方向および視野角度で定まる範囲に対して放射状に３次元画像データを透視投影することで、投影画像が生成される。
【０００４】
ＶＥ法により生成される投影画像は、内視鏡により器官内部の表面（内壁）を観察した内視鏡画像と類似した画像となり、仮想内視鏡画像（ＶＥ画像）と称される。図１０は、仮想内視鏡画像を説明するための図である。例えば、図１０に示すような大腸のＶＥ画像を参照することで、医師は、大腸内壁における大腸ポリープの有無や大腸ポリープの大きさなどを観察することができる。また、パラメータを任意に変更することで、医師は、従来、内視鏡では観察できなかった部位をＶＥ画像により観察することができる。
【０００５】
ところで、医師にとっては、観察対象となる領域の器官内（組織内）の情報も画像診断を行なううえで重要となる。例えば、大腸のＶＥ画像により大腸内壁にて確認された大腸ポリープが、大腸の組織内にどの程度広がっているのかを観察することが、医師にとっては、画像診断を行なうために重要となる。
【０００６】
このため、３次元画像データを所定の断面位置にて切断した断面画像をＶＥ画像に合成した合成画像を表示する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。図１１は、従来技術を説明するための図である。
【０００７】
まず、図１１に示すように、大腸の管腔内に設定された視点位置、視線方向（例えば、管腔の芯線）および視野角度により、図１０に示すようなＶＥ画像が生成される。そして、予め設定されている所定の距離により、ＶＥ画像の切削および断面画像を生成するための断面位置が決定される。具体的には、図１１に示すように、視点位置から視線方向に向かって所定の距離だけ進んだ位置にて、視線方向に直交する断面が切断位置として決定される。
【０００８】
そして、図１１に示すように、切断位置から視線位置側にある領域がＶＥ画像から切削されることで合成用ＶＥ画像が生成され、大腸の３次元Ｘ線ＣＴ画像から切断位置におけるＭＰＲ（Multi Planar Reformat）画像が生成される。そして、図１１に示すように、合成用ＶＥ画像とＭＰＲ画像とを合成することで、合成画像が生成される。
【０００９】
医師は、かかる技術により生成された合成画像を参照することで、観察対象領域の内壁表面だけでなく、観察対象領域の組織内のＣＴ値も観察することができ、その結果、ＶＥ画像を用いた画像診断を効率的に行なうことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−７６２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上述した従来の技術は、ＶＥ画像を用いた画像診断を必ずしも効率的に行なうことができない場合があった。図１２は、従来技術の課題を説明するための図である。
【００１２】
上述した従来の技術では、設定された視野角度の範囲内にあるＶＥ画像から切削された合成用ＶＥ画像を用いて合成画像が生成される。したがって、視野角度によって定まる範囲に観察対象領域以外の管腔が含まれる場合、図１２の（Ａ）に示すように、合成画像には、観察対象領域とともに、観察対象領域以外の管腔（大腸内壁）も同時に描出される。このため、医師は、合成画像を参照しても、ＶＥ画像にて観察していた領域を容易に判別することができない。
【００１３】
また、上述した従来の技術では、予め設定された所定の距離と視線方向とによって定まる切断位置を用いて合成用ＶＥ画像を生成している。このため、所定の距離と視線方向との設定によっては、切断位置が観察対象となる器官の外側に設定されたり、観察対象領域とは異なる管腔に設定されたりする場合がある。かかる場合、図１２の（Ｂ）に示すように、合成画像には、観察対象領域以外の管腔（大腸内壁）のみ描出されてしまう。
【００１４】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、仮想内視鏡画像を用いた画像診断を効率的に行なうことが可能となる画像処理装置および医用画像診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、視点位置、視線方向および視野角度を含む設定情報を用いた透視投影法により３次元医用画像データから投影画像を生成する投影画像生成手段と、前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像にて、前記設定情報によって定まる関心領域が含まれる切断位置を決定する切断位置決定手段と、前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像から、前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置に対して前記視点位置側に位置する領域を切削することで第一の画像を生成する第一の画像生成手段と、前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置における前記３次元医用画像データの断面画像を第二の画像として生成する第二の画像生成手段と、前記第二の画像生成手段によって生成された前記第二の画像において前記関心領域が含まれる空気領域を決定する領域決定手段と、前記第一の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域に該当する領域と、前記第二の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する合成画像生成手段と、前記合成画像生成手段によって生成された前記合成画像を、所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３記載の本発明は、３次元医用画像データを収集する画像データ収集手段と、視点位置、視線方向および視野角度を含む設定情報を用いた透視投影法により前記画像データ収集手段によって収集された３次元医用画像データから投影画像を生成する投影画像生成手段と、前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像にて、前記設定情報によって定まる関心領域が含まれる切断位置を決定する切断位置決定手段と、前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像から、前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置に対して前記視点位置側に位置する領域を切削することで第一の画像を生成する第一の画像生成手段と、前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置における前記３次元医用画像データの断面画像を第二の画像として生成する第二の画像生成手段と、前記第二の画像生成手段によって生成された前記第二の画像において前記関心領域が含まれる空気領域を決定する領域決定手段と、前記第一の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域に該当する領域と、前記第二の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する合成画像生成手段と、前記合成画像生成手段によって生成された前記合成画像を、所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１または３の発明によれば、仮想内視鏡画像を用いた画像診断を効率的に行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例１における画像処理装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、ＶＥ画像生成部を説明するための図である。
【図３】図３は、切断位置決定部を説明するための図である。
【図４】図４は、合成用ＶＥ画像生成部を説明するための図である。
【図５】図５は、ＭＰＲ画像生成部を説明するための図である。
【図６】図６は、実施例１における領域決定部を説明するための図である。
【図７】図７は、合成画像生成部を説明するための図である。
【図８】図８は、実施例１における画像処置装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、実施例２における領域決定部を説明するための図である。
【図１０】図１０は、仮想内視鏡画像を説明するための図である。
【図１１】図１１は、従来技術を説明するための図である。
【図１２】図１２は、従来技術の課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る画像処理装置および医用画像診断装置の実施例を詳細に説明する。なお、本実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
まず、実施例１における画像処理装置の構成について説明する。図１は、実施例１における画像処理装置の構成を示す図である。図１に示すように、実施例１における画像処理装置３０は、医用画像データベース２０と接続されており、医用画像データベース２０は、医用画像診断装置１０と接続されている。なお、医用画像データベース２０は、実際には、複数の医用画像診断装置１０と接続されている。
【００２１】
実施例１における医用画像診断装置１０は、３次元の医用画像を生成することが可能な医用画像診断装置である。具体的には、医用画像診断装置１０は、３次元Ｘ線ＣＴ画像を生成可能なＸ線ＣＴ装置、３次元ＭＲＩ画像を生成可能なＭＲＩ装置、３次元超音波画像を生成可能な超音波診断装置などである。
【００２２】
医用画像データベース２０は、医用画像診断装置１０によって生成された各種３次元医用画像を格納するデータベースである。具体的には、医用画像データベース２０は、各種医用画像のデータを管理するシステムであるＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）のデータベースや、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムのデータベースなどである。
【００２３】
ここで、実施例１における画像処理装置３０は、操作者である医師から指定された３次元医用画像を医用画像データベース２０から取得し、取得した３次元医用画像を画像処理したうえで、医師に提示する。
【００２４】
具体的には、実施例１における画像処理装置３０は、医用画像データベース２０から取得した３次元医用画像に基づいて、透視投影法により仮想内視鏡（ＶＥ：Virtual Endoscopy）画像を生成する。そして、実施例１における画像処理装置３０は、生成したＶＥ画像と、ＶＥ画像の生成元である３次元医用画像から生成した断面画像とを合成した合成画像の生成および表示を行なうことで、ＶＥ画像を用いた画像診断を効率的に行なうことが可能となるように構成された装置である。
【００２５】
以下、実施例１における画像処理装置３０が行なう画像処理について、図１とともに、図２〜７を用いて詳細に説明する。なお、図２は、ＶＥ画像生成部を説明するための図であり、図３は、切断位置決定部を説明するための図であり、図４は、合成用ＶＥ画像生成部を説明するための図であり、図５は、ＭＰＲ画像生成部を説明するための図であり、図６は、実施例１における領域決定部を説明するための図であり、図７は、合成画像生成部を説明するための図である。
【００２６】
図１に示すように、実施例１における画像処理装置３０は、入力部３１と、表示部３２と、３次元画像データ記憶部３３と、ＶＥ画像生成部３４と、切断位置決定部３５と、合成用ＶＥ画像生成部３６と、ＭＰＲ画像生成部３７と、領域決定部３８と、合成画像生成部３９と、表示制御部３１０とを有する。
【００２７】
入力部３１は、マウスやキーボードやマイクなどを有し、医用画像を読影する医師など操作者が画像処理装置３０を操作するための各種設定情報を入力するために用いられる。なお、入力部３１が受け付ける各種設定情報については、後に詳述する。
【００２８】
表示部３２は、モニタなどを有し、入力部３１を介して操作者から各種設定情報を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、後述する表示制御部３１０の制御の元、各種画像を表示したりする。
【００２９】
３次元画像データ記憶部３３は、入力部３１を介して操作者が指定することにより、画像処理装置３０が医用画像データベース２０から取得した３次元医用画像データを記憶する。なお、以下では、造影剤の投与および炭酸ガスの注入が行なわれている被検体の大腸をＸ線ＣＴ装置によって撮影した３次元Ｘ線画像が、３次元画像データ記憶部３３に格納された場合について説明する。ただし、本発明は、被検体の大腸を撮影した３次元ＭＲＩ画像や３次元超音波画像が３次元画像データ記憶部３３に格納される場合であっても、適用可能である。また、本発明は、ＶＥ画像を用いた画像診断を行なうことが可能な箇所であるならば、大腸以外の箇所が被検体の撮影部位である場合でも適用可能である。
【００３０】
ＶＥ画像生成部３４は、透視投影法により３次元Ｘ線ＣＴ画像から仮想内視鏡（ＶＥ：Virtual Endoscopy）画像を生成する。まず、ＶＥ画像生成部３４は、３次元Ｘ線ＣＴ画像において、例えば、閾値を用いた処理により、空気に相当するＣＴ値を有する領域（空気領域）を抽出する。また、ＶＥ画像生成部３４は、空気領域において設定された視点位置、視線方向および視野角度を含むパラメータを操作者から入力部３１を介して受け付ける。なお、かかるパラメータを設定することで、ＶＥ画像の有効視野（ＦＯＶ：Field Of View）が設定されることとなる。そして、ＶＥ画像生成部３４は、設定された視点位置から視線方向および視野角度で定まる範囲に対して放射状に３次元Ｘ線ＣＴ画像を透視投影することでＶＥ画像を生成する。
【００３１】
例えば、図２の（Ａ）に示すような視点位置、視線方向および視野角度からなるパラメータが設定された場合、ＶＥ画像生成部３４は、設定された視点位置から大腸の管腔における芯線と同一方向において、大腸の内壁を観察したＶＥ画像を生成する。また、図２の（Ｂ）に示すようなパラメータが設定された場合、ＶＥ画像生成部３４は、設定された視点位置から通常の内視鏡では観察することが困難な視線方向における大腸の内壁を観察したＶＥ画像を生成する。
【００３２】
ここで、図２の（Ａ）に示すような視点位置、視線方向および視野角度からなるパラメータが設定されているならば、操作者が観察したい関心領域は、芯線方向を中心とした大腸の内壁の周囲全体となる。また、図２の（Ｂ）に示すようなパラメータが設定されているならば、操作者が観察したい関心領域は、視点位置に対して芯線方向の下側に位置する大腸の内壁部分となる。
【００３３】
図１に戻って、切断位置決定部３５は、ＶＥ画像生成部３４によって生成されたＶＥ画像にて、上述したパラメータによって定まる関心領域が含まれる切断位置を決定する。具体的には、切断位置決定部３５は、ＶＥ画像と合成されるＭＰＲ（Multi Planar Reformat）画像を生成するための切断位置を決定する。ここで、初期設定として、例えば、操作者から入力部３１を介して予め「所定の距離」が設定され、切断位置決定部３５は、図３に示すように、視点位置から視点方向に沿って「所定の距離」だけ進んだ位置にて、視線方向に直交する断面（以下、Ａと記載する）に、関心領域が含まれるか否かを判定する。
【００３４】
まず、切断位置決定部３５は、ＶＥ画像生成部３４によって３次元Ｘ線ＣＴ画像にて抽出された空気領域を参照して、視点位置から視線方向の延長線上に位置する空気領域と非空気領域との境界面を算出する。ここで、図３に示すように、空気領域は、大腸の管腔に相当する領域であり、空気領域と非空気領域との境界面は、視点位置から視線方向に沿って観察した場合に最も近接した位置にある大腸の内壁が存在する面（以下、Ａ’と記載する）となる。
【００３５】
ここで、切断位置決定部３５は、視点位置から見てＡの位置がＡ’の位置より近い場合、Ａに関心領域が含まれているとして、初期設定により定まるＡを切断位置として決定する（図３の（Ａ）参照）。一方、切断位置決定部３５は、視点位置から見てＡ’の位置がＡの位置より近い場合、Ａに関心領域が含まれておらず、Ａ’に関心領域が含まれていると判断して、Ａ’を切断位置として決定する（図３の（Ｂ）参照）。
【００３６】
図１に戻って、合成用ＶＥ画像生成部３６は、ＶＥ画像生成部３４によって生成されたＶＥ画像から、切断位置決定部３５によって決定された切断位置に対して視点位置側に位置する領域を切削することで合成用ＶＥ画像を生成する。例えば、合成用ＶＥ画像生成部３６は、図２の（Ａ）に示すパラメータに基づいてＶＥ画像生成部３４が生成したＶＥ画像から、切断位置決定部３５が決定した切断位置「Ａ」（図３の（Ａ）参照）に対して視点位置側に位置する領域を切削することで、図４に示すような合成用ＶＥ画像を生成する。また、合成用ＶＥ画像生成部３６は、図２の（Ｂ）に示すパラメータに基づいてＶＥ画像生成部３４が生成したＶＥ画像からは、切断位置決定部３５が決定した切断位置「Ａ’」（図３の（Ｂ）参照）に対して視点位置側に位置する領域を切削した合成用ＶＥ画像を生成する。
【００３７】
図１に戻って、ＭＰＲ画像生成部３７は、切断位置決定部３５によって決定された切断位置における３次元Ｘ線ＣＴ画像のＭＰＲ画像を生成する。例えば、合成用ＶＥ画像生成部３６は、図２の（Ａ）に示すパラメータに基づいてＶＥ画像生成部３４がＶＥ画像を生成するために用いた３次元Ｘ線ＣＴ画像を処理対象とし、この３次元Ｘ線ＣＴ画像の切断位置「Ａ」におけるＭＰＲ画像を生成する（図５参照）。また、合成用ＶＥ画像生成部３６は、図２の（Ｂ）に示すパラメータに基づいてＶＥ画像生成部３４がＶＥ画像を生成するために用いた３次元Ｘ線ＣＴ画像を処理対象とし、この３次元Ｘ線ＣＴ画像の切断位置「Ａ’」におけるＭＰＲ画像を生成する（図５参照）。
【００３８】
図１に戻って、領域決定部３８は、ＭＰＲ画像生成部３７によって生成されたＭＰＲ画像において関心領域が含まれる空気領域を決定する。具体的には、領域決定部３８は、図６の（Ａ）に示すように、３次元Ｘ線ＣＴ画像の視点位置を通り、視線方向上にある直線上において、視点位置から一番遠くに位置する空気領域の点「Ｐ」の位置を算出する。これにより、領域決定部３８は、図６の（Ａ）に示すように、視点位置と点「Ｐ」とを結んだ点列の位置情報（以下、点列情報と記載する）を算出する。
【００３９】
そして、領域決定部３８は、図６の（Ａ）に示すように、算出した点列情報と切断位置決定部３５が決定した切断位置との交点を決定する。そして、領域決定部３８は、切断位置に含まれ、かつ、決定した交点と連結する空気領域を決定する。そして、領域決定部３８は、図６の（Ｂ）に示すように、決定した領域を、ＭＰＲ画像の非表示領域であると決定する。すなわち、ＭＰＲ画像の非表示領域は、操作者がＶＥ画像にて観察したい領域となる。
【００４０】
図１に戻って、合成画像生成部３９は、合成用ＶＥ画像生成部３６が生成した合成用ＶＥ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」に該当する領域と、ＭＰＲ画像生成部３７が生成したＭＰＲ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する。例えば、合成画像生成部３９は、図２の（Ａ）に示すパラメータによりＶＥ画像が生成された場合、図４に示す合成用ＶＥ画像の「ＭＰＲ画像の非表示領域」に該当する領域と、図５に示すＭＰＲ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」以外の領域に該当する領域とを合成することで、図７に示すような合成画像を生成する。
【００４１】
図１に戻って、表示制御部３１０は、合成画像生成部３９によって生成された前記合成画像を、表示部３２のモニタにて表示するように制御する。例えば、合成画像生成部３９は、図７に示す合成画像を表示部３２のモニタにて表示するように制御する。これにより、読影者である医師は、関心領域のＶＥ画像のみがＭＰＲ画像と合成された合成画像を参照することができる。
【００４２】
次に、図８を用いて、実施例１における画像処置装置３０の処理について説明する。図８は、実施例１における画像処置装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【００４３】
図８に示すように、実施例１における画像処置装置３０は、医用画像データベース２０から処理対象となる３次元Ｘ線ＣＴ画像が３次元画像データ記憶部３３に格納されると（ステップＳ１０１肯定）、操作者から各種パラメータが設定されたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、操作者が設定する各種パラメータは、上述したように、視点位置、視線方向および視野角度からなるＶＥ画像生成用のパラメータと、初期の切断位置を設定するために用いられる「所定の距離」のことである。
【００４４】
そして、実施例１における画像処置装置３０は、操作者から各種パラメータが設定されない場合（ステップＳ１０２否定）、各種パラメータが設定されるまで待機する。一方、操作者から各種パラメータが設定されると（ステップＳ１０２肯定）、ＶＥ画像生成部３４は、３次元Ｘ線ＣＴ画像にて空気領域を抽出し、空気領域にて設定された視点位置から視線方向および視野角度で定まる範囲に対して放射状に３次元Ｘ線ＣＴ画像を透視投影することでＶＥ画像を生成する（ステップＳ１０３）。
【００４５】
そして、切断位置決定部３５は、３次元Ｘ線ＣＴ画像において、設定されたパラメータに基づく切断位置を決定する（ステップＳ１０４）。すなわち、切断位置決定部３５は、３次元Ｘ線ＣＴ画像において、視点位置から視点方向に沿って「所定の距離」だけ進んだ位置にて、視線方向に直交する断面を切断位置（Ａ）として決定する。
【００４６】
そののち、切断位置決定部３５は、ステップＳ１０４にて決定した切断位置に関心領域が含まれるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。具体的には、切断位置決定部３５は、ＶＥ画像生成部３４によって３次元Ｘ線ＣＴ画像にて抽出された空気領域を参照して、視点位置から視線方向の延長線上に位置する大腸の内壁が存在する面（Ａ’）を算出する。そして、切断位置決定部３５は、視点位置から見てＡの位置がＡ’の位置より近い場合、Ａに関心領域が含まれていると判断する。一方、切断位置決定部３５は、視点位置から見てＡ’の位置がＡの位置より近い場合、Ａに関心領域が含まれていないと判断する。
【００４７】
ここで、ステップＳ１０４にて決定した切断位置（Ａ）に関心領域が含まれていると判定した場合（ステップＳ１０５肯定）、切断位置決定部３５は、ステップＳ１０４で決定した切断位置を合成用ＶＥ画像生成部３６およびＭＰＲ画像生成部３７に通知する（ステップＳ１０８）。
【００４８】
一方、ステップＳ１０４にて決定した切断位置（Ａ）に関心領域が含まれていないと判定した場合（ステップＳ１０５否定）、切断位置決定部３５は、新たな切断位置を決定する（ステップＳ１０６）。すなわち、切断位置決定部３５は、Ａ’に関心領域が含まれていると判断して、Ａ’を新たな切断位置として決定する。そして、切断位置決定部３５は、ステップＳ１０６で決定した切断位置を合成用ＶＥ画像生成部３６およびＭＰＲ画像生成部３７に通知する（ステップＳ１０７）。
【００４９】
そして、合成用ＶＥ画像生成部３６は、ＶＥ画像生成部３４によって生成されたＶＥ画像から、切断位置決定部３５から通知された切断位置を用いて合成用ＶＥ画像を生成する（ステップＳ１０９）。すなわち、合成用ＶＥ画像生成部３６は、ＶＥ画像生成部３４によって生成されたＶＥ画像から、切断位置に対して視点位置側に位置する領域を切削することで合成用ＶＥ画像を生成する。
【００５０】
続いて、ＭＰＲ画像生成部３７は、切断位置決定部３５から通知された切断位置を用いて３次元Ｘ線ＣＴ画像からＭＰＲ画像を生成する（ステップＳ１１０）。すなわち、ＭＰＲ画像生成部３７は、切断位置決定部３５によって決定された切断位置における３次元Ｘ線ＣＴ画像のＭＰＲ画像を生成する。
【００５１】
そして、領域決定部３８は、ＭＰＲ画像生成部３７によって生成されたＭＰＲ画像において関心領域が含まれる空気領域を決定することで、ＭＰＲ画像の非表示領域を決定する（ステップＳ１１１、図６参照）。
【００５２】
そののち、合成画像生成部３９は、合成用ＶＥ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」に該当する領域と、ＭＰＲ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する（ステップＳ１１２）。
【００５３】
そして、表示制御部３１０は、合成画像生成部３９によって生成された前記合成画像を、表示部３２のモニタにて表示するように制御し（ステップＳ１１３）、処理を終了する。
【００５４】
上述してきたように、実施例１では、ＶＥ画像生成部３４は、３次元画像データ記憶部３３に格納された３次元Ｘ線ＣＴ画像を、設定された視点位置から視線方向および視野角度で定まる範囲に対して放射状に透視投影することでＶＥ画像を生成する。そして、切断位置決定部３５は、ＶＥ画像生成部３４によって生成されたＶＥ画像にて、視点位置、視線方向および視野角度によって定まる関心領域が含まれる切断位置を決定する。そして、合成用ＶＥ画像生成部３６は、ＶＥ画像生成部３４によって生成されたＶＥ画像から、切断位置決定部３５によって決定された切断位置に対して視点位置側に位置する領域を切削することで合成用ＶＥ画像を生成し、ＭＰＲ画像生成部３７は、切断位置決定部３５によって決定された切断位置における３次元Ｘ線ＣＴ画像のＭＰＲ画像を生成する。
【００５５】
そして、領域決定部３８は、ＭＰＲ画像生成部３７によって生成されたＭＰＲ画像において関心領域が含まれる空気領域を決定する。合成画像生成部３９は、合成用ＶＥ画像生成部３６が生成した合成用ＶＥ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」に該当する領域と、ＭＰＲ画像生成部３７が生成したＭＰＲ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する。表示制御部３１０は、合成画像生成部３９によって生成された前記合成画像を、表示部３２のモニタにて表示するように制御する。
【００５６】
したがって、実施例１によれば、ＶＥ画像で観察したい関心領域のみが合成画像にて必ず表示されるので、ＶＥ画像を用いた画像診断を効率的に行なうことが可能となる。特に、スクリーニング検査を含む術前診断における画像診断の効率を向上させることが可能になる。また、実施例１によれば、ＶＥ画像の関心領域以外は、ＭＰＲ画像と合成された合成画像が表示されるので、関心領域（大腸の内壁）の組織内部のＣＴ値を確実に把握することができるので、ＶＥ画像を用いた画像診断をより効率的に行なうことが可能となる。
【００５７】
また、実施例１における合成画像の表示法は、Ｘ線ＣＴ装置におけるＣＴＣ（CT Colonography）だけでなく、ＣＴＣと比較して、被検体に対する負担軽減や、Ｘ線被曝が発生しないなどの利点を有するＭＲＩ装置におけるＭＲＣ（MR Colonography）でも実行可能であり、ＭＲＣの普及を推進することが可能となる。
【実施例２】
【００５８】
実施例２では、視線方向に沿って視点位置を「所定の間隔」で移動させることにより、合成画像の生成および表示を順次行なう場合について、図９を用いて説明する。なお、図９は、実施例２における領域決定部を説明するための図である。
【００５９】
実施例２における画像処理装置は、図１に示す画像処理装置３０と同様の構成からなるが、領域決定部３８の行なう処理内容が実施例１と異なる。以下、これを中心に説明する。
【００６０】
実施例２における領域決定部３８は、実施例１と同様に、ＭＰＲ画像において関心領域が含まれる空気領域を決定する。しかし、実施例２における領域決定部３８は、実施例１とは異なり、直前に生成されたＭＰＲ画像において決定した関心領域が含まれる空気領域と、「所定の間隔」とを用いて、新たに生成されたＭＰＲ画像において関心領域が含まれる空気領域を決定する。
【００６１】
例えば、図９の（Ａ）に示すように、視線方向が大腸の芯線として設定されており、「所定の間隔」として「移動間隔：ｄ」が設定されているとする。かかる場合、直前に合成画像の生成および表示処理を行なう際に用いられた視点位置（ｉ）は、次の時点で、芯線方向に沿って「移動間隔：ｄ」進んだ視点位置（ｉ＋１）に移動することとなる。ここで、画像処理装置３０は、視点位置（ｉ＋１）を用いて、実施例１と同様に、ＶＥ画像の生成、切断位置の決定、合成用ＶＥ画像の生成、ＭＰＲ画像の生成を順次行なう。
【００６２】
そして、領域決定部３８は、図９の（Ｂ）に示すように、視点位置（ｉ）の処理において決定したＭＰＲ画像の非表示領域（ｉ）を芯線方向に沿って「移動間隔：ｄ」だけ移動させた断面において、非表示領域（ｉ）と同一の空気領域にある断面を、非表示領域（ｉ＋１）として決定する。これにより、画像処理装置３０は、視点位置（ｉ＋１）における合成画像の生成および表示処理を行なう。
【００６３】
なお、実施例２における画像処理装置３０の処理では、図８におけるステップＳ１０２にて設定されるパラメータに「移動間隔：ｄ」が追加される。また、実施例２における画像処理装置３０は、最初の視点位置においては、図８におけるステップＳ１０３〜ステップＳ１１２の処理を実施例１と同様に行なう。そして、実施例２における画像処理装置３０は、第二の視点位置以降においては、図８におけるステップＳ１０３〜ステップＳ１１２の処理のうちステップＳ１１１の処理を上記にて説明した処理により行なう。
【００６４】
上述してきたように、実施例２では、視点位置が移動されて合成画像が順次合成表示される場合、直前に決定された非表示領域を用いて新規の非表示領域を決定するので、合成画像を生成する際の処理負荷を軽減することが可能となる。
【００６５】
なお、上記した実施例１および２では、画像処理装置３０が医用画像診断装置３０と独立に設置される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、医用画像診断装置１０に画像処理装置３０が組み込まれる場合であってもよい。すなわち、３次元Ｘ線ＣＴ画像を生成可能なＸ線ＣＴ装置、３次元ＭＲＩ画像を生成可能なＭＲＩ装置、３次元超音波画像を生成可能な超音波診断装置などに画像処理装置３０が組み込まれる場合であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明に係る画像処理装置および医用画像診断装置は、仮想内視鏡表示を行なう場合に有用であり、特に、仮想内視鏡画像を用いた画像診断を効率的に行なうことに適する。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 医用画像診断装置
２０ 医用画像データベース
３０ 画像処理装置
３１ 入力部
３２ 表示部
３３ ３次元画像データ記憶部
３４ ＶＥ画像生成部
３５ 切断位置決定部
３６ 合成用ＶＥ画像生成部
３７ ＭＰＲ画像生成部
３８ 領域決定部
３９ 合成画像生成部
３１０ 表示制御部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像処理装置および医用画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線ＣＴ装置（ＣＴ；Computed Tomography）、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置、超音波診断装置などの医用画像診断装置によって収集された３次元画像データの画像表示方法として、仮想内視鏡（ＶＥ：Virtual Endoscopy）表示法（以下、ＶＥ法と記す）が知られている。例えば、ＶＥ法は、スクリーニング検査を含む術前診断を行なうための大腸解析システムにおいて、大腸を撮影した３次元Ｘ線ＣＴ画像の表示法（ＣＴＣ：CT Colonography）として広く用いられている。
【０００３】
ＶＥ法は、３次元画像データに設定した視点を用いた透視投影法により投影画像を生成する方法である。具体的には、ＶＥ法においては、３次元画像データに含まれる器官内部に「視点位置」、「視線方向」および「視線方向を中心とする視野角度」からなるパラメータが設定される。そして、ＶＥ法においては、視点位置から視線方向および視野角度で定まる範囲に対して放射状に３次元画像データを透視投影することで、投影画像が生成される。
【０００４】
ＶＥ法により生成される投影画像は、内視鏡により器官内部の表面（内壁）を観察した内視鏡画像と類似した画像となり、仮想内視鏡画像（ＶＥ画像）と称される。図１０は、仮想内視鏡画像を説明するための図である。例えば、図１０に示すような大腸のＶＥ画像を参照することで、医師は、大腸内壁における大腸ポリープの有無や大腸ポリープの大きさなどを観察することができる。また、パラメータを任意に変更することで、医師は、従来、内視鏡では観察できなかった部位をＶＥ画像により観察することができる。
【０００５】
ところで、医師にとっては、観察対象となる領域の器官内（組織内）の情報も画像診断を行なううえで重要となる。例えば、大腸のＶＥ画像により大腸内壁にて確認された大腸ポリープが、大腸の組織内にどの程度広がっているのかを観察することが、医師にとっては、画像診断を行なうために重要となる。
【０００６】
このため、３次元画像データを所定の断面位置にて切断した断面画像をＶＥ画像に合成した合成画像を表示する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。図１１は、従来技術を説明するための図である。
【０００７】
まず、図１１に示すように、大腸の管腔内に設定された視点位置、視線方向（例えば、管腔の芯線）および視野角度により、図１０に示すようなＶＥ画像が生成される。そして、予め設定されている所定の距離により、ＶＥ画像の切削および断面画像を生成するための断面位置が決定される。具体的には、図１１に示すように、視点位置から視線方向に向かって所定の距離だけ進んだ位置にて、視線方向に直交する断面が切断位置として決定される。
【０００８】
そして、図１１に示すように、切断位置から視線位置側にある領域がＶＥ画像から切削されることで合成用ＶＥ画像が生成され、大腸の３次元Ｘ線ＣＴ画像から切断位置におけるＭＰＲ（Multi Planar Reformat）画像が生成される。そして、図１１に示すように、合成用ＶＥ画像とＭＰＲ画像とを合成することで、合成画像が生成される。
【０００９】
医師は、かかる技術により生成された合成画像を参照することで、観察対象領域の内壁表面だけでなく、観察対象領域の組織内のＣＴ値も観察することができ、その結果、ＶＥ画像を用いた画像診断を効率的に行なうことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−７６２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上述した従来の技術は、ＶＥ画像を用いた画像診断を必ずしも効率的に行なうことができない場合があった。図１２は、従来技術の課題を説明するための図である。
【００１２】
上述した従来の技術では、設定された視野角度の範囲内にあるＶＥ画像から切削された合成用ＶＥ画像を用いて合成画像が生成される。したがって、視野角度によって定まる範囲に観察対象領域以外の管腔が含まれる場合、図１２の（Ａ）に示すように、合成画像には、観察対象領域とともに、観察対象領域以外の管腔（大腸内壁）も同時に描出される。このため、医師は、合成画像を参照しても、ＶＥ画像にて観察していた領域を容易に判別することができない。
【００１３】
また、上述した従来の技術では、予め設定された所定の距離と視線方向とによって定まる切断位置を用いて合成用ＶＥ画像を生成している。このため、所定の距離と視線方向との設定によっては、切断位置が観察対象となる器官の外側に設定されたり、観察対象領域とは異なる管腔に設定されたりする場合がある。かかる場合、図１２の（Ｂ）に示すように、合成画像には、観察対象領域以外の管腔（大腸内壁）のみ描出されてしまう。
【００１４】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、仮想内視鏡画像を用いた画像診断を効率的に行なうことが可能となる画像処理装置および医用画像診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、視点位置、視線方向および視野角度を含む設定情報を用いた透視投影法により３次元医用画像データから投影画像を生成する投影画像生成手段と、前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像にて、前記設定情報によって定まる関心領域が含まれる切断位置を決定する切断位置決定手段と、前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像から、前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置に対して前記視点位置側に位置する領域を切削することで第一の画像を生成する第一の画像生成手段と、前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置における前記３次元医用画像データの断面画像を第二の画像として生成する第二の画像生成手段と、前記第二の画像生成手段によって生成された前記第二の画像において前記関心領域が含まれる空気領域を決定する領域決定手段と、前記第一の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域に該当する領域と、前記第二の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する合成画像生成手段と、前記合成画像生成手段によって生成された前記合成画像を、所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３記載の本発明は、３次元医用画像データを収集する画像データ収集手段と、視点位置、視線方向および視野角度を含む設定情報を用いた透視投影法により前記画像データ収集手段によって収集された３次元医用画像データから投影画像を生成する投影画像生成手段と、前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像にて、前記設定情報によって定まる関心領域が含まれる切断位置を決定する切断位置決定手段と、前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像から、前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置に対して前記視点位置側に位置する領域を切削することで第一の画像を生成する第一の画像生成手段と、前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置における前記３次元医用画像データの断面画像を第二の画像として生成する第二の画像生成手段と、前記第二の画像生成手段によって生成された前記第二の画像において前記関心領域が含まれる空気領域を決定する領域決定手段と、前記第一の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域に該当する領域と、前記第二の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する合成画像生成手段と、前記合成画像生成手段によって生成された前記合成画像を、所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１または３の発明によれば、仮想内視鏡画像を用いた画像診断を効率的に行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例１における画像処理装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、ＶＥ画像生成部を説明するための図である。
【図３】図３は、切断位置決定部を説明するための図である。
【図４】図４は、合成用ＶＥ画像生成部を説明するための図である。
【図５】図５は、ＭＰＲ画像生成部を説明するための図である。
【図６】図６は、実施例１における領域決定部を説明するための図である。
【図７】図７は、合成画像生成部を説明するための図である。
【図８】図８は、実施例１における画像処置装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、実施例２における領域決定部を説明するための図である。
【図１０】図１０は、仮想内視鏡画像を説明するための図である。
【図１１】図１１は、従来技術を説明するための図である。
【図１２】図１２は、従来技術の課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る画像処理装置および医用画像診断装置の実施例を詳細に説明する。なお、本実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
まず、実施例１における画像処理装置の構成について説明する。図１は、実施例１における画像処理装置の構成を示す図である。図１に示すように、実施例１における画像処理装置３０は、医用画像データベース２０と接続されており、医用画像データベース２０は、医用画像診断装置１０と接続されている。なお、医用画像データベース２０は、実際には、複数の医用画像診断装置１０と接続されている。
【００２１】
実施例１における医用画像診断装置１０は、３次元の医用画像を生成することが可能な医用画像診断装置である。具体的には、医用画像診断装置１０は、３次元Ｘ線ＣＴ画像を生成可能なＸ線ＣＴ装置、３次元ＭＲＩ画像を生成可能なＭＲＩ装置、３次元超音波画像を生成可能な超音波診断装置などである。
【００２２】
医用画像データベース２０は、医用画像診断装置１０によって生成された各種３次元医用画像を格納するデータベースである。具体的には、医用画像データベース２０は、各種医用画像のデータを管理するシステムであるＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）のデータベースや、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムのデータベースなどである。
【００２３】
ここで、実施例１における画像処理装置３０は、操作者である医師から指定された３次元医用画像を医用画像データベース２０から取得し、取得した３次元医用画像を画像処理したうえで、医師に提示する。
【００２４】
具体的には、実施例１における画像処理装置３０は、医用画像データベース２０から取得した３次元医用画像に基づいて、透視投影法により仮想内視鏡（ＶＥ：Virtual Endoscopy）画像を生成する。そして、実施例１における画像処理装置３０は、生成したＶＥ画像と、ＶＥ画像の生成元である３次元医用画像から生成した断面画像とを合成した合成画像の生成および表示を行なうことで、ＶＥ画像を用いた画像診断を効率的に行なうことが可能となるように構成された装置である。
【００２５】
以下、実施例１における画像処理装置３０が行なう画像処理について、図１とともに、図２〜７を用いて詳細に説明する。なお、図２は、ＶＥ画像生成部を説明するための図であり、図３は、切断位置決定部を説明するための図であり、図４は、合成用ＶＥ画像生成部を説明するための図であり、図５は、ＭＰＲ画像生成部を説明するための図であり、図６は、実施例１における領域決定部を説明するための図であり、図７は、合成画像生成部を説明するための図である。
【００２６】
図１に示すように、実施例１における画像処理装置３０は、入力部３１と、表示部３２と、３次元画像データ記憶部３３と、ＶＥ画像生成部３４と、切断位置決定部３５と、合成用ＶＥ画像生成部３６と、ＭＰＲ画像生成部３７と、領域決定部３８と、合成画像生成部３９と、表示制御部３１０とを有する。
【００２７】
入力部３１は、マウスやキーボードやマイクなどを有し、医用画像を読影する医師など操作者が画像処理装置３０を操作するための各種設定情報を入力するために用いられる。なお、入力部３１が受け付ける各種設定情報については、後に詳述する。
【００２８】
表示部３２は、モニタなどを有し、入力部３１を介して操作者から各種設定情報を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、後述する表示制御部３１０の制御の元、各種画像を表示したりする。
【００２９】
３次元画像データ記憶部３３は、入力部３１を介して操作者が指定することにより、画像処理装置３０が医用画像データベース２０から取得した３次元医用画像データを記憶する。なお、以下では、造影剤の投与および炭酸ガスの注入が行なわれている被検体の大腸をＸ線ＣＴ装置によって撮影した３次元Ｘ線画像が、３次元画像データ記憶部３３に格納された場合について説明する。ただし、本発明は、被検体の大腸を撮影した３次元ＭＲＩ画像や３次元超音波画像が３次元画像データ記憶部３３に格納される場合であっても、適用可能である。また、本発明は、ＶＥ画像を用いた画像診断を行なうことが可能な箇所であるならば、大腸以外の箇所が被検体の撮影部位である場合でも適用可能である。
【００３０】
ＶＥ画像生成部３４は、透視投影法により３次元Ｘ線ＣＴ画像から仮想内視鏡（ＶＥ：Virtual Endoscopy）画像を生成する。まず、ＶＥ画像生成部３４は、３次元Ｘ線ＣＴ画像において、例えば、閾値を用いた処理により、空気に相当するＣＴ値を有する領域（空気領域）を抽出する。また、ＶＥ画像生成部３４は、空気領域において設定された視点位置、視線方向および視野角度を含むパラメータを操作者から入力部３１を介して受け付ける。なお、かかるパラメータを設定することで、ＶＥ画像の有効視野（ＦＯＶ：Field Of View）が設定されることとなる。そして、ＶＥ画像生成部３４は、設定された視点位置から視線方向および視野角度で定まる範囲に対して放射状に３次元Ｘ線ＣＴ画像を透視投影することでＶＥ画像を生成する。
【００３１】
例えば、図２の（Ａ）に示すような視点位置、視線方向および視野角度からなるパラメータが設定された場合、ＶＥ画像生成部３４は、設定された視点位置から大腸の管腔における芯線と同一方向において、大腸の内壁を観察したＶＥ画像を生成する。また、図２の（Ｂ）に示すようなパラメータが設定された場合、ＶＥ画像生成部３４は、設定された視点位置から通常の内視鏡では観察することが困難な視線方向における大腸の内壁を観察したＶＥ画像を生成する。
【００３２】
ここで、図２の（Ａ）に示すような視点位置、視線方向および視野角度からなるパラメータが設定されているならば、操作者が観察したい関心領域は、芯線方向を中心とした大腸の内壁の周囲全体となる。また、図２の（Ｂ）に示すようなパラメータが設定されているならば、操作者が観察したい関心領域は、視点位置に対して芯線方向の下側に位置する大腸の内壁部分となる。
【００３３】
図１に戻って、切断位置決定部３５は、ＶＥ画像生成部３４によって生成されたＶＥ画像にて、上述したパラメータによって定まる関心領域が含まれる切断位置を決定する。具体的には、切断位置決定部３５は、ＶＥ画像と合成されるＭＰＲ（Multi Planar Reformat）画像を生成するための切断位置を決定する。ここで、初期設定として、例えば、操作者から入力部３１を介して予め「所定の距離」が設定され、切断位置決定部３５は、図３に示すように、視点位置から視点方向に沿って「所定の距離」だけ進んだ位置にて、視線方向に直交する断面（以下、Ａと記載する）に、関心領域が含まれるか否かを判定する。
【００３４】
まず、切断位置決定部３５は、ＶＥ画像生成部３４によって３次元Ｘ線ＣＴ画像にて抽出された空気領域を参照して、視点位置から視線方向の延長線上に位置する空気領域と非空気領域との境界面を算出する。ここで、図３に示すように、空気領域は、大腸の管腔に相当する領域であり、空気領域と非空気領域との境界面は、視点位置から視線方向に沿って観察した場合に最も近接した位置にある大腸の内壁が存在する面（以下、Ａ’と記載する）となる。
【００３５】
ここで、切断位置決定部３５は、視点位置から見てＡの位置がＡ’の位置より近い場合、Ａに関心領域が含まれているとして、初期設定により定まるＡを切断位置として決定する（図３の（Ａ）参照）。一方、切断位置決定部３５は、視点位置から見てＡ’の位置がＡの位置より近い場合、Ａに関心領域が含まれておらず、Ａ’に関心領域が含まれていると判断して、Ａ’を切断位置として決定する（図３の（Ｂ）参照）。
【００３６】
図１に戻って、合成用ＶＥ画像生成部３６は、ＶＥ画像生成部３４によって生成されたＶＥ画像から、切断位置決定部３５によって決定された切断位置に対して視点位置側に位置する領域を切削することで合成用ＶＥ画像を生成する。例えば、合成用ＶＥ画像生成部３６は、図２の（Ａ）に示すパラメータに基づいてＶＥ画像生成部３４が生成したＶＥ画像から、切断位置決定部３５が決定した切断位置「Ａ」（図３の（Ａ）参照）に対して視点位置側に位置する領域を切削することで、図４に示すような合成用ＶＥ画像を生成する。また、合成用ＶＥ画像生成部３６は、図２の（Ｂ）に示すパラメータに基づいてＶＥ画像生成部３４が生成したＶＥ画像からは、切断位置決定部３５が決定した切断位置「Ａ’」（図３の（Ｂ）参照）に対して視点位置側に位置する領域を切削した合成用ＶＥ画像を生成する。
【００３７】
図１に戻って、ＭＰＲ画像生成部３７は、切断位置決定部３５によって決定された切断位置における３次元Ｘ線ＣＴ画像のＭＰＲ画像を生成する。例えば、合成用ＶＥ画像生成部３６は、図２の（Ａ）に示すパラメータに基づいてＶＥ画像生成部３４がＶＥ画像を生成するために用いた３次元Ｘ線ＣＴ画像を処理対象とし、この３次元Ｘ線ＣＴ画像の切断位置「Ａ」におけるＭＰＲ画像を生成する（図５参照）。また、合成用ＶＥ画像生成部３６は、図２の（Ｂ）に示すパラメータに基づいてＶＥ画像生成部３４がＶＥ画像を生成するために用いた３次元Ｘ線ＣＴ画像を処理対象とし、この３次元Ｘ線ＣＴ画像の切断位置「Ａ’」におけるＭＰＲ画像を生成する（図５参照）。
【００３８】
図１に戻って、領域決定部３８は、ＭＰＲ画像生成部３７によって生成されたＭＰＲ画像において関心領域が含まれる空気領域を決定する。具体的には、領域決定部３８は、図６の（Ａ）に示すように、３次元Ｘ線ＣＴ画像の視点位置を通り、視線方向上にある直線上において、視点位置から一番遠くに位置する空気領域の点「Ｐ」の位置を算出する。これにより、領域決定部３８は、図６の（Ａ）に示すように、視点位置と点「Ｐ」とを結んだ点列の位置情報（以下、点列情報と記載する）を算出する。
【００３９】
そして、領域決定部３８は、図６の（Ａ）に示すように、算出した点列情報と切断位置決定部３５が決定した切断位置との交点を決定する。そして、領域決定部３８は、切断位置に含まれ、かつ、決定した交点と連結する空気領域を決定する。そして、領域決定部３８は、図６の（Ｂ）に示すように、決定した領域を、ＭＰＲ画像の非表示領域であると決定する。すなわち、ＭＰＲ画像の非表示領域は、操作者がＶＥ画像にて観察したい領域となる。
【００４０】
図１に戻って、合成画像生成部３９は、合成用ＶＥ画像生成部３６が生成した合成用ＶＥ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」に該当する領域と、ＭＰＲ画像生成部３７が生成したＭＰＲ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する。例えば、合成画像生成部３９は、図２の（Ａ）に示すパラメータによりＶＥ画像が生成された場合、図４に示す合成用ＶＥ画像の「ＭＰＲ画像の非表示領域」に該当する領域と、図５に示すＭＰＲ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」以外の領域に該当する領域とを合成することで、図７に示すような合成画像を生成する。
【００４１】
図１に戻って、表示制御部３１０は、合成画像生成部３９によって生成された前記合成画像を、表示部３２のモニタにて表示するように制御する。例えば、合成画像生成部３９は、図７に示す合成画像を表示部３２のモニタにて表示するように制御する。これにより、読影者である医師は、関心領域のＶＥ画像のみがＭＰＲ画像と合成された合成画像を参照することができる。
【００４２】
次に、図８を用いて、実施例１における画像処置装置３０の処理について説明する。図８は、実施例１における画像処置装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【００４３】
図８に示すように、実施例１における画像処置装置３０は、医用画像データベース２０から処理対象となる３次元Ｘ線ＣＴ画像が３次元画像データ記憶部３３に格納されると（ステップＳ１０１肯定）、操作者から各種パラメータが設定されたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、操作者が設定する各種パラメータは、上述したように、視点位置、視線方向および視野角度からなるＶＥ画像生成用のパラメータと、初期の切断位置を設定するために用いられる「所定の距離」のことである。
【００４４】
そして、実施例１における画像処置装置３０は、操作者から各種パラメータが設定されない場合（ステップＳ１０２否定）、各種パラメータが設定されるまで待機する。一方、操作者から各種パラメータが設定されると（ステップＳ１０２肯定）、ＶＥ画像生成部３４は、３次元Ｘ線ＣＴ画像にて空気領域を抽出し、空気領域にて設定された視点位置から視線方向および視野角度で定まる範囲に対して放射状に３次元Ｘ線ＣＴ画像を透視投影することでＶＥ画像を生成する（ステップＳ１０３）。
【００４５】
そして、切断位置決定部３５は、３次元Ｘ線ＣＴ画像において、設定されたパラメータに基づく切断位置を決定する（ステップＳ１０４）。すなわち、切断位置決定部３５は、３次元Ｘ線ＣＴ画像において、視点位置から視点方向に沿って「所定の距離」だけ進んだ位置にて、視線方向に直交する断面を切断位置（Ａ）として決定する。
【００４６】
そののち、切断位置決定部３５は、ステップＳ１０４にて決定した切断位置に関心領域が含まれるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。具体的には、切断位置決定部３５は、ＶＥ画像生成部３４によって３次元Ｘ線ＣＴ画像にて抽出された空気領域を参照して、視点位置から視線方向の延長線上に位置する大腸の内壁が存在する面（Ａ’）を算出する。そして、切断位置決定部３５は、視点位置から見てＡの位置がＡ’の位置より近い場合、Ａに関心領域が含まれていると判断する。一方、切断位置決定部３５は、視点位置から見てＡ’の位置がＡの位置より近い場合、Ａに関心領域が含まれていないと判断する。
【００４７】
ここで、ステップＳ１０４にて決定した切断位置（Ａ）に関心領域が含まれていると判定した場合（ステップＳ１０５肯定）、切断位置決定部３５は、ステップＳ１０４で決定した切断位置を合成用ＶＥ画像生成部３６およびＭＰＲ画像生成部３７に通知する（ステップＳ１０８）。
【００４８】
一方、ステップＳ１０４にて決定した切断位置（Ａ）に関心領域が含まれていないと判定した場合（ステップＳ１０５否定）、切断位置決定部３５は、新たな切断位置を決定する（ステップＳ１０６）。すなわち、切断位置決定部３５は、Ａ’に関心領域が含まれていると判断して、Ａ’を新たな切断位置として決定する。そして、切断位置決定部３５は、ステップＳ１０６で決定した切断位置を合成用ＶＥ画像生成部３６およびＭＰＲ画像生成部３７に通知する（ステップＳ１０７）。
【００４９】
そして、合成用ＶＥ画像生成部３６は、ＶＥ画像生成部３４によって生成されたＶＥ画像から、切断位置決定部３５から通知された切断位置を用いて合成用ＶＥ画像を生成する（ステップＳ１０９）。すなわち、合成用ＶＥ画像生成部３６は、ＶＥ画像生成部３４によって生成されたＶＥ画像から、切断位置に対して視点位置側に位置する領域を切削することで合成用ＶＥ画像を生成する。
【００５０】
続いて、ＭＰＲ画像生成部３７は、切断位置決定部３５から通知された切断位置を用いて３次元Ｘ線ＣＴ画像からＭＰＲ画像を生成する（ステップＳ１１０）。すなわち、ＭＰＲ画像生成部３７は、切断位置決定部３５によって決定された切断位置における３次元Ｘ線ＣＴ画像のＭＰＲ画像を生成する。
【００５１】
そして、領域決定部３８は、ＭＰＲ画像生成部３７によって生成されたＭＰＲ画像において関心領域が含まれる空気領域を決定することで、ＭＰＲ画像の非表示領域を決定する（ステップＳ１１１、図６参照）。
【００５２】
そののち、合成画像生成部３９は、合成用ＶＥ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」に該当する領域と、ＭＰＲ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する（ステップＳ１１２）。
【００５３】
そして、表示制御部３１０は、合成画像生成部３９によって生成された前記合成画像を、表示部３２のモニタにて表示するように制御し（ステップＳ１１３）、処理を終了する。
【００５４】
上述してきたように、実施例１では、ＶＥ画像生成部３４は、３次元画像データ記憶部３３に格納された３次元Ｘ線ＣＴ画像を、設定された視点位置から視線方向および視野角度で定まる範囲に対して放射状に透視投影することでＶＥ画像を生成する。そして、切断位置決定部３５は、ＶＥ画像生成部３４によって生成されたＶＥ画像にて、視点位置、視線方向および視野角度によって定まる関心領域が含まれる切断位置を決定する。そして、合成用ＶＥ画像生成部３６は、ＶＥ画像生成部３４によって生成されたＶＥ画像から、切断位置決定部３５によって決定された切断位置に対して視点位置側に位置する領域を切削することで合成用ＶＥ画像を生成し、ＭＰＲ画像生成部３７は、切断位置決定部３５によって決定された切断位置における３次元Ｘ線ＣＴ画像のＭＰＲ画像を生成する。
【００５５】
そして、領域決定部３８は、ＭＰＲ画像生成部３７によって生成されたＭＰＲ画像において関心領域が含まれる空気領域を決定する。合成画像生成部３９は、合成用ＶＥ画像生成部３６が生成した合成用ＶＥ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」に該当する領域と、ＭＰＲ画像生成部３７が生成したＭＰＲ画像において「ＭＰＲ画像の非表示領域」以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する。表示制御部３１０は、合成画像生成部３９によって生成された前記合成画像を、表示部３２のモニタにて表示するように制御する。
【００５６】
したがって、実施例１によれば、ＶＥ画像で観察したい関心領域のみが合成画像にて必ず表示されるので、ＶＥ画像を用いた画像診断を効率的に行なうことが可能となる。特に、スクリーニング検査を含む術前診断における画像診断の効率を向上させることが可能になる。また、実施例１によれば、ＶＥ画像の関心領域以外は、ＭＰＲ画像と合成された合成画像が表示されるので、関心領域（大腸の内壁）の組織内部のＣＴ値を確実に把握することができるので、ＶＥ画像を用いた画像診断をより効率的に行なうことが可能となる。
【００５７】
また、実施例１における合成画像の表示法は、Ｘ線ＣＴ装置におけるＣＴＣ（CT Colonography）だけでなく、ＣＴＣと比較して、被検体に対する負担軽減や、Ｘ線被曝が発生しないなどの利点を有するＭＲＩ装置におけるＭＲＣ（MR Colonography）でも実行可能であり、ＭＲＣの普及を推進することが可能となる。
【実施例２】
【００５８】
実施例２では、視線方向に沿って視点位置を「所定の間隔」で移動させることにより、合成画像の生成および表示を順次行なう場合について、図９を用いて説明する。なお、図９は、実施例２における領域決定部を説明するための図である。
【００５９】
実施例２における画像処理装置は、図１に示す画像処理装置３０と同様の構成からなるが、領域決定部３８の行なう処理内容が実施例１と異なる。以下、これを中心に説明する。
【００６０】
実施例２における領域決定部３８は、実施例１と同様に、ＭＰＲ画像において関心領域が含まれる空気領域を決定する。しかし、実施例２における領域決定部３８は、実施例１とは異なり、直前に生成されたＭＰＲ画像において決定した関心領域が含まれる空気領域と、「所定の間隔」とを用いて、新たに生成されたＭＰＲ画像において関心領域が含まれる空気領域を決定する。
【００６１】
例えば、図９の（Ａ）に示すように、視線方向が大腸の芯線として設定されており、「所定の間隔」として「移動間隔：ｄ」が設定されているとする。かかる場合、直前に合成画像の生成および表示処理を行なう際に用いられた視点位置（ｉ）は、次の時点で、芯線方向に沿って「移動間隔：ｄ」進んだ視点位置（ｉ＋１）に移動することとなる。ここで、画像処理装置３０は、視点位置（ｉ＋１）を用いて、実施例１と同様に、ＶＥ画像の生成、切断位置の決定、合成用ＶＥ画像の生成、ＭＰＲ画像の生成を順次行なう。
【００６２】
そして、領域決定部３８は、図９の（Ｂ）に示すように、視点位置（ｉ）の処理において決定したＭＰＲ画像の非表示領域（ｉ）を芯線方向に沿って「移動間隔：ｄ」だけ移動させた断面において、非表示領域（ｉ）と同一の空気領域にある断面を、非表示領域（ｉ＋１）として決定する。これにより、画像処理装置３０は、視点位置（ｉ＋１）における合成画像の生成および表示処理を行なう。
【００６３】
なお、実施例２における画像処理装置３０の処理では、図８におけるステップＳ１０２にて設定されるパラメータに「移動間隔：ｄ」が追加される。また、実施例２における画像処理装置３０は、最初の視点位置においては、図８におけるステップＳ１０３〜ステップＳ１１２の処理を実施例１と同様に行なう。そして、実施例２における画像処理装置３０は、第二の視点位置以降においては、図８におけるステップＳ１０３〜ステップＳ１１２の処理のうちステップＳ１１１の処理を上記にて説明した処理により行なう。
【００６４】
上述してきたように、実施例２では、視点位置が移動されて合成画像が順次合成表示される場合、直前に決定された非表示領域を用いて新規の非表示領域を決定するので、合成画像を生成する際の処理負荷を軽減することが可能となる。
【００６５】
なお、上記した実施例１および２では、画像処理装置３０が医用画像診断装置３０と独立に設置される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、医用画像診断装置１０に画像処理装置３０が組み込まれる場合であってもよい。すなわち、３次元Ｘ線ＣＴ画像を生成可能なＸ線ＣＴ装置、３次元ＭＲＩ画像を生成可能なＭＲＩ装置、３次元超音波画像を生成可能な超音波診断装置などに画像処理装置３０が組み込まれる場合であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明に係る画像処理装置および医用画像診断装置は、仮想内視鏡表示を行なう場合に有用であり、特に、仮想内視鏡画像を用いた画像診断を効率的に行なうことに適する。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 医用画像診断装置
２０ 医用画像データベース
３０ 画像処理装置
３１ 入力部
３２ 表示部
３３ ３次元画像データ記憶部
３４ ＶＥ画像生成部
３５ 切断位置決定部
３６ 合成用ＶＥ画像生成部
３７ ＭＰＲ画像生成部
３８ 領域決定部
３９ 合成画像生成部
３１０ 表示制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視点位置、視線方向および視野角度を含む設定情報を用いた透視投影法により３次元医用画像データから投影画像を生成する投影画像生成手段と、
前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像にて、前記設定情報によって定まる関心領域が含まれる切断位置を決定する切断位置決定手段と、
前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像から、前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置に対して前記視点位置側に位置する領域を切削することで第一の画像を生成する第一の画像生成手段と、
前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置における前記３次元医用画像データの断面画像を第二の画像として生成する第二の画像生成手段と、
前記第二の画像生成手段によって生成された前記第二の画像において前記関心領域が含まれる空気領域を決定する領域決定手段と、
前記第一の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域に該当する領域と、前記第二の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する合成画像生成手段と、
前記合成画像生成手段によって生成された前記合成画像を、所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記視線方向に沿って前記視点位置を所定の間隔で移動させることにより、前記合成画像の生成および表示が順次行なわれる場合、
前記領域決定手段は、前記第二の画像生成手段によって新たに生成された第二の画像において前記関心領域が含まれる空気領域を、直前に決定した空気領域と前記所定の間隔とに基づいて決定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
３次元医用画像データを収集する画像データ収集手段と、
視点位置、視線方向および視野角度を含む設定情報を用いた透視投影法により前記画像データ収集手段によって収集された３次元医用画像データから投影画像を生成する投影画像生成手段と、
前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像にて、前記設定情報によって定まる関心領域が含まれる切断位置を決定する切断位置決定手段と、
前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像から、前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置に対して前記視点位置側に位置する領域を切削することで第一の画像を生成する第一の画像生成手段と、
前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置における前記３次元医用画像データの断面画像を第二の画像として生成する第二の画像生成手段と、
前記第二の画像生成手段によって生成された前記第二の画像において前記関心領域が含まれる空気領域を決定する領域決定手段と、
前記第一の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域に該当する領域と、前記第二の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する合成画像生成手段と、
前記合成画像生成手段によって生成された前記合成画像を、所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする医用画像診断装置。
【請求項１】
視点位置、視線方向および視野角度を含む設定情報を用いた透視投影法により３次元医用画像データから投影画像を生成する投影画像生成手段と、
前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像にて、前記設定情報によって定まる関心領域が含まれる切断位置を決定する切断位置決定手段と、
前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像から、前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置に対して前記視点位置側に位置する領域を切削することで第一の画像を生成する第一の画像生成手段と、
前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置における前記３次元医用画像データの断面画像を第二の画像として生成する第二の画像生成手段と、
前記第二の画像生成手段によって生成された前記第二の画像において前記関心領域が含まれる空気領域を決定する領域決定手段と、
前記第一の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域に該当する領域と、前記第二の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する合成画像生成手段と、
前記合成画像生成手段によって生成された前記合成画像を、所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記視線方向に沿って前記視点位置を所定の間隔で移動させることにより、前記合成画像の生成および表示が順次行なわれる場合、
前記領域決定手段は、前記第二の画像生成手段によって新たに生成された第二の画像において前記関心領域が含まれる空気領域を、直前に決定した空気領域と前記所定の間隔とに基づいて決定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
３次元医用画像データを収集する画像データ収集手段と、
視点位置、視線方向および視野角度を含む設定情報を用いた透視投影法により前記画像データ収集手段によって収集された３次元医用画像データから投影画像を生成する投影画像生成手段と、
前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像にて、前記設定情報によって定まる関心領域が含まれる切断位置を決定する切断位置決定手段と、
前記投影画像生成手段によって生成された前記投影画像から、前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置に対して前記視点位置側に位置する領域を切削することで第一の画像を生成する第一の画像生成手段と、
前記切断位置決定手段によって決定された前記切断位置における前記３次元医用画像データの断面画像を第二の画像として生成する第二の画像生成手段と、
前記第二の画像生成手段によって生成された前記第二の画像において前記関心領域が含まれる空気領域を決定する領域決定手段と、
前記第一の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域に該当する領域と、前記第二の画像において前記領域決定手段によって決定された前記空気領域以外の領域に該当する領域とを合成した合成画像を生成する合成画像生成手段と、
前記合成画像生成手段によって生成された前記合成画像を、所定の表示部に表示するように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする医用画像診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−７２５３４（Ｐ２０１１−７２５３４Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２６７９１（Ｐ２００９−２２６７９１）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【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)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【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)
【Ｆターム（参考）】
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