JP3654977B2

JP3654977B2 - 三次元画像処理装置

Info

Publication number: JP3654977B2
Application number: JP29410095A
Authority: JP
Inventors: 賢太郎古旗
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 1995-11-13
Filing date: 1995-11-13
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2015-11-13
Also published as: JPH09131339A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、医用画像等を画像処理する三次元画像処理装置に係り、特に臓器内腔の三次元画像データを臓器内腔で定めた視点から見たときの立体画像作成と視点の移動位置補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被検者の医用検査で生成されたＸ線ＣＴ画像やＭＲ画像等の二次元スライス画像（断層像）データから三次元画像データを構築し、これを二次元画面上に立体表示することにより、人体内の各臓器の形状や大きさ等をその各臓器の外部から観察できる画像処理装置が知られている。
【０００３】
この画像処理装置には、特に近年、内部が空洞である血管や胃等の臓器を対象とし、その臓器の内部に視点を置き、その視点で定めた視線に沿った三次元画像を構築し、これを電子内視鏡装置で観察される内視鏡画像の如く、二次元画面上に立体表示させることにより、臓器内腔を観察できるものも知られている。
【０００４】
このように臓器内腔の様子を立体画像として内視鏡的に表示させる画像処理装置の処理方法の一例を説明する。
【０００５】
まず、第１のステップで三次元画像データを構築する。即ち、複数枚の二次元スライス画像を用意し、これら二次元スライス画像から対象部位の臓器及びその輪郭部を個別に抽出し、この抽出データと元の二次元スライス画像とから補間データを作成し、三次元画像データ（ボリュームデータ）を構築する。
【０００６】
次いで、第２のステップで三次元画像データの立体画像を画面に表示する。即ち、三次元画像データ上の臓器内腔に視点を置き、その視点の視線方向を設定し、設定されている視点を中心として魚眼レンズ方式で放射状方向に臓器表面までの距離を算出し、同様の距離算出を投影対象の二次元投影面の全体で行い、算出した距離値を二次元投影面のデータとして格納する。この距離値と、臓器表面における原画像の濃度勾配値とを用いて、臓器表面の法線ベクトルを算出し、その算出した法線ベクトルに基づいて投影像の陰影づけを行い、これをモニタの画面に表示する。
【０００７】
次いで、第３のステップで臓器内腔で視点を移動させたときの立体画像を画面に表示する。即ち、視点の位置を視線方向に沿って平行に前後移動させ、モニタの画面に相当する投影面を視線方向に対し垂直に前後移動させると共に、移動後の視点から見たときの立体画像を作成し、これら視点移動とその移動後の立体画像作成とを交互に繰り返すことで、移動している視点から見た臓器内腔の様子を立体画像として観察できるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の三次元画像処理装置にあっては、臓器内腔に視点を置いた立体画像から内腔部分の情報のみを取得する構成であったため、例えば血管内に置いた視点を前方または後方に移動させようとすると、血管の凹凸部、湾曲部、分岐部などの臓器内腔の位置によっては、視点そのものが内壁中に入り込んでしまうことがあった。
【０００９】
このように視点が内壁中に入り込んでいるにもかかわらず、三次元画像処理装置にはこれを認識する機構がなかったため、操作者は視点の位置や視点の向いている方向（操作者が見ている方向）の判断が困難となって、特に小さい臓器や細い管状の臓器については内部の立体構造を正確に且つ素早く（操作性がよく）把握できないことがあった。
【００１０】
本発明は、上述した従来技術の問題を考慮してなされたもので、臓器内腔における視点移動に関する操作性を改善し、三次元画像データの表示像上で臓器内部の立体構造を正確に且つ迅速に把握できる三次元画像処理装置を提供することを、目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成させるため、請求項１記載の発明に係る三次元画像処理装置は、被検体の対象部位に関する三次元画像データに基づいて、その対象部位の臓器内腔に定めた視点から見た立体画像を表示する三次元画像処理装置であり、前記視点の移動方向を含む移動経路に関するデータを指定する指定手段と、前記視点と前記臓器内腔の表面との距離を求める演算手段と、前記距離が設定値以上になる状態を維持するように上記移動経路に関するデータを補正する補正手段と、前記補正手段により補正された移動経路に沿って視点を移動し、その移動している視点から見た前記臓器内腔の立体画像をリアルタイムでモニタに表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明では、前記指定手段は前記移動経路に関するデータを手動又は自動で指定する手段である。
【００１３】
請求項３記載の発明では、前記距離は、前記移動方向における距離及び当該移動方向に直交する方向における距離の内の少なくとも１つを含んでいる。
【００１４】
請求項４記載の発明では、前記指定手段は前記視点における視線方向の情報を指定する手段を備え、前記補正手段は前記表面形状データに基づいて上記視線方向の情報を補正する手段を備えている。
【００１５】
請求項５記載の発明では、前記臓器内腔の立体画像上に前記臓器内腔に隣接する別の臓器をカラー合成する手段を更に備えている。
【００１６】
請求項６記載の発明では、前記臓器内腔の立体画像における当該臓器内腔の表面の内の少なくとも一部を削る手段を更に備えている。
【００１７】
請求項７記載の発明では、前記臓器内腔の立体画像上に任意形状の三次元物体を配置する手段を更に備えている。
【００１８】
請求項８記載の発明では、前記臓器内腔における視点の位置を当該臓器の外部から見た立体画像上にマーキング表示する手段を更に備えている。
【００１９】
請求項９記載の発明では、前記臓器内腔における前記視点の移動経路に関する概略位置を臓器外部から見た立体画像上で指定する手段を更に備えている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
【００２１】
図１に示す三次元画像処理装置は、Ｘ線ＣＴスキャナやＭＲＩ等の断層撮影装置（医用画像診断装置）で収集された人体の断層画像データを入力するための断層データ入力装置１と、この断層データ入力装置１に入力された断層画像データに基づいて三次元画像データを構築する三次元画像構築ユニット２と、この三次元画像構築ユニット２で構築された三次元画像データに基づく立体画像を表示するモニタ等の三次元画像観察装置３とを備えている。
【００２２】
断層データ入力装置１は、例えば図示しない所定のコントローラの管理の元で動作する、断層画像データを一時保管する画像メモリ、この画像メモリと医用画像診断装置とを所定の通信回線を介してオンラインで接続可能な画像データ用のインタフェース又は記録媒体の画像データを所定のディスク駆動機構等で読取可能な画像読取装置等を一体に搭載して成り、画像メモリに入力された断層画像データを三次元画像構築ユニット２に供給する。
【００２３】
三次元画像構築ユニット２は、予め設定した画像処理に関する複数のアルゴリズムを個別に又は同時並列的に実行可能なプロセッサを要部とした構成で、例えば少なくとも１つのＣＰＵを有するプロセッサ（図示しない）、このプロセッサに対しオペレータが三次元画像観察装置３の画面を見ながら操作指令を与えるためのマウスやキーボード等の入力デバイス（図示しない）等を備えている。
【００２４】
この三次元画像構築ユニット２は、複数のアルゴリズムがプログラムされるソフトウェア構成上、断層データ補間部４、画像二値化・領域抽出部５、三次元画像作成部６、視点位置指定部７、視線方向指定部８、及び視点位置移動部９を備えている。これら各部４〜９は、ハード構成上、必ずしも別体のプロセッサとして装備する必要はなく、例えば所定のプロセッサに一体に搭載してもよい。
【００２５】
断層データ補間部４は、断層データ入力装置１に入力された複数枚の断層画像から三次元空間内におけるボリュームデータ（補間データ）を作成し、そのボリュームデータを画像二値化・領域抽出部５に供給する。
【００２６】
画像二値化・領域抽出部５は、例えばＣＴ画像やＭＲ画像などの医用画像の種類に応じた臓器の特徴、例えば臓器の位置、大きさ、しきい値、エッジ、画素値の分布統計量等に基づいて、ボリュームデータから臓器内腔を二値化画像として抽出し、その二値化画像を原画像と共に三次元画像作成部６に供給する。
【００２７】
三次元画像作成部６は、画像二値化・領域抽出部５からの臓器の二値化画像及び原画像（臓器の３Ｄデータ）やオペレータからの指令（視点位置、視線方向）を受け取るインタフェース等の入力部６ａと、この入力部６ａのデータに投影・陰影処理（「レンダリング」ともいう）を施す投影・陰影処理部６ｂと、この投影・陰影処理部６ｂで処理されたデータを一時格納する画像メモリ等の画像格納部６ｃとを備えている。
【００２８】
投影・陰影処理部６ａは、入力部６ａから入力されるデータに基づいて、臓器内腔で指示された視点位置から魚眼レンズ方式で放射状に見たときの投影像を作成し、この投影像に対し所定の陰影法（ボクセル法など）により陰影づけを行い、その立体画像を画像格納部６ｃを介して三次元画像観察装置３に供給する。
【００２９】
視点位置指定部７は、オペレータによりマニュアルで又は視点位置移動部６により指示された視点位置Ｐｘの座標を設定し、その視点位置Ｐｘの座標を三次元画像作成部６に供給する。
【００３０】
視線方向指定部８は、例えば図２に示す処理を実行して、オペレータにより指示された視点位置Ｐｘにおける視線方向ベクトルＤを設定し、その視線方向ベクトルＤを三次元画像作成部６に供給する。
【００３１】
視点位置移動部９は、データ入力部１０のほか、視点移動方向指定器１１、視点移動量指定器１２、最小接近距離指定器１３、視点移動方法指定器１４、及び視点位置算出器１５を備えている。これら各指定器１１〜１４及び算出器１５は、ハード構成上、必ずしも別体のプロセッサとして装備する必要はなく、例えば所定のプロセッサに一体に搭載してもよい。
【００３２】
ここで、上記各指定器１１〜１４及び算出器１５の各処理例を中心として、この実施形態の全体の作用を図２〜図８に基づき説明する。
【００３３】
最初に、三次元画像処理装置が起動して、断層データ入力部１に入力された複数枚の断層画像データが三次元画像構築システム２（断層データ補間部４、画像二値化・領域抽出部５、三次元画像作成部６）を介して臓器内腔の三次元画像データが構築され、その三次元画像データが予め設定された視点及びその視線に沿った臓器内腔の立体画像として三次元画像観察装置３に表示されたとする。
【００３４】
ここで、立体画像の視点位置及びその視線方向は、視点位置指定部７及び視線方向指定部８により予め設定されている。
【００３５】
図２は、視線方向指定部９による視線方向設定例を説明するものである。即ち、ステップＳ１で臓器内腔の三次元画像データ（３Ｄデータ）と視点位置のデータを入力すると、ステップＳ２にて臓器内腔の画像上に視点位置を基準とした視線方向を示す矢印パターン（図２中のパターン参照）を設定し、これを三次元画像観察装置３に表示させる。
【００３６】
次いで、ステップＳ３でオペレータによる視線方向の指示を受け取る。例えば、オペレータが三次元画像観察装置３の画面を見ながら、マウス（入力デバイス）を操作して矢印パターン上でカーソル位置を所望の視線方向に合わせ、そのカーソル位置でマウスボタンをクリックすることで視線方向の指示を受け取る。
【００３７】
次いで、ステップＳ４で視点位置とカーソル位置との距離演算値を求めると、ステップＳ５にてその距離演算値分、カーソル位置の座標値を画面に垂直な方向に移動させ、ステップＳ６で視点位置Ｐｘから移動後のカーソル位置に向かう視線方向ベクトルＤを算出し、その算出した視線方向ベクトルＤをステップＳ７の処理で三次元画像作成部６に供給する。
【００３８】
次いで、上記の立体画像が表示されている状態において視点位置を移動させることを考える。この視点位置移動に際して、視点位置移動部６が図３〜図８に示す処理を実行する。
【００３９】
図３は、視点移動方向指定器１１の処理例を説明するものである。即ち、視点移動方向指定器１１は、ステップＳ１１にて臓器内部の立体画像及び視点位置のデータを入力すると、ステップＳ１２で臓器内腔の立体画像上に視点の移動方向を示す矢印パターンを設定し、これを三次元画像観察装置３に表示させる。
【００４０】
この状態で、「マニュアル指定」が指示された場合にはステップＳ１３に移行し、「自動指定」が指示された場合にはステップＳ１６に移行する。
【００４１】
ここで、「マニュアル指定」の場合には、ステップＳ１３で視点移動方向の指示を受け取る。例えば、オペレータが三次元画像観察装置３の画面を見ながら、マウスを操作して画面上の矢印パターンに沿ってカーソル位置を所望の移動方向に合わせ、そのカーソル位置でマウスボタンをクリックすることで視点移動方向に指示を受け取る。
【００４２】
次いで、ステップＳ１４で視点位置とカーソル位置との距離演算値を求めると、ステップＳ１５にて移動方向ベクトルＭを算出する。即ち、ステップＳ１５１で距離演算値分、カーソル位置の座標を画面に垂直な方向に移動させ、ステップＳ１５２にて現在の視点位置からカーソル位置に相当する移動後の視点位置に向けた移動方向ベクトルＭを算出する。
【００４３】
また、「自動指定」の場合には、ステップＳ１６にて視点の前方又は後方の移動指示を受ける。この前方又は後方の移動指示は、例えばオペレータが三次元画像観察装置３の画面を見ながら、マウスを操作してカーソル位置を画面上に表示された「前方移動」又は「後方移動」の意味を示すソフトウェアキーのいずれか一方に合わせ、そのカーソル位置でマウスボタンをクリックすることで与えられる。
【００４４】
次いで、ステップＳ１７で視点位置を画面に垂直な方向に移動し、移動後の視点位置の座標を求めると、ステップＳ１８にて移動前の視点位置の座標と移動後の視点位置の座標とを結ぶ移動方向ベクトルＭを算出する。
【００４５】
次いで、ステップＳ１９にて上記ステップＳ１５又はＳ１８で算出した移動方向ベクトルＭを視点移動方法指定器１４に供給する。
【００４６】
図４は、視点移動量指定器１２による処理例を説明するものである。即ち、ステップＳ２１で１回の操作で移動させる距離の入力モードを選択する。入力モードには、「マニュアル入力」と「自動入力」とがある。
【００４７】
「マニュアル入力」の場合は、例えば視点移動量Ｌの入力モードを更に「ｍｍ単位」又は「ピクセル単位」で選択可能となっており、その入力モードが選択されると、ステップＳ２２に移行し、選択された入力モードで指定された視点移動量Ｌをシステム２内のソフトウェア上に予め設定された数値入力用領域（メモリ）に入力する。
【００４８】
また、「自動入力」の場合は、視点の移動方向ベクトルの延長線上に存在する臓器表面ＳＦの手前で最小接近距離Ｌｍｉｎだけ離れた位置まで移動可能となっており、ステップＳ２３で視点移動方向の延長線上に存在する臓器表面ＳＦの点を求めると、ステップＳ２４にて視点と臓器表面ＳＦの点を結ぶ直線距離から最小接近距離Ｌｍｉｎを減算し、その減算値を視点移動量Ｌとする。
【００４９】
次いで、ステップＳ２５にて上記ステップＳ２２又はＳ２４で設定された視点移動量Ｌを視点移動方法指定器１４に供給する。
【００５０】
図５は、最小接近距離指定器１３の処理例を説明するものである。即ち、最小接近距離指定器１３は、ステップＳ３１で視点Ｐｘと臓器内腔の表面ＳＦとの間の最小接近距離Ｌｍｉｎ（距離の設定値）の入力モード、即ち「ｍｍ単位」又は「ピクセル単位」を選択する。ステップＳ３２にて指示された最小接近距離Ｌｍｉｎをシステム２内のソフトウェア上に予め設定された数値入力用領域（メモリ）に入力し、この最小接近距離ＬｍｉｎをステップＳ３３にて出力する。
【００５１】
図６は、視点移動方法指定器１４の処理例を説明するものである。即ち、視点移動方法指定器１４は、ステップＳ４１で臓器の３Ｄデータ、視点位置Ｐｘ、視点移動方向Ｍ、視点移動量Ｌ、最小接近距離Ｌｍｉｎの各データを上記各指定器から入力すると、ステップＳ４２にてオペレータからの視点移動モード、即ち「指定方向移動」又は「内壁追従移動」の選択指示を受ける。このステップＳ４２で「指定方向移動」が選択されるとステップＳ４３に移行し、「内壁追従移動」が選択されるとステップＳ４４に移行し、両ステップＳ４３及びＳ４４で夫々、上記各データを出力する。
【００５２】
図７及び図８は、視点位置算出器１５の処理例を説明するものである。この視点位置算出器１５では、視点移動方法指定器１４で指定された視点移動モード、即ち「指定方向移動」及び「内壁追従移動」に応じた処理を実行する。
【００５３】
図７は、「指定方向移動」の場合の処理を説明するものである。この場合にはは、指定位置算出器１５は、ステップＳ５１にて視点移動方法指定器１４から臓器の３Ｄデータ、視点位置Ｐｘ、視点移動方向ベクトルＭ、視点移動量Ｌ、最小接近距離Ｌｍｉｎの各データを入力すると、ステップＳ５２におけるステップＳ５２１及びＳ５２２にて視点の移動方向及びその移動方向に直交する方向に対する視点接近距離計測と視点位置移動に関する処理を実行する。
【００５４】
まず、ステップＳ５２１にてステップＳ１００〜Ｓ１０２の各処理を実行して視点移動方向における視点接近距離を算出する。即ち、ステップＳ１００にて視点の移動方向ベクトルＭに沿って現在の視点位置Ｐ０を視点移動量Ｌ分だけ移動させ、その移動位置における新たな視点位置Ｐ１の三次元座標値を算出すると、ステップＳ１０１にて新たな視点位置Ｐ１と視点移動方向に存在する臓器表面上の点ａとの距離Ｌｘを計測する。
【００５５】
次いで、ステップＳ１０２にて距離Ｌｘと最小接近距離Ｌｍｉｎとを比較し、その比較結果に応じて視点位置移動の有無を決定する。即ち、このステップＳ１０２の処理で距離演算値Ｌｘが最小接近距離Ｌｍｉｎよりも小さい（Ｌｘ＜Ｌｍｉｎ）と判断した場合は、新たな視点位置Ｐ１が点ａに対して最小接近距離Ｌｍｉｎよりも接近した位置に存在しているため、新たな視点位置Ｐ１への移動を回避し、現在の視点位置Ｐ０の座標値を変更しない。従って、移動方向ベクトルＭに沿う視点移動を中止する（最小接近距離Ｌmin と等しくなる位置まで位置を移動する（補正して移動））。
【００５６】
これとは逆に、ステップＳ１０２の処理で距離Ｌｘが最小接近距離Ｌｍｉｎ以上（Ｌｘ≧Ｌｍｉｎ）と判断した場合は、新たな視点位置Ｐ１が点ａに対して最小接近距離Ｌｍｉｎ以上となる位置に存在しているため、新たな視点位置Ｐ１への移動を許容し、現在の視点位置Ｐ０の座標値を新たに求めた視点位置Ｐ１の三次元座標値に変更する。従って、移動方向ベクトルＭに沿う視点移動を実行する。
【００５７】
上記ステップＳ５２１の処理（Ｓ１００〜Ｓ１０２の各処理）が終了すると、ステップＳ５２２の処理に移行し、ここでステップＳ１０３〜Ｓ１０５の各処理を実行して視点の移動方向に直交する方向における視点接近距離を算出する。
【００５８】
即ち、ステップＳ１０３にて移動方向ベクトルに直交する面内の視点位置Ｐｘを中心とする放射方向における最小接近距離Ｌｍｉｎの範囲内に臓器表面ＳＦ上の点ｂが存在するか否かを判断する。このステップＳ１０３で点ｂが存在すると判断した場合には、ステップＳ１０４の処理に移行し、視点位置と臓器表面ＳＦ上の点ｂとを結ぶベクトル上の最小接近距離Ｌｍｉｎに相当する位置に視点を移動させ、この移動位置における新たな視点位置の三次元座標値を求め、更新する。
【００５９】
ステップＳ１０５にて同様に視点を中心とする放射方向の最小接近距離Ｌｍｉｎの範囲内に存在する臓器表面ＳＦ上の点に対しても最小接近距離Ｌｍｉｎとなるように視点位置を移動させ、その移動位置における新たな視点位置の三次元座標値を求める。
【００６０】
上記ステップＳ５２（Ｓ５２１及びＳ５２２）の処理が終了すると、ステップＳ５３に移行し、視点位置の座標値を視点位置指定部７を介して三次元画像作成部６に出力する。
【００６１】
図８は、「内壁追従移動」の場合の処理を説明するものである。この場合には、指定位置算出器１５は、ステップＳ６１で視点移動方法指定器１４から臓器の３Ｄデータ、視点位置Ｐ、視点移動方向ベクトルＭ、視点移動量Ｌ、最小接近距離Ｌｍｉｎの各データを入力すると、ステップＳ６２にてステップＳ１１０〜Ｓ１１８の各処理を実行する。
【００６２】
即ち、ステップＳ１１０にて視点の移動方向ベクトルＭに直交する面ＭＰ内の視点位置Ｐｘを中心とする放射方向Ｒ…Ｒにおける視点Ｐｘと臓器表面ＳＦ上の点ｂとの間の各距離の演算値を求めると、ステップＳ１１１にて求めた各距離の演算値の内の最も小さい演算値Ｌｂ（設定値）をもつ点ｂ、即ち視点から最も近い点ｂを調べる。
【００６３】
次いで、ステップＳ１１２にて臓器の３Ｄデータに基づいて、点ｂの位置における臓器表面ＳＦの法線ベクトルを算出すると、ステップＳ１１３にて視点位置を法線ベクトル上の上記ステップＳ１１１で求めた距離値Ｌｂに相当する位置に移動させ、その移動位置の三次元座標値を算出する。
【００６４】
次いで、ステップＳ１１４にて臓器の３Ｄデータ上で点ｂの近傍位置を調べ、立体画像の表示されている画面に垂直な方向に存在する臓器表面ＳＦ上の点を調べる。ステップＳ１１５にて臓器表面ＳＦ上の点の中から、視点の移動方向ベクトル上に存在する点で最も近い点を調べる。
【００６５】
次いで、ステップＳ１１６にて臓器の３Ｄデータに基づいて、臓器表面ＳＦの法線ベクトルを算出する。ステップＳ１１７にて求めた法線ベクトル上に存在し、表面と視点の間の距離が上記ステップＳ１１１で求めた距離Ｌｂと等しくなる位置に視点位置を移動する。
【００６６】
次いで、ステップＳ１１８にて上記ステップＳ１１４〜Ｓ１１７までの各処理を移動前と移動後の視点の間の距離（表面距離）が入力された視点移動量Ｌと等しくなるまで、繰り返し行う。
【００６７】
上記ステップＳ６２（Ｓ１１０〜Ｓ１１８）の処理が終了すると、ステップＳ６３の処理に移行し、視点位置の座標値を視点位置指定部７を介して三次元画像作成部６に出力する。
【００６８】
このように「指定方向移動」又は「内壁追従移動」のいずれの移動モードにおいても、三次元画像作成部６では、臓器内腔の形状に応じて上記の如く新たに設定された視点位置から見た立体画像を作成し、これを三次元画像観察装置３に供給する。
【００６９】
従って、この実施形態に係る三次元画像処理装置にあっては、視点移動時には臓器内腔の表面までの距離を視点の位置からチェックし、視点の進もうとする方向の一定距離内に表面が存在する場合には、視点位置がそれ以上臓器に近づかないよう移動範囲を制御したため、臓器内腔の内壁形状に沿って視点を自動的に移動させることができ、従来のように視点が内壁の内に入り込む事態を殆ど回避できる。
【００７０】
これにより、オペレータは、視点移動時に視点位置及びその視線方向の指定に関する比較的難しい操作をわざわざその都度、行わなくても、例えば視点の前後動の指定等の比較的簡単な操作を行うだけで、所望の視点位置から見た立体画像を内視鏡画像を見る如く観察できるため、電子内視鏡と同等の操作感を比較的簡単な操作で実現でき、臓器内腔の形態情報を正確に把握できる。
【００７１】
なお、上記実施形態に係る三次元画像処理装置は、視点位置の移動経路を制御する構成としたが、視点位置だけでなく視線方向についても臓器内腔の内壁形状に沿って制御してもよい。
【００７２】
この場合には、例えば視点の移動経路に存在する物体表面の法線ベクトルを求め、その物体表面からの法線ベクトルと平行な二次元平面を求め、その二次元平面と直交するベクトルを算出するアルゴリズムを実行する手段を設けることで、視点移動時における視点の視線方向を臓器内腔の内壁形状に沿った所望の角度に補正できる。これにより、上記効果に加え、視点移動時に常に臓器内腔の内壁形状に沿った見やすい方向から臓器内腔の形態情報を観察できる利点がある。
【００７３】
次に、この発明の応用例を図９に基づいて説明する。この応用例は、上記構成に加え、治療計画支援用の各種ツールを搭載したものである。
【００７４】
図９に示す三次元画像処理装置は、上記と同等の断層データ入力装置２０と、治療計画支援用ツール（臓器表面形状加工部及び物体挿入配置部）を更に搭載した三次元画像構築ユニット３０と、上記三次元画像観察装置と同等の構成に加え治療計画支援用ツール（カラー合成部）を一体に搭載した三次元画像合成観察装置４０とを備えている。
【００７５】
三次元画像構築ユニット３０は、上記と同等の構成（断層データ補間部３１、画像二値化・領域抽出部３２、三次元画像作成部３３、視点位置指定部（図示しない）、視線方向指定部３４、視点位置移動部３５）に加え、治療計画支援用ツールとしての臓器表面形状加工部３６及び物体挿入配置部３７を装備している。
【００７６】
この内、臓器表面形状加工部３６は、立体画像上で関心部位の臓器表面を削るアルゴリズムを実行可能なプロセッサ等から成り、例えば指示された内壁表面の一部を削り、その削った位置に例えば三次元画像合成観察装置４０により病巣部をカラー合成するようになっている。従って、オペレータは臓器内腔における病巣部の位置関係を容易に把握できる。
【００７７】
三次元物体挿入配置部３８は、臓器内腔に任意形状の三次元物体を配置するアルゴリズムを実行可能なプロセッサ等から成り、例えば動脈瘤などの内腔に対して球状の詰め物を挿入配置するようになっている（この処理を「エンボライゼーション」とも呼ぶ）。
【００７８】
三次元画像合成観察装置４０は、複数の三次元画像を互いにカラー合成するアルゴリズムを実行可能なプロセッサ等から成るカラー合成部（図示しない）を一体に搭載し、対象臓器の内腔に存在する腫瘍などの他の臓器を不透明又は半透明のカラー画像として合成表示させる。
【００７９】
従って、この応用例に係る三次元画像処理装置では、上記の臓器内腔の形態情報を観察する利点に加え、他の臓器との位置関係、カラー合成表示、治療計画等の実際の処置に適した処理などが可能となり、診断・治療の分野における応用範囲をより一層拡大させることができる。
【００８０】
なお、治療計画支援用ツールは、上記構成に限定されるものでなく、例えば臓器内腔を移動している視点の位置を臓器外部から見た立体画像、例えば頭蓋骨と脳血管との半透明合成画像上に球等のマーキングとして合成表示（半透明合成表示）するためのツールや、臓器内腔を移動させるための視点の大まかな位置（概略位置）を臓器外部から見た立体画像、例えば血管表面の立体画像上で直接指定するためのツールを加えてもよい。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る三次元画像処理装置によると、視点の移動方向を含む移動経路に関するデータを指定し、この視点と臓器内腔の表面との距離を求め、この距離が設定値以上になる状態を維持するように上記移動経路に関するデータを補正し、この補正された移動経路に沿って視点を移動し、その移動している視点から見た臓器内腔の立体画像をリアルタイムにモニタに表示するようにしたため、臓器内腔の表面形状に沿って視点を移動させることができ、これにより、従来のように視点が内壁の内に入り込む事態を殆ど回避できると共に、臓器内腔における視点移動に関する操作性を大幅に高め、臓器内腔の形態情報を比較的簡単に且つ容易に取得できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る三次元画像処理装置の全体構成を示す概略ブロック図。
【図２】視線方向指定部の処理概念を示す概略フローチャート。
【図３】視点移動方向指定器の処理概念を示す概略フローチャート。
【図４】視点移動量指定器の処理概念を示す概略フローチャート。
【図５】最小接近距離指定器の処理概念を示す概略フローチャート。
【図６】視点移動方法指定器の処理概念を示す概略フローチャート。
【図７】視点位置算出器の「指定方向移動」の場合の処理概念を示す概略フローチャート。
【図８】視点位置算出器の「内壁追従移動」の場合の処理概念を示す概略フローチャート。
【図９】応用例に係る三次元画像処理装置の全体構成を示す概略ブロック図。
【符号の説明】
１断層データ入力装置
２三次元画像構築システム
３三次元画像観察システム
４断層データ補間部
５画像二値化・領域抽出部
６三次元画像作成部
７視点位置指定部
８視線方向指定部
９視点位置移動部
１０データ入力部
１１視点移動方向指定器
１２視点移動量指定器
１３最小接近距離指定器
１４視点移動方法指定器
１５視点位置算出器

Claims

被検体の対象部位に関する三次元画像データに基づいて、その対象部位の臓器内腔に定めた視点から見た立体画像を表示する三次元画像処理装置において、
前記視点の移動方向を含む移動経路に関するデータを指定する指定手段と、
前記視点と前記臓器内腔の表面との距離を求める演算手段と、
前記距離が設定値以上になる状態を維持するように上記移動経路に関するデータを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された移動経路に沿って視点を移動し、その移動している視点から見た前記臓器内腔の立体画像をリアルタイムでモニタに表示する表示手段とを備えたことを特徴とする三次元画像処理装置。
前記指定手段は、前記移動経路に関するデータを手動又は自動で指定する手段である請求項１記載の三次元画像処理装置。
前記距離は、前記移動方向における距離及び当該移動方向に直交する方向における距離の内の少なくとも１つを含む請求項２記載の三次元画像処理装置。
前記指定手段は前記視点における視線方向の情報を指定する手段を備え、前記補正手段は前記表面形状データに基づいて上記視線方向の情報を補正する手段を備えた請求項１記載の三次元画像処理装置。
前記臓器内腔の立体画像上に前記臓器内腔に隣接する別の臓器をカラー合成する手段を更に備えた請求項１記載の三次元画像処理装置。
前記臓器内腔の立体画像における当該臓器内腔の表面の内の少なくとも一部を削る手段を更に備えた請求項１記載の三次元画像処理装置。
前記臓器内腔の立体画像上に任意形状の三次元物体を配置する手段を更に備えた請求項１記載の三次元画像処理装置。
前記臓器内腔における視点の位置を当該臓器の外部から見た立体画像上にマーキング表示する手段を更に備えた請求項１記載の三次元画像処理装置。
前記臓器内腔における前記視点の移動経路に関する概略位置を臓器外部から見た立体画像上で指定する手段を更に備えた請求項１記載の三次元画像処理装置。