JP5588317B2 - 医用画像診断装置、画像情報処理装置及び制御プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、被検体から収集された機能画像情報と形態画像情報を合成表示することが可能な医用画像診断装置、画像情報処理装置及び制御プログラムに関する。

医用画像診断は、近年のコンピュータ技術の発展に伴って実用化されたＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等の医用画像診断装置によって急速な進歩を遂げ、今日の医療において必要不可欠なものとなっている。特に、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置では、生体情報の検出ユニットや演算処理ユニットの高速化及び高性能化により画像データのリアルタイム表示が可能となり、更に、３次元的な画像情報（ボリュームデータ）の収集やこのボリュームデータを用いた３次元画像データやＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像データ等の生成／表示が容易となった。

上述のＭＲＩ装置やＸ線ＣＴ装置、更には、超音波診断装置等を用いた通常の撮像により臓器の形態観測を目的とした形態画像データの収集が一般的に行なわれてきたが、近年では、上述のＭＲＩ装置を用いたｆＭＲＩ（functional ＭＲＩ）あるいはＰＥＴ(Positron Emission Computed Tomography)装置やＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置を用いた核医学診断法等により臓器の機能観測を目的とした機能画像データの収集も臨床の場で広く行なわれるようになり、この機能画像データの観察により疾患部位に対する早期の診断／治療が可能となった。

特に、ｆＭＲＩによる機能画像データの収集は、通常、ＥＰＩ（Echo Planar Imaging）等のダイナミック撮像によって行なわれ、Ｔ１強調画像データやＴ２強調画像データ等の形態画像データの収集も上述の機能画像データの収集と合わせて行なわれる。

更に、上述のボリュームデータや３次元画像データの生成技術の進歩に伴って、３次元の形態画像データに３次元の機能画像データを重畳して表示する方法も開発され、この方法により、機能画像データに反映された疾患部の状態と形態画像データに示された疾患部周囲の形態情報や位置情報を同時に観測することが可能となった。

特開２００６−２８８４９５号公報

３次元の機能画像データと３次元の形態画像データを合成して表示する場合、観察優先度の高い機能画像データの観察を妨げる形態画像データの一部をクリッピング処理によって削除する方法が行なわれている。

しかしながら、このような従来の方法によれば、クリッピング処理の領域を断面で決めていたため、必要以上の形態画像データの削除あるいは不要な形態画像データの残存により疾患部の機能状態や周囲臓器との位置関係等を正確に把握することができないという問題点を有していた。

本開示は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、機能画像情報とこの機能画像情報の関心領域に基づいてオパシティが設定された形態画像情報により診断能に優れた３次元画像データの生成を可能とする医用画像診断装置、画像情報処理装置及び制御プログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１にかかる画像情報処理装置は、医用画像診断装置によって収集された検査対象領域の機能ボリュームデータに対して第１の領域を設定する第１の領域設定手段と、前記医用画像診断装置あるいは他の医用画像診断装置によって収集された前記検査対象領域の形態ボリュームデータに対する第２の領域を、前記第１の領域の位置情報に基づいて、前記第１の領域に近接した前記形態ボリュームデータの体表面領域あるいはその近傍領域に設定する第２の領域設定手段と、前記第２の領域に対してオパシティを設定するオパシティ設定手段と、前記オパシティが設定された前記形態ボリュームデータをレンダリング処理して生成した３次元の形態画像データに対して、前記機能ボリュームデータの前記第１の領域の情報を付加した前記３次元画像データを生成する３次元画像データ生成手段と、前記３次元画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。
請求項８にかかる医用画像診断装置は、被検体の検査対象領域に対して機能ボリュームデータ及び形態ボリュームデータを収集する画像情報収集手段と、前記機能ボリュームデータに対して第１の領域を設定する第１の領域設定手段と、前記形態ボリュームデータに対する第２の領域を、前記第１の領域の位置情報に基づいて、前記第１の領域に近接した前記形態ボリュームデータの体表面領域あるいはその近傍領域に設定する第２の領域設定手段と、前記第２の領域に対してオパシティを設定するオパシティ設定手段と、前記オパシティが設定された前記形態ボリュームデータをレンダリング処理して生成した３次元の形態画像データに対して、前記機能ボリュームデータの前記第１の領域の情報を付加した前記３次元画像データを生成する３次元画像データ生成手段と、前記３次元画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
請求項９にかかる制御プログラムは、被検体の検査対象領域から収集された機能ボリュームデータ及び形態ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成する画像情報処理装置に対し、医用画像診断装置によって収集された前記検査対象領域の機能ボリュームデータに対して第１の領域を設定する第１の領域設定機能と、前記医用画像診断装置あるいは他の医用画像診断装置によって収集された前記検査対象領域の形態ボリュームに対する第２の領域を、前記第１の領域の位置情報に基づいて、前記第１の領域に近接した前記形態ボリュームデータの体表面領域あるいはその近傍領域に設定する第２の領域設定機能と、前記第２の領域に対してオパシティを設定するオパシティ設定機能と、前記オパシティが設定された前記形態ボリュームデータをレンダリング処理して生成した３次元の形態画像データに対して、前記機能ボリュームデータの前記第１の領域の情報を付加した前記３次元画像データを生成する３次元画像データ生成手段と、前記３次元画像データを表示する表示機能を実行させることを特徴とする。

第１の実施形態における医用画像診断装置の全体構成を示すブロック図。 第１の実施形態の医用画像診断装置が備える画像情報収集部の具体的な構成を示すブロック図。 第１の実施形態の画像情報収集部が備えるボリュームデータ生成部の具体的な構成を示すブロック図。 第１の実施形態における第１の領域の設定方法を模式的に示す図。 第１の実施形態における第２の領域の設定方法を模式的に示す図。 第１の実施形態の医用画像診断装置が備える３次元画像データ生成部の具体的な構成を示すブロック図。 第１の実施形態において生成される３次元画像データの具体例を示す図。 第１の実施形態における３次元画像データの生成／表示手順を示すフローチャート。 第２の実施形態における画像情報処理装置の全体構成を示すブロック図。

以下、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
本開示の第１の実施形態における医用画像診断装置は、被検体の頭部領域に対するＭＲＩ撮像により、検査対象領域の動きの状態や検査対象領域における代謝の状態等を示す３次元の画像情報（以下では、機能ボリュームデータと呼ぶ。）と検査対象領域における生体組織の形状を示す３次元の画像情報（以下では、形態ボリュームデータと呼ぶ。）を生成し、機能ボリュームデータの活性領域や神経束等（以下では、これらを纏めて活性領域と呼ぶ。）を示す第１の領域に基づき、活性領域の近傍に存在する形態ボリュームデータの頭部表面領域に対し第２の領域を設定する。次いで、前記第２の領域のオパシティを低く設定した形態ボリュームデータをレンダリング処理して３次元の形態画像データを生成し、この形態画像データに第１の領域の情報を付加することにより形態情報に機能情報が重畳された３次元画像データを生成する。

尚、以下に述べる第１の実施形態では、被検体の頭部領域において収集された機能ボリュームデータに基づいて略同一の領域から収集された形態ボリュームデータに対するオパシティを設定する場合について述べるが、検査対象領域は、頭部領域に限定されるものではなく、心臓領域のような他の領域であってもよい。又、被検体に対するＭＲＩ撮像によって上述の機能ボリュームデータ及び形態ボリュームデータを３次元の画像情報として収集する場合について述べるが、Ｘ線ＣＴ撮像や放射性同位体等を用いた他の撮像方法によって上述のボリュームデータを収集しても構わない。

（装置の構成）
以下、本実施形態における医用画像診断装置の構成と機能につき図１乃至図７を用いて説明する。尚、図１は、医用画像診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図２は、この医用画像診断装置が備える画像情報収集部の具体的な構成を示すブロック図である。

図１に示す本実施形態の医用画像診断装置１００は、被検体に対するＭＲＩ撮像により頭部領域の形態ボリュームデータ及び機能ボリュームデータを収集する画像情報収集部２００と、この画像情報収集部２００によって収集された形態ボリュームデータ及び機能ボリュームデータに基づいて頭部疾患の診断や治療に有効な３次元画像データやＭＰＲ画像データを生成する画像情報処理部３００と、得られたＭＰＲ画像データや３次元画像データを表示する表示部６と、被検体情報の入力、ボリュームデータ収集条件の設定、３次元画像データ生成条件の設定、各種指示信号の入力等を行なう入力部７と、上述の各ユニットを統括的に制御する主制御部８を備えている。

次に、当該被検体の頭部領域に対するＭＲＩ撮像によって形態ボリュームデータ及び機能ボリュームデータを収集する画像情報収集部２００の具体的な構成と機能につき図２及び図３を用いて説明する。尚、図３は、画像情報収集部２００が備えるボリュームデータ生成部２５０の具体的な構成を示すブロック図である。

図２に示す画像情報収集部２００は、被検体１５０の頭部領域に対して静磁場及び傾斜磁場を発生する静磁場発生部２１０及び傾斜磁場発生部２２０と、前記頭部領域に対してＲＦパルスを照射しこの頭部領域において発生したＭＲ信号を検出する送受信部２３０と、被検体１５０を載置する天板２６１と、天板２６１を被検体１５０の体軸方向（図２のｚ軸方向）へ移動させる天板移動機構部２６２と、ＭＲＩ撮像におけるパルスシーケンスや天板２６１の移動を制御する副制御部２４０と、送受信部２３０によって検出されたＭＲ信号を処理して形態ボリュームデータ及び機能ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成部２５０を備えている。

静磁場発生部２１０は、常伝導磁石あるいは超電導磁石によって構成される主磁石２１１と、この主磁石２１１に電流を供給する静磁場電源２１２を備え、図示しないガントリ中央部の撮像野に配置された被検体１５０の頭部領域に対し強力な静磁場を形成する。尚、主磁石２１１は、永久磁石によって構成されていてもよい。

一方、傾斜磁場発生部２２０は、被検体１５０の体軸方向（ｚ軸方向）とこの体軸方向に直交するｘ軸方向及びｙ軸方向に対して傾斜磁場を形成する傾斜磁場コイル２２１と、傾斜磁場コイル２２１の各々に対してパルス電流を供給する傾斜磁場電源２２２を備えている。

傾斜磁場コイル２２１及び傾斜磁場電源２２２は、被検体１５０の頭部領域が置かれたガントリ中央部の撮像野に対して位置情報を付加する。即ち、傾斜磁場電源２２２は、副制御部２４０から供給されるシーケンス制御信号に基づいてｘ軸方向，ｙ軸方向及びｚ軸方向の傾斜磁場コイル２２１に供給するパルス電流を制御することにより各々の方向に対して傾斜磁場を形成する。そして、ｘ軸方向，ｙ軸方向及びｚ軸方向の傾斜磁場は合成されて互いに直交するスライス選択傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場及び周波数エンコード（読み出し）傾斜磁場が任意の方向に形成され、これらの傾斜磁場は、主磁石２１１によって形成された静磁場に重畳されて被検体１５０の頭部領域に印加される。

次に、送受信部２３０は、被検体１５０の頭部領域に対してＲＦパルスを照射すると共にこの頭部領域において発生したＭＲ信号を検出する送受信コイル２３１と、送受信コイル２３１に接続された送信部２３２及び受信部２３３を備えている。但し、送受信コイル２３１は、送信専用コイルと受信専用コイルによって構成されていても構わない。

送信部２３２は、送受信コイル２３１に対してパルス電流を供給する機能を有し、図示しない基準信号発生器、変調器及び電力増幅器等を有している。前記基準信号発生器は、主磁石２１１の静磁場強度によって決定される磁気共鳴周波数（ラーモア周波数）と同じ周波数を有した基準信号を発生し、前記変調器は、この基準信号を所定の選択励起波形で変調してパルス電流を生成する。そして、得られたパルス電流は、前記電力増幅器を介して送受信コイル２３１へ供給され、被検体１５０の頭部領域に対しＲＦパルスが照射される。

一方、受信部２３３は、ＲＦパルスが照射された頭部領域にて発生し送受信コイル２３１によって検出されるＭＲ信号に対し中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリング、Ａ／Ｄ変換等の信号処理を行なってＭＲデータを生成する。

次に、副制御部２４０は、シーケンス制御部２４１及び天板移動制御部２４２を備えている。シーケンス制御部２４１は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、主制御部８から供給されるボリュームデータ収集条件を前記記憶回路に一旦保存した後、これらの情報に基づいて当該ＭＲＩ撮像のシーケンス制御信号を生成し傾斜磁場発生部２２０の傾斜磁場電源２２２及び送受信部２３０の送信部２３２を制御する。尚、形態ボリュームデータの収集に際してはＴ１強調法やＴ２強調法等に対応したシーケンス制御信号が、又、機能ボリュームデータの収集に際してはＥＰＩ(Echo Planar Imaging)法等に対応したシーケンス制御信号がシーケンス制御部２４１において生成される。

一方、天板移動制御部２４２は、入力部７から主制御部８を介して供給される天板移動指示信号に基づいて天板移動制御信号を生成し天板移動機構部２６２へ供給する。

次に、ボリュームデータ生成部２５０は、例えば、図３に示すような形態ボリュームデータ生成部２５１と機能ボリュームデータ生成部２５２を有し、形態ボリュームデータ生成部２５１は、ＭＲデータ記憶部２５３と高速演算処理部２５４を備えている。

ＭＲデータ記憶部２５３には、副制御部２４０のシーケンス制御部２４１によって生成されたシーケンス制御信号に基づいて被検体１５０の頭部領域に対するスライス選択傾斜磁場及び位相エンコード傾斜磁場を順次更新することにより時系列的に収集されるｋ空間（周波数空間）のＭＲデータが順次保存される。

高速演算処理部２５４は、ＭＲデータ記憶部２５３に一旦保存されたｋ空間における３次元のＭＲデータを読み出し、これらのＭＲデータに対し２次元フーリエ変換あるいは３次元フーリエ変換を用いた再構成処理を行なって実空間の形態ボリュームデータを生成する。

一方、機能ボリュームデータ生成部２５２は、データ記憶部２５５と統計処理部２５６を備え、データ記憶部２５５には、ｒｅｓｔ状態（安静状態）及びｔａｓｋ状態（刺激状態）が所定間隔で複数回繰り返されている被検体１５０の頭部領域に対するＭＲＩ撮像によって収集されたＭＲ信号に対し上述の形態ボリュームデータ生成部２５１が生成した時系列的な形態ボリュームデータが順次保存される。

統計処理部２５６は、データ記憶部２５５に保存された時系列的な形態ボリュームデータの中からｒｅｓｔ状態及びｔａｓｋ状態の各々において収集された複数の形態ボリュームデータを抽出し、例えば、これらの形態ボリュームデータのボクセル値に対するｔ−検定をボクセル毎に行なう。次いで、ｔ−検定の検定結果を新たなボクセル値とした機能ボリュームデータを生成する。

そして、形態ボリュームデータ生成部２５１において生成された形態ボリュームデータ及び機能ボリュームデータ生成部２５２において生成された機能ボリュームデータは、画像情報処理部３００が有する後述のボリュームデータ記憶部１へ供給される。

図１へ戻って、医用画像診断装置１００の画像情報処理部３００は、上述の画像情報収集部２００から供給された当該被検体の頭部領域における機能ボリュームデータ及び形態ボリュームデータを保存するボリュームデータ記憶部１と、前記機能ボリュームデータに対して第１の領域を設定し、更に、この第１の領域に基づいた第２の領域を形態ボリュームデータに対して設定する領域設定部２と、形態ボリュームデータの第２の領域におけるオパシティを他の領域におけるオパシティより低く設定するオパシティ設定部３と、第２の領域の内部及び外部におけるオパシティが所定の値に設定された形態ボリュームデータと領域設定部２から供給された第１の領域の情報に基づいて３次元画像データを生成する３次元画像データ生成部４と、ボリュームデータ記憶部１から呼び出した機能ボリュームデータを用いて第１の領域に対する基準点の設定を目的としたＭＰＲ画像データを生成するＭＰＲ画像データ生成部５を備えている。

ボリュームデータ記憶部１は、機能ボリュームデータ記憶部１１と形態ボリュームデータ記憶部１２を有している。そして、機能ボリュームデータ記憶部１１には、画像情報収集部２００が備えるボリュームデータ生成部２５０の機能ボリュームデータ生成部２５２によって生成された当該頭部領域の機能ボリュームデータが保存され、形態ボリュームデータ記憶部１２には、ボリュームデータ生成部２５０の形態ボリュームデータ生成部２５１によって生成された前記機能ボリュームデータと略同一の領域における形態ボリュームデータが保存される。

領域設定部２は、第１の領域設定部２１と第２の領域設定部２２を備え、第１の領域設定部２１は、ボリュームデータ記憶部１の機能ボリュームデータ記憶部１１から読み出した機能ボリュームデータの活性領域に対応したボクセルを抽出することによって第１の領域を設定する。

具体的には、先ず、機能ボリュームデータに基づいてＭＰＲ画像データ生成部５が生成した頭部領域の所定断面（例えば、アキシャル断面、サジタル断面あるいはコロナル断面）におけるＭＰＲ画像データの観察下で入力部７が前記ＭＰＲ画像データに対して設定した基準点の位置情報を、主制御部８を介して受信する。次いで、機能ボリュームデータ記憶部１１から読み出した機能ボリュームデータに対して上述の基準点を設定し、この基準点に隣接あるいは近接した所定範囲のボクセル値を有する前記機能ボリュームデータのボクセルを順次連結する、所謂、領域拡張処理（リージョングローイング）を行なうことにより３次元の第１の領域を設定する。

図４は、第１の領域設定部２１による第１の領域の設定方法を模式的に示したものであり、図４（ａ）は、所定断面（ＭＰＲ断面）における機能ボリュームデータのボクセルを抽出することによって生成されたＭＰＲ画像データＩｍと、このＭＰＲ画像データＩｍにおいて周囲のボクセル値に対し明らかに異なるボクセル値を有した活性領域（斜線領域）の内部に入力部７が設定した基準点Ｐｏを示している。一方、図４（ｂ）は、基準点Ｐｏを起点とした領域拡張処理の適用により基準点Ｐｏの近傍における上述のボクセルを連結することにより設定された第１の領域Ｒａを示している。

図１へ戻って、領域設定部２の第２の領域設定部２２は、ボリュームデータ記憶部１の形態ボリュームデータ記憶部１２から読み出した形態ボリュームデータと第１の領域設定部２１から供給される第１の領域の位置情報に基づいてオパシティを低く設定する前記形態ボリュームデータの頭部表面領域を第２の領域として設定する。

図５は、第２の領域設定部２２による第２の領域の設定方法を模式的に示したものであり、第２の領域設定部２２は、先ず、形態ボリュームデータ記憶部１２から供給される頭部領域の形態ボリュームデータと第１の領域設定部２１において設定された第１の領域の位置情報を受信する。次いで、図５に示すように、形態ボリュームデータＶｍに対して設定された第１の領域Ｒａ（図５の斜線部）の中心点Ｐｘを検出し、この中心点Ｐｘを中心とする球体の半径ｒを順次増大させながら、球体内に含まれる頭部の領域（頭部領域）と頭部が存在しない領域（頭部外領域）の体積を算出する。そして、頭部領域に対する頭部外領域の割合が所定の閾値αを示す半径ｒｘに到達したならば、半径ｒの更新を停止し、半径ｒｘの球体内に含まれた頭部の表面領域（図５の編線部）を第２の領域Ｒｂとして設定する。

例えば、形態ボリュームデータが被検体１５０に対するＭＲＩ撮像によって収集された場合、頭部外領域におけるボクセル値は零あるいは負の値を示すため、頭部領域と頭部外領域の識別は容易に行なうことができる。

再び図１へ戻って、画像情報処理部３００のオパシティ設定部３は、ボリュームデータ記憶部１の形態ボリュームデータ記憶部１２から供給される形態ボリュームデータと領域設定部２の第２の領域設定部２２から供給される第２の領域の位置情報を受信し、形態ボリュームデータに対して第２の領域を設定する。そして、第２の領域の内部に存在する形態ボリュームデータのボクセル及び第２の領域の外部に存在する形態ボリュームデータのボクセルに対して所定のオパシティと色調を設定する。この場合、第２の領域の内部に存在するボクセルに対しては零のオパシティあるいは第２の領域の外部に存在するボクセルと比較して著しく低い値のオパシティが設定される。

一方、３次元画像データ生成部４は、図６に示すように、ボリュームデータ補正部４１、レンダリング処理部４２及びデータ合成部４３を有している。

ボリュームデータ補正部４１は、第２の領域設定部２２からオパシティ設定部３を介して供給された第２の領域外における形態ボリュームデータのオパシティや色調を入力部７において設定された３次元表示用の視線方向と臓器境界面の法線ベクトルとの内積値に基づいて補正し、レンダリング処理部４２は、オパシティ及び色調が補正された形態ボリュームデータをレンダリング処理して３次元の形態画像データを生成する。

一方、データ合成部４３は、レンダリング処理部４２において生成された上述の形態画像データに対し第１の領域設定部２１から供給される第１の領域の情報をテクスチャマッピングすることにより形態情報に機能情報が重畳された３次元画像データを生成する。

図７は、上述の３次元画像データ生成部４によって生成された３次元画像データの具体例を示したものであり、第１の領域に近接する形態ボリュームデータの頭部表面領域に設定された第２の領域のオパシティを零（透明）にすることにより、第１の領域に対応した頭部の活性領域Ｑａ（図７の斜線部）と前記活性領域Ｑａの周囲における頭部表面の形状Ｑｂが有効に示された３次元画像データを生成することができる。

次に、図１に示したＭＰＲ画像データ生成部５は、図示しないＭＰＲ断面形成部とボクセル抽出部を有し、ＭＰＲ断面形成部は、入力部７から主制御部８を介して供給されるＭＰＲ断面の選択情報に基づいて２次元のＭＰＲ断面を形成する。一方、ボクセル抽出部は、ＭＰＲ断面形成部が形成した上述のＭＰＲ断面をボリュームデータ記憶部１の機能ボリュームデータ記憶部１１から供給される機能ボリュームデータに対して設定し、このＭＰＲ断面に存在する機能ボリュームデータのボクセルを抽出してＭＰＲ画像データを生成する。

この場合、被検体頭部のアキシャル断面（被検体の体軸方向に垂直な断面）、サジタル断面（被検体の側面方向から見た縦断面）、コロナル断面（被検体の正面方向から見た縦断面）あるいはオブリーク断面（被検体の体軸方向に対し任意の傾斜角度を有する断面）の何れかがＭＰＲ断面として入力部７において選択され、ＭＰＲ画像データ生成部５は、この選択情報に基づいて機能ボリュームデータに対するＭＰＲ断面の設定とＭＰＲ画像データの生成を行なう。

次に、表示部６は、ＭＰＲ画像データ生成部５において生成されたＭＰＲ画像データ及び３次元画像データ生成部４において生成された３次元画像データを表示する機能を有し、例えば、図示しない表示データ生成部、変換処理部及びモニタを備えている。表示データ生成部は、ＭＰＲ画像データ生成部５から供給されたＭＰＲ画像データにＭＰＲ断面の選択情報等を付加して表示データ（第１の表示データ）を生成し、更に、３次元画像データ生成部４から供給される３次元画像データに被検体情報やボリュームデータ収集条件等の付帯情報を付加して表示データ（第２の表示データ）を生成する。そして、変換処理部は、表示データ生成部が生成した第１の表示データ及び第２の表示データに対しＤ／Ａ変換やテレビフォーマット変換等の変換処理を行なってモニタに表示する。

一方、入力部７は、図示しないキーボード、スイッチ、選択ボタン、マウス等の各種入力デバイスや表示パネルを備え、機能ボリュームデータに対するＭＰＲ断面を選択するＭＰＲ断面選択機能、ＭＰＲ画像データに対して基準点を設定する基準点設定機能、閾値αを設定する閾値設定機能、３次元画像データの視線方向を設定する視線方向設定機能を有している。又、被検体情報の入力、ボリュームデータ収集条件の設定、３次元画像データ生成条件の設定、各種指示信号の入力等が上述の入力デバイスや表示パネルを用いて行なわれる。そして、この入力部７と上述の表示部６を組み合わせることによりインターラクティブなインターフェースが形成される。

主制御部８は、図示しないＣＰＵと記憶部を備え、前記記憶部には、入力部７において入力／設定／選択された各種の情報が保存される。そして、前記ＣＰＵは、これらの情報に基づいて医用画像診断装置１００の各ユニットを統括的に制御することにより被検体の頭部領域に対する形態ボリュームデータ及び機能ボリュームデータの収集、機能ボリュームデータに対する第１の領域の設定及び第１の領域に基づいた形態ボリュームデータに対する第２の領域の設定、前記第２の領域に対するオパシティの設定、更には、上述のオパシティが設定された形態ボリュームデータと第１の領域の情報に基づく３次元画像データの生成及び表示を実行させる。

（３次元画像データの生成／表示手順）
次に、本実施形態における３次元画像データの生成／表示手順につき図８のフローチャートに沿って説明する。

被検体１５０に対する３次元画像データの生成に先立ち、医用画像診断装置１００を操作する医師や検査技師等の医療従事者（以下では、操作者と呼ぶ。）は、入力部７において被検体情報の入力、ボリュームデータ収集条件の設定、３次元画像データ生成条件の設定、３次元画像データの生成に必要な視線方向の設定、閾値αの設定、ＭＰＲ断面の設定等を行ない、このとき、入力／設定／選択された上述の情報は、主制御部８の記憶部に保存される（図８のステップＳ１）。

上述の初期設定が終了したならば、天板２６１に載置された被検体１５０の頭部領域をガントリ中央部の撮像野へ移動させた後、ＭＲＩ撮像の開始指示信号を入力部７において入力する。そして、主制御部８を介して上述の開始指示信号を受信した画像情報収集部２００の副制御部２４０は、ボリュームデータ収集条件によって既定されたパルスシーケンスに基づくＭＲＩ撮像を被検体１５０に対して行ないＭＲデータを収集する。

一方、ボリュームデータ生成部２５０は、送受信部２３０の受信部２３３から供給された３次元ｋ空間（周波数空間）のＭＲデータに対し２次元フーリエ変換あるいは３次元フーリエ変換による再構成処理を行なって実空間の形態ボリュームデータを生成し、更に、ｒｅｓｔ状態及びｔａｓｋ状態が所定間隔で複数回繰り返されている被検体１５０の頭部領域に対して生成された時系列的な形態ボリュームデータのボクセルに対してｔ−検定を行なうことにより機能ボリュームデータを生成する。そして、得られた形態ボリュームデータ及び機能ボリュームデータは、画像情報処理部３００が有するボリュームデータ記憶部１の機能ボリュームデータ記憶部１１及び形態ボリュームデータ記憶部１２に保存される（図８のステップＳ２）。

ボリュームデータの生成と保存が終了したならば、ＭＰＲ画像データ生成部５のＭＰＲ断面形成部は、入力部７において選択されたＭＰＲ断面の選択情報に基づいて２次元のＭＰＲ断面を形成する。次いで、ＭＰＲ画像データ生成部５のボクセル抽出部は、ＭＰＲ断面形成部が形成した上述のＭＰＲ断面をボリュームデータ記憶部１の機能ボリュームデータ記憶部１１から読み出した機能ボリュームデータに対して設定し、このＭＰＲ断面に存在する機能ボリュームデータのボクセルを抽出してＭＰＲ画像データを生成する。そして、得られたＭＰＲ画像データは表示部６のモニタに表示される（図８のステップＳ３）。

一方、入力部７は、表示部６に表示されたＭＰＲ画像データにおいて、そのボクセル値が周囲のボクセル値に対して有意に異なる領域（活性領域）の内部に基準点を設定し（図８のステップＳ４）、設定された基準点の位置情報を領域設定部２の第１の領域設定部２１へ供給する。

そして、基準点の位置情報を受信した第１の領域設定部２１は、ボリュームデータ記憶部１の機能ボリュームデータ記憶部１１から読み出した機能ボリュームデータに対して上述の基準点を設定し、この基準点を起点とした領域拡張処理を行なうことにより３次元の第１の領域を設定する（図８のステップＳ５）。

次に、領域設定部２の第２の領域設定部２２は、上述の機能ボリュームデータと略同一の領域において収集された形態ボリュームデータをボリュームデータ記憶部１の形態ボリュームデータ記憶部１２から読み出し、更に、第１の領域設定部２１において設定された第１の領域の位置情報を受信する。次いで、形態ボリュームデータに対して設定された第１の領域の中心点を検出し、この中心点を中心とする球体の半径を順次増大させながら、当該球体内に含まれる頭部領域と頭部外領域の体積を算出する。そして、頭部領域に対する頭部外領域の割合が所定の閾値αを示す半径に到達したならば半径の更新を停止し、このときの球体内に含まれている形態ボリュームデータの頭部表面領域を第２の領域として設定する（図８のステップＳ６）。

一方、オパシティ設定部３は、ボリュームデータ記憶部１の形態ボリュームデータ記憶部１２から供給される形態ボリュームデータと領域設定部２の第２の領域設定部２２から供給される第２の領域の位置情報を受信し、形態ボリュームデータに対して第２の領域を設定する。そして、第２の領域の内部に存在する形態ボリュームデータのボクセル及び第２の領域の外部に存在する形態ボリュームデータのボクセルに対して所定のオパシティと色調を設定する（図８のステップＳ７）。

次に、３次元画像データ生成部４のボリュームデータ補正部４１は、第２の領域設定部２２からオパシティ設定部３を介して供給された第２の領域外における形態ボリュームデータのオパシティや色調を、入力部７において初期設定された３次元表示用の視線方向と臓器境界面の法線ベクトルとの内積値に基づいて補正する。そして、３次元画像データ生成部４のレンダリング処理部４２は、オパシティ及び色調が補正された形態ボリュームデータをレンダリング処理して３次元の形態画像データを生成し、データ合成部４３は、レンダリング処理部４２において生成された３次元の形態画像データに対し第１の領域設定部２１から供給された第１の領域の情報をテクスチャマッピングすることにより形態情報に機能情報が重畳された３次元画像データを生成する。そして、得られた３次元画像データは表示部６において表示される（図８のステップＳ８）。

（第２の実施形態）
次に、本開示の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態における画像情報処理装置は、別途設置されたＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置、更には、核医学装置等の医用画像診断装置から供給された当該被検体の頭部領域における機能ボリュームデータ（検査対象領域の動きの状態や検査対象領域における代謝の状態等を示す３次元の画像情報）及び形態ボリュームデータ（検査対象領域における生体組織の形状を示す３次元の画像情報）を一旦保存する。次いで、機能ボリュームデータの活性領域を示す第１の領域に基づき、前記活性領域に近接する形態ボリュームデータの頭部表面領域に対し第２の領域を設定する。そして、第２の領域のオパシティを低く設定した形態ボリュームデータをレンダリング処理して３次元の形態画像データを生成し、この形態画像データに第１の領域の情報を付加することにより形態情報に機能情報が重畳された３次元画像データを生成する。

（装置の構成）
本実施形態における画像情報処理装置の構成につき図９を用いて説明する。尚、図９において、図１に示した医用画像診断装置１００が備えるユニットと同一の構成及び機能を有するユニットは同一の符号を付加し詳細な説明は省略する。

図９に示す本実施形態の画像情報処理装置４００は、別途設置されたＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置、更には、核医学装置等の医用画像診断装置によって収集され図示しないネットワークあるいは記憶媒体を介して供給された当該被検体の頭部領域における機能ボリュームデータ及び形態ボリュームデータを保存するボリュームデータ記憶部１ａと、前記機能ボリュームデータに対して第１の領域を設定し、更に、この第１の領域に基づいた第２の領域を前記形態ボリュームデータに対して設定する領域設定部２と、形態ボリュームデータの第２の領域におけるオパシティを他の領域におけるオパシティより低く設定するオパシティ設定部３と、第２の領域の内部及び外部におけるオパシティが所定の値に設定された形態ボリュームデータと領域設定部２から供給される第１の領域の情報に基づいて３次元画像データを生成する３次元画像データ生成部４と、ボリュームデータ記憶部１ａから呼び出した機能ボリュームデータを用いて第１の領域に対する基準点の設定を目的としたＭＰＲ画像データを生成するＭＰＲ画像データ生成部５を備え、更に、上述の３次元画像データ生成部４において生成された３次元画像データやＭＰＲ画像データ生成部５において生成されたＭＰＲ画像データを表示する表示部６と、被検体情報の入力や各種指示信号の入力等を行なう入力部７ａと、上述の各ユニットを統括的に制御する主制御部８ａを備えている。

ボリュームデータ記憶部１ａは、別途設置された医用画像診断装置によって収集された当該被検体の頭部領域における機能ボリュームデータを保存する機能ボリュームデータ記憶部１１ａと略同一の頭部領域における形態ボリュームデータを保存する形態ボリュームデータ記憶部１２ａを有している。そして、機能ボリュームデータ記憶部１１ａには、例えば、ＭＲＩ装置のｆＭＲＩ撮像によって収集されたボリュームデータや核医学装置によって収集されたボリュームデータ等が機能ボリュームデータとして保存される。

一方、形態ボリュームデータ記憶部１２ａには、Ｘ線ＣＴ撮像によって収集されたボリュームデータ、Ｔ１強調あるいはＴ２強調のＭＲＩ撮像によって収集されたボリュームデータ、更には、超音波診断装置のＢモード法によって収集されたボリュームデータ等が形態ボリュームデータとして保存される。

入力部７ａは、図示しないキーボード、スイッチ、選択ボタン、マウス等の各種入力デバイスや表示パネルを備え、機能ボリュームデータに対するＭＰＲ断面を選択するＭＰＲ断面選択機能、ＭＰＲ画像データに対して基準点を設定する基準点設定機能、閾値αを設定する閾値設定機能、３次元画像データの視線方向を設定する視線方向設定機能を有している。又、被検体情報の入力、３次元画像データ生成条件の設定、各種指示信号の入力等が上述の入力デバイスや表示パネルを用いて行なわれる。そして、この入力部７ａと上述の表示部６を組み合わせることによりインターラクティブなインターフェースが形成される。

主制御部８ａは、図示しないＣＰＵと記憶部を備え、前記記憶部には、入力部７ａにおいて入力／設定／選択された各種の情報が保存される。そして、前記ＣＰＵは、これらの情報に基づいて画像情報処理装置４００の各ユニットを統括的に制御することにより被検体の頭部領域に対する形態ボリュームデータ及び機能ボリュームデータの保存、機能ボリュームデータに対する第１の領域の設定及び第１の領域に基づいた形態ボリュームデータに対する第２の領域の設定、第２の領域に対するオパシティの設定、更には、上述のオパシティが設定された形態ボリュームデータと第１の領域の情報に基づく３次元画像データの生成及び表示を実行させる。

尚、本実施形態における３次元画像データの生成／表示手順は、図８のフローチャートに示したステップＳ３乃至ステップＳ８の手順と略同様であるため説明は省略する、
以上述べた第１の実施形態及び第２の実施形態によれば、機能ボリュームデータと、この機能ボリュームデータの第１の領域に基づいてオパシティが設定された形態ボリュームデータにより診断能に優れた３次元画像データを生成することができる。

特に、機能ボリュームデータと略同一の領域において収集されその局所的なオパシティが機能ボリュームデータの活性領域を示す第１の領域に基づいて設定された形態ボリュームデータを用いて３次元の形態画像データを生成し、この形態画像データに前記第１の領域の情報を付加することにより、形態情報に対して機能情報が有効に重畳された３次元画像データを生成することができる。即ち、機能情報の観測を妨げる形態ボリュームデータの局所的な領域に対して低いオパシティを自動的に設定することができ、従って、診断に有効な形態情報と機能情報を容易に把握することが可能となる。

又、第２の実施形態によれば、別途設置された医用画像診断装置からネットワーク等を介して供給された被検体の機能ボリュームデータ及び形態ボリュームデータを用いて３次元画像データの生成及び表示を行なうことができるため、医療従事者は、時間や場所の制約をあまり受けることなく当該被検体に対する診断や治療に有効な画像情報を容易に得ることができる。

以上、本開示の実施形態について述べてきたが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施形態では、被検体の頭部領域において収集された機能ボリュームデータに基づいて略同一の領域から収集された形態ボリュームデータに対するオパシティを設定する場合について述べたが、検査対象領域は頭部領域に限定されるものではなく、心臓領域のような他の領域であってもよい。

又、被検体に対するＭＲＩ撮像によって上述の機能ボリュームデータ及び形態ボリュームデータを３次元の画像情報として収集する場合について述べたが、Ｘ線ＣＴ撮像や放射性同位体等を用いた他の撮像方法によって上述のボリュームデータを収集しても構わない。

更に、ｆＭＲＩ撮像によって機能ボリュームデータを生成する場合について述べたが、拡散テンソルイメージングやＭＲトラクトグラフィ等の適用により機能ボリュームデータを生成してもよく、ｔ−検定の替わりに相関係数法を適用して機能ボリュームデータを生成しても構わない。

又、ＭＰＲ画像データにおいて示された活性領域の内部に基準点を設定し、この基準点を起点とした領域拡張処理によって３次元の第１の領域を設定する場合について述べたが、基準点の替わりに円形あるいは多角形を活性領域の内部に設定し、これらの中心位置を起点とした領域拡張処理によって第１の領域を設定してもよい。

一方、上述の実施形態では、形態ボリュームデータに設定された第１の領域の中心点を検出し、この中心点を中心とする球体の半径を順次増大させながら、球体内に含まれる頭部領域と頭部外領域の体積を算出することによって第２の領域を設定する場合について述べたが、ＭＰＲ画像データの活性領域に対して設定された基準点を中心とする球体の半径を順次増大させることによって第２の領域を設定してもよい。

又、ＭＰＲ画像データの生成に際し、操作者は、予め設定された各種ＭＰＲ断面の中から所望のＭＰＲ断面を入力部７（７ａ）のＭＰＲ断面選択機能を用いて選択する場合について述べたが、ＭＰＲ断面の位置や方向は入力部７（７ａ）において任意に設定しても構わない。

更に、上述の実施形態では、第２の領域のオパシティを低く設定した形態ボリュームデータをレンダリング処理して３次元の形態画像データを生成し、この形態画像データに第１の領域の情報をテクスチャマッピングすることにより３次元画像データを生成する場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、第２の領域のオパシティを低く設定した形態ボリュームデータと機能ボリュームデータとの合成によって得られた合成ボリュームデータをレンダリング処理して３次元画像データを生成してもよい。

尚、本開示の第１の実施形態に係る医用画像診断装置１００及び第２の実施形態に係る画像情報処理装置４００の一部は、例えば、コンピュータをハードウェアとして用いることでも実現することができる。例えば、主制御部８（８ａ）等は、上述のコンピュータに搭載されたＣＰＵ等のプロセッサに所定の制御プログラムを実行させることにより各種機能を実現することができる。この場合、主制御部８（８ａ）は、上述の制御プログラムをコンピュータに予めインストールしてもよく、又、コンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体への保存あるいはネットワークを介して配布された制御プログラムのコンピュータへのインストールであっても構わない。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１、１ａ…ボリュームデータ記憶部
１１、１１ａ…機能ボリュームデータ記憶部
１２、１２ａ…形態ボリュームデータ記憶部
２…領域設定部
２１…第１の領域設定部
２２…第２の領域設定部
３…オパシティ設定部
４…３次元画像データ生成部
４１…ボリュームデータ補正部
４２…レンダリング処理部
４３…データ合成部
５…ＭＰＲ画像データ生成部
６…表示部
７、７ａ…入力部
８、８ａ…主制御部
１００…医用画像診断装置
２００…画像情報収集部
３００…画像情報処理部
４００…画像情報処理装置

Claims (9)

1. 医用画像診断装置によって収集された検査対象領域の機能ボリュームデータに対して第１の領域を設定する第１の領域設定手段と、
   前記医用画像診断装置あるいは他の医用画像診断装置によって収集された前記検査対象領域の形態ボリュームデータに対する第２の領域を、前記第１の領域の位置情報に基づいて、前記第１の領域に近接した前記形態ボリュームデータの体表面領域あるいはその近傍領域に設定する第２の領域設定手段と、
   前記第２の領域に対してオパシティを設定するオパシティ設定手段と、
   前記オパシティが設定された前記形態ボリュームデータをレンダリング処理して生成した３次元の形態画像データに対して、前記機能ボリュームデータの前記第１の領域の情報を付加した前記３次元画像データを生成する３次元画像データ生成手段と、
   前記３次元画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする画像情報処理装置。
2. 前記機能ボリュームデータの活性領域等に対して基準点を設定する基準点設定手段を備え、前記第１の領域設定手段は、前記基準点を起点とした前記機能ボリュームデータに対する領域拡張処理により前記第１の領域を設定することを特徴とする請求項１記載の画像情報処理装置。
3. 前記機能ボリュームデータに基づいてＭＰＲ画像データを生成するＭＰＲ画像データ生成手段を備え、前記基準点設定手段は、前記ＭＰＲ画像データに基づいて前記機能ボリュームデータに対し前記基準点を設定することを特徴とする請求項２記載の画像情報処理装置。
4. 前記第２の領域設定手段は、前記第１の領域の中心点を中心とした球体の内部に含まれる前記形態ボリュームデータの体表面領域あるいはその近傍領域に対し前記第２の領域を設定することを特徴とする請求項１記載の画像情報処理装置。
5. 前記第２の領域設定手段は、前記球体の内部及び外部に存在する前記形態ボリュームデータの体積が所定の割合になるように前記球体の半径を設定することを特徴とする請求項４記載の画像情報処理装置。
6. 前記３次元画像データ生成手段は、前記３次元の形態画像データに対し前記第１の領域の情報をテクスチャマッピングすることにより前記３次元画像データを生成することを特徴とする請求項１記載の画像情報処理装置。
7. 前記機能ボリュームデータは、前記医用画像診断装置としてのＭＲＩ装置を用いたｆＭＲＩ法、拡散テンソルイメージング法あるいはＭＲトラクトグラフィ法によって収集されることを特徴とする請求項１記載の画像情報処理装置。
8. 被検体の検査対象領域に対して機能ボリュームデータ及び形態ボリュームデータを収集する画像情報収集手段と、
   前記機能ボリュームデータに対して第１の領域を設定する第１の領域設定手段と、
   前記形態ボリュームデータに対する第２の領域を、前記第１の領域の位置情報に基づいて、前記第１の領域に近接した前記形態ボリュームデータの体表面領域あるいはその近傍領域に設定する第２の領域設定手段と、
   前記第２の領域に対してオパシティを設定するオパシティ設定手段と、
   前記オパシティが設定された前記形態ボリュームデータをレンダリング処理して生成した３次元の形態画像データに対して、前記機能ボリュームデータの前記第１の領域の情報を付加した前記３次元画像データを生成する３次元画像データ生成手段と、
   前記３次元画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする医用画像診断装置。
9. 被検体の検査対象領域から収集された機能ボリュームデータ及び形態ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成する画像情報処理装置に対し、
   医用画像診断装置によって収集された前記検査対象領域の機能ボリュームデータに対して第１の領域を設定する第１の領域設定機能と、
   前記医用画像診断装置あるいは他の医用画像診断装置によって収集された前記検査対象領域の形態ボリュームに対する第２の領域を、前記第１の領域の位置情報に基づいて、前記第１の領域に近接した前記形態ボリュームデータの体表面領域あるいはその近傍領域に設定する第２の領域設定機能と、
   前記第２の領域に対してオパシティを設定するオパシティ設定機能と、
   前記オパシティが設定された前記形態ボリュームデータをレンダリング処理して生成した３次元の形態画像データに対して、前記機能ボリュームデータの前記第１の領域の情報を付加した前記３次元画像データを生成する３次元画像データ生成手段と、
   前記３次元画像データを表示する表示機能を実行させることを特徴とする制御プログラム。

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