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WO2011021254A1 - 医用画像処理装置及びその方法 - Google Patents

医用画像処理装置及びその方法 Download PDF

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WO2011021254A1
WO2011021254A1 PCT/JP2009/004029 JP2009004029W WO2011021254A1 WO 2011021254 A1 WO2011021254 A1 WO 2011021254A1 JP 2009004029 W JP2009004029 W JP 2009004029W WO 2011021254 A1 WO2011021254 A1 WO 2011021254A1
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WO
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cross
sectional
basic
auxiliary
section
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PCT/JP2009/004029
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English (en)
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Inventor
新田修平
武口智行
西浦正英
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to JP2011527494A priority patent/JP5323194B2/ja
Priority to US13/389,334 priority patent/US9098927B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A61B6/5223—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data generating planar views from image data, e.g. extracting a coronal view from a 3D image
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
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    • A61B8/523—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for generating planar views from image data in a user selectable plane not corresponding to the acquisition plane
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2219/00—Indexing scheme for manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T2219/028—Multiple view windows (top-side-front-sagittal-orthogonal)

Definitions

  • the present invention relates to a medical image processing technique for displaying a desired cross section from three-dimensional medical image data.
  • Patent Document 1 a plurality of desired cross-sectional positions are set from three-dimensional medical image data captured by X-ray CT, MRI, or the like. And when the patent document 1 diagnoses for every site
  • Patent Document 1 since only the rough position in the three-dimensional space of the desired cross section and the cross section image is referred to, there is a problem that the spatial position of the cross section cannot be sufficiently confirmed. there were.
  • an object of the present invention is to provide a medical image processing apparatus and method for easily confirming the spatial position of a desired cross section.
  • the present invention includes a basic position calculation unit that calculates a basic cross-sectional position indicating a spatial position of a basic cross section in a three-dimensional image space from three-dimensional medical image data including a target portion, and a cross section that intersects the basic cross section.
  • An auxiliary position calculation unit that calculates at least one auxiliary cross-sectional position indicating a spatial position of a certain auxiliary cross-section, and generates a basic cross-sectional image using the medical image data and the basic cross-sectional position, and the medical image data and the A generating unit that generates an auxiliary cross-sectional image using the auxiliary cross-sectional position, a relationship calculating unit that calculates positional relationship information indicating a relative positional relationship between the basic cross-sectional position and the auxiliary cross-sectional position, and the basic cross-sectional image, or
  • a medical image processing apparatus comprising: a combining unit that combines the positional relationship information with the auxiliary cross-sectional image; and a display unit that displays the combined image.
  • the spatial position of the basic cross section can be easily confirmed.
  • FIG. 1 is a block diagram of a medical image processing apparatus according to an embodiment.
  • (A) (b) is explanatory drawing of anatomical positioning of a four-chamber cross-sectional image.
  • (A) is an explanatory view of an Axial section, a sagittal section, and a coronal section of the three-dimensional image space 20, and (b) to (d) are diagrams of an axial section image, a sagittal section image, and a coronal section image.
  • the flowchart of a medical image processing apparatus (A) is explanatory drawing of the basic cross-section position of the three-dimensional image space 20, (b) is a figure of a basic cross-sectional image.
  • (A)-(c) is explanatory drawing of the auxiliary cross-section position of the three-dimensional image space 20
  • (d)-(f) is a figure of an auxiliary cross-sectional image.
  • (A)-(c) is a figure of an auxiliary cross-sectional image
  • (d) is a figure of a basic cross-sectional image.
  • (A) is an explanatory view of a basic cross section of the three-dimensional image space 20
  • (b) to (g) are diagrams of auxiliary cross sectional images
  • (i) is a diagram of basic cross sectional images.
  • This embodiment is useful for medical image diagnostic apparatuses such as X-ray CT, MRI, and ultrasound, and is particularly suitable when a cross-sectional image at a desired spatial position is required for a site to be diagnosed.
  • the organ to be diagnosed is a heart
  • a “four-chamber cross-sectional image” is given as a specific example as a basic cross section.
  • the “basic cross section” is a cross section set so as to include a desired site used by a doctor for diagnosis.
  • the basic cross section is not limited to the four-chamber cross-sectional image, and may be, for example, a “two-chamber cross-sectional image” or a “left ventricular short-axis image”.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the medical image processing apparatus 1.
  • the medical image processing apparatus 1 includes a basic position calculation unit 2, an auxiliary position calculation unit 3, a generation unit 4, a relationship calculation unit 5, a synthesis unit 6, an input unit 7, a correction unit 8, and a display unit 9. have.
  • Medical image data which is three-dimensional volume data obtained from a medical image photographing apparatus such as X-ray CT, MRI, or ultrasound, is input to the basic position calculation unit 2 and the generation unit 4.
  • the basic position calculation unit 2 calculates a basic cross-sectional position indicating a spatial position of the basic cross-section from the medical image data.
  • the auxiliary position calculation unit 3 calculates an auxiliary cross section position indicating a spatial position of the auxiliary cross section that intersects the basic cross section from the basic cross section position.
  • the generating unit 4 generates a basic cross-sectional image using the basic cross-sectional position and medical image data, and generates an auxiliary cross-sectional image using the auxiliary cross-sectional position and medical image data.
  • the relationship calculation unit 5 calculates relative positional relationship information between the basic sectional position and the auxiliary sectional position.
  • the synthesizing unit 6 synthesizes the relative positional relationship information of each cross section calculated by the relationship calculating unit 5 with the basic cross-sectional image and the auxiliary cross-sectional image, and displays them on the display unit 9.
  • the display unit 9 is a display such as a liquid crystal display device or a CRT.
  • the input unit 7 is a means for inputting correction information relating to positional relationship information of the basic cross-sectional image and the auxiliary cross-sectional image.
  • the input unit 7 is realized by a user interface such as a mouse, a keyboard, a trackball, or a touch pad.
  • the correction unit 8 corrects the basic sectional position and the auxiliary sectional position based on the correction information received by the input unit 7.
  • FIG. 2A shows an anatomical positioning 10 of the four-chamber cross-sectional image
  • FIG. 2B shows an example of the four-chamber cross-sectional image 11.
  • FIG. 2B the four-chamber cross-sectional image includes all four chambers of the heart (left ventricle 11a, left atrium 11b, right ventricle 11c, and right atrium 11d).
  • the four-chamber cross-sectional image is known as a cross-section including the mitral valve A and the apex C, which are characteristic parts of the heart.
  • B is a site called “center of left ventricle” and is located at the midpoint between mitral valve A and apex C.
  • a vector from the left ventricular center B to the apex C is called a major axis Y.
  • a vector orthogonal to the long axis Y on the four-chamber cross-sectional image is referred to as a short axis X.
  • the three-dimensional image space 20 possessed by the medical image data in the three-dimensional image coordinate system is represented by three coordinate axes x, y, and z.
  • the x-axis is a vector from the left to the right of the body
  • the y-axis is the front to the back of the body
  • the z-axis is the body axis direction toward the foot.
  • the cross-sectional images 21a, 21b, and 21c in the three-dimensional image space 20 are images obtained by cutting medical image data along planes 20a, 20b, and 20c parallel to the coordinate axes. .
  • the cross sections 20a, 20b, and 20c are referred to as “Axial cross section”, “Sagital cross section”, and “Coronal cross section”, respectively. It is called “Coronal cross-sectional image”.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the medical image processing apparatus.
  • step S 1 the medical image photographing apparatus outputs medical image data that is three-dimensional volume data to the basic position calculation unit 2.
  • the medical image data may be input directly from various medical image capturing apparatuses, or image data stored in an image server or the like may be input.
  • step S2 the basic position calculation unit 2 calculates the basic cross-sectional position from the medical image data. Then, the generation unit 4 generates a basic cross-sectional image from the basic cross-sectional position and medical image data.
  • “Calculation of the basic cross-section position” is to set a basic cross-section in the three-dimensional image space 20 of the three-dimensional volume data. On the image in the basic cross-section (hereinafter referred to as “basic cross-sectional image”), It is set so as to include a desired site used for diagnosis.
  • the “basic cross-sectional position” means a spatial position of the basic cross section in the three-dimensional image space 20, and is represented by a position parameter for uniquely obtaining a basic cross-sectional image from the three-dimensional volume data. For example, as this positional parameter, the central coordinate point o of the basic cross section on the three-dimensional image space 20 determined by the equation (1) and two orthogonal vectors u on the basic cross section determined by the equation (2), v.
  • the basic cross-sectional image can be uniquely determined. However, in this embodiment, it is expressed by two orthogonal vectors u and v for convenience of explanation. That is, the calculation of the basic cross-sectional position is to obtain the position parameters o, u, v.
  • the basic cross-sectional position may be calculated manually, for example, as shown in Patent Document 1, or automatically calculated using the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-140689. Also good.
  • the generating unit 4 When the basic cross-sectional position is calculated, the generating unit 4 generates a basic cross-sectional image from the basic cross-sectional position and medical image data.
  • FIG. 5A is a perspective view showing how the basic slice 20d is arranged in the three-dimensional image space 20, and FIG. 5B shows an example of the generated basic slice image 21d.
  • the basic cross-sectional position is, for example, the center coordinate point o 20d of the basic cross-section 20d in the three-dimensional image space 20, and two vectors u 20d and v that are parallel and orthogonal to the basic cross-section 20d. 20d .
  • the center coordinate point o 20d in FIG. 5A corresponds to the image center point o 21d in FIG. 5B
  • the vector u 20d in FIG. 5A corresponds to the basic cross-sectional image 21d in FIG. 5B.
  • the vector v 20d in FIG. 5A corresponds to the vertical vector j 21d of the basic cross-sectional image 21d in FIG. 5B.
  • “u 20d ” indicates “20 d ⁇ u” because the subscript becomes small.
  • Other vectors are also shown in the figure.
  • step S3 the auxiliary position calculation unit 3 calculates the auxiliary cross section position based on the basic cross section position.
  • the generation unit 4 generates an auxiliary cross-sectional image from the calculated auxiliary cross-sectional position and medical image data.
  • the “auxiliary cross section” is a cross section that is obtained in an auxiliary manner so that the user can easily confirm the basic cross section position, and is a cross section that intersects the basic cross section.
  • the auxiliary cross section an Axial cross section or a Sagittal cross section that intersects the basic cross section and includes a desired portion used for diagnosis is used.
  • the basic cross-section position can be confirmed more effectively by using the cross-section calculated relatively from the basic cross-section position as the auxiliary cross-section.
  • Center point o 20d of the base section 20d is set as in equation (3).
  • the first auxiliary cross section 20 e is a plane parallel to the z axis and the long axis Y of the three-dimensional image space 20.
  • Two orthogonal vectors u 20e and v 20e can be expressed as shown in Equation (5).
  • the second auxiliary cross section 20f is a plane parallel to the normal vector of the first auxiliary cross section 20e and the major axis Y.
  • Two orthogonal vectors u 20f and v 20f can be expressed as shown in Equation (6).
  • the third auxiliary cross section 20g is a plane including the normal vector of the first auxiliary cross section 20e and the normal vector of the second auxiliary cross section 20f.
  • Two orthogonal vectors u 20g and v 20g can be expressed as shown in Equation (7).
  • the central coordinate point of the basic cross section 20d is used as shown in Expression (8).
  • auxiliary cross sections 20e, 20f, and 20g can be relatively calculated from the basic cross section 20d.
  • the generation unit 4 generates auxiliary cross-sectional images 21e, 21f, and 21g from each auxiliary cross-sectional position as shown in FIGS. 6 (d) to 6 (f).
  • the basic cross-sectional image 21d of the basic cross-section 20d is a four-chamber cross-sectional image
  • the auxiliary cross-sectional images 21e, 21f, and 21g generated from the auxiliary cross-sections 20e, 20f, and 20g are “two-chamber cross-sectional image” and “horizontal cross-sectional image”, respectively.
  • the auxiliary cross section is not limited to these, and may be obtained based on the body axis of the human being to be diagnosed.
  • step S4 the relationship calculation unit 5 calculates relative positional relationship information between the basic cross section 20d and the auxiliary cross sections 20e, 20f, and 20g.
  • the “positional information” is, for example, a line segment where the basic cross section and the auxiliary cross section intersect, or a spatial coordinate point of a characteristic part commonly included in the basic cross sectional image and the auxiliary cross sectional image.
  • the basic cross section 20d and the second and third auxiliary cross sectional images 21e and 21f are planes that intersect each other including the major axis Y. Therefore, line segments v 21d , v 21e , and v 21f indicating the major axis Y (that is, the vertical direction on the basic cross-sectional image 21d) are calculated.
  • the relationship calculation unit 5 performs the processing shown in FIGS.
  • the relationship calculating unit 5 has a third auxiliary cross section 20g that is a plane orthogonal to the long axis Y, and therefore, as indicated by a coordinate point p 21g and a line segment v 21g , The direction of the minor axis X on the third auxiliary sectional image 21g is calculated.
  • step S5 the synthesizing unit 6 synthesizes the generated basic cross-sectional image 21d, auxiliary cross-sectional images 21e, 21f, and 21g with the line segments and coordinate points that are positional relationship information, and displays them on the display unit 9.
  • the synthesizing unit 9 includes the positional relation information in the axial sectional image 20a, the sagittal sectional image 21b, the coronal sectional image 21c, the basic sectional image 21d, and the auxiliary sectional images 21e, 21f, and 21g shown in FIGS. Or the positional relationship information of each cross section in the three-dimensional image space 20 is displayed on the display unit 9.
  • step S6 when the user operates the input unit 7 to correct the positional relationship information, and the correction unit 8 accepts the correction of the positional relationship information, the process proceeds to step S7 (in the case of “yes” in FIG. 4). If the user has not made corrections, the process ends (in the case of “no” in FIG. 4).
  • step S7 the correcting unit 8 corrects the basic cross-sectional position and the auxiliary cross-sectional position based on the correction information of the received positional relationship information. Then, returning to step S4, the relationship calculating unit 5 calculates again the relative positional relationship information between the basic cross section 20d and the auxiliary cross sections 20e, 20f, and 20g.
  • the synthesizing unit 6 performs the basic cross section 20d in the three-dimensional image space 20 shown in FIG.
  • the positional relationship information calculated by the relationship calculating unit 5 is added to the Sagittal sectional image 21c, the auxiliary sectional images 21e, 21f and 21g shown in FIGS. 8E to 8G, and the basic sectional image 21d shown in FIG. These are combined and displayed on the display unit 9.
  • the user looks at the display unit 9, since there is a medical knowledge that the long axis Y passes through the center of the left ventricle, the left side of the long axis Y is corrected upward from the first auxiliary sectional image 21e.
  • the third auxiliary sectional image 21g is an example of a left ventricular short axis image, and there is medical knowledge that the short axis X passes through the center of the left ventricle l 21g and passes through the left corner of the right ventricle r 21g. The direction to be corrected can be easily confirmed from the third auxiliary sectional image 21g.
  • the user corrects the positional relationship information via the mouse of the input unit 7 which is a user interface.
  • the user operates the input unit 7 to point a line segment or coordinate point, which is positional relationship information between the basic cross section and the auxiliary cross section, with the pointer 30, and the line segment or coordinate point is crossed in the vertical and horizontal directions on the screen.
  • the correction unit 8 receives the moved information as correction information. That is, the “correction information” is a two-dimensional vector composed of the moving direction and moving length of line segments and coordinate points that are positional relationship information for each cross-sectional image.
  • the correction unit 8 converts the movement direction and the movement length on the two-dimensional cross-sectional image into a correction vector in the three-dimensional image space 20 using the correction information of the two-dimensional vector of each cross-sectional image. Then, the basic cross-sectional position is corrected based on the converted three-dimensional correction vector.
  • the correcting unit 8 corrects the position parameters o, u, v of the basic cross-sectional position to position parameters o ′, u ′, v ′ shown in the following equation (9).
  • the correcting unit 8 calculates the position parameters of the auxiliary cross-sectional position by calculating the equations (5) to (9) using the position parameters o ′, u ′, v ′ of the corrected basic cross-sectional position. Correct it.
  • the generation unit 4 generates a basic cross-sectional image corrected from the corrected basic cross-sectional position and a supplementary cross-sectional image corrected from the corrected auxiliary cross-sectional position.
  • the relationship calculation unit 5 recalculates and corrects the positional relationship information between the basic cross section and the auxiliary cross section based on the corrected position parameter of the basic cross section position and the position parameter of the auxiliary cross section position.
  • the synthesizing unit 6 synthesizes the corrected basic cross-sectional image 21d and auxiliary cross-sectional images 21e, 21f, and 21g with the line segments and coordinate points that are positional relationship information corrected by the correction information, and displays them on the display unit 9. .
  • the user can diagnose with the basic cross-sectional image 20d and the auxiliary cross-sectional images 21e, 21f, and 21g corrected by the input unit 7.
  • the spatial position of the basic cross section necessary for diagnosis can be easily confirmed by displaying the relative positional relationship information of each cross section on the basic cross sectional image and the auxiliary cross sectional image. .
  • the basic cross-sectional position can be easily corrected by correcting the positional relationship information from the basic cross-sectional image and the auxiliary cross-sectional image.
  • the position parameter representing the position of the cross section is represented by the center point of the cross section on the three-dimensional image space 20 and the two orthogonal vectors u and v on the cross section, but this is not limited thereto. It is good if it can uniquely determine the spatial position of the cross section.
  • the start point of the cross section on the three-dimensional image space 20 and two orthogonal vectors u and v on the cross section from the start point may be used.
  • you may express by three vectors on a cross section. Further, it may be expressed by coordinate points of four vertices of a rectangle indicating a cross section in the three-dimensional image space 20.
  • the heart is the diagnosis target part, but a part other than the heart may be the target. Moreover, it is good also considering a several site
  • the display unit 9 also displays an image showing how the basic cross section 20d is arranged in the three-dimensional image space 20 as shown in FIG. It is not always necessary to display this image. If the basic cross-sectional image 21d and other auxiliary cross-sectional images 21 shown in FIGS. 8B to 8I are displayed, the spatial position of the basic cross-section necessary for diagnosis can be easily determined. Can be confirmed.

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Abstract

【課題】所望の断面の空間的な位置を簡単に確認できる医用画像処理装置を提供する。 【解決手段】医用画像処理装置１は、医用画像データから基本断面位置を算出する基本位置算出部２と、補助断面位置を算出する補助位置算出部３と、前記医用画像データと前記基本断面位置を用いて基本断面像を生成し、前記医用画像データと前記補助断面位置を用いて補助断面像を生成する生成部４と、前記基本断面位置と前記補助断面位置の相対的な位置関係を示す位置関係情報を算出する関係算出部５と、前記基本断面像、又は、前記補助断面像に、前記位置関係情報をそれぞれ合成する合成部６と、前記合成した画像を表示する表示部９とを有する。

Description

医用画像処理装置及びその方法
　本発明は、３次元の医用画像データから、所望の断面を表示する医用画像処理技術に関する。
　特許文献１は、Ｘ線ＣＴやＭＲＩ等が撮影した３次元の医用画像データから複数の所望の断面位置を設定する。そして、特許文献１は、この医用画像データから、部位毎に診断する際には、診断する部位について所望の断面を設定する。
特許第４０１８３０３号公報
　しかし、特許文献１では、前記所望の断面とその断面像の３次元空間中における大まかな位置のみを参照しているため、前記断面の空間的な位置の確認が十分に行えないという問題点があった。
　そこで本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、所望の断面の空間的な位置を簡単に確認できる医用画像処理装置及びその方法の提供を目的とする。
　本発明は、対象部位を含む３次元の医用画像データから、３次元画像空間における基本断面の空間的な位置を示す基本断面位置を算出する基本位置算出部と、前記基本断面と交差する断面である補助断面の空間的な位置を示す補助断面位置を少なくとも一つ算出する補助位置算出部と、前記医用画像データと前記基本断面位置を用いて基本断面像を生成し、前記医用画像データと前記補助断面位置を用いて補助断面像を生成する生成部と、前記基本断面位置と前記補助断面位置の相対的な位置関係を示す位置関係情報を算出する関係算出部と、前記基本断面像、又は、前記補助断面像に、前記位置関係情報をそれぞれ合成する合成部と、前記合成した画像を表示する表示部と、を有することを特徴とする医用画像処理装置である。
　本発明によれば、基本断面の空間的な位置を簡単に確認できる。
実施例に係る医用画像処理装置のブロック図。 （ａ）（ｂ）は四腔断面像の解剖学的な位置づけの説明図。 （ａ）は３次元画像空間２０のＡｘｉａｌ断面、Ｓａｇｉｔｔａｌ断面、Ｃｏｒｏｎａｌ断面の説明図、（ｂ）～（ｄ）はＡｘｉａｌ断面像、Ｓａｇｉｔｔａｌ断面像、Ｃｏｒｏｎａｌ断面像の図。 医用画像処理装置のフローチャート。 （ａ）は３次元画像空間２０の基本断面位置の説明図、（ｂ）は基本断面像の図。 （ａ）～（ｃ）は３次元画像空間２０の補助断面位置の説明図、（ｄ）～（ｆ）は補助断面像の図。 （ａ）～（ｃ）は補助断面像の図、（ｄ）は基本断面像の図。 （ａ）は３次元画像空間２０の基本断面の説明図、（ｂ）～（ｇ）は補助断面像の図、（ｉ）は基本断面像の図。
１・・医用画像処理装置、２・・基本位置算出部、３・・補助位置算出部、４・・生成部、５・・関係算出部、６・・表示部、７・・入力部、８・・修正部、９・・表示部
　以下、本発明の一実施例である医用画像処理装置１について図１～図８を用いて説明する。
　本実施例は、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ、超音波等の医用画像診断装置に有用であり、特に、診断する部位について所望の空間位置での断面像が求められる場合に適している。
　本実施例では、診断対象の臓器を心臓とし、基本断面として「四腔断面像」を具体例として挙げる。「基本断面」とは、医師が診断に用いる所望の部位を含むように設定された断面である。なお、基本断面は四腔断面像に限定されず、例えば、「二腔断面像」や「左室短軸像」でも良い。
　医用画像処理装置１の構成について図１に基づいて説明する。図１は、医用画像処理装置１の構成を示すブロック図である。
　図１に示すように、医用画像処理装置１は、基本位置算出部２、補助位置算出部３、生成部４、関係算出部５、合成部６、入力部７、修正部８、表示部９を有している。
　Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ、又は、超音波等の医用画像撮影装置から得られた３次元ボリュームデータである医用画像データが、基本位置算出部２、生成部４に入力される。
　基本位置算出部２は、医用画像データから基本断面の空間的な位置を示す基本断面位置を算出する。
　補助位置算出部３は、基本断面位置から、基本断面と交差する補助断面の空間的な位置を示す補助断面位置を算出する。
　生成部４は、基本断面位置と医用画像データを用いて基本断面像を生成し、また、補助断面位置と医用画像データを用いて補助断面像を生成する。
　関係算出部５は、基本断面位置と補助断面位置の相対的な位置関係情報を算出する。
　合成部６は、基本断面像と補助断面像とに、関係算出部５で算出された各断面の相対的な位置関係情報を合成し、表示部９に表示する。この表示部９は、液晶表示装置やＣＲＴなどのディスプレイである。
　入力部７は、基本断面像、補助断面像の位置関係情報に関する修正情報を入力する手段である。例えば、この入力部７は、マウスやキーボード、トラックボール、タッチパッドなどのユーザインタフェースにより実現される。
　修正部８は、入力部７で受けた修正情報に基づいて、基本断面位置、補助断面位置を修正する。
　四腔断面像と心臓の特徴的な部位との関係について図２を用いて説明する。
　図２（ａ）は、四腔断面像の解剖学的な位置づけ１０を示し、図２（ｂ）は、四腔断面像１１の例を示す。図２（ｂ）に示すように、四腔断面像では、心臓の４つの腔（左心室１１ａ、左心房１１ｂ、右心室１１ｃ、右心房１１ｄ）が全て含まれている。四腔断面像は、心臓の特徴部位である僧帽弁Ａと心尖部Ｃ含む断面という知見がある。Ｂは「左室中心」と呼ばれる部位であり、僧帽弁Ａと心尖部Ｃの中点に位置する。左室中心Ｂから心尖部Ｃへと向かうベクトルを長軸Ｙと呼ぶ。四腔断面像上で長軸Ｙと直交するベクトルを短軸Ｘと呼ぶ。
　次に、３次元の医用画像データの３次元画像座標系（３次元画像空間座標系）を図４を用いて説明する。
　図３（ａ）に示すように、３次元画像座標系における医用画像データが持つ３次元画像空間２０は、３つの座標軸ｘ、ｙ、ｚで表現される。ｘ軸が体の左から右、ｙ軸が体の前から後ろ、ｚ軸が体軸方向で足の方へ向かうベクトルとする。
　図３（ｂ）～（ｄ）に示すように、３次元画像空間２０における各断面像２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、医用画像データを座標軸に平行な面２０ａ、２０ｂ、２０ｃで切断した画像である。各断面２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、それぞれ「Ａｘｉａｌ断面」、「Ｓａｇｉｔｔａｌ断面」、「Ｃｏｒｏｎａｌ断面」と呼び、各断面像２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、それぞれ「Ａｘｉａｌ断面像」、「Ｓａｇｉｔｔａｌ断面像」、「Ｃｏｒｏｎａｌ断面像」と呼ぶ。
　医用画像処理装置１の動作について図４を用いて説明する。図４は、医用画像処理装置の動作を示すフローチャートである。
　ステップＳ１では、医用画像撮影装置が、３次元ボリュームデータである医用画像データを基本位置算出部２に出力する。なお、医用画像データは、各種の医用画像撮影装置から直接入力しても良いし、画像サーバ等に保存された画像データを入力しても良い。
　ステップＳ２では、基本位置算出部２は、医用画像データから基本断面位置を算出する。そして、生成部４は、この基本断面位置と医用画像データから基本断面像を生成する。
　「基本断面位置の算出」とは、３次元ボリュームデータの３次元画像空間２０中に基本断面を設定することであり、その基本断面における画像（以下、「基本断面像」と呼ぶ）上に、診断に用いる所望の部位を含むように設定する。また、「基本断面位置」とは、３次元画像空間２０において基本断面の空間的な位置を意味し、また、３次元ボリュームデータから基本断面像が一意に求まる位置パラメータで表される。例えば、この位置パラメータとしては、式（１）で決まる３次元画像空間２０上での基本断面の中心座標点ｏと、式（２）で決まる基本断面上にある直交する２本のベクトルｕ，ｖである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　なお、この２本のベクトルｕ，ｖは、平行でなければ基本断面像を一意に決めることができる。しかし、本実施例では説明の便宜上、直交する２本のベクトルｕ，ｖで表現する。すなわち、基本断面位置の算出とは、この位置パラメータｏ，ｕ，ｖを求めることである。
　また、基本断面位置の算出は、例えば、特許文献１で示すように手動で算出しても良いし、また、特開２００２－１４０６８９号公報で開示されている手法を用いて自動で算出しても良い。
　生成部４は、基本断面位置が算出されると、この基本断面位置と医用画像データから基本断面像を生成する。
　図５（ａ）は、３次元画像空間２０中で基本断面２０ｄがどのように配置されるかを斜視図で示し、図５（ｂ）は、生成された基本断面像２１ｄの例を示す。図５（ａ）に示すように、基本断面位置は、例えば、３次元画像空間２０における基本断面２０ｄの中心座標点ｏ２０ｄと、基本断面２０ｄに平行で直交する２本のベクトルｕ２０ｄ、ｖ２０ｄで表される。また、図５（ａ）の中心座標点ｏ２０ｄが図５（ｂ）の画像中心点ｏ２１ｄに対応し、図５（ａ）のベクトルｕ２０ｄが図５（ｂ）における基本断面像２１ｄの水平方向のベクトルｉ２１ｄに対応し、図５（ａ）のベクトルｖ２０ｄが図５（ｂ）における基本断面像２１ｄの垂直方向のベクトルｊ２１ｄに対応している。なお、図中では、「ｕ２０ｄ」と記載すると添え字が小さくなるため、「２０ｄ－ｕ」と表示する。他のベクトルも同様に図中に記載する。
　ステップＳ３では、補助位置算出部３は、基本断面位置に基づいて補助断面位置を算出する。生成部４は、算出された補助断面位置と医用画像データから補助断面像を生成する。
　「補助断面」とは、基本断面位置を、使用者が確認し易くするために補助的に求める断面であって、基本断面と交差する断面である。例えば、補助断面としては、基本断面と交差する断面であって、診断に用いる所望の部位を含むようなＡｘｉａｌ断面やＳａｇｉｔｔａｌ断面を使う。また、基本断面位置から相対的に算出される断面を補助断面とすることで、より効果的に基本断面位置を確認できる。
　基本断面２０ｄから相対的に補助断面２０ｅ、２０ｆ、２０ｇを算出する方法について図６を用いて説明する。
　基本断面２０ｄの中心座標点ｏ２０ｄが式（３）のように設定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　直交する２本のベクトルｕ２０ｄ、ｖ２０ｄが式（４）のように設定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　このとき図６（ａ）に示すように、第１の補助断面２０ｅは、３次元画像空間２０のｚ軸と長軸Ｙに平行な面である。直交する２本のベクトルｕ２０ｅ、ｖ２０ｅは、式（５）のように表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　図６（ｂ）に示すように、第２の補助断面２０ｆは、第１の補助断面２０ｅの法線ベクトルと長軸Ｙに平行な面である。直交する２本のベクトルｕ２０ｆ、ｖ２０ｆは、式（６）のように表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　なお、「×」は外積計算である。
　図６（ｃ）に示すように、第３の補助断面２０ｇは、第１の補助断面２０ｅの法線ベクトルと、第２の補助断面２０ｆの法線ベクトルを含む面である。直交する２本のベクトルｕ２０ｇ、ｖ２０ｇは、式（７）のように表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　各補助断面２０ｅ、２０ｆ、２０ｇの中心座標点ｏ２０ｅ、ｏ２０ｆ、ｏ２０ｇは、例えば、式（８）に示すように、基本断面２０ｄの中心座標点を用いる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　このように、各補助断面２０ｅ、２０ｆ、２０ｇは、基本断面２０ｄから相対的に算出できる。
　生成部４は、各補助断面位置から、図６（ｄ）～（ｆ）に示すように、補助断面像２１ｅ、２１ｆ、２１ｇを生成する。基本断面２０ｄの基本断面像２１ｄが四腔断面像の場合、補助断面２０ｅ、２０ｆ、２０ｇより生成される補助断面像２１ｅ、２１ｆ、２１ｇは、それぞれ「二腔断面像」、「水平断面像」、「左室短軸像」と呼ばれる。但し、補助断面はこれらに限るものではなく、診断対象の人間の体軸を基準に求めても良い。
　このように、基本断面位置から相対的に算出することにより、心臓の特徴部位を含むような補助断面を設定しやすく、基本断面の確認が簡単な補助断面像を生成できる。
　ステップＳ４では、関係算出部５は、基本断面２０ｄと補助断面２０ｅ、２０ｆ、２０ｇの相対的な位置関係情報を算出する。
　ここで、「位置関係情報」とは、例えば、基本断面と補助断面とが交差する線分、基本断面像と補助断面像に共通に含まれる特徴部位の空間的な座標点である。
　位置関係情報の算出例を図７（ａ）～（ｄ）を用いて説明する。
　関係算出部５は、図７（ａ）（ｂ）（ｄ）に示すように、基本断面２０ｄ、第２、３の補助断面像２１ｅ、２１ｆは、長軸Ｙを含む互いに交差した面であるので、長軸Ｙ（すなわち、基本断面像２１ｄ上の垂直方向）を示す線分ｖ２１ｄ、ｖ２１ｅ、ｖ２１ｆを算出する。また、基本位置算出部２が、僧帽弁Ａ、左室中心Ｂ、心尖部Ｃの心臓に関する特徴部位の位置を算出しているときは、関係算出部５は、図７（ａ）（ｂ）（ｄ）の星印、四角印、三角印で表す座標点ｐ２１ｄ、ｐ２１ｅ、ｐ２１ｆで示すように、各断面上での各部位の位置を算出する。さらに、関係算出部５は、図７（ｃ）に示すように、第３の補助断面２０ｇは長軸Ｙと直交する面であるため、座標点ｐ２１ｇ、線分ｖ２１ｇで示すように、第３の補助断面像２１ｇ上での短軸Ｘの方向を算出する。
　このように、複数の断面が持つ共通の線分や、部位の座標点を算出することで、基本断面との相対的な位置関係情報を得ることができる。
　ステップＳ５では、合成部６は、生成された基本断面像２１ｄ、補助断面像２１ｅ、２１ｆ、２１ｇと、位置関係情報である線分や座標点を合成し、表示部９に表示する。
　例えば、合成部９は、図３、図５～図７で示すＡｘｉａｌ断面像２０ａ、Ｓａｇｉｔｔａｌ断面像２１ｂ、Ｃｏｒｏｎａｌ断面像２１ｃ、基本断面像２１ｄ、補助断面像２１ｅ、２１ｆ、２１ｇに、位置関係情報を重ねたり、３次元画像空間２０での各断面の位置関係情報を、表示部９に表示する。
　ステップＳ６では、使用者が入力部７を操作して位置関係情報を修正し、修正部８が位置関係情報の修正を受け付けた場合はステップＳ７に進み（図４中の「ｙｅｓ」の場合）、使用者が修正をしなかった場合は終了する（図４中の「ｎｏ」の場合）。
　ステップＳ７では、修正部８は受け付けた位置関係情報の修正情報に基づいて、基本断面位置、補助断面位置を修正する。そして、ステップＳ４に戻り、関係算出部５が基本断面２０ｄと補助断面２０ｅ、２０ｆ、２０ｇの相対的な位置関係情報を再び算出する。
　修正について図８を用いて説明する。
　まず、合成部６は、図８（ａ）に示す３次元画像空間２０での基本断面２０ｄ、図８（ｂ）～（ｄ）に示す医用画像データのＡｘｉａｌ断面像２１ａ、Ｃｏｒｏｎａｌ断面像２１ｂ、Ｓａｇｉｔｔａｌ断面像２１ｃ、図８（ｅ）～（ｇ）に示す補助断面像２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、図８（ｉ）に示す基本断面像２１ｄに、関係算出部５に算出された位置関係情報を合成し、表示部９に表示する。使用者は、表示部９を見ると、長軸Ｙは左室の中心を通るという医学的な知見があるため、第１の補助断面像２１ｅからは長軸Ｙの左側を上方向に修正が必要なこと、第２の補助断面像２１ｆからは長軸Ｙの左側を下方向に修正が必要なことが簡単に確認できる。また、第３の補助断面像２１ｇは左室短軸像の例であり、短軸Ｘは左室ｌ２１ｇの中心を通り、右室ｒ２１ｇの左角を通るという医学的な知見があるため、第３の補助断面像２１ｇからも簡単に修正すべき方向が確認できる。
　次に、使用者がユーザインタフェースである入力部７のマウスを介して位置関係情報の修正を行う。例えば、使用者は、入力部７を操作することにより、基本断面と補助断面の位置関係情報である線分や座標点をポインタ３０で指し、線分や座標点を画面上の上下左右に断面像毎に移動させる。修正部８は、この移動した情報を修正情報として受け付ける。すなわち、「修正情報」とは、断面像毎の位置関係情報である線分や座標点の移動方向と移動長さからなる２次元ベクトルである。
　次に、修正部８は、各断面像の２次元ベクトルの修正情報をそれぞれ用いて、２次元の断面像上の移動方向と移動長さを、３次元画像空間２０の修正ベクトルに変換する。そして、変換した３次元の修正ベクトルに基づいて、基本断面位置を修正する。修正部８は、基本断面位置の位置パラメータｏ、ｕ、ｖを次の式（９）に示す位置パラメータｏ’、ｕ’、ｖ’に修正する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　また、修正部８は、修正された基本断面位置の位置パラメータｏ’、ｕ’、ｖ’を用いて、式（５）～式（９）を計算することにより、補助断面位置の位置パラメータを修正する。
　生成部４は、修正された基本断面位置から修正された基本断面像と、修正された補助断面位置から修正された補助断面像を生成する。
　関係算出部５は、修正された基本断面位置の位置パラメータと補助断面位置の位置パラメータによって基本断面と補助断面の位置関係情報を再計算して修正する。
　合成部６は、修正された基本断面像２１ｄ、補助断面像２１ｅ、２１ｆ、２１ｇと、前記修正情報によって修正された位置関係情報である線分や座標点を合成し、表示部９に表示する。
　これにより、使用者は入力部７で修正した基本断面像２０ｄや補助断面像２１ｅ、２１ｆ、２１ｇで診断できる。
　本実施例によれば、基本断面像、補助断面像上に、各断面の相対的な位置関係情報を重ねて表示することで、診断に必要な基本断面の空間的な位置を簡単に確認できる。
　また、位置関係情報を、基本断面像、補助断面像上から修正することで、基本断面位置を簡単に修正できる。
　本発明は、上記実施例に限定されず、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
　例えば、上記実施例では、断面位置を表す位置パラメータとして、３次元画像空間２０上での断面の中心点と、断面上にある直交する２本のベクトルｕ，ｖで表現したが、これに限るものではなく、断面の空間的な位置を一意に決められるものであれは良い。例えば、３次元画像空間２０上での断面の始点と、この始点からの断面上にある直交する２本のベクトルｕ，ｖで表現してもよい。また、断面上の３本のベクトルで表現してもよい。また、３次元画像空間２０における断面を示す長方形の４頂点の座標点で表現してもよい。
　また、上記実施例では、心臓を診断対象部位としたが、心臓以外の部位を対象にしても良い。また、複数の部位を同時に診断対象としても良い。
　また、上記実施例では、図８（ａ）に示すような３次元画像空間２０中で基本断面２０ｄがどのように配置されるかを斜視図で示した画像も表示部９に表示したが、この画像は必ずしも表示する必要はなく、図８（ｂ）～（ｉ）に示す基本断面像２１ｄと他の補助断面像２１を表示すれば、診断に必要な基本断面の空間的な位置を簡単に確認できる。

Claims (6)

  1. 　対象部位を含む３次元の医用画像データから、３次元画像空間における基本断面の空間的な位置を示す基本断面位置を算出する基本位置算出部と、
    　前記基本断面と交差する断面である補助断面の空間的な位置を示す補助断面位置を少なくとも一つ算出する補助位置算出部と、
    　前記医用画像データと前記基本断面位置を用いて基本断面像を生成し、前記医用画像データと前記補助断面位置を用いて補助断面像を生成する生成部と、
    　前記基本断面位置と前記補助断面位置の相対的な位置関係を示す位置関係情報を算出する関係算出部と、
    　前記基本断面像、又は、前記補助断面像に、前記位置関係情報をそれぞれ合成する合成部と、
    　前記合成した画像を表示する表示部と、
    　を有することを特徴とする医用画像処理装置。
  2. 　使用者が情報を入力するための入力部と、
    前記入力部から、前記位置関係情報の修正情報が入力された場合、前記基本断面位置と前記補助断面位置を修正する修正部を有し、
    　前記関係算出部は、修正された前記基本断面位置と修正された前記補助断面位置の相対的な位置関係を示す位置関係情報を算出し、
    　前記合成部は、修正された前記基本断面像と前記補助断面像に、入力された前記修正情報に基づく前記位置関係情報をそれぞれ合成する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
  3. 　前記補助断面位置は、前記基本断面位置に基づいて算出される、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の医用画像処理装置。
  4. 　前記補助断面位置は、体軸、前記医用画像データに基づいて算出される、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の医用画像処理装置。
  5. 　前記基本断面位置と前記補助断面位置は、前記３次元画像空間における一つの座標点と前記座標点からの２本のベクトル、前記３次元画像空間における３本のベクトル、又は、前記基本断面と前記補助断面の４頂点の座標点で表される、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
  6. 　対象部位を含む３次元の医用画像データから、３次元画像空間における基本断面の空間的な位置を示す基本断面位置を算出する基本位置算出ステップと、
    　前記基本断面と交差する断面である補助断面の空間的な位置を示す補助断面位置を少なくとも一つ算出する補助位置算出ステップと、
    　前記医用画像データと前記基本断面位置を用いて基本断面像を生成し、前記医用画像データと前記補助断面位置を用いて補助断面像を生成する生成ステップと、
    　前記基本断面位置と前記補助断面位置の相対的な位置関係を示す位置関係情報を算出する関係算出ステップと、
    　前記基本断面像、又は、前記補助断面像に、前記位置関係情報をそれぞれ合成する合成ステップと、
    　前記合成した画像を表示する表示ステップと、
    　を有することを特徴とする医用画像処理方法。
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