医用图像处理装置、方法以及处理程序 【技术领域】
本发明涉及一种医用图像处理装置和医用图像处理程序，特别是关于用于由以CT、MRI等拍摄的多断层图像构筑三维图像、制作该三维图像的任意地方的断面图像的图像处理装置、方法以及图像处理程序。
背景技术
通过近年的计算机技术的发展，已知有由以CT、MRI等拍摄的多断层图像构筑三维图像的技术。另外，也可以制作被构筑成三维图像的任意地方的断面图像。例如，已知有使用被称为倾斜拍摄(Oblique)的功能，在三维图像上制作任意方向的切断面的医用图像处理系统。
在以往的医用图像处理系统中的切断面的制作功能中，可以进行如下的处理：
①对于三维图像能够制作任意地切断面。
②以任意制作的切断面为基准平面，能够制作与该基准平面垂直的切断面。
然而，在以往的医用图像处理系统中制作的切断面有下述等缺点：
①由于基于解剖学的特征点(界标)不制作基准平面及切断面，所以在临床上有显示图像和实体(患者)的相关关系不正确、不能充分运用于图像诊断的情况。
②以切断面为基准平面，进而能够制作与该基准平面垂直的切断面，但不能够制作与基准平面不垂直的、以所希望的角度交叉的切断面。
【发明内容】
本发明是为了解决这样的缺点而开发的发明，其目的在于提供一种在医用图像处理中，能够显示临床上必须的切断面的图像处理装置、方法以及图像处理程序。
本发明另外的目的在于提供基于解剖学的特征点(界标)能够正确地显示可再现的切断面的图像处理装置、方法以及医用图像处理程序。
该发明进一步的目的在于提供，能够有效地运用于临床上的图像诊断的图像处理装置、方法和医用图像处理程序。
本发明之1的医用图像处理装置，其特征在于，包括：用于显示图像的显示器；在显示器上显示医用三维图像的装置；由规定所显示的三维图像的至少3点、对三维图像设定通过该3点的基准平面的装置；第1显示转换装置，该装置，将显示在显示器上的图像转换成在垂直于基准平面的观察点方向上看的三维图像；第2显示转换装置，该装置，响应于在垂直于基准平面的观察点方向的三维图像上设定切断线的操作，将显示在显示器上的图像转换成在切断线方向的观察点方向看的三维图像，并与该三维图像一起显示表示基准平面的直线和表示基于切断线的切断面的直线；调整装置，该装置，使表示与切断线方向的观察点方向的三维图像一起显示的切断面的直线、相对于表示基准平面的直线进行倾斜；显示由被倾斜的直线规定的切断面的图像的装置。
本发明之2，是根据本发明之1所述的医用图像处理装置，其特征在于，在三维图像中被规定的至少3点，是以作为解剖学的特征点的界标或指向标规定的点。
本发明之3，是根据本发明之1或2所述的医用图像处理装置，其特征在于，上述调整装置，进而可以将表示切断面的直线、向表示基准平面的直线方向移动。
本发明之4的医用图像的处理方法，其特征在于，包括：显示医用三维图像的步骤；通过规定显示的三维图像的至少3点、对三维图像设定通过该3点的基准平面的步骤；将所显示的图像转换成在垂直于基准平面的、在观察点看的三维图像的步骤；接受在垂直于基准平面的观察点方向的三维图像上设定切断面的操作的步骤；将所显示的图像转换成与基准平面平行且在被设定的切断线方向的观察点方向看的三维图像，并与该三维图像一起，显示表示切断面的直线的步骤，其中，所述切断面，基于表示基准平面的直线和切断线；使表示与切断线方向的观察点方向的三维图像一起显示的切断面的直线、相对于表示基准平面的直线进行倾斜的步骤；显示由被倾斜的直线规定的切断面的图像的步骤。
本发明之5，是根据本发明之4所述的医用图像的处理方法，其特征在于，在所显示的三维图像中被规定的至少3点，是以作为解剖学的特征点的界标或包含在三维图像中的指向标规定的点。
本发明之6的医用图像处理程序，其特征在于，具有：显示在垂直于基准平面的观察点方向看的医用三维图像的处理；对所显示的医用三维图像设定切断线的处理；将与基准平面平行且在被设定的切断线方向看的图像、与表示切断面的直线一起显示的处理，其中，所述切断面，基于表示基准平面的直线和切断线；接受对表示切断面的直线、相对于表示基准平面的直线进行修正的操作的处理；显示以切断面切断的断面图像的处理，其中，所述切断面，由表示被修正的切断面的直线规定。
本发明之7，是根据本发明之6所述的医用图像的处理程序，其特征在于，进而具有：以规定在所显示的医用三维图像中的至少3点，将通过该3点的平面作为所显示的医用三维图像的基准平面而进行设定的处理。
根据本发明，在以往目视的基础上，作为基于基准平面的、再现性高的切断面的显示处理，能够实现凭感觉进行的切断面制作。另外，能够设定相对与基准平面倾斜的切断面。
【附图说明】
图1是切断面头盖骨部的上颌和上齿列的三维图像的图解图。
图2是从基准平面(咬合平面)的下方看的、垂直于基准平面的观察点方向的三维图像的图解图。
图3是对图2所示的图像在切断线C的方向从侧方看的三维图像。
图4是表示本发明的一实施例的医用图像处理装置的概略构成的方块图。
图5是表示由微机执行的图像处理动作的内容的流程图。
图6是用于说明被显示的三维图像的显示转换用的图。
图7是详细表示基准平面的设定处理的流程图。
图8是详细表示切断面的设定处理的流程图。
图9是详细表示切断面的倾斜、位置调整处理的流程图。
图10是用于说明对将关心区域X围住的最小限度的抽出区域实行特定的处理内容的图。
【具体实施方式】
以下，以牙科为例参照附图对本发明的具体实施例进行说明。
例如，当在上颌的犬齿缺损部位植入人造齿根的时候，需要在植入预定部位参考相邻齿的齿轴，确定犬齿的齿轴，沿该确定的齿轴植入人造齿根。
为此，制作沿犬齿的齿轴、在植入预定方向切开的颌骨断面图像，并用于诊断。如果，颌骨断面图像是与犬齿的齿轴不同的方向的图像，则会显示与植入预定部位不同的颌骨内部。因此，不能够恰当地诊断并决定在植入预定部位的颌骨内的状态、及植入所需的人造齿根的长度、大小和形态等。
在这里，本实施例提供在显示器中显示图1～图3所示的图像、在临床上可以活用于图像诊断的切断面。
图1表示脸面头盖骨部的上颌和上齿列的三维图像。该三维图像，是由以CT、MRI等拍摄的患者的头部的多断层图像构筑的图像。
对于上颌和上齿列的三维图像，规定咬合平面。
规定的咬合平面，通过计算机识别基准平面R，在显示器上显示从与基准平面R垂直方向看的三维图像。即，显示从图2所示的基准平面R(咬合平面)的下方看的、与基准平面R垂直的观察点方向的图像。
在图2的图像中，由牙科医生等(以下称为「用户」)指定切断线。切断线，例如可通过输入起点A和终点B来进行。设定的切断线与图像一起显示。
并且，沿切断线方向，显示从侧方看图2所示的图像的三维图像。这是图3A、B、C。
3A的三维图像，表示在基准平面(咬合平面)方向看的上颌和上齿列，同时一起显示基准平面R和与基准平面R垂直方向的切断面C(基于由图2指定的切断线的切断面)。
如图3A所示，通常，切断面C对于基准平面R为垂直方向。
该实施例的特征如图3B所示，能够使切断面C对于基准平面R倾斜。即，能够以基准平面R和切断面C的交线为轴，令切断面C如图3B所示那样倾斜。通过使切断面C倾斜，能够使切断面C与犬齿齿轴的角度一致。该处理能够通过将切断面上方C1向右侧拖动等来进行。
进而，如图3C所示，能够使切断面C的位置沿基准平面R平行移动。该移动能够通过使切断面C和基准平面R的交线部分E向左侧拖动等来进行。通过切断面C的移动，切断面C的倾斜角度不改变。通过切断面C的移动，能够使切断面C在相当于犬齿齿轴的部位吻合。
并且，显示该结果所得到的切断面C。该切断面C是颌骨的犬齿欠缺部位(人造齿根的植入预定部位)的切断面。
图4是表示本发明的一实施例的医用图像处理装置的概略构成的方块图。在处理装置中，具有作为中枢的微机1，在微机1上连接存储器2、操作部3、显示器4和打印机5。存储器2可由RAM、ROM、硬盘等构成。在存储器2中，也能够装入可自由装卸的盘状的存储媒体6。操作部3，是输入数据及指令用的部分，可以由键盘及触摸式输入装置等构成。在操作部3还可以具有鼠标。
显示器4，是用于显示作为本发明的特征的图像数据的部分。打印机5是用于将在显示器4显示的图像数据、根据需要而打印出来的部分。
图5是表示由图4所示微机1执行的图像处理动作的内容的流程图。
按照图5的流程进行说明。首先，微机1构筑三维图像(步骤S1)。三维图像，基于被储存在存储器2等中的多断层图像数据而构筑。被构筑的三维图像，被显示在显示器4上(步骤S2)。在显示器4上显示的三维图像，根据需要能够改变观察点方向地进行移动、旋转。通过边看三维图像边操作操作部3，进行基准平面的设定(步骤S3)。设定基准平面后，如图1所示，与三维图像一起，显示所设定的基准平面R(例如咬合平面)。
在设定基准平面后，微机1将在显示器4上显示的图像转换成垂直于基准平面的观察点方向的三维图像(步骤S4)。该图像是图2所示的图像。与该基准平面垂直的观察点方向的三维图像，通过操作操作部3能够向平行于基准平面的断面图像移动(步骤S5→S6→S4)。
即，如图6的图解所示，能够将在显示器4上显示的三维图像转换为从物体的外侧看的三维图像、或物体的任意的深度的切断部图像。
对于垂直于在显示器4上显示的基准平面的观察点方向的图像(三维图像或断面图像)进行切断线的设定处理(步骤S7)。该处理是由图2说明的处理，详细情况后面叙述。
在进行切断线的设定处理后，微机1将在显示器4上显示的图像转换成在切断线方向的观察点方向的三维图像(步骤S8)。该图像是图3A所示的图像。在切断线方向的观察点方向的三维图像中，同时还将基于由步骤S7设定的切断线(在显示上以直线表示)的切断面与基准平面(在显示上以直线表示)一起显示。
接着，通过操作操作部3，边看在显示器4上显示的切断线方向的观察点方向的三维图像、边进行切断面的倾斜调整和切断面的位置调整(步骤S9)。
然后，在进行这些调整后，在显示器4上显示该断面图像(步骤S10)。
然后，通过指示结束(步骤S11)，结束处理。
图7是详细表示在图5的步骤S3中设定已说明的基准平面的处理的的流程图。在基准平面的设定处理中，首先，规定第1界标(步骤S31)。接着规定第2界标(步骤S32)。进一步规定第3界标(步骤S33)。
这3个界标，通过操作操作部3，由指定在显示器4上显示的三维图像中的任意的解剖学的基准点来确定。例如，在图1所示的上颌和上齿列的三维图像中，在规定咬合平面的时候，能够将第1界标作为左第1大臼齿的脸颊侧面中央，将第2界标作为右第1大臼齿的脸颊侧面中央，将第3界标作为左中门牙的中央。另外，也可以将第3界标作为右中门牙的中央，或者作为左右中门牙的左右间的中央。
在微机1中，在规定3个界标后(步骤S31～S33)，进行通过被规定的3个界标的平面的运算，以其为基准平面进行储存(步骤S34)。
这样，通过3个界标、即通过剖学的特征点规定基准平面，能够将通过该3个界标的基准平面设为有再现性的、有临床意义的基准平面。对于人骨，由于有种种的界标，所以在含有人骨的图像的时候，利用界标是理想的，但除界标以外，也能够使用指向标。在将指向标预先贴在患者身上、用CT等得到多断层图像、将其构筑成三维图像时，指向标的显示也包含在图像中。也能够将通过该指向标的显示位置的平面为基准平面。
图8是详细表示在图5的步骤S7中所示的切断线的设定处理的流程图。在切断线的设定处理中，首先，操作操作部3，规定起始点(步骤S71)。即、在显示器4中显示的图2的图像中，例如用鼠标规定点A的位置。由此，储存起始点A的位置(步骤S72)。进而，将鼠标移动到与起始点A不同的位置，例如用鼠标点击B的位置，进行终点B的规定(步骤S73)。这样，终点B的坐标就被储存在微机1中(步骤S74)。
并且在微机1中，通过连接起始点A和终点B的线部分，以垂直于在显示器4显示的画面、即图2的画面的面，作为切断面进行计算，将其储存(步骤S75)。
然后，在三维图像上重叠显示连接起始点A和终点B的线部分(步骤S76)。其显示表示在图2中。
在看该显示、给出由操作部3决定的要点的指令、并且例如按决定键时(步骤S77中的“是”)，返回该处理。
图9是详细表示在图5的步骤S9说明的切断面的倾斜、位置调整处理的流程图。
在切断面的倾斜、位置调整处理中，如在图5的步骤S8所示，在显示器4中显示图3A所示的图像。即，显示在切断线C(参照图2)方向的观察点方向看的三维图像和在该三维图像上重叠显示的基准平面R(其显示以直线表示)以及切断面C(其显示以直线表示)。
看在显示器4中显示的该内容，操作操作部3。例如，切断面C的C1部分，例如用鼠标规定并拖动。这样，根据其拖动量，表示切断面C的直线以与基准平面R的交点为中心，其倾斜角仅倾斜拖动量(参照图3B)。即，能够使切断面C以与基准平面R的交线为轴进行倾斜(步骤S92)。
另外，规定切断面C和基准平面R的交线，通过向基准平面R方向拖动，可仅以被拖动的量平行移动基准平面R(步骤S93、S94)。
根据以上的处理，能够将切断面C以基准平面R为基准调整到所希望的倾斜角度和位置。并且通过按动决定键等，将被决定的切断面储存到微机1中(步骤S95、S96)。然后返回处理。
在上述处理中，以基准平面R为基准，说明了能够调整切断面C的倾斜角度和位置的情况，但在调整切断面C的倾斜角度和位置后，为了使基准平面R成为相对于切断面C垂直相交的面，也可以将基准平面旋转移动，并储存该基准平面。这样，当因在不能得到界标的区域或方向而不能设定基准平面的时候，以另外的基准平面为基础规定切断面，并基于该切断面能够设定新的基准平面。这样，由于基于原来的基准平面设定切断面，并基于该切断面设定新的基准平面，所以能够以原来的基准平面为基准而根本地把握各面相互的位置关系。因此，可以不损失断面图像的再现性，可以制作成切断面连续的断面图像。
另外，在上述各处理中，在基准平面的设定中使用的界标的坐标显示、于切断面设定所需要的输入点坐标及倾斜度、平行移动量等，由于全部被储存在微机1中，所以可以使其数值化，并根据需要进行显示。这样的数据显示，可帮助用户认识相对于作为基准的面的切断面的位置关系，能够提供提高操作性的装置。
在以上的说明中，例举了在垂直于基准平面的观察点方向的图像上，设定切断线C(参照图5的步骤S7)的方法。但是，本发明在设定切断线C的时候，也能够对切断线C追加厚度(宽)，并抽出具有该厚度的切断线区域内的三维图像(信息)。
具体地说明，在图10A所示的三维图像中，首先，设定基准平面R。
然后，显示对基准平面R垂直的观察点方向的图像。该图像是图10B所示的图像。然后，在该图像中，在设定切断线A-B的同时规定与切断线A-B垂直方向的厚度W1-W2。
其后，在切断线A-B方向的观察点方向显示图像。该图像是图10C所示的图像。在图10C中，R是基准平面，C是切断面，W1、W2分别表示以切断面C为中心的宽度。另外，对表示切断面C的直线C的长度也可以规定为从与基准平面R的交点开始的一定的长度。由此，可以由所希望的范围内具体地规定后述的抽出区域。
然后，在该显示画面上，如图10D所示，相对于基准平面R调整切断面C的倾斜，如果有必要，可将切断面C沿基准平面R平行移动。由此，表示切断面C的宽的线W1、W2也自动地变化。
然后，如在图10E所示那样，能够抽出以切断面C为中心由W1-W2规定的切断面区域。
由此，能够规定围住所关心区域的最小限度的抽出区域，能够取出关心区域X作为三维图像信息。
在上述的实施例中，以对于颌骨的犬齿缺损部位的人造齿根的植入为例进行了说明，但在作为以咬合平面为基准的断面图像而显示的时候，也能够利用例如沿配置在上齿列上的所有的齿的齿轴的断面图像。这时，构成上齿列的各个齿，对于咬合平面的倾斜角度按每个齿不同。在这里，预先设定该齿的倾斜角度，也能够自动地显示沿各齿的齿轴的切断面图像。即，当在于同一基准面上制作连续的宽范围的切断面的时候，在多个区域设定各个倾斜条件，可以以按该区域设定的倾斜度连续地制作切断面。这样的功能，通过预先设定平均的倾斜角度自动地进行。
另外，本发明不限定于在牙科领域中用的图像处理装置和其处理程序。例如也能够利用于将胃等人体构成要素以三维图像来显示，将其任意的切断面等作为以基准平面为基准的切断面来显示图像。这样，本发明可以作为各种医用领域中的图像处理装置和其处理程序而灵活运用。