JP5414359B2 - 医用三次元画像表示装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば患者等の被検体の神経線維或いは神経線維束の拡散テンソル画像化法（以下、ＤＴＩと称する）による水等の流体分子の拡散ベクトルに各方向情報に色付けしたカラー表示に係り、被検体の方向と色との関係を改善した医用三次元画像表示装置及びその方法に関する。

近年、磁気共鳴画像化法（以下、ＭＲＩと称する）の一分野である拡散テンソル画像化法（ＤＴＩ）が臨床にも用いられるようになっている。このＤＴＩでは、傾斜磁場をかけない状態での撮像により得られたＭＲＩ画像（ボリュームデータ）と、複数の異なる方向に傾斜磁場をかけた状態での撮像により得られた複数のＭＲＩ画像（又はボリュームデータ）とから生体内の流体水分子の拡散テンソルを求め、この拡散テンソルの固有値とその固有ベクトルとを計算する。

拡散の異方性を楕円体モデルで表すならば、３つの固有値とその固有ベクトルとにより表される。これら３つの固有値とその固有ベクトルとは、それぞれ楕円体の３つの軸の長さとその方向とに対応する。図６は拡散楕円体モデルを示す。拡散テンソルの固有ベクトルｘ'、ｙ'、ｚ’は、装置座標系の軸ｘ、ｙ、ｚで表現される。

拡散テンソルの固有値とその固有ベクトルｘ'、ｙ'、ｚ’とを利用して各種の画像が作成され表示される。これらの画像には、方向情報（べクトル情報）を画像化したものもある。画像表示の方法には、例えば、固有ベクトルｘ'、ｙ'、ｚ’における装置座標系のｘ、ｙ、ｚ軸方向の成分を、当該ｘ、ｙ、ｚ軸方向ごとに異なる色、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）で割り当ててカラー表示するという方法がある。

３つの固有値λ_１、λ_２、λ_３に対応する固有ベクトル（ここでは単位ベクトル）をｅ_１、ｅ_２、ｅ_３とし、これら単位ベクトルｅ_１、ｅ_２、ｅ_３の装置座標系のｘ、ｙ、ｚ軸方向の成分の絶対値をそれぞれ|ｅ_１ｘ|、|ｅ_２ｘ|、|ｅ_３ｘ|、|ｅ_１ｙ|、|ｅ_２ｙ|、|ｅ_３ｙ|、|ｅ_１ｚ|、
|ｅ_２ｚ|、|ｅ_３ｚ|と表すならば、例えば固有ベクトルｅ_１についての画像のピクセル値は、
（Ｒ,Ｇ,Ｂ）＝（２５５×|ｅ_１ｘ|,２５５×|ｅ_１ｙ|,２５５×|ｅ_１ｚ|）
により表される。

又、画像表示の方法には、例えばＦＡ（Fractional Anisotropy）と呼ばれる拡散異方性の大きさを表現した指標を拡散テンソルの固有値から計算し、各固有ベクトルの単位ベクトルのｘ、ｙ、ｚ軸方向の成分にＦＡを乗じた値を軸方向ごとに各色で割り付けて表示するなどの方法がある。ピクセルの値は、
（Ｒ,Ｇ,Ｂ）＝（２５５×ＦＡ×|ｅ_１ｘ|,２５５×ＦＡ×|ｅ_１ｙ|,
２５５×ＦＡ×|ｅ_１ｚ|）
となる。
ここで、単位ベクトルｅ_１は、３つの固有値のうちの最大値であるλ_１の固有ベクトルである。
ＤＴＩに関しては、例えば非特許文献１に原理も含めて開示されている。

画像表示の方法として上記のように色を割り当てて表示するには、例えば装置座標系のｘ、ｙ、ｚ軸方向に対してそれぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）といった色を割り当てる。これにより、３原色のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）は、この例では装置座標系のｘ、ｙ、ｚ軸方向にそれぞれ対応する。

しかしながら、例えば患者の画像を観察する医師等の観察者にとっては、患者の座標系の各軸に対して３原色のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を割り当てるのが合理的である。例えば、患者の左右方向にはＲ（赤）、前後方向にはＧ（緑）、上下方向にはＢ（青）というように色を割り当てることができれば、医師にとっては、例えば赤色の度合いが強い色であると観察したならば、それは常に患者の左右方向への拡散が大きいと理解することができるので診断上便利である。患者座標系の各軸方向に対して色を割り当てる技術に関しては、例えば特許文献１、２に開示されている。

コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）やＭＲＩ装置などにおいて、ＣＴ画像やＭＲＩ画像における患者方向の設定は、患者が寝台上に正しく位置していることを前提としている。しかるに、患者がＣＴ装置やＭＲＩ装置のガントリに対して常に同じ方向を向いてデータ収集（撮像）が行われるのであれば、装置座標系と患者座標系とは常に同じ対応関係を持つことになる。従って、装置座標系のｘ、ｙ、ｚ軸方向に対してそれぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）といった色を割り当てて表示する際にも、装置座標系の各軸ｘ、ｙ、ｚに対して色を割り当てておけば、これら色が患者座標系の各軸に色を割り当てられたことになる。

しかしながら、実際には、全ての患者がＣＴ装置やＭＲＩ装置のガントリに対して常に同じ方向を向いてデータ収集（撮像）されるわけではない。このため、装置座標系で表された固有ベクトルｅ_１、ｅ_２、ｅ_３を患者座標系での表現に座標変換する必要が生じる。

通常、画像自体の方向情報と装置座標系の各軸ｘ、ｙ、ｚとの間には特定の関係がある。又、患者座標系の各軸方向と装置座標系の各軸ｘ、ｙ、ｚ方向とのおおよその関係は、観察者によって装置に入力され、画像と共に保存される。これにより、装置座標系により表された固有ベクトルｅ_１、ｅ_２、ｅ_３から患者座標系の表現への座標変換は、自動的に実行することが可能となる。

しかしながら、観察者によって装置に入力された患者座標系の各軸方向は、それほど正確なものではない。装置座標系と患者座標系との各軸方向は、それほど大きくない角度の相違、例えば１０度程度の相違であれば受け入れられている。この理由を説明すると、ＭＲＩ画像は、これまで組織形態を観察するために多く撮像されているが、患者座標系の各軸方向に関してそれほど正確に表示できなくても診断上さほど困らなかったためである。

一方、カラー表示化されたＤＴＩ画像は、拡散方向という形態画像では観察できない情報を可視化した画像であるので、できるだけ正確な患者座標系の各軸方向を設定することが正しい情報解釈にとって必要である。すなわち、ＤＴＩ画像において拡散方向は、もともと装置座標系により表されるデータである。一方、観察者にとっては、患者座標系により表されるデータとしてカラー表示されるのが都合がよい。従って、ＤＴＩ画像では、装置座標系から患者座標系へのデータの座標変換が必要である。

ところで、形態画像の画像観察時における患者座標系の各軸方向の修正は、断面変換（ＭＰＲ）画像を見ながら行っている。すなわち、患者の寝台上における位置が寝台上に対して期待される患者方向からずれている場合、ＭＰＲ画像を回転させて患者方向のずれを修正している。例えば、アキシャル（Ａxial）画像を回転させて前後（ＡＰ）方向を画面の垂直方向となるようにする。そして、このときの回転角度の情報を記憶し、この回転角度情報を用いて患者方向情報を表示し直す。さらに具体的に頭部ＭＲＩ画像を一例として説明すると、患者の上下方向について正しい場合、アキシャル面のＭＰＲ画像を見ながら、当該ＭＰＲ画像を画像面内で回転して左右方向と、前後方向とを表示画面の水平方向或いは垂直方向に合致させさえすればよい。この場合、患者座標系の軸方向の修正は容易である。

それぞれ異なる複数のモダリティの各３次元画像を表示している場合も、上記同様に、ＭＰＲ画像を回転させて患者方向のずれを修正する必要がある。このような場合、各３次元画像の位置があっている場合と必ずしもうまく合っていない場合とがある。うまく合っていない場合、各３次元画像に対して患者方向情報の修正を行うことになる。

ＤＴＩ画像においても、傾斜磁場をかけない状態での撮像により得られたＭＲＩ画像は形態画像であるので、このＭＲＩ画像を利用した患者座標系の軸方向の修正が可能である。又、患者を装置に固定した後、ＤＴＩのための撮像に先立って別の形態画像を撮像することが多いので、この別の形態画像を患者座標系の軸方向の修正に利用することもできる。

しかしながら、患者の上下方向、左右方向、前後方向のうち各軸方向においてそれぞれ少しずつ修正が必要な場合は、アキシャル、コロナル（Ｃoronal）、或いはサジタル（Ｓagittal）のうちいずれかの断面方向で修正することが非常に困難である。すなわち、１つのＭＲＩ画像の回転では、一方向の修正が可能であるが、他の方向に関して正確でなければ、他の２方向に対する修正が困難である。このため、互いに直交する３つのＭＲＩ画像（アキシャル、コロナル、サジタル）の画像を表示することが主流となっているが、観察者が１つのＭＲＩ画像を見ながら３方向を修正するのは困難である。このような事から、たとえほぼ正しく修正できたとしても、正しく修正に至るまでには、長時間の試行錯誤を要する。これは、各断面方向のどの面に対する垂直軸も患者の上下方向、左右方向、前後方向に対して一致せず、面内回転によって対応できないからである。

又、ＤＴＩ画像は、形態画像であり、当該ＤＴＩ画像を見ながら患者方向の修正を行うのは、ＤＴＩ画像が組織画像でない為に容易にできない。患者方向の修正を行った場合、修正前の患者方向を用いたＤＴＩ画像を表示する必要がある。患者方向の修正が必要な場合、当該患者方向の修正は、ＤＴＩ画像を表示した後に行わなければならないので、観察者にとって患者方向の修正の作業が面倒である。

しかるに、ＤＴＩ画像では、装置座標系から患者座標系へのデータの座標変換が正確に行うことが困難である。このため、ＤＴＩのカラー表示では、装置座標系のｘ、ｙ、ｚ軸方向に割り当てられたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対する正確な判断ができない場合があり、診断に支障をきたすおそれがある。

特開２００６−２２３８６３号公報 特表２００５−５２５２０６号公報

青木茂樹、阿部修、増谷佳孝 編著「新版 これでわかる拡散ＭＲＩ」、秀潤社 ２００２年９月

本発明の目的は、ＤＴＩのカラー表示において患者方向の修正を容易に行うことができ、患者方向と色との関係を正確に把握できる医用三次元画像表示装置及びその方法を提供することにある。

本発明の請求項１に対応する医用三次元画像表示装置は、被検体の３次元画像と当該３次元画像における互いに直交する３つの断面画像とを表示する画像表示部と、３つの断面画像のうち１つの断面画像上で第１の点部位を指定するための指定部と、指定部により指定された第１の点部位の位置に対応する３次元画像中の第２の点部位を交点として互いに直交する３つの断面像から成る３断面片を３次元画像中に生成する断面生成部と、３断面片の位置を固定した状態で３次元画像を交点を中心として回転可能とし、かつ１つの断面画像上で第１の点部位を移動させると、当該第１の点部位の移動に応じて３断面片のうち少なくとも２つの断面像の各断面位置を移動させ、又は３次元画像中の第２の点部位を移動させると、当該第２の点部位の移動に応じて３つの断面画像の各断面位置を移動させる断面移動部と、断面移動部により３断面片の各断面位置又は３つの断面画像の各断面位置を移動させると、これら断面位置の移動前後の各位置情報に基づいて座標変換を行って３次元画像における拡散方向を被検体の方向に修正し、当該修正後の拡散方向に対して色の割り付けを行うカラー割付部とを具備する。

本発明の請求項１０に対応する医用三次元画像表示方法は、被検体の３次元画像と当該３次元画像における互いに直交する３つの断面画像とをディスプレイに表示し、このディスプレイに表示されている３つの断面画像のうち１つの断面画像上で第１の点部位を指定すると、この指定された第１の点部位の位置に対応する３次元画像中の第２の点部位を交点として互いに直交する３つの断面像から成る３断面片をディスプレイ上の３次元画像中に生成し、ディスプレイ上において３断面片の位置を固定した状態で３次元画像を交点を中心として回転可能とし、かつディスプレイ上において１つの断面画像上で第１の点部位を移動させると、当該第１の点部位の移動に応じて３断面片のうち少なくとも２つの断面像の各断面位置を移動させ、又は３次元画像中の第２の点部位を移動させると、当該第２の点部位の移動に応じて３つの断面画像の各断面位置を移動させ、３断面片の各断面位置又は３つの断面画像の各断面位置を移動させると、これら断面位置の移動前後の各位置情報に基づいて座標変換を行って３次元画像における拡散方向を被検体の方向に修正し、当該修正後の拡散方向に対して色を割り付けてディスプレイ上に表示する。

本発明によれば、ＤＴＩのカラー表示において患者方向の修正を容易に行うことができ、患者方向と色との関係を正確に把握できる医用三次元画像表示装置及びその方法を提供できる。

本発明に係る医用三次元画像表示装置の一実施の形態を示す構成図。 同装置におけるディスプレイ上に表示されている被検体の３Ｄ・画像と３つのＭＰＲ画像とを示す図。 同装置におけるニッチクリップ面の移動を示す図。 同装置において３Ｄ・画像を交点を中心として回転したときのニッチクリップ面の方向、位置の固定状態を示す図。 同装置により被検体の座標系（患者座標系）を表す各軸Ｌ、Ａ、Ｈと装置座標系ｘ、ｙ、ｚ軸との一致の作用を示す図。 拡散楕円体モデルを示す図。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は医用三次元画像表示装置の構成図を示す。この装置１には、ネットワークとして例えばＤＩＣＯＭネットワーク２を介してＭＲＩ装置３、Ｘ線ＣＴ装置４、超音波診断装置（ＵＬ）５等の各種Ｘ線診断装置が接続されている。
ＭＲＩ装置３は、磁気共鳴現象を利用して患者等の被検体の３次元（３Ｄ）のＭＲＩ画像データ（ボリュームデータ）を取得する。Ｘ線ＣＴ装置４は、患者等の被検体の周囲からＸ線を照射し、被検体を透過した投影データを画像再構成することによって被検体の３次元（３Ｄ）のＸ線ＣＴ画像データ（ボリュームデータ）を取得する。超音波診断装置５は、患者等の被検体内を超音波ビームで走査し、被検体内からの反射波の強さに基づいて被検体の３次元（３Ｄ）の超音波画像データ（ボリュームデータ）を取得する。

本装置１は、例えば患者等の被検体の神経線維或いは神経線維束の拡散テンソル画像化法（ＤＴＩ）による水等の流体分子の拡散ベクトルの各方向情報に色付けしたカラー表示を行う。このＤＴＩは、上記のようにＭＲＩ装置３において傾斜磁場をかけない状態での撮像により得られたＭＲＩ画像（ボリュームデータ）と、複数の異なる方向に傾斜磁場をかけた状態での撮像により得られた複数のＭＲＩ画像（又はボリュームデータ）とから被検体内の流体水分子の拡散テンソルを求め、この拡散テンソルの固有値とその固有ベクトルとを計算する。

具体的に本装置１は、コンピュータの演算処理により患者等の被検体の神経線維或いは神経線維束に流れる水等の流体分子の拡散ベクトルの各方向情報に、患者等の被検体の座標系の各軸に対して３原色のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を割り当てて色付けするもので、画像表示部１０と、指定部１１と、断面子生成部１２と、断面移動部１３と、カラー割付部１４と、記憶部１５と、主制御部１６と、ブログラム記憶部１７と、ディスプレイ１８とを有する。

ブログラム記憶部１７には、拡散テンソル画像化法（ＤＴＩ）用のブログラムが予め記憶されている。この拡散テンソル画像化法（ＤＴＩ）用のブログラムは、被検体の３Ｄ・画像と当該３Ｄ・画像における互いに直交する３つの断面画像とをディスプレイ１８に表示し、このディスプレイ１８に表示されている３つの断面画像のうち１つの断面画像上で第１の点部位を指定すると、この指定された第１の点部位の位置に対応する３次元画像中の第２の点部位を交点として互いに直交する３つの断面像から成る３断面片をディスプレイ１８上の３Ｄ・画像中に生成し、かつディスプレイ１８上において３断面片の位置を固定した状態で３Ｄ・画像を交点を中心として回転可能とし、ディスプレイ１８上において、１つの断面画像上で第１の点部位を移動させると、当該第１の点部位の移動に応じて３断面片のうち少なくとも２つの断面像の各断面位置を移動させ、又は３Ｄ・画像中の第２の点部位を移動させると、当該第２の点部位の移動に応じて３つの断面画像の各断面位置を移動させ、３断面片の各断面位置又は３つの断面画像の各断面位置を移動させると、これら断面位置の移動前後の各位置情報に基づいて座標変換を行って３Ｄ・画像における拡散方向を被検体の方向に修正し、当該修正後の拡散方向に対して色を割り付けてディスプレイ１８上に表示する。

主制御部１６は、ブログラム記憶部１７に記憶されている拡散テンソル画像化法（ＤＴＩ）用のブログラムを実行して画像表示部１０と、指定部１１と、断面生成部１２と、断面移動部１３と、カラー割付部１４とに対してそれぞれ動作の指令を発する。
画像表示部１０は、例えばＭＲＩ装置３により取得された傾斜磁場をかけない状態での撮像により得られた３Ｄ・ＭＲＩ画像と、複数の異なる方向に傾斜磁場をかけた状態での撮像により得られた複数のＭＲＩ画像（又は３Ｄ・ＭＲＩ画像）とから被検体内の流体水分子の拡散テンソルを求め、この拡散テンソルの固有値とその固有ベクトルとを計算する。

画像表示部１０は、被検体の３Ｄ・画像と、この３Ｄ・画像における互いに直交する３つの断面画像とをディスプレイ１８上に表示する。図２はディスプレイ１８上に表示されている被検体の３Ｄ・画像ＶＤと３つの断面画像としての各断面変換（ＭＰＲ）画像とを示す。被検体の３Ｄ・画像ＶＤは、拡散テンソル画像化法（ＤＴＩ）により取得された画像である。この被検体の３Ｄ・画像ＶＤは、被検体の表面の表示となっている。３つのＭＰＲ画像は、例えばアキシャル像Ｓ１と、サジタル像Ｓ２と、コロナル像Ｓ３とである。

被検体の３Ｄ・画像ＶＤは、拡散テンソル画像化法（ＤＴＩ）により取得され、かつ拡散方向に対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色の割り付けされている。このような３Ｄ・画像ＶＤがディスプレイ１８上に表示され、当該３Ｄ・画像ＶＤにおける拡散方向が被検体の方向、すなわち被検体の座標系（患者座標系）へ修正されると、画像表示部１０は、ディスプレイ１８上に表示する画像を、被検体に対して傾斜磁場をかけない状態での撮像により得られたＭＲＩ画像又は被検体の組織形態の画像から修正前の画像に切り替える。

指定部１１は、例えば医師等の観察者によってマウス等の操作入力装置を操作することにより、ディスプレイ１８上に表示されている３つのＭＰＲ画像のうち１つの断面画像上、例えばアキシャル像Ｓ１上で第１の点部位としての１点Ｐを指定する。なお、図面上では、１点Ｐを符号「×」により表す。この１点Ｐの指定の方法は、ディスプレイ１８の画面上に例えばポインタＹを移動させ、クレック操作等によって１点Ｐ「×」を指定する。なお、１点Ｐ「×」を指定する画像は、アキシャル像Ｓ１に限らず、サジタル像Ｓ２又はコロナル像Ｓ３であってもよい。

断面生成部１２は、指定部１１により１点Ｐ「×」が指定されると、この１点Ｐ「×」の位置に対応する第２の点部位Ｋを３Ｄ・画像ＶＤ中に設定する。この３Ｄ・画像ＶＤ中に第２の点部位Ｋを設定すると、断面生成部１２は、第２の点部位Ｋを交点として互いに直交する３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３から成る３断面片（以下、ニッチクリップ面：Ｎiche Ｃlip面と称する）Ｆを３Ｄ・画像ＶＤ中に生成する。このニッチクリップ面Ｆは、３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３がそれぞれアキシャル像Ｓ１と、サジタル像Ｓ２と、コロナル像Ｓ３とに対応する。このニッチクリップ面Ｆの３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３は、３つのＭＰＲ画像であるアキシャル像Ｓ１と、サジタル像Ｓ２と、コロナル像Ｓ３と同等の画質を有する。

断面生成部１２は、３Ｄ・画像ＶＤ中へのニッチクリップ面Ｆの生成と共に、このニッチクリップ面Ｆの３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３が互いに直交する３つの方向にそれぞれ被検体の座標系（患者座標系）を表す各軸の符合Ｌ、Ａ、Ｈを表示する。なお、軸Ｌは患者の左右方向であり、軸Ａは患者の前後方向であり、軸Ｈは患者の上下方向である。

断面移動部１３は、マウス等の操作入力装置を操作することにより、１点Ｐ「×」を移動させると、この１点Ｐ「×」の移動に応じて３Ｄ・画像ＶＤ内で交点Ｋが移動すると共に、この交点Ｋの移動に伴ってニッチクリップ面Ｆの３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３のうち２つの断面像の位置が移動する。例えば、図３（ａ）に示すようにアキシャル像Ｓ１上で１点Ｐ「×」を被検体の後頭部に向かって矢印Ｍ方向に移動すると、３Ｄ・画像ＶＤ内では、図３（ｂ）に示すように交点Ｋが被検体の後頭部に向かって移動し、この交点Ｋの移動に伴って断面像ｆ２がＡ軸方向に沿って移動し、断面像ｆ３がＡ軸方向に対して垂直方向に移動する。

断面移動部１３は、マウス等の操作入力装置を操作することにより、３Ｄ・画像ＶＤ内で交点Ｋを移動させると、この交点Ｋの移動に応じてアキシャル像Ｓ１と、サジタル像Ｓ２と、コロナル像Ｓ３との表示する各断面位置を変更してもよい。

断面移動部１３は、マウス等の操作入力装置を操作することにより、３Ｄ・画像ＶＤを交点Ｋを中心として回転可能とし、かつ３Ｄ・画像ＶＤを交点Ｋを中心として回転したときニッチクリップ面Ｆの方向、位置を３Ｄ・画像ＶＤの３次元空間内に固定した状態とする。図４は交点Ｋを中心として３Ｄ・画像ＶＤを矢印Ｍ２方向に回転された状態を示し、ニッチクリップ面Ｆの方向、位置は、３Ｄ・画像ＶＤの３次元空間内に固定した状態にある。

一方、ディスプレイ１８の画面上に表示される３Ｄ・画像ＶＤは、異なる複数のモダリティにより取得された複数の３次元画像から成ることがある。例えば、異なる複数のモダリティとしてＸ線ＣＴ装置４、超音波診断装置（ＵＬ）５を用いた場合、３Ｄ・画像ＶＤは、３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データと３Ｄ・超音波画像データ（Ｂｃボリュームデータ）とが重ねられて表示される。
このような複数のモダリティにより取得された各３次元画像から成る３Ｄ・画像ＶＤを表示している場合、断面移動部１３は、複数の３次元画像、例えば３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データと３Ｄ・超音波画像データとうち少なくとも一方の３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データ又は３Ｄ・超音波画像データを交点Ｋを中心として回転可能とする。
具体的に断面移動部１３は、両方の３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データと３Ｄ・超音波画像データとを同時にかつ同期して回転させる。この場合、断面生成部１２は、ニッチクリップ面Ｆの方向、位置を３Ｄ・画像ＶＤの３次元空間内に固定した状態とする。
又、断面移動部１３は、３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データと３Ｄ・超音波画像データとのうち一方の３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データ又は３Ｄ・超音波画像データを固定し、他方の３Ｄ・超音波画像データ又は３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データを回転させる。この場合も断面生成部１２は、ニッチクリップ面Ｆの方向、位置を３Ｄ・画像ＶＤの３次元空間内に固定した状態とする。

カラー割付部１４は、断面移動部１３によりニッチクリップ面Ｆの３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３の各断面位置又は３つのＭＰＲ画像であるアキシャル像Ｓ１、サジタル像Ｓ２、コロナル像Ｓ３を移動させると、これら断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３又はアキシャル像Ｓ１、サジタル像Ｓ２、コロナル像Ｓ３の移動前後の各位置情報に基づいて座標変換を行って３Ｄ・画像ＶＤにおける拡散方向を被検体の座標系（患者座標系）の方向に修正し、当該修正後の拡散方向に対して３原色のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の割り付けを行う。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）は、それぞれ被検体の座標系（患者座標系）の各軸Ｌ、Ａ、Ｈに対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を割り当てるのが合理的である。例えば、患者の左右方向である軸ＬにはＲ（赤）、前後方向である軸ＡにはＧ（緑）、上下方向である軸ＨにはＢ（青）をそれぞれ割り当てる。

カラー割付部１４は、拡散テンソル画像化法（ＤＴＩ）による３Ｄ・画像ＶＤを取得する前に、ＭＲＩ３によって被検体に対して傾斜磁場をかけない状態での撮像により得られたＭＲＩ画像ｂ０から３Ｄ・画像ＶＤにおける拡散方向の被検体の座標系（患者座標系）への修正を行い、この被検体の座標系（患者座標系）への修正情報を例えば記憶部１５等に記憶する。

カラー割付部１４は、例えば記憶部１５等に記憶された被検体の座標系（患者座標系）への修正情報に基づいて拡散方向に対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色の割り付けを行う。

次に、上記の如く構成された装置における拡散テンソル画像化法（ＤＴＩ）による水等の流体分子の拡散ベクトルに対するＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラー表示の動作について説明する。
ＭＲＩ装置３は、磁気共鳴現象を利用して患者等の被検体の３Ｄ・ＭＲＩ画像データを取得する。この３Ｄ・ＭＲＩ画像データは、ＤＩＣＯＭネットワーク２を介して本装置１に伝送される。本装置１は、ＭＲＩ装置３から伝送された３Ｄ・ＭＲＩ画像データを記憶部１５に記憶する。

又、Ｘ線ＣＴ装置４は、患者等の被検体の周囲からＸ線を照射し、被検体を透過した投影データを画像再構成することによって被検体の３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データを取得する。超音波診断装置５は、患者等の被検体内を超音波ビームで走査し、被検体内からの反射波の強さに基づいて被検体の３Ｄ・超音波画像データを取得する。３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データと３Ｄ・超音波画像データともＤＩＣＯＭネットワーク２を介して本装置１に伝送され、本装置１の記憶部１５に記憶される。

本装置１において、画像表示部１０は、例えばＭＲＩ装置３により取得された傾斜磁場をかけない状態での撮像により得られた３Ｄ・ＭＲＩ画像と、複数の異なる方向に傾斜磁場をかけた状態での撮像により得られた複数のＭＲＩ画像（又は３Ｄ・ＭＲＩ画像）とから被検体内の流体水分子の拡散テンソルを求め、この拡散テンソルの固有値とその固有ベクトルとを計算し、拡散テンソル画像化法（ＤＴＩ）による被検体の３Ｄ・画像ＶＤを取得する。

この被検体の３Ｄ・画像ＶＤは、カラー割付部１４によって拡散テンソル画像化法（ＤＴＩ）により取得され、かつ拡散方向に対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色の割り付けされている。なお、かかる３Ｄ・画像ＶＤがディスプレイ１８上に表示され、当該３Ｄ・画像ＶＤにおける拡散方向が被検体の座標系（患者座標系）へ修正されると、画像表示部１０は、ディスプレイ１８上に表示する画像を、被検体に対して傾斜磁場をかけない状態での撮像により得られたＭＲＩ画像又は被検体の組織形態の画像から修正前の画像に切り替える。

これと共に、画像表示部１０は、図２に示すように被検体の３Ｄ・画像と、この３Ｄ・画像における互いに直交する３つのＭＰＲ画像、例えば被検体の３Ｄ・画像のアキシャル像Ｓ１と、サジタル像Ｓ２と、コロナル像Ｓ３とをディスプレイ１８上に表示する。

例えば医師等の観察者によってマウス等の操作入力装置が操作されると、指定部１１は、マウス等の操作入力装置に対する操作を受けて、ディスプレイ１８上に表示されている３つのＭＰＲ画像のうち１つの断面画像上、例えばアキシャル像Ｓ１上で例えばポインタＹを移動させ、クレック操作等によって第１の点部位としての１点Ｐ「×」を指定する。

この１点Ｐ「×」が指定されると、断面生成部１２は、当該１点Ｐ「×」の位置に対応する第２の点部位Ｋを３Ｄ・画像ＶＤ中に設定し、この第２の点部位Ｋを交点として互いに直交する３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３から成るニッチクリップ面Ｆを３Ｄ・画像ＶＤ中に生成する。このニッチクリップ面Ｆは、３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３がそれぞれアキシャル像Ｓ１と、サジタル像Ｓ２と、コロナル像Ｓ３とに対応する。これと共に、断面生成部１２は、ニッチクリップ面Ｆの３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３が互いに直交する３つの方向にそれぞれ被検体の座標系（患者座標系）を表す各軸の符合Ｌ、Ａ、Ｈを表示する。

なお、断面生成部１２は、３Ｄ・画像ＶＤを交点Ｋを中心として回転可能とし、かつ３Ｄ・画像ＶＤを交点Ｋを中心として回転したときニッチクリップ面Ｆの方向、位置を３Ｄ・画像ＶＤの３次元空間内に固定した状態とする。

例えば医師等の観察者によってマウス等の操作入力装置が操作されて１点Ｐ「×」が３つのＭＰＲ画像のうち１つの断面画像上、例えばアキシャル像Ｓ１上で移動すると、断面移動部１３は、当該１点Ｐ「×」の移動に応じて３Ｄ・画像ＶＤ内で交点Ｋを移動し、これと共に、当該交点Ｋの移動に伴ってニッチクリップ面Ｆの３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３のうち２つの断面像の位置を移動する。例えば、図３（ａ）に示すようにアキシャル像Ｓ１上で１点Ｐ「×」を被検体の後頭部に向かって矢印Ｍ方向に移動すると、３Ｄ・画像ＶＤ内では、図３（ｂ）に示すように交点Ｋが被検体の後頭部に向かって移動し、この交点Ｋの移動に伴ってニッチクリップ面Ｆにおける断面像ｆ１のＨ軸方向に対する断面位置が固定で、断面像ｆ２がＬ軸方向に対して垂直方向に移動し、断面像ｆ３がＡ軸方向に対して垂直方向に移動する。

なお、サジタル像Ｓ２上で１点Ｐ「×」を指定し、この１点Ｐ「×」を移動すると、３Ｄ・画像ＶＤ内では、ニッチクリップ面Ｆにおける断面像ｆ２のＬ軸方向に対する断面位置が固定で、交点Ｋの移動に伴って断面像ｆ１がＨ軸方向に対して垂直方向に移動し、断面像ｆ３がＡ軸方向に対して垂直方向に移動する。
コロナル像Ｓ３上で１点Ｐ「×」を指定し、この１点Ｐ「×」を移動すると、３Ｄ・画像ＶＤ内では、ニッチクリップ面Ｆにおける断面像ｆ３のＡ軸方向に対する断面位置が固定で、交点Ｋの移動に伴って断面像ｆ１がＨ軸方向に対して垂直方向に移動し、断面像ｆ２がＬ軸方向に対して垂直方向に移動する。

又、断面移動部１３は、マウス等の操作入力装置を操作することにより、図４に示すように３Ｄ・画像ＶＤを交点Ｋを中心として回転可能とする。このとき、断面生成部１２は、ニッチクリップ面Ｆの方向、位置を３Ｄ・画像ＶＤの３次元空間内に固定した状態とする。

一方、ディスプレイ１８の画面上に表示される３Ｄ・画像ＶＤは、異なる複数のモダリティにより取得された複数の３次元画像から成ることがある。例えば、異なる複数のモダリティとしてＸ線ＣＴ装置４、超音波診断装置（ＵＬ）５を用いた場合、３Ｄ・画像ＶＤは、３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データと３Ｄ・超音波画像データとが重ねられて表示される。
このような３Ｄ・画像ＶＤを表示している場合、断面移動部１３は、複数の３次元画像、例えば３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データと３Ｄ・超音波画像データとうち少なくとも一方の３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データ又は３Ｄ・超音波画像データを交点Ｋを中心として回転可能とする。例えば、断面移動部１３は、３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データと３Ｄ・超音波画像データとの両方を同時にかつ同期して回転させる。この場合、断面生成部１２は、ニッチクリップ面Ｆの方向、位置を３Ｄ・画像ＶＤの３次元空間内に固定した状態とする。

又、断面移動部１３は、３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データと３Ｄ・超音波画像データとのうち一方の３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データ又は３Ｄ・超音波画像データを固定し、他方の３Ｄ・超音波画像データ又は３Ｄ・Ｘ線ＣＴ画像データを回転させる。この場合も断面生成部１２は、ニッチクリップ面Ｆの方向、位置を３Ｄ・画像ＶＤの３次元空間内に固定した状態とする。

以上のように断面移動部１３によって例えばディスプレイ１８上に表示されている３つのＭＰＲ画像のうち１つの断面画像上、例えばアキシャル像Ｓ１上で指定した１点Ｐ「×」の移動に応じて３Ｄ・画像ＶＤ内で交点Ｋを移動し、これと共に当該交点Ｋの移動に伴ってニッチクリップ面Ｆの３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３のうち２つの断面像の位置を移動したり、３Ｄ・画像ＶＤを交点Ｋを中心として回転させる。これにより、図５に示すように被検体の座標系（患者座標系）を表す各軸Ｌ、Ａ、ＨをＭＲＩ装置３の装置座標系ｘ、ｙ、ｚ軸に一致させることが可能である。

カラー割付部１４は、断面移動部１３によりニッチクリップ面Ｆの３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３の各断面位置又は３つのＭＰＲ画像であるアキシャル像Ｓ１、サジタル像Ｓ２、コロナル像Ｓ３を移動させると、これら断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３又はアキシャル像Ｓ１、サジタル像Ｓ２、コロナル像Ｓ３の移動前後の各位置情報に基づいて座標変換を行って３Ｄ・画像ＶＤにおける拡散方向を被検体の座標系（患者座標系）の方向に修正し、当該修正後の拡散方向に対して３原色のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の割り付けを行う。このカラー割付部１４は、例えば、患者の左右方向である軸ＬにはＲ（赤）、前後方向である軸ＡにはＧ（緑）、上下方向である軸ＨにはＢ（青）をそれぞれ割り当てる。

カラー割付部１４は、拡散テンソル画像化法（ＤＴＩ）による３Ｄ・画像ＶＤを取得する前に、ＭＲＩ３によって被検体に対して傾斜磁場をかけない状態での撮像により得られたＭＲＩ画像ｂ０から３Ｄ・画像ＶＤにおける拡散方向の被検体の座標系（患者座標系）への修正を行い、この被検体の座標系（患者座標系）への修正情報を例えば記憶部１５等に記憶する。
カラー割付部１４は、例えば記憶部１５等に記憶された被検体の座標系（患者座標系）への修正情報に基づいて拡散方向に対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色の割り付けを行う。

このように上記一実施の形態によれば、ディスプレイ１８上に表示されている３つのＭＰＲ画像のうち１つの断面画像上、例えばアキシャル像Ｓ１上で指定した１点Ｐ「×」の移動に応じて３Ｄ・画像ＶＤ内で交点Ｋを移動し、これと共に当該交点Ｋの移動に伴ってニッチクリップ面Ｆの３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３のうち２つの断面像の位置の移動や、３Ｄ・画像ＶＤを交点Ｋを中心として回転させることにより被検体の座標系（患者座標系）を表す各軸Ｌ、Ａ、ＨをＭＲＩ装置３の装置座標系ｘ、ｙ、ｚ軸に一致させ、この後に、拡散方向に対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の割り付けを行う。

これにより、拡散テンソル画像化法（ＤＴＩ）のカラー表示において患者座標系の修正を容易に行って被検体の座標系（患者座標系）とＭＲＩ装置３等の装置座標系ｘ、ｙ、ｚとを一致させることができ、患者方向とＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色との関係を正確に把握できる。
医師等の観察者にとっては、患者座標系により表されるデータとしてカラー表示されるのが都合がよい。これに対して患者の寝台上における位置が寝台上に対して期待される患者方向からずれている場合が多い。従って、ＤＴＩ画像では、装置座標系から患者座標系へのデータの座標変換が必要である。

本装置では、被検体の座標系（患者座標系）を表す各軸Ｌ、Ａ、ＨをＭＲＩ装置３の装置座標系ｘ、ｙ、ｚ軸に容易に一致できるので、この結果として、ＭＲＩ装置３等の装置座標系のｘ、ｙ、ｚ軸方向に割り当てられたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対する正確な判断ができ、患者等の被検体に対する信頼性の高い診断の支援を行うことができる。例えば、患者の左右方向である軸ＬにＲ（赤）、前後方向である軸ＡにＧ（緑）、上下方向である軸ＨにＢ（青）をそれぞれ割り当てるので、これらＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色から患者等の被検体の神経線維或いは神経線維束の方向、体液である血液等の流体分子の流れ方向を正確に把握できる。

ディスプレイ１８上には、被検体の３Ｄ・画像ＶＤと、この３Ｄ・画像ＶＤの３つのＭＰＲ画像であるアキシャル像Ｓ１とサジタル像Ｓ２とコロナル像Ｓ３とを表示するので、ニッチクリップ面Ｆの３つの断面像ｆ１、ｆ２、ｆ３の位置の移動や、３Ｄ・画像ＶＤを交点Ｋを中心とする回転のときの３Ｄ・画像ＶＤと３つのＭＰＲ画像（アキシャル像Ｓ１、サジタル像Ｓ２、コロナル像Ｓ３）との位置関係が把握しやすい。

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。

１：医用三次元画像表示装置、２：ＤＩＣＯＭネットワーク、３：ＭＲＩ装置、４：Ｘ線ＣＴ装置、５：超音波診断装置（ＵＳ）、１０：画像表示部、１１：指定部、１２：断面生成部、１３：断面移動部、１４：カラー割付部、１５：記憶部、１６：主制御部、１７：ブログラム記憶部、１８：ディスプレイ。

Claims (10)

1. 被検体の３次元画像と当該３次元画像における互いに直交する３つの断面画像とを表示する画像表示部と、
   前記３つの断面画像のうち１つの断面画像上で第１の点部位を指定するための指定部と、
   前記指定部により指定された前記第１の点部位の位置に対応する前記３次元画像中の第２の点部位を交点として前記互いに直交する３つの断面像から成る３断面片を前記３次元画像中に生成する断面生成部と、
   前記３断面片の位置を固定した状態で前記３次元画像を前記交点を中心として回転可能とし、かつ前記１つの断面画像上で前記第１の点部位を移動させると、当該第１の点部位の移動に応じて前記３断面片のうち少なくとも２つの断面像の各断面位置を移動させ、又は前記３次元画像中の前記第２の点部位を移動させると、当該第２の点部位の移動に応じて前記３つの断面画像の各断面位置を移動させる断面移動部と、
   前記断面移動部により前記３断面片の各断面位置又は前記３つの断面画像の各断面位置を移動させると、これら断面位置の移動前後の各位置情報に基づいて座標変換を行って前記３次元画像における拡散方向を前記被検体の方向に修正し、当該修正後の拡散方向に対して色の割り付けを行うカラー割付部と、
   を具備することを特徴とする医用三次元画像表示装置。
2. 前記断面生成部は、前記３断面片の各断面画像が互いに直交する３つの方向にそれぞれ前記被検体の座標系を表す符合を表示することを特徴とする請求項１記載の医用三次元画像表示装置。
3. 前記３次元画像は、拡散テンソル画像化法により取得されたことを特徴とする請求項１記載の医用三次元画像表示装置。
4. 前記３次元画像が異なる複数のモダリティにより取得された複数の３次元画像から成ると、前記断面移動部は、当該複数の３次元画像のうち少なくとも１つの前記３次元画像を前記交点を中心として回転可能とすることを特徴とする請求項１記載の医用三次元画像表示装置。
5. 前記断面移動部は、前記複数の３次元画像を同時にかつ同期して回転させることを特徴とする請求項４記載の医用三次元画像表示装置。
6. 前記３次元画像が拡散テンソル画像化法により取得され、かつ拡散方向に対して色の割り付けが行われて表示されている場合、前記画像表示部は、前記拡散テンソル画像化法によって取得されたものではないＭＲＩ画像又は前記被検体の組織形態の画像の表示に切り替えることを特徴とする請求項１記載の医用三次元画像表示装置。
7. 前記３次元画像が拡散テンソル画像化法により取得され、かつ拡散方向に対して色の割り付けが行われて表示されている場合、前記画像表示部は、前記３次元画像における拡散方向が前記被検体の方向へ修正されると、前記拡散テンソル画像化法によって取得されたものではないＭＲＩ画像又は前記被検体の組織形態の画像から前記修正前の画像に切り替えることを特徴とする請求項１記載の医用三次元画像表示装置。
8. 前記カラー割付部は、前記拡散テンソル画像化法による前記３次元画像を取得する前に、前記被検体に対して前記拡散テンソル画像化法によって取得されたものではないＭＲＩ画像から前記３次元画像における前記拡散方向の前記被検体の方向への修正を行い、当該被検体の方向への修正情報を記憶することを特徴とする請求項１記載の医用三次元画像表示装置。
9. 前記カラー割付部は、前記被検体の方向への前記修正情報に基づいて前記拡散方向に対して色の割り付けを行うことを特徴とする請求項８記載の医用三次元画像表示装置。
10. 被検体の３次元画像と当該３次元画像における互いに直交する３つの断面画像とをディスプレイに表示し、
    このディスプレイに表示されている前記３つの断面画像のうち１つの断面画像上で第１の点部位を指定すると、この指定された前記第１の点部位の位置に対応する前記３次元画像中の第２の点部位を交点として前記互いに直交する３つの断面像から成る３断面片を前記ディスプレイ上の前記３次元画像中に生成し、
    前記ディスプレイ上において前記３断面片の位置を固定した状態で前記３次元画像を前記交点を中心として回転可能とし、かつ前記ディスプレイ上において前記１つの断面画像上で前記第１の点部位を移動させると、当該第１の点部位の移動に応じて前記３断面片のうち少なくとも２つの断面像の各断面位置を移動させ、又は前記３次元画像中の前記第２の点部位を移動させると、当該第２の点部位の移動に応じて前記３つの断面画像の各断面位置を移動させ、
    前記３断面片の各断面位置又は前記３つの断面画像の各断面位置を移動させると、これら断面位置の移動前後の各位置情報に基づいて座標変換を行って前記３次元画像における拡散方向を前記被検体の方向に修正し、当該修正後の拡散方向に対して色を割り付けて前記ディスプレイ上に表示する、
    ことを特徴とする医用三次元画像表示方法。

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