JP4607399B2

JP4607399B2 - 三次元画像の表示装置および表示方法

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Publication number: JP4607399B2
Application number: JP2001508778A
Authority: JP
Inventors: 漢俊金
Original assignee: 漢俊金
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2020-06-28
Also published as: CN1194324C; CA2377501A1; KR20020021798A; US6888546B1; EP1207495B1; CN1357132A; ATE518215T1; EP1207495A1; EP1207495A4; WO2001003065A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、医療用コンピュータシステムにおける三次元画像の表示装置および表示方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
医療分野の一例として、歯科矯正を例にとって説明する。
矯正治療では、いわゆる出っ歯や受け口、歯並びの改善等の不正咬合の治療を行うが、治療は単に歯をきれいに並べるというものではない。たとえば前歯部の歯並びや噛み合わせは、口元および顔貌の審美性に深く関わっている。噛み合わせは、上顎と下顎の歯列が対になって構成されているため、顔貌および咬合面の両方で良好な治療結果を得るためには、顎骨における歯の位置、上下顎骨間のずれ、顎骨と顔貌頭蓋との位置関係等を十分考慮し、治療していく必要がある。
【０００３】
そのため、１９４０年頃より導入された頭部Ｘ線規格写真は、現在においても、矯正臨床・研究において、歯、顎、頭蓋に関する多くの情報を得るための必須の検査資料として多用されている。
一般に骨上にある解剖学的計測点（ランドマーク）はヒトに共通して認められ、人種間の骨格形態の違いや、個々の骨格形態を知る上で広く用いられている。矯正では、これらランドマーク間の距離、角度を算出し、患者の骨格形態のパターンや歯の位置等の分類、問題点の特定、治療計画等の各種診断や、治療前後の変化や成長による変化の評価に用いられる。
【０００４】
頭部Ｘ線規格写真は、通常、イヤーロッド（Ear-rod)と呼ばれる棒を左右外耳穴に当て、頭部を規格設定して撮影されるが、設定にある程度のばらつきがあり、正確性に限界がある。また、人体を透視するＸ線写真であるから、たとえば側貌写真の場合は、左右の骨が重なり合って、計測部位が見にくいこともある。
そこで、近年、ＣＴやＭＲＩと呼ばれる断層撮影装置で得られた断層データを、コンピュータ上で立体構築して、ヒトの顎顔面頭蓋を観察できるような画像処理技術（コンピュータソフトウェア）が開発されている。
【０００５】
現存するコンピュータソフトウェアでは、多断層画像データに基づきディスプレイ上に三次元画像を構築し、その画像をディスプレイ上で自由に回転、移動させることができ、任意の視点で三次元画像を観察できる。
また、断層したい部分（範囲）や位置、断層の方向（断層面）をディスプレイ上で任意に設定し、その断層面の画像を表示させることもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現在のコンピュータシステムやソフトウェアでは、解剖学的計測点（ランドマーク）を基準とする基準面を設定し、その設定した基準面に基づく三次元画像を表示したり、設定した基準面に基づいて三次元画像を回転させる等の処理ができないという欠点があった。
【０００７】
このため、ひとりの患者の過去のデータと現在のデータとを比較しようとした場合、表示される画像は、それぞれ、解剖学的なランドマークを基準とした画像ではなく、撮影時に位置決めされた基準軸を基準として表示された画像である。しかも、撮影時に位置決めされた基準軸は、撮影の都度設定されるものであるから、比較しようとする２つの画像は、基準軸が一致しておらず、両画像を正しく比較することができないという課題があった。
【０００８】
同様に、複数の患者の骨格形態等を比較する場合においても、各画像は撮影時に位置決めされた基準軸に基づいて三次元画像として構築されているので、複数の画像を同じ基準軸に基づいて相互に比較することができないという課題があった。
この発明は、かかる背景のもとになされたもので、多断層撮影データに基づいて、ディスプレイ上で三次元画像を表示することができ、その表示された三次元画像に現れている複数の解剖学的なランドマークを指定することによって、指定されたランドマークを基準とする基準面を作成し、表示される画像をランドマークを基準とした作成された基準面に基づく画像に修正することのできる表示装置および表示処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、多断層画像データが記憶された断層データ記憶手段と、表示手段と、前記断層データ記憶手段に記憶された多断層画像データを元に三次元画像を構築して前記表示手段に表示させる三次元画像構築手段と、前記表示手段に表示された三次元画像において、少なくとも３つの解剖学的なランドマークが指定されたときに、それら少なくとも３つのランドマークの座標を記憶する手段と、前記記憶された少なくとも３つのランドマークの座標に基づいて、解剖学的な基準面を作成する基準面作成手段であって、当該基準面作成手段は、３つのランドマークの座標を通る平面を第１基準面とし、２つのランドマーク（先に用いたランドマークと重複してもよい）を結ぶ線分を通り、かつ前記第１基準面と直交する平面を第２基準面とし、１つのランドマーク（先に用いたランドマークと重複してもよい）を通り、かつ、前記第１基準面および第２基準面とそれぞれ直交する平面を第３基準面とする基準面作成手段と、前記三次元画像構築手段で構築された三次元画像を、作成された解剖学的な基準面に基づいて位置表示が修正された三次元画像に修正する三次元画像修正手段と、を含むことを特徴とする三次元画像の表示装置である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の表示装置であって、前記三次元画像修正手段は、修正した三次元画像を前記表示手段に表示させることを特徴とする、三次元画像の表示装置である。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の表示装置であって、前記表示手段には、修正された三次元画像と一緒に前記基準面作成手段の作成した解剖学的な基準面が表示されることを特徴とする、三次元画像の表示装置である。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の表示装置であって、前記表示手段に表示された解剖学的な基準面に基づいて位置表示が修正された三次元画像に対する断層面または切断面を表示すべき要求が与えられたことに応答して、解剖学的な基準面に基づく二次元画像を前記表示手段に表示させる表示制御手段をさらに含むことを特徴とする、三次元画像の表示装置である。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の表示装置であって、解剖学的な基準面には、人体頭部の上下を分ける面である水平基準面、前後を分ける面である前頭面、および左右を分ける面である矢状面が含まれることを特徴とする、三次元画像の表示装置である。
請求項６記載の発明は、多断層画像データが記憶された断層データファイルを作成し、そのファイルに記憶された多断層画像データを元に三次元画像を構築してディスプレイに表示し、表示された三次元画像における解剖学的なランドマークが指定されたときに、そのランドマークを三次元画像上に表示するとともに、ランドマークの座標を記憶し、少なくとも３つのランドマークが指定されたことに応答して、その３つのランドマークの座標を通る平面を第１基準面とし、さらに、２つのランドマーク（先に指定したランドマークと重複可能）が指定されたことに応答して、この２つのランドマークを結ぶ線分を通り、かつ、第１基準面と直交する平面を第２基準面とし、さらに、１つのランドマーク（先に指定したランドマークと重複可能）が指定されたことに応答して、このランドマークを通り、かつ、第１基準面および第２基準面とそれぞれ直交する平面を第３基準面とし、前記第１基準面、第２基準面および第３基準面が互いに交差する位置に形成されるＸ₀ 軸、Ｙ₀ 軸、Ｚ₀ 軸が基準となるように、三次元画像の座標を修正して表示することを特徴とする、三次元画像の表示方法である。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の表示方法であって、修正して表示される三次元画像には、一緒に、前記第１基準面、第２基準面および第３基準面ならびに／またはＸ₀ 軸、Ｙ₀ 軸およびＺ₀ 軸を表示させることができる、三次元画像の表示方法である。
請求項８記載の発明は、請求項６記載の表示方法であって、前記表示された三次元画像に対し、その三次元画像の任意の断層面または切断面の表示が要求されたことに基づき、前記Ｘ₀ 軸、Ｙ₀ 軸、Ｚ₀ 軸を基準とした二次元画像を表示させることを特徴とする、三次元画像の表示方法である。
【００１４】
請求項９記載の発明は、請求項６記載の表示方法であって、前記第１基準面は上下を分ける水平基準面、前記第２基準面は前後を分ける前頭面、前記第３基準面は左右を分ける矢状面であることを特徴とする、三次元画像の表示方法である。
請求項１０記載の発明は、多数の層からなる多断層画像データが記憶された断層データファイルをメモリ領域に形成する処理、ＸＹＺの座標系で表わされる三次元画像データファイルをメモリ領域に形成する処理、多断層画像データを三次元画像データファイル上の三次元データにアドレス変換し、三次元画像データファイル上で位置決めして三次元画像を表示させる処理、表示された三次元画像における解剖学的なランドマークが少なくとも３つ指定されたことに応答して、その３点が含まれる平面を解剖学的基準面として作成する処理であって、前記解剖学的基準面の作成処理は、表示された三次元画像における解剖学的なランドマークが少なくとも３つ指定されたことに応答して、その３つのランドマークの座標を通る平面を第１基準面とし、さらに、２つのランドマーク（先に指定されたランドマークと重複してもよい）が指定されたことに応答して、この２つのランドマークを結ぶ線分を通り、かつ、前記第１基準面と直交する平面を第２基準面とし、さらに、１つのランドマーク（先に指定されたランドマークと重複してもよい）が指定されたことに応答して、このランドマークを通り、かつ、前記第１基準面および第２基準面とそれぞれ直交する平面を第３基準面とする処理を含み、作成された解剖学的基準面を基準にして、三次元データのアドレスを修正する処理、をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００１５】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の記録媒体であって、アドレスが修正された三次元データを表示する処理を含む、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の記録媒体であって、アドレスが修正された三次元データを表示後、その表示された三次元データに対する任意の箇所の断層面または切断面の表示要求に応答して、その任意の面の断層面または切断面を表わす二次元画像を、アドレスが修正された三次元データに基づく二次元データとして表示する処理を含む、コンピュータ読取可能な記録媒体である。
【００１６】
請求項１３記載の発明は、請求項１１記載の記録媒体であって、解剖学的基準面（第１基準面，第２基準面，第３基準面）をアドレスが修正された三次元データと共に表示する処理を含む、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
この発明によれば、医療用コンピュータシステムにおいて、ディスプレイに表示される三次元画像を、解剖学的基準面を元にした三次元画像に表示位置（座標値やアドレス）を修正することができる。これにより、三次元表示される画像は、撮影時の基準面に基づいて表示された画像ではなく、解剖学的な基準面に基づく画像となるから、三次元画像に解剖学的な方向づけができ、解剖学上、形態計測学上の正しい方向、あるいはいつも再現性の得られる方向から画像の形態を計測、評価、比較することが可能になる。
【００１７】
また、基準面に基づいて表示される三次元画像は、従来と同様、任意の角度に回転させたり、任意の断面を切断したりすることももちろんできる。その場合も、解剖学的な基準面が基準となっているから、再現性のある三次元画像や切断面の断層像を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下には、図面を参照して、この発明の一実施形態について具体的に説明をする。
まず、発明が解決しようとする課題について、もう一度、具体的に説明しておく。
【００１９】
図１Ａは、ＣＴ装置１で患者Ｐの頭部Ｈ等の断層撮影をする様子を示す図解図である。患者Ｐは、撮影台２上の予め定められた位置に仰向けに横たわる。この時必要があれば、簡単な係止装置等で患者Ｐの体が固定される。そして撮影台２は矢印３方向へ進み、撮影リング４内へ進入する。撮影は、撮影リング４の周面に沿って、スパイラル状に撮像部が移動することで行われ、多断層データが得られる。
【００２０】
ところで、図１Ｂに示すように、撮影リング４の中心軸５と、撮影リング４内に入った患者の頭部Ｈの中心軸とは必ずしも一致せず、むしろ２つの軸はずれていることの方が多い。また、患者の頭部Ｈの中心軸は、撮影リング４の中心軸５に対し、撮影の都度、ずれ量やずれ方向が異なる。
そのため、ＣＴ装置１で得られる断層データは、撮影リング４からみた患者の頭部Ｈの断層データとなり、撮影位置（撮影リング４の位置）を基準にしたデータである。
【００２１】
このため、かかるＣＴ装置から得られる多断層画像データを、三次元画像に構築した場合、図２に示すように、その基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚは、撮影時の基準位置（撮影リング４の位置）に基づいて決定される。
一方、患者の骨格形態や歯の位置等を正しく把握するためには、所定の解剖学的ランドマークを元に設定した基準軸Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 を基準にした三次元画像を観察しなければならない。
【００２２】
ところが従来の三次元画像は、上述したように、撮影時の基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚに基づく画像であったので、画像毎に基準軸が異なり、画像同士を比較したり、同じ画像の左右の位置や傾き等を計測しても、正確な値が得られない等の問題があった。
この実施形態では、図２において、撮影時の基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚに基づく三次元画像を、解剖学的ランドマークによって設定した基準面に基づく画像に変換して、ランドマークによる基準面を基準とした三次元画像を表示できるコンピュータシステムおよびかかる画像の表示方法を提供するものである。
【００２３】
図３は、この発明の一実施形態にかかるコンピュータシステムの構成を示すブロック図である。このシステムには、処理中枢としてのＣＰＵ１１が備えられており、ＣＰＵ１１には大容量メモリとしてのハードディスク１２やＲＡＭ等のワークメモリ、キャッシュメモリ等のメモリ１３が連結されている。上記以外の他のメモリがＣＰＵ１１に接続されていてももちろん構わない。
【００２４】
また、データや指令コマンドを入力するためのキーボード１４、データや画像等を表示するためのディスプレイ１５、マウス１６および記録媒体２１に記録されたデータの読み取りおよび記録媒体２１へのデータの書き込みを行うためのリーダ・ライタ１７が、それぞれ、ＣＰＵ１１に接続されている。ディスプレイ１５は、その表示面にいわゆるタッチパネル構造１８が備えられていて、表示面上の指定した場所を設定したり、表示面に現れるコマンドキー等を押圧操作できるようにされていてもよい。
【００２５】
図４は、図３に示すシステムにより実行される処理動作全体の概要を示すフローチャートである。図４の流れに従って、図３のシステムにより実行される処理内容全体の概略について、まず、説明をする。
ＣＴ装置で撮影された多断層画像データ（以下ＣＴデータという）は、光ディスク、フレキシブルディスク、ＤＶＤ（ディジタルビデオディスク）等の情報記録媒体２１に記録されている。この情報記録媒体２１がリーダ・ライタ１７にセットされて、たとえば読み取り開始スイッチが押されることによって、情報記録媒体２１に記録されたＣＴデータが読み込まれてハードディスク１２に記録され、断層データファイルが作成される（ステップＳ１）。
【００２６】
ＣＴデータの読み込みが完了後、キーボード１４やマウス１６が操作されて、三次元画像表示指令が与えられると（ステップＳ２）、ＣＰＵ１１はハードディスク１２またはメモリ１３にランドマークによる基準面データが既に記録されているか否かの判別をする（ステップＳ３）。
初期状態では、ランドマークによる基準面データは記録されていないから、ハードディスク１２に断層データファイルとして記録されているＣＴデータを撮影時の基準面に基づき三次元画像データに変換する処理を行う（ステップＳ４）。変換によって、キャッシュメモリ１３に三次元画像データファイルが作成される。
【００２７】
変換された三次元画像データはディスプレイ１５に与えられ、ディスプレイ１５に三次元画像が表示される（ステップＳ６）。
ランドマークによる基準面データがある場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、ハードディスク１２から読み出されたＣＴデータを、単に三次元画像データに変換するのではなく、その三次元データをランドマークによる基準軸に基づく三次元画像データとして位置修正し（ステップＳ５）、その画像データが三次元画像として表示される（ステップＳ６）。
【００２８】
次いで、ＣＰＵ１１によりランドマークによる基準面作成モードか否かの判別がされる（ステップＳ７）。たとえばディスプレイ１５には、図５に示すように、三次元画像３０とともに、基準面作成モードを設定するためのキー３１が表示され、このキーにカーソルが合わされてクリック等されることによって、ＣＰＵ１１による処理はランドマークによる基準面の作成処理に移る（ステップＳ８）。ランドマークによる基準面作成処理の詳細は後述する。
【００２９】
ステップＳ７で、ランドマークによる基準面作成モードでないと判断された場合には、ＣＰＵ１１により、断層像表示モードか否かの判別がされる（ステップＳ１０）。たとえばディスプレイ１５には、図５に示すように、三次元画像３０とともに、断層像表示モードを設定するキー３２が表示されており、このキーがカーソルで指定されてクリック等されることにより、ディスプレイ１５に表示されていた三次元画像に代えて、断層像が表示される（ステップＳ１１）。断層像は、図６に例示すように、複数、たとえば９や１６の断層像３３が１度に表示され、たとえばその１枚にカーソルを合わせてクリックすることによって、その１枚の断層像を拡大表示することもできる。
【００３０】
さらに、ステップＳ２で三次元表示指令が入力されなかったり、ステップＳ１０で断層像表示モードと判別されなかった場合には、この発明の特徴とは関係のない他の各種の処理へと進む（ステップＳ１２）。
そして、終了指令が入力されることによって（ステップＳ９）、この処理は終わる。
【００３１】
ステップＳ１０，Ｓ１１において、断層像が表示される場合、その断層像は、解剖学的ランドマークによって設定した基準面に基づく断層像である場合と、撮影時の基準軸に基づく断層像である場合とがある。ステップＳ３の判断が肯定され、ステップＳ５において解剖学的ランドマークによって設定された基準面に基づく三次元データがステップＳ６で表示されており、その三次元画像の断層像が表示される場合は、この表示される断層像は、解剖学的ランドマークによって設定された基準面に基づく断層像となる。
【００３２】
つまり、解剖学的ランドマークによる基準面が設定された場合には、三次元画像がその設定された基準面に基づいて表示されると共に、その三次元画像の断層面、切断面等の二次元画像を表示する場合には、二次元画像は解剖学的ランドマークに基づいて設定された基準面を基準とした二次元画像として表示される。
従って、解剖学的ランドマークに基づく基準面が設定された後は、二次元画像の表示基準も上記基準面に基づくものとなり、二次元画像の表示が同じ基準に基づいて行われることになり、二次元画像についても、その再現性が良く、かつ計測分析が正しく行える。
【００３３】
次に、ステップＳ８で述べたランドマークによる基準面の作成処理について具体的に説明する。この処理が、この実施形態の特徴の１つである。図７〜図９に、ランドマークによる基準面の作成処理のフローチャートを示す。
この処理では、まず、図１０に示すように、ディスプレイ１５に患者の三次元画像３０が表示されるとともに、基準面作成用画面３５が表示される（ステップＳ２１）。
【００３４】
基準面作成用画面３５には、水平基準面を入力するためのランドマーク指定番号１〜４が表示された領域３６、第１垂直基準面を入力するためのランドマーク指定番号５，６が表示された領域３７および第２垂直基準面を指定するためのランドマーク番号７，８が表示された領域３８が表示されている。基準面の指定は、通常、水平基準面の指定から始まる。指定するランドマーク番号１〜４のいずれかのボタンが押されて、そのボタンに対応するランドマークが三次元画像３０上で指定されることによって、指定番号に対応してランドマークが定まる。三次元画像３０上の指定された場所（ランドマーク）にはマークが表示される。また、ランドマーク番号に対応して、そのランドマーク名（たとえば「左外耳洞上縁最上部」）を入力することもできる。
【００３５】
ランドマークの指定では、先に指定したランドマークを後に指定するランドマークとして再利用することも可能である。
ところで、図１０において、三次元画像３０は、患者の頭部Ｈの皮膚等の表層部分が透かされた骨格画像が示されている。基準面の作成処理では、骨上にある解剖学的ランドマークが基準面を決める上でのポイントになるから、骨格形態の画像が三次元画像として表示される。ＣＴデータに基づいて三次元画像を構築する場合に、外観（皮膚）の画像にするか、表層部分を透かして骨格画像とするか、さらには骨格画像の内部形態の画像とするかは、透明度および表示レベルを変えることによって行うことができる。
【００３６】
三次元骨格画像３０は、左右、上下、斜めに回転移動させることができるから、ユーザは、三次元骨格画像３０を視点を変えて表示しながら、その画像上で、必要なランドマークを指定する。
ランドマークが指定されると（ステップＳ２２）、指定されたランドマークは三次元画像３０中に表示される（ステップＳ２３）。
【００３７】
一例として、代表的な水平基準面の１つであるフランクフルト平面を画像上で設定する場合を例にとって説明する。フランクフルト平面は、左右の外耳洞上縁最上部と、左側と右側の眼窩下縁最下点の中点もしくはそのどちらかの点を含む水平面である。
そこで、この水平面を設定するために、図１０に示すような三次元の骨格形態像３０を回転させて、最も確認しやすい角度、たとえば図１１の角度で、右の外耳洞上縁最上点Ｐｏ（Ｒ）と、右の眼窩下縁最下点Ｏｒ（Ｒ）とを指定する。
【００３８】
同様に、図１２のような左側の画像を表示して、左の外耳洞上縁最上点Ｐｏ（Ｌ）および左の眼窩下縁最下点Ｏｒ（Ｌ）を指定する。
ＣＰＵ１１では、これら４つのランドマーク１〜４が入力されたと判別すると（ステップＳ２６）、ランドマーク指定番号３，４に対応して入力されたランドマーク３，４の中点を算出する（ステップＳ２７）。
【００３９】
そして入力された２つのランドマーク１，２と、算出された中点のランドマークとに基づいて水平基準面が設定される（ステップＳ２８）。
ステップＳ２２〜Ｓ２６のランドマークの入力においては、三次元の骨格画像を任意の視点で見ながら、ランドマークを指定するので、正しくランドマークが入力できるという利点がある。
【００４０】
上述の例では、眼窩下縁最下点は左右の眼窩下縁最下点の中点にしたので、左右両方の眼窩下縁最下点をランドマークとして入力する例を示したが、いずれか一方の眼窩下縁最下点をランドマークとして入力する構成であってもよい。その場合は、一方の眼窩下縁最下点をランドマークとして入力した後（ステップＳ２４）、入力完了指令を入力すれば、ステップＳ２８で水平基準面が設定される。
【００４１】
そして設定された水平基準面は、三次元骨格画像と重ね合わせて表示される（ステップＳ２９）。また、水平基準面（フランクフルト面）が設定されると、設定された水平基準面を基準にその画像の位置表示が修正される（ステップＳ３０）。
次に水平的な位置づけができた画面に対して、正面がどこかを設定するために、第１垂直基準面作成用画面の入力モードとなる。
【００４２】
この処理では、既に指定しているランドマークを使用することができ、そのマークを使用する場合には、そのランドマーク番号を入力すると、そのマークが三次元画像中に表示される（ステップＳ３３）。具体的には、先に指定した左右の外耳洞上縁最上点を、第１垂直基準面設定のための２つのランドマークとして使用することができる。
【００４３】
もちろん、先に指定したランドマークを使用しない場合には、新たなランドマークを三次元画像上で指定すればよく（ステップＳ３２）、指定されたランドマークが三次元画像中に表示される（ステップＳ３３）。
ＣＰＵ１１は、２つのランドマークの指定があり、それが確定したと判別すると（ステップＳ３４）、その２つのランドマークを通り、かつ、先に決定した水平基準面に垂直な面を第１垂直基準面として設定する（ステップＳ３５）。
【００４４】
この第１垂直基準面は、図１３に１ｓｔＶＰとして示す平面であって、この第１垂直基準面１ｓｔＶＰによって頭部Ｈは前後に分けられる。
図１３に示すように、三次元画像は、設定された水平基準面と第１垂直基準面とに基づいて位置表示が修正され、基準面とともに表示される（ステップＳ３６，Ｓ３７）。
【００４５】
次に頭部を左右に分けるための第２の垂直基準面（正中面）が設定される。この第２垂直基準面は、水平基準面および第１垂直基準面に垂直な面であるから、１つのランドマークだけ、または、２つのランドマークを指定してその中点が特定されれば決定できる。
第２垂直基準面の設定においても、既に指定したランドマークを使用することができ、使用する場合には、それが左右眼窩下縁最下点の中点として算出されているか否かの判別がされる（ステップＳ３９）。
【００４６】
もし既指定のランドマークを使用しない場合には、新たなランドマークの指定も可能である（ステップＳ４０）。また、１つのランドマークだけを指定すれば足りるから、１つのランドマークだけを指定するか、２つのランドマークの中点を求めるかのいずれかが選択できるようになっている（ステップＳ４１，Ｓ４２）。
【００４７】
そして最終的に１つのランドマークまたは２つのランドマークの中点が算出されると、指定された１つのランドマークまたは２つのランドマークの算出された中点を通り、水平基準面および第１垂直基準面に垂直な面が第２垂直基準面として設定される（ステップＳ４３）。
また、設定された３つの基準面に基づいて、新基準軸、すなわちＸ₀ 軸、Ｙ₀ 軸およびＺ₀ 軸が決定される（ステップＳ４４）。
【００４８】
そして設定された基準面および新基準軸を表示する。そして、基準面によって位置表示が修正された三次元画像が表示される（ステップＳ４５）。
表示される三次元画像が、解剖学的ランドマークに基づいて設定された基準面に基づく画像の場合、その三次元画像の断層面や切断面といった二次元画像も、解剖学的ランドマークに基づく基準面を基準とした画像となる。従って、基準面に基づく三次元画像から、任意の断層面や切断面を作成した場合に、その作成した断層面や切断面という二次元画像についても、三次元画像の場合と同様、同じ基準面に基づく再現性のある画像となる。
【００４９】
上記実施形態では、水平基準面、第１垂直基準面、第２垂直基準面が設定されると、それら設定された各基準面が順次三次元骨格画像と重ね合わせて表示され、画像の位置表示の修正もされる旨述べたが、各基準面の重ね合わせ表示や画像の位置表示の修正は、最後にまとめて行ってもよい。
また、解剖学的基準面（第１基準面，第２基準面，第３基準面）は、三次元画像と共に必ず表示されなければならないというものではない。解剖学的基準面は、必要なときだけ、ユーザの操作によって画面上に表示できる構成でもよい。
【００５０】
以上のようにして、ランドマークによる解剖学的基準面を設定することにより、この基準面を基準に三次元画像の位置が修正されて表示される。このことで、従来は基準がなく宙に浮いているような三次元画像に、解剖学的な方向付けができ、解剖学上、形態計測学上の正しい方向、あるいはいつも再現性の得られる方向からの画像の形態を計測し、評価し、比較することが可能になる。
【００５１】
また、解剖学的な基準面が設定され、この基準面を基準に画像の位置が修正されているから、三次元画像がこの基準面に対して何度傾斜していたか、何ｍｍ上、下、後、または前であったか等の、解剖学的基準面を基にした断層面の設定条件を繰り返し用いることができ、繰り返し同じ部位を同じ方向、同じ位置で観察できるようになる。つまり、撮影の度に撮影時の基準軸が変わっても、患者の骨上のランドマークの位置や、それを基準とした基準面は変わることがない。従って、同じ患者における複数のデータの比較、他の患者や症例間での比較が、再現性をもってできるようになる。
【００５２】
より具体的には、任意の点から解剖学的基準面までの最短距離、任意の直線と解剖学的な基準面とがなす角度を計測できる。また、解剖学的基準面を基準として、任意の部位同士の位置関係を診断および／または評価できる。このため、ＣＴ、ＭＲＩ、ＳＰＥＣＴ等の異なる検査装置から得られた画像同士、また、同じ患者の複数の画像同士を、解剖学的基準面によって重ね合わせ、両画像を比較，診断および／または評価ができる。
【００５３】
さらに、解剖学的基準面に基づく画像に対し、たとえばその全部または一部に色をつけ、顎矯正手術等の画像を重ねることで、手術のシミュレーションを視覚的に表示できる。
さらに、画像の位置決めが撮影時でなくても、コンピュータ上で修正できるわけであるから、撮影時の患者の位置決めに撮影者はそれほど神経質になる必要がない。よって、撮影手間、撮影時間をかなり短縮できるという副次的な効果もある。
【００５４】
この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
この出願は、１９９９年６月３０日に日本国特許庁に提出された特願平１１−１８５８６５号および２０００年５月２４日に日本国特許庁に提出された特願２０００−１５３５６３号に基づき、条約による優先権を主張しており、これら２つの出願の全開示はこの出願に組み込まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１Ａは、ＣＴ装置で患者の頭部の断層撮影をする様子を示す図解図であり、図１Ｂは撮影の中心軸と患者の頭部の中心軸とが必ずしも一致していないことを説明するための図解図である。
【図２】図２は、三次元画像における撮影時の基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚと、解剖学的ランドマークをもとにした新基準軸Ｘ₀ ，Ｙ₀ ，Ｚ₀ を示す図である。
【図３】図３は、この発明の一実施形態にかかるコンピュータシステムの構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、図３に示すシステムにより実行される処理動作全体の概要を示すフローチャートである。
【図５】図５は、ディスプレイ１５に表示される表示の一例を示す図である。
【図６】図６は、ディスプレイ１５に表示される表示の一例を示す図である。
【図７】図７は、基準面・基準軸の作成処理のフローチャートである。
【図８】図８は、基準面・基準軸の作成処理のフローチャートである。
【図９】図９は、基準面・基準軸の作成処理のフローチャートである。
【図１０】図１０は、ディスプレイ１５に表示される表示の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、右の外耳洞上縁最上点と右の眼窩下縁最下点を指定する様子を説明するための図である。
【図１２】図１２は、左の外耳洞上縁最上点および左の眼窩下縁最下点を指定する様子を示す図である。
【図１３】図１３は、頭部Ｈの三次元画像と、水平基準面、第１垂直基準面および第２垂直基準面を示す図である。

Claims

多断層画像データが記憶された断層データ記憶手段と、
表示手段と、
前記断層データ記憶手段に記憶された多断層画像データを元に三次元画像を構築して前記表示手段に表示させる三次元画像構築手段と、
前記表示手段に表示された三次元画像において、少なくとも３つの解剖学的なランドマークが指定されたときに、それら少なくとも３つのランドマークの座標を記憶する手段と、
前記記憶された少なくとも３つのランドマークの座標に基づいて、解剖学的な基準面を作成する基準面作成手段であって、当該基準面作成手段は、３つのランドマークの座標を通る平面を第１基準面とし、２つのランドマーク（先に用いたランドマークと重複してもよい）を結ぶ線分を通り、かつ前記第１基準面と直交する平面を第２基準面とし、１つのランドマーク（先に用いたランドマークと重複してもよい）を通り、かつ、前記第１基準面および第２基準面とそれぞれ直交する平面を第３基準面とする基準面作成手段と、
前記三次元画像構築手段で構築された三次元画像を、作成された解剖学的な基準面に基づいて位置表示が修正された三次元画像に修正する三次元画像修正手段と、
を含むことを特徴とする三次元画像の表示装置。
請求項１記載の表示装置であって、
前記三次元画像修正手段は、修正した三次元画像を前記表示手段に表示させることを特徴とする、三次元画像の表示装置。
請求項２記載の表示装置であって、
前記表示手段には、修正された三次元画像と一緒に前記基準面作成手段の作成した解剖学的な基準面が表示されることを特徴とする、三次元画像の表示装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の表示装置であって、
前記表示手段に表示された解剖学的な基準面に基づいて位置表示が修正された三次元画像に対する断層面または切断面を表示すべき要求が与えられたことに応答して、解剖学的な基準面に基づく二次元画像を前記表示手段に表示させる表示制御手段をさらに含むことを特徴とする、三次元画像の表示装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の表示装置であって、
解剖学的な基準面には、人体頭部の上下を分ける面である水平基準面、前後を分ける面である前頭面、および左右を分ける面である矢状面が含まれることを特徴とする、三次元画像の表示装置。
多断層画像データが記憶された断層データファイルを作成し、
そのファイルに記憶された多断層画像データを元に三次元画像を構築してディスプレイに表示し、
表示された三次元画像における解剖学的なランドマークが指定されたときに、そのランドマークを三次元画像上に表示するとともに、ランドマークの座標を記憶し、
少なくとも３つのランドマークが指定されたことに応答して、その３つのランドマークの座標を通る平面を第１基準面とし、
さらに、２つのランドマーク（先に指定したランドマークと重複可能）が指定されたことに応答して、この２つのランドマークを結ぶ線分を通り、かつ、第１基準面と直交する平面を第２基準面とし、
さらに、１つのランドマーク（先に指定したランドマークと重複可能）が指定されたことに応答して、このランドマークを通り、かつ、第１基準面および第２基準面とそれぞれ直交する平面を第３基準面とし、
前記第１基準面、第２基準面および第３基準面が互いに交差する位置に形成されるＸ₀ 軸、Ｙ₀ 軸、Ｚ₀ 軸が基準となるように、三次元画像の座標を修正して表示することを特徴とする、三次元画像の表示方法。
請求項６記載の表示方法であって、
修正して表示される三次元画像には、一緒に、前記第１基準面、第２基準面および第３基準面ならびに／またはＸ₀ 軸、Ｙ₀ 軸およびＺ₀ 軸を表示させることができる、三次元画像の表示方法。
請求項６記載の表示方法であって、
前記表示された三次元画像に対し、その三次元画像の任意の断層面または切断面の表示が要求されたことに基づき、前記Ｘ₀ 軸、Ｙ₀ 軸、Ｚ₀ 軸を基準とした二次元画像を表示させることを特徴とする、三次元画像の表示方法。
請求項６記載の表示方法であって、
前記第１基準面は上下を分ける水平基準面、前記第２基準面は前後を分ける前頭面、前記第３基準面は左右を分ける矢状面であることを特徴とする、三次元画像の表示方法。
多数の層からなる多断層画像データが記憶された断層データファイルをメモリ領域に形成する処理、
ＸＹＺの座標系で表わされる三次元画像データファイルをメモリ領域に形成する処理、
多断層画像データを三次元画像データファイル上の三次元データにアドレス変換し、三次元画像データファイル上で位置決めして三次元画像を表示させる処理、
表示された三次元画像における解剖学的なランドマークが少なくとも３つ指定されたことに応答して、その３点が含まれる平面を解剖学的基準面として作成する処理であって、
前記解剖学的基準面の作成処理は、
表示された三次元画像における解剖学的なランドマークが少なくとも３つ指定されたことに応答して、その３つのランドマークの座標を通る平面を第１基準面とし、
さらに、２つのランドマーク（先に指定されたランドマークと重複してもよい）が指定されたことに応答して、この２つのランドマークを結ぶ線分を通り、かつ、前記第１基準面と直交する平面を第２基準面とし、
さらに、１つのランドマーク（先に指定されたランドマークと重複してもよい）が指定されたことに応答して、このランドマークを通り、かつ、前記第１基準面および第２基準面とそれぞれ直交する平面を第３基準面とする処理を含み、
作成された解剖学的基準面を基準にして、三次元データのアドレスを修正する処理、
をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
請求項１０記載の記録媒体であって、
アドレスが修正された三次元データを表示する処理を含む、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
請求項１１記載の記録媒体であって、
アドレスが修正された三次元データを表示後、その表示された三次元データに対する任意の箇所の断層面または切断面の表示要求に応答して、その任意の面の断層面または切断面を表わす二次元画像を、アドレスが修正された三次元データに基づく二次元データとして表示する処理を含む、コンピュータ読取可能な記録媒体。
請求項１１記載の記録媒体であって、
解剖学的基準面（第１基準面，第２基準面，第３基準面）をアドレスが修正された三次元データと共に表示する処理を含む、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。