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JP4053117B2 - Image processing device - Google Patents

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JP4053117B2
JP4053117B2 JP28572397A JP28572397A JP4053117B2 JP 4053117 B2 JP4053117 B2 JP 4053117B2 JP 28572397 A JP28572397 A JP 28572397A JP 28572397 A JP28572397 A JP 28572397A JP 4053117 B2 JP4053117 B2 JP 4053117B2
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JP
Japan
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image
shortest path
lumen
target
tubular body
Prior art date
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Application number
JP28572397A
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Japanese (ja)
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JPH11120327A (en
Inventor
賢太郎 古旗
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Toshiba Corp
Canon Medical Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
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Publication date
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  • Image Analysis (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばX線CT装置や核磁気共鳴装置(MRI装置)等の撮影装置から得られた3次元ボリュームデータに基づいて管腔臓器等の内腔表示を行う画像診断システム等に設けて好適な画像処理装置に関し、特に複雑に絡み合った管腔臓器の所望の始点から目標とする臓器までの最短経路を探索して表示することにより、画像診断システムの操作性の向上等を図った画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、X線CT装置やMRI装置等から得られた断層画像に基づいて、例えば気管支の内腔等の臓器の輪郭情報のみを抽出すると共に、この臓器の内部の画像を、平行投影法ではなく、透視投影法(パースペクティブ)を使用する事によって作成することにより、あたかも内視鏡を挿入して実際に内部を覗いているかのような立体画像を表示する画像診断システムが知られている。
【0003】
この画像診断システムは、例えば腫瘍が発生している臓器等の目標臓器の観察を行う場合、目標臓器の入口から腫瘍等の目標部位に到達するまでの間の内腔画像を順次作成して表示する。これにより、目標部位に到達するまでの内腔内を視点が順次移動するかたちで内腔画像が表示される。
【0004】
或いは、操作者によりその目標臓器を外側から見た画像上で目標部位が指定されると、画像診断システムは、その目標部位を含む内腔画像を作成して表示する。これにより、目標部位に直接視点を移動させたかたちで目標部位の観察を行うことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の画像診断システムは、目標臓器の観察を行う場合に、目標部位に到達するまでの間の内腔画像を順次作成して表示することから、例えば血管や気管支等の複雑に入り組んだ臓器に関しては、実際に目標部位の画像が表示されるまでに時間を要する問題があった。
【0006】
この問題は、前述のように目標部位を指定して直接的に表示させることで解決することができるが、この場合、その目標部位に到達するまでの経路は表示することができない。この目標部位に到達するまでの経路を示す情報は、手術計画の立案に必要とされる情報であり表示可能とすることが望まれている。
【0007】
本発明は、上述の課題の鑑みてなされたものであり、目標部位までの最短経路を短時間に探索して表示することができると共に、この最短経路に沿って内腔画像を順次表示することにより、目標部位の画像を表示するまでに要する時間を短縮化することができるような画像処理装置の提供を目的とする。
【0008】
本発明の係る画像処理装置は、上述の課題を解決するために、外部から供給される画像情報に基づいて、平行投影法を用いて対象物の3次元画像を作成する平行投影画像作成手段と、この平行投影画像作成手段により作成された3次元画像における所望の管状体における任意の点を開始点として指定すると共に、目標とする所望の目標物を終点として指定するための指定手段と、この指定手段により指定された管状体から目標物に向かって直線を形成し、この直線が管状体の内管に当接した箇所から放線ベクトルを形成すると共にこの放線ベクトルに平行な平面を検出し、この平面の中心を前記中心点として検出すると共に、各管状体の各中心点同士を線で接続することにより、前記指定手段により指定された管状体から目標物に到達するまでの間の管状体の形に沿った複数の経路を検出する経路検出手段と、この経路検出手段により検出された複数の経路のうち、最短の経路を検出する最短経路検出手段と、少なくとも、前記最短経路検出手段により検出された最短経路を、前記平行投影画像作成手段により作成された対象物の3次元画像に合成して表示する合成表示手段とを有する構成となっている。
【0009】
このような画像処理装置は、経路検出手段が、前記指定手段により指定された管状体から目標物に到達するまでの間の管状体の形に沿った複数の経路を検出し、最短経路検出手段が、前記経路検出手段により検出された複数の経路のうち、最短の経路を検出する。そして、合成表示手段が、少なくとも前記最短経路検出手段により検出された最短経路を、平行投影画像作成手段により作成された対象物の3次元画像に合成して表示する。これにより、前記指定手段により指定された管状体から目標物に到達するまでの間の最短の経路を、前記対象物の3次元画像に合成して表示することができ、医師による手術計画の立案等に有効な情報を迅速に提供することができる。
【0010】
また、本発明に係る画像処理装置は、上述の課題を解決するために前記外部から供給される画像情報に基づいて、透視投影法を用いて対象物の3次元画像を作成する透視投影画像作成手段と、少なくとも、前記最短経路検出手段により検出された最短経路に沿った管状体の内管画像を、所定の間隔毎に作成するように前記透視投影画像作成手段を制御する制御手段とを有する構成となっている。
【0011】
このような画像処理装置は、制御手段が、前記最短経路検出手段により検出された最短経路に沿った管状体の内管画像を、所定の間隔毎に作成するように透視投影画像作成手段を制御する。これにより、前記最短経路に沿って内管画像を作成して表示することができることから、前記指定手段により指定された管状体から目標物に到達するまでの間の管状体の内管画像を迅速に作成して表示することができ、該内管画像の表示までに要する時間を短縮化することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像処理装置の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0013】
本発明に係る画像処理装置は、例えば画像診断システムに適用することができる。図1は、この実施の形態の画像診断システムの要部を示すブロック図であり、例えばX線CT装置やMRI装置等の撮影装置からの画像データ(ボリュームデータ)、或いはこれら撮影装置から光磁気ディスク等の記憶媒体に記録され再生された画像データに基づいて抽出された臓器表面の輪郭データが入力端子1を介して供給されるようになっている。
【0014】
具体的には、この輪郭データは、図2に概念的に示すようにX線CT装置やMRI装置等の撮影装置から得られた複数の断層像に基づいて3次元画像を作成し、この3次元画像から対象臓器の画像を抽出し、この画像の輪郭を抽出することで作成され前記入力端子1に供給される。この入力端子1を介して供給された輪郭データは、中心線抽出部2、パースペクティブ画像作成部3、平行投影画像作成部7にそれぞれ供給される。
【0015】
パースペクティブ画像作成部3は、この供給された輪郭データに基づいて、図3(b)に示すようないわゆる透視投影法による管腔臓器の内部の3次元画像である内腔画像を作成し、これを画像切り替え部9及び画像セーブ部11に供給する。また、平行投影画像作成部7は、前記輪郭データに基づいて、図3(a)に示すようないわゆる平行投影法による管腔臓器の外観を示す3次元画像である外形表示画像を作成し、これを探索経路合成部8及びこの探索経路合成部8を介して画像切り替え部9に供給する。画像切り替え部9は、この内腔画像及び外形表示画像のうち、操作者により指定された方の画像を選択し、これを画像表示モニタ10に表示供給する。これにより、図3(a)、(b)に示すような外形表示画像或いは内腔画像がモニタ表示されることとなる。
【0016】
なお、この内腔画像或いは外形表示画像は、回転角度や視点位置を指定すると、これに対応して表示画像が変更表示されるようになっている。また、外形表示画像上で、例えばマウス装置を用いて任意の点をクリックすると、パースペクティブ画像作成部3が、このクリックした位置に対応する内腔画像を作成してモニタ表示するようになっている。
【0017】
ここで、操作者は、目標臓器に通ずる複数の管腔臓器の任意の管腔臓器から該目標臓器までの最短経路を知りたい場合、図3(a)に示すように画像表示モニタ10上に外形表示画像を表示操作すると共に、始点終点指定部6を操作して所望の管腔臓器上の任意の点を開始点Sとして指定すると共に、目標臓器を終点として指定する。
【0018】
この指定がなされると、中心線抽出部2は、まず、図4(a)に示すように前記開始点Sから、目標臓器の奥の方に向かって直線状に探索点を進める。次に、このように直線状に探索点を進めると内腔臓器の壁に衝突するため、図4(b)に示すようにこの衝突した内腔臓器の壁面からの放線ベクトルを算出し、この放線ベクトルに対して平行な面を作成(想定)する。これにより、臓器内腔の輪郭と前記平面とが交差する点が求まるため、内腔の輪郭からその平面の中心点を求める。次に、図4(c)に示すように、この中心点と前記開始点Sとを直線で結び、これを臓器内腔に沿った中心線とする。
【0019】
なお、前記中心点は、放線ベクトルと平行な面の中心点を求めるのではなく、前記探索点が衝突した内腔臓器の壁面に当接する円を作成し、この円の中心を前記中心点として求めるようにしてもよい。
【0020】
このような作業を順次繰り返して行い、各中心点同士を順次結ぶことにより、目標臓器に通ずる全ての管腔臓器に対応する探索ベクトルを求めることができるのであるが、図4(d)、(e)に示すように管腔臓器が分岐している場合がある。この場合、中心線抽出部2は、以下に説明する分岐処理を行う。
【0021】
すなわち、この分岐部分において中心線を求めようとすると、探索ベクトル上に複数の内壁面が接点として現れる。このため、この場合は分岐処理として、全ての接点について放線ベクトルを算出して各中心点を求め、図4(f)に示すようにこの求めた全ての中心点が開始点Sと接続されるように探索ベクトルを形成する。これにより、図5(a)に示すように目標臓器に通ずる全ての管腔臓器に対応する探索ベクトルA〜Cを求めることができる。中心線抽出部2は、このようにして各探索ベクトルA〜Cを求めると、これらを示す探索ベクトルデータを図1に示す最短経路算出部4に供給する。
【0022】
最短経路算出部4は、各探索ベクトルデータが供給されると、この各探索ベクトルデータに基づいて、抽出した内腔臓器の中心線に沿って、開始点Sから目標臓器までの長さ(距離)を検出するトラッキング処理を行う。そして、このトラッキング処理により開始点Sから目標臓器までの長さが検出された各探索ベクトルデータのうち、例えば図5(b)に示すように開始点Sから目標臓器までの長さが最短の探索ベクトルデータ(中心線の長さが一番小さくなる経路の探索ベクトルデータ)を検出し、この探索ベクトルデータを目標臓器までの最短経路を示す探索ベクトルデータ(最短経路データ)として探索経路合成部8に供給する。
【0023】
探索経路合成部8には、この最短経路データの他に、平行投影画像作成部7からの外形表示画像が供給されている。探索経路合成部8は、この外形表示画像に、最短経路データをマッピング処理し、これを画像切り替え部9を介して画像表示モニタ10に供給する。これにより、図3(a)に示すように外形表示画像の対応する管腔臓器上に、操作者の指定した開始点Sから目標臓器に通ずる最短経路を示す矢印が表示されることとなる。
【0024】
このように、当該実施の形態の画像診断システムは、操作者が、モニタ表示された外形表示画像上で所望の点を開始点として指定すると共に、所望の目標臓器を終点として指定することにより、中心線抽出部及び最短経路算出部が、開始点から目標臓器までの最短経路を探索し、この最短経路を示す矢印を外形表示画像に重ねて表示することができる。このため、医師等は、この最短経路を示す矢印を見ながら手術計画の立案等をすることができ、今後の医用に大きく貢献することができる。
【0025】
次に、当該実施の形態の画像診断システムは、前述の最短経路に沿った内腔画像の表示が可能となっている。
【0026】
すなわち、操作者は、この最短経路の探索後に、例えばピクセル数やmm、インチ等の所望の間隔と共に内腔画像の表示を指定すると、探索経路自動トレース部5が、この指定されたピクセル数や所望の間隔毎に、前記最短経路に対応する内腔臓器の内腔画像を作成するようにパースペクティブ画像作成部3を制御する。パースペクティブ画像作成部3は、この所望の間隔等毎に内腔画像を順次作成すると、これらを画像切り替え部9を介して画像表示モニタ10に供給する(自動トレース)。これにより、前記最短経路に対応する内腔臓器の内腔画像を、該最短経路に沿って順次モニタ表示することができる。
【0027】
このように、当該実施の形態の画像診断システムは、前記最短経路に沿って所定間隔毎に作成した内腔画像を順次自動的に表示することができるのであるが、この自動トレース中に、操作者により自動トレースの一時停止の指示等がなされると、パースペクティブ画像作成部3は、この指示に対応して最短経路に沿った内腔画像の作成を一時停止し、再度、内腔画像の作成の指示がなされるまで待機状態となる。
【0028】
また、自動トレース中に表示方向の変更の指示がなされると、パースペクティブ画像作成部3は、この指示された表示方向に対応した内腔画像を作成し、これをモニタ表示する。また、前記最短経路以外の経路に沿った内腔画像の作成の指示がなされると、パースペクティブ画像作成部3は、この指定された経路に沿って内腔画像を作成し、これをモニタ表示する。これにより、一旦決定された処理(前記最短経路に沿った内腔画像の作成処理)の途中であっても、表示方向の変更、異なる経路に沿った内腔画像の作成等を可能とすることができ、当該画像診断システムの操作性の向上を図ることができる。
【0029】
さらに、当該実施の形態の画像診断システムは、前記最短経路や最短経路以外の経路に沿って作成された内腔画像(及び外形表示画像)の記録再生が可能となっている。
【0030】
すなわち、操作者により内腔画像の記録が指示されると、パースペクティブ画像作成部3は、最短経路に沿って作成した内腔画像、或いは最短経路以外の経路に沿って作成した内腔画像を画像セーブ部11に供給する。画像セーブ部11は、この内腔画像が作成されると、例えば患者の識別番号、撮影日時、患者名、その内腔画像に連続的に付された画像番号等の付加情報と共に、この内腔画像を光磁気ディスク等の記録媒体に記録する。
【0031】
当該画像診断システムには、例えば操作者により前記画像番号が入力されることにより指定された内腔画像を1枚のみ再生する第1の再生モードと、前記最短経路に沿って作成され記録された内腔画像を順に所定の時間毎に再生する第2の再生モードと、前記最短経路に沿って作成され記録された内腔画像の全部或いは一部を一度に一つの画面に表示する第3の再生モード等が設けられている。
【0032】
まず、操作者は、所望の1枚の内腔画像の表示を行いたい場合、前記第1の再生モードを指定すると共に、その所望の内腔画像の画像番号等の入力を行う。この指定及び入力が行われると、画像セーブ部11は、記録媒体に記録された複数の内腔画像のうち、操作者により入力された画像番号に対応する内腔画像を再生し、これを画像表示モニタ10に表示制御する。これにより、操作者が所望する1枚の内腔画像をモニタ表示することができる。
【0033】
また、操作者は、最短経路に沿って作成され記録された内腔画像を所定の時間毎に連続的に再生したい場合、前記第2の再生モードを指定する。この指定が行われると、画像セーブ部11は、記録媒体に記録された前記最短経路に沿って作成された内腔画像を所定の時間毎に順次再生し、これらを画像表示モニタ10に表示制御する。これにより、最短経路に沿った一連の内腔画像を連続的に表示することができる。なお、この連続再生における前後の画像再生の間隔は、システム側で予め定められた時間としてもよいし、操作者が任意に選択可能としてもよい。
【0034】
また、操作者は、最短経路に沿って作成され記録された内腔画像の全部或いは一部を一度に一つの画面に表示したい場合、前記第3の再生モードを指定する。この指定が行われると、画像セーブ部11は、記録媒体に記録された最短経路に沿って作成された内腔画像の全部、或いは一部(2枚以上)を再生し、これを間引き処理等により1画面分の画像情報として画像表示モニタ10に表示制御する。これにより、最短経路に沿った一連の内腔画像を分割して一つの画面に表示することができる(マルチ画面表示)。なお、このマルチ画面表示においては、例えば操作者が画像番号を入力することで、複数の内腔画像を選択し、これらを一度に表示するようにしてもよい。
【0035】
管腔臓器が複雑に絡み合っていたりすると、内腔画像を再生していても現在の表示部分が全体のどの部分に対応するものであるか解らなくなってしまうのであるが、当該画像診断システムは、所望の管腔臓器の部位を開始点Sとして指定すると共に、目標臓器を終点として指定することにより、開始点Sから目標臓器までの最短経路を自動的に探索して表示すると共に、この最短経路に沿って所定の間隔毎に自動的に内腔画像を作成して表示することができる。このため、現在再生されている内腔画像が、全体のどの部位に相当するのかを認識しながら再生を行うことができる。
【0036】
また、このように作成される内腔画像は、前記探索された最短経路に沿って作成されるため、目標とする部位の内腔画像が作成されるまでに要する時間を短縮化することができ、手術計画の立案に要する時間の短縮化に貢献することができる。
【0037】
最後に、上述の実施の形態の説明では、作成した内腔画像をモニタ表示し、記録媒体に記録することとしたが、これは、作成した内腔画像をカラープリンタ装置やX線フィルム等の出力媒体に出力し、印刷或いは記録等を行うようにしてもよく、この他、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【0038】
【発明の効果】
本発明に係る画像処理装置は、例えば血管や気管支等の複雑に入り組んだ臓器にであっても、目標部位までの最短経路を短時間に探索して表示することができる。このため、手術計画の立案等に貢献することができる。
【0039】
また、この探索した最短経路に沿って内腔画像を順次表示することにより、目標部位の画像を表示するまでに要する時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像処理装置を適用した実施の形態の画像診断システムのブロック図である。
【図2】前記実施の形態の画像診断システムに供給される入力データを概念的に示した図である。
【図3】前記実施の形態の画像診断システムにおいて表示制御される内腔画像、外形表示画像、及び外形表示画像上にマッピングされて表示制御される目標臓器までの最短経路を示す図である。
【図4】前記目標臓器までの最短経路を探索の仕方を説明するための図である。
【図5】前記目標臓器までの複数の経路の中から最短経路が選択される様子を示す図である。
【符号の説明】
1…入力端子、2…中心線抽出部、3…パースペクティブ画像作成部
4…最短経路算出部、5…探索経路自動トレース部、6…始点終点指定部
7…平行投影画像作成部、8…探索経路合成部、9…画像切り替え部
10…画像表示モニタ、11…画像セーブ部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is provided in an image diagnostic system or the like that displays a lumen of a luminal organ or the like based on three-dimensional volume data obtained from an imaging apparatus such as an X-ray CT apparatus or a nuclear magnetic resonance apparatus (MRI apparatus). In particular, the present invention relates to a suitable image processing apparatus, and is an image that improves the operability of an image diagnostic system by searching for and displaying the shortest path from a desired start point of a complicatedly intertwined luminal organ to a target organ. The present invention relates to a processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, based on tomographic images obtained from an X-ray CT apparatus, an MRI apparatus, or the like, for example, only outline information of an organ such as a bronchus lumen is extracted, and an internal image of this organ is not a parallel projection method. An image diagnostic system is known that displays a stereoscopic image as if it was actually looking inside by inserting an endoscope by using a perspective projection method (perspective).
[0003]
For example, when observing a target organ such as an organ in which a tumor has occurred, this diagnostic imaging system sequentially creates and displays a lumen image from the entrance of the target organ to the target site such as a tumor. To do. As a result, the lumen image is displayed in such a manner that the viewpoint sequentially moves in the lumen until the target site is reached.
[0004]
Alternatively, when the target site is designated on the image obtained by viewing the target organ from the outside by the operator, the diagnostic imaging system creates and displays a lumen image including the target site. As a result, the target site can be observed in the form of moving the viewpoint directly to the target site.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional diagnostic imaging system sequentially creates and displays the lumen images until reaching the target site when observing the target organ. Regarding the organ, there is a problem that it takes time until the image of the target part is actually displayed.
[0006]
This problem can be solved by designating the target site and displaying it directly as described above, but in this case, the route to reach the target site cannot be displayed. Information indicating a route to reach the target site is information required for planning an operation plan and is desired to be displayed.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and can search and display the shortest route to a target site in a short time, and sequentially display lumen images along the shortest route. Accordingly, an object of the present invention is to provide an image processing apparatus that can shorten the time required to display an image of a target region.
[0008]
In order to solve the above-described problem, an image processing apparatus according to the present invention includes a parallel projection image creation unit that creates a three-dimensional image of an object using a parallel projection method based on image information supplied from outside. , while designated as a starting point an arbitrary point in the desired tubular body in the three-dimensional image created by the parallel projection image generation means, a designating means for designating a desired target as a target as an end point, the A straight line is formed from the tubular body designated by the designation means toward the target, a ray vector is formed from a position where the straight line is in contact with the inner tube of the tubular body, and a plane parallel to the ray vector is detected, and detects the center of this plane as the center point, by connecting the respective center points of the respective tubular bodies in a line, reaches the target from a specified tubular body by said specifying means until A path detection means for detecting a plurality of paths along the shape of the tubular body between the, among the plurality of paths detected by the path detection unit, a shortest path detecting means for detecting a shortest path, least, the The apparatus has a composition display means for combining and displaying the shortest path detected by the shortest path detection means on the three-dimensional image of the object created by the parallel projection image creation means.
[0009]
In such an image processing apparatus, the path detection unit detects a plurality of paths along the shape of the tubular body between the tubular body designated by the designation unit and reaching the target, and the shortest path detection unit. However, the shortest route is detected among the plurality of routes detected by the route detecting means. Then, the composite display means synthesizes and displays at least the shortest path detected by the shortest path detection means on the three-dimensional image of the object created by the parallel projection image creation means. Accordingly, the shortest path from the tubular body designated by the designation means to the target can be displayed by being synthesized with the three-dimensional image of the object, and a doctor can prepare a surgical plan. It is possible to quickly provide effective information.
[0010]
Further, the image processing apparatus according to the present invention generates a perspective projection image that creates a three-dimensional image of an object using a perspective projection method based on image information supplied from the outside in order to solve the above-described problem. And control means for controlling the perspective projection image creation means so as to create at least a predetermined interval of an inner tube image of the tubular body along the shortest path detected by the shortest path detection means. It has a configuration.
[0011]
In such an image processing apparatus, the control means controls the perspective projection image creation means so as to create an inner tube image of the tubular body along the shortest path detected by the shortest path detection means at predetermined intervals. To do. As a result, an inner tube image can be created and displayed along the shortest path, so that the inner tube image of the tubular body from the tubular body designated by the designation means to the target can be quickly displayed. The time required for displaying the inner tube image can be shortened.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of an image processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
The image processing apparatus according to the present invention can be applied to, for example, an image diagnostic system. FIG. 1 is a block diagram showing the main part of the diagnostic imaging system of this embodiment. For example, image data (volume data) from an imaging apparatus such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus, or magneto-optical from these imaging apparatuses. The contour data of the organ surface extracted based on the image data recorded and reproduced on a storage medium such as a disk is supplied via the input terminal 1.
[0014]
Specifically, as this contour data is conceptually shown in FIG. 2, a three-dimensional image is created based on a plurality of tomographic images obtained from an imaging apparatus such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus. An image of the target organ is extracted from the dimensional image, and the contour of the image is extracted and supplied to the input terminal 1. The contour data supplied via the input terminal 1 is supplied to the center line extraction unit 2, the perspective image creation unit 3, and the parallel projection image creation unit 7, respectively.
[0015]
Based on the supplied contour data, the perspective image creation unit 3 creates a lumen image, which is a three-dimensional image inside the luminal organ by the so-called perspective projection method as shown in FIG. Is supplied to the image switching unit 9 and the image saving unit 11. Further, the parallel projection image creation unit 7 creates an outline display image that is a three-dimensional image showing the appearance of the luminal organ by the so-called parallel projection method as shown in FIG. 3A based on the contour data, This is supplied to the image switching unit 9 via the search route synthesis unit 8 and the search route synthesis unit 8. The image switching unit 9 selects an image designated by the operator from the lumen image and the outer shape display image, and supplies the selected image to the image display monitor 10. As a result, an outline display image or a lumen image as shown in FIGS. 3A and 3B is displayed on the monitor.
[0016]
In addition, when the rotation angle or the viewpoint position is designated for the lumen image or the outline display image, the display image is changed and displayed correspondingly. When an arbitrary point is clicked on the outline display image using, for example, a mouse device, the perspective image creation unit 3 creates a lumen image corresponding to the clicked position and displays it on the monitor. .
[0017]
Here, when the operator wants to know the shortest path from an arbitrary luminal organ of a plurality of luminal organs communicating with the target organ to the target organ, as shown in FIG. The external display image is displayed and operated, and the start point / end point specifying unit 6 is operated to specify an arbitrary point on the desired luminal organ as the start point S and the target organ is specified as the end point.
[0018]
When this designation is made, the centerline extraction unit 2 first advances the search point linearly from the start point S toward the back of the target organ as shown in FIG. Next, when the search point is advanced in a straight line in this manner, it collides with the wall of the lumen organ, so that a ray vector from the wall surface of the collided lumen organ is calculated as shown in FIG. Create (assum) a plane parallel to the ray vector. Thereby, since the point where the contour of the organ lumen intersects the plane is obtained, the center point of the plane is obtained from the contour of the lumen. Next, as shown in FIG. 4C, the center point and the start point S are connected by a straight line, and this is defined as a center line along the organ lumen.
[0019]
The center point does not calculate the center point of the plane parallel to the ray vector, but creates a circle that contacts the wall of the lumen organ where the search point collides, and uses the center of this circle as the center point. You may make it ask.
[0020]
By sequentially repeating such operations and sequentially connecting the center points, search vectors corresponding to all the luminal organs connected to the target organ can be obtained. As shown in e), the luminal organ may be branched. In this case, the center line extraction unit 2 performs a branching process described below.
[0021]
That is, when trying to find the center line at this branch, a plurality of inner wall surfaces appear as contacts on the search vector. For this reason, in this case, as branching processing, a parabolic vector is calculated for all the contacts to obtain each center point, and all the obtained center points are connected to the start point S as shown in FIG. The search vector is formed as follows. Thereby, as shown in FIG. 5A, search vectors A to C corresponding to all the luminal organs leading to the target organ can be obtained. When the center line extraction unit 2 obtains the search vectors A to C in this way, it supplies the search vector data indicating them to the shortest path calculation unit 4 shown in FIG.
[0022]
When each search vector data is supplied, the shortest path calculation unit 4 determines the length (distance) from the start point S to the target organ along the center line of the extracted lumen organ based on each search vector data. ) Is detected. Of the search vector data in which the length from the start point S to the target organ is detected by this tracking processing, for example, as shown in FIG. 5B, the length from the start point S to the target organ is the shortest. Search vector data (search vector data of a route having the smallest center line length) is detected, and this search vector data is used as search vector data (shortest route data) indicating the shortest route to the target organ. 8 is supplied.
[0023]
In addition to the shortest path data, the search path synthesis unit 8 is supplied with an outline display image from the parallel projection image creation unit 7. The search route synthesis unit 8 performs mapping processing of the shortest route data on the outline display image, and supplies this to the image display monitor 10 via the image switching unit 9. As a result, as shown in FIG. 3A, an arrow indicating the shortest path from the start point S designated by the operator to the target organ is displayed on the corresponding luminal organ of the outline display image.
[0024]
Thus, in the diagnostic imaging system of the present embodiment, the operator designates a desired point as a start point on a monitor-displayed outline display image, and designates a desired target organ as an end point. The centerline extraction unit and the shortest path calculation unit can search for the shortest path from the start point to the target organ and display an arrow indicating the shortest path in an overlapping manner on the outline display image. Therefore, doctors and the like can make a surgical plan while looking at the arrow indicating the shortest path, and can greatly contribute to future medical use.
[0025]
Next, the diagnostic imaging system of this embodiment can display a lumen image along the shortest path.
[0026]
That is, when the operator designates the display of the lumen image together with a desired interval such as the number of pixels, mm, and inches after the search of the shortest route, the search route automatic trace unit 5 causes the designated number of pixels or The perspective image creation unit 3 is controlled to create a lumen image of the lumen organ corresponding to the shortest path at every desired interval. When the perspective image creation unit 3 sequentially creates the lumen images at every desired interval, the perspective image creation unit 3 supplies them to the image display monitor 10 via the image switching unit 9 (automatic tracing). Thereby, the lumen image of the lumen organ corresponding to the shortest path can be sequentially displayed on the monitor along the shortest path.
[0027]
As described above, the diagnostic imaging system of the present embodiment can automatically display the lumen images created at predetermined intervals along the shortest path sequentially. the pause fingers 示等 automatic trace made by persons, perspective image creation unit 3 suspends the creation of bore image along the shortest path in response to this instruction, again, the lumen image It will be in a standby state until a creation instruction is given.
[0028]
Further, when an instruction to change the display direction is given during automatic tracing, the perspective image creation unit 3 creates a lumen image corresponding to the designated display direction and displays it on the monitor. Further, when an instruction to create a lumen image along a route other than the shortest route is given, the perspective image creation unit 3 creates a lumen image along the designated route and displays this on the monitor. . As a result, even in the middle of the process once determined (the process of creating a lumen image along the shortest path), it is possible to change the display direction, create a lumen image along a different path, and the like. Thus, the operability of the diagnostic imaging system can be improved.
[0029]
Furthermore, the diagnostic imaging system of the present embodiment can record and reproduce the lumen image (and the outline display image) created along the shortest path or a path other than the shortest path.
[0030]
That is, when recording of the lumen image is instructed by the operator, the perspective image creation unit 3 creates an image of the lumen image created along the shortest path or the lumen image created along a path other than the shortest path. The data is supplied to the save unit 11. When the lumen image is created, the image saving unit 11, together with additional information such as, for example, a patient identification number, imaging date / time, patient name, and image number continuously assigned to the lumen image, An image is recorded on a recording medium such as a magneto-optical disk.
[0031]
In the diagnostic imaging system, for example, a first reproduction mode for reproducing only one lumen image designated by inputting the image number by an operator, for example, is created and recorded along the shortest path. A second reproduction mode for sequentially reproducing the lumen images at predetermined time intervals, and a third mode in which all or part of the lumen images created and recorded along the shortest path are displayed on one screen at a time. A playback mode and the like are provided.
[0032]
First, when the operator wants to display a desired single lumen image, the operator designates the first reproduction mode and inputs the image number of the desired lumen image. When this designation and input are performed, the image saving unit 11 reproduces a lumen image corresponding to the image number input by the operator from among the plurality of lumen images recorded on the recording medium, Display control is performed on the display monitor 10. Thus, one lumen image desired by the operator can be displayed on the monitor.
[0033]
Further, when the operator wants to continuously reproduce the lumen image created and recorded along the shortest path every predetermined time, the operator designates the second reproduction mode. When this designation is performed, the image saving unit 11 sequentially reproduces the lumen images created along the shortest path recorded on the recording medium at predetermined time intervals, and displays them on the image display monitor 10. To do. Thereby, a series of lumen images along the shortest path can be continuously displayed. Note that the interval between image reproduction before and after the continuous reproduction may be a time predetermined on the system side or may be arbitrarily selected by the operator.
[0034]
Further, when the operator wants to display all or a part of the lumen image created and recorded along the shortest path on one screen at a time, the operator designates the third reproduction mode. When this designation is performed, the image saving unit 11 reproduces all or a part (two or more) of the lumen images created along the shortest path recorded on the recording medium, and performs a thinning process or the like. Thus, display control is performed on the image display monitor 10 as image information for one screen. Thereby, a series of lumen images along the shortest path can be divided and displayed on one screen (multi-screen display). In this multi-screen display, for example, the operator may select a plurality of lumen images by inputting an image number and display them at a time.
[0035]
If the luminal organs are intricately intertwined, even if the lumen image is reproduced, it will not be understood which part of the whole display part corresponds to, but the diagnostic imaging system, By designating the desired luminal organ site as the start point S and designating the target organ as the end point, the shortest path from the start point S to the target organ is automatically searched and displayed, and the shortest path A lumen image can be automatically created and displayed at predetermined intervals along the line. For this reason, it is possible to perform reproduction while recognizing which part of the whole lumen image being reproduced corresponds to.
[0036]
In addition, since the lumen image created in this way is created along the searched shortest path, the time required for creating the lumen image of the target region can be shortened. This can contribute to shortening of the time required for the preparation of a surgical plan.
[0037]
Finally, in the description of the above-described embodiment, the created lumen image is displayed on a monitor and recorded on a recording medium. This is because the created lumen image is displayed on a color printer device, an X-ray film, or the like. It may be output to an output medium and printed or recorded, etc. In addition, various modifications can be made depending on the design or the like as long as it does not depart from the technical idea of the present invention. Of course.
[0038]
【The invention's effect】
The image processing apparatus according to the present invention can search for and display the shortest route to a target site in a short time even in a complicated organ such as a blood vessel or a bronchus. For this reason, it can contribute to the drafting of an operation plan.
[0039]
Further, by sequentially displaying the lumen images along the searched shortest path, it is possible to shorten the time required to display the target site image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an image diagnostic system according to an embodiment to which an image processing apparatus according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram conceptually showing input data supplied to the diagnostic imaging system of the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a lumen image, an outer shape display image, and a shortest path to a target organ that is mapped and controlled on the outer shape display image in the image diagnosis system of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining how to search for the shortest path to the target organ.
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the shortest path is selected from a plurality of paths to the target organ.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input terminal, 2 ... Centerline extraction part, 3 ... Perspective image creation part 4 ... Shortest path calculation part, 5 ... Search path | route automatic trace part, 6 ... Start point end point designation part 7 ... Parallel projection image creation part, 8 ... Search Route synthesis unit, 9 ... Image switching unit 10 ... Image display monitor, 11 ... Image save unit

Claims (3)

外部から供給される画像情報に基づいて、平行投影法を用いて対象物の3次元画像を作成する平行投影画像作成手段と、この平行投影画像作成手段により作成された3次元画像における所望の管状体における任意の点を開始点として指定すると共に、目標とする所望の目標物を終点として指定するための指定手段と、この指定手段により指定された管状体から目標物に向かって直線を形成し、この直線が管状体の内管に当接した箇所から放線ベクトルを形成すると共にこの放線ベクトルに平行な平面を検出し、この平面の中心を前記中心点として検出すると共に、各管状体の各中心点同士を線で接続することにより、前記指定手段により指定された管状体から目標物に到達するまでの間の管状体の形に沿った複数の経路を検出する経路検出手段と、この経路検出手段により検出された複数の経路のうち、最短の経路を検出する最短経路検出手段と、少なくとも、前記最短経路検出手段により検出された最短経路を、前記平行投影画像作成手段により作成された対象物の3次元画像に合成して表示する合成表示手段とを有することを特徴とする画像処理装置。Based on the image information supplied from the outside, parallel projection image generation means for generating a three-dimensional image of the object using the parallel projection method, the desired tubular in the three-dimensional image created by the parallel projection image generation means while it designated as a starting point to any point in the body, and designation means for designating a desired target as a target as the end point, to form a straight line toward the target from a specified tubular member by the designating means The straight line is formed from the point where the straight line contacts the inner tube of the tubular body, a plane parallel to the radial vector is detected, the center of the plane is detected as the center point , and each tubular body is detected. A route detection hand for detecting a plurality of routes along the shape of the tubular body from the tubular body designated by the designating means to reaching the target by connecting the center points with a line. When, among the plurality of paths detected by the path detection unit, a shortest path detecting means for detecting a shortest path, at least, the shortest path detected by the shortest path detecting unit, by the parallel projection image generation means An image processing apparatus comprising: composite display means for combining and displaying a generated three-dimensional image of an object. 前記経路検出手段は、複数の管状体が集中する箇所である分岐部においては、前記指定された管状体から目標物に向かって形成された直線が当接する管状体の内管の複数の箇所から、それぞれ放線ベクトルを形成すると共に、この各放線ベクトルに平行な平面をそれぞれ検出し、この各平面の中心を前記中心点としてそれぞれ検出することを特徴とする請求項記載の画像処理装置。In the branch portion where the plurality of tubular bodies are concentrated, the path detecting means is configured to detect from the plurality of locations of the inner tube of the tubular body that the straight line formed from the designated tubular body toward the target contacts. , to form the actinomycete vector respectively, the detected respective plane parallel to the actinomycetes vector, image processing apparatus according to claim 1, wherein the center of each plane and detects each as the center point. 前記外部から供給される画像情報に基づいて、透視投影法を用いて対象物の3次元画像を作成する透視投影画像作成手段と、少なくとも、前記最短経路検出手段により検出された最短経路に沿った管状体の内管画像を、所定の間隔毎に形成するように前記透視投影画像作成手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項1および請求項2のうちいずれか1項記載の画像処理装置。Based on image information supplied from the outside, a perspective projection image creation means for creating a three-dimensional image of the object using a perspective projection method, and at least along the shortest path detected by the shortest path detection means 3. The apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that controls the perspective projection image generation unit so as to form an inner tube image of the tubular body at predetermined intervals. 4. Image processing apparatus.
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