JP5037658B2 - Spine cross-section image display device, method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、脊椎断面画像表示装置、方法、及びプログラムに関し、更に詳しくは、三次元画像データに基づいて椎骨部分の断面画像を生成して表示する脊椎断面画像表示装置、方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a spinal slice image display apparatus, method, and program, and more particularly to a spinal slice image display apparatus, method, and program for generating and displaying a cross-sectional image of a vertebra part based on three-dimensional image data.
近年、撮影装置（モダリティ）の進歩に伴い、撮影装置で撮影された画像データの分解能が向上しており、画像データに基づいて被検体の詳細な解析が可能になっている。例えば、マルチスライスＣＴ（Multi Detector-row Computed Tomography）は、一度に複数枚の断層画像を撮影することが可能であり、薄いスライス厚で断層画像を撮影することが可能である。スライス厚が薄くなることで、複数の断層画像を積層した三次元画像データの体軸方向の分解能が上がり、より詳細な三次元画像データを得ることができる。 In recent years, with the progress of imaging apparatuses (modalities), the resolution of image data captured by the imaging apparatus has been improved, and detailed analysis of a subject can be performed based on the image data. For example, multi-slice CT (Multi Detector-row Computed Tomography) can take a plurality of tomographic images at a time, and can take a tomographic image with a thin slice thickness. By reducing the slice thickness, the resolution in the body axis direction of the three-dimensional image data obtained by stacking a plurality of tomographic images increases, and more detailed three-dimensional image data can be obtained.
上記の三次元画像データを利用して、椎骨の構造解析を行うことができる。例えば特許文献１には、三次元画像データを解析することで、椎骨の中心線を求めることが記載されている。また、特許文献１には、椎骨の中心線付近に存在する特定領域の画素値（ボクセル値）に基づいて、椎骨を構成する各椎体の体軸方向における海綿体領域を推定し、推定された各椎体の海綿体領域において特定領域の画素値の特徴量を算出し、特徴量に基づいて各椎体の海綿体領域の三次元中心を検出し、その検出された三次元中心に基づいて各椎体の体軸方向の両端の位置を算出することが記載されている。更に、引用文献１には、隣接する２つの椎体の海綿体領域の三次元中心間の中間点をその２つの椎体の椎間部とすることが記載されている。 Using the above three-dimensional image data, the vertebra structure can be analyzed. For example, Patent Document 1 describes obtaining a center line of a vertebra by analyzing three-dimensional image data. Further, in Patent Document 1, the corpus cavernosum region in the body axis direction of each vertebral body constituting the vertebra is estimated and estimated based on the pixel value (voxel value) of the specific region existing near the centerline of the vertebra. The feature value of the pixel value of the specific region is calculated in the corpus cavernosum area of each vertebral body, the three-dimensional center of the corpus cavernosum area of each vertebral body is detected based on the feature quantity, and based on the detected three-dimensional center The calculation of the positions of both ends of each vertebral body in the body axis direction is described. Further, the cited document 1 describes that an intermediate point between the three-dimensional centers of the cavernous regions of two adjacent vertebral bodies is the intervertebral portion of the two vertebral bodies.
ここで、例えば整形外科分野において、三次元画像データを用いて脊椎の各垂直断面を表示し、観察を行う機会がある。脊椎の垂直断面の表示では、各椎間板の位置で、椎骨を中心線に垂直な断面でスライスした断面画像を生成し、複数の断面画像を画面上に並べて表示することが考えられる。しかし、観察したい部位が、断面表示された椎間板の位置に一致しているとは限らない。医師などの観察者は、表示される断面画像の位置を、現在表示されている断面画像の位置から動かしたいこともあると考えられる。しかしながら、従来、椎骨の断面表示において、断面位置を調整する機能は存在せず、決まった位置での断面しか表示することができなかった。 Here, for example, in the orthopedic field, there is an opportunity to display and observe each vertical section of the spine using three-dimensional image data. In the display of the vertical cross section of the spine, it is conceivable that a cross-sectional image obtained by slicing the vertebra with a cross section perpendicular to the center line is generated at the position of each intervertebral disc, and a plurality of cross-sectional images are displayed side by side on the screen. However, the site to be observed does not always coincide with the position of the intervertebral disc displayed in cross section. An observer such as a doctor may want to move the position of the displayed cross-sectional image from the position of the currently displayed cross-sectional image. However, conventionally, there is no function for adjusting the cross-sectional position in the cross-sectional display of the vertebra, and only a cross-section at a predetermined position can be displayed.
本発明は、上記に鑑み、椎骨の断面表示において、観察者が任意の位置の断面を簡易に観察できる椎骨断面画像表示装置、方法、及びプログラムを提供することを目的とする。 In view of the above, it is an object of the present invention to provide a vertebra cross-sectional image display device, method, and program that enable an observer to easily observe a cross-section at an arbitrary position in vertebra cross-section display.
上記目的を達成するために、本発明は、椎骨部分を含む三次元画像データを記憶する三次元データ記憶部と、椎骨の形状に沿った中心線の情報を記憶する中心線記憶部とを参照し、前記三次元画像データに基づいて、前記中心線上の複数の位置をスライス位置とし、前記椎骨を前記スライス位置を通る前記中心線に垂直な断面でスライスした複数の断面画像を生成する断面画像生成手段と、前記複数の位置で生成された複数の断面画像を画面上に並べて表示する断面画像表示手段と、前記前記断面画像生成手段が生成する複数の断面画像のスライス位置を、前記中心線に沿って移動させるスライス位置移動手段とを備えたことを特徴とする脊椎断面画像表示装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention refers to a three-dimensional data storage unit that stores three-dimensional image data including a vertebra part, and a center line storage unit that stores information on a center line along the shape of a vertebra. Then, based on the three-dimensional image data, a plurality of cross-sectional images that generate a plurality of cross-sectional images obtained by slicing the vertebra with a cross-section perpendicular to the central line passing through the slice position with a plurality of positions on the center line as slice positions. Generating means, cross-sectional image display means for displaying a plurality of cross-sectional images generated at the plurality of positions side by side on a screen, and slice positions of the plurality of cross-sectional images generated by the cross-sectional image generating means as the center line And a slice position moving means for moving along the spine.
前記スライス位置移動手段は、前記複数の断面画像のスライス位置を前記中心線に沿って互いに同期して移動させる構成とすることができる。 The slice position moving means may be configured to move the slice positions of the plurality of slice images in synchronization with each other along the center line.
前記スライス位置移動手段は、椎間板の位置情報を記憶する椎間板位置記憶部を参照して隣接する椎間板の間に前記中心線に沿った座標を設定し、該座標に従って前記スライス位置を移動させてもよい。 The slice position moving means may set a coordinate along the center line between adjacent intervertebral discs with reference to an intervertebral disc position storage unit that stores intervertebral disc position information, and move the slice position according to the coordinates. Good.
前記スライス位置移動手段は、前記隣接する椎間板の間の前記中心線上での距離に応じて前記座標を設定するこことしてもよい。 The slice position moving means may set the coordinates according to a distance on the center line between the adjacent intervertebral discs.
前記スライス位置移動手段は、前記隣接する椎間板の間の前記中心線上での距離を所定の数で等間隔に分割し、該分割された前記中心線上の位置のそれぞれを、前記スライス位置として取り得る座標位置としてもよい。 The slice position moving means may divide the distance on the center line between the adjacent intervertebral discs into a predetermined number at equal intervals, and take each of the divided positions on the center line as the slice position. It may be a coordinate position.
前記スライス位置移動手段が、各椎間板の位置を０％の位置とし、当該椎間板に隣接する椎間板の位置を１００％の位置として、前記複数の断面画像のそれぞれに対し、０％の位置から１００％の位置の間で前記スライス位置を移動させることとしてもよい。 The slice position moving means sets the position of each intervertebral disk as a position of 0%, the position of the intervertebral disk adjacent to the intervertebral disk as a position of 100%, and from the position of 0% to 100% for each of the plurality of cross-sectional images. The slice position may be moved between the positions.
前記スライス位置移動手段は、隣接する椎体間の位置を初期スライス位置として前記断面画像生成手段に与えてもよい。 The slice position moving means may give the position between adjacent vertebral bodies to the cross-sectional image generating means as an initial slice position.
前記断面画像表示手段が、椎体の大きさが所定の基準以下である位置を特定し、該特定した位置に対応する断面画像を強調表示させる構成とすることができる。 The cross-sectional image display means may be configured to identify a position where the size of the vertebral body is equal to or smaller than a predetermined reference, and to highlight the cross-sectional image corresponding to the identified position.
上記の場合、前記断面画像表示手段は、隣接する椎体の大きさを相互に比較することで、前記椎体の大きさが基準以下であるか否かを判断してもよい。 In the above case, the cross-sectional image display means may determine whether or not the size of the vertebral body is below a reference by comparing the sizes of adjacent vertebral bodies with each other.
本発明は、また、椎骨部分を含む三次元画像データと、椎骨の形状に沿った中心線の情報とを参照し、前記中心線上の複数の位置をスライス位置として、前記椎骨を前記中心線に垂直な断面でスライスした複数の断面画像を生成するステップと、前記複数の位置で生成された複数の断面画像を画面上に並べて表示するステップと、前記複数の断面画像のスライス位置を、前記中心線に沿って移動させるステップとを有することを特徴とする脊椎断面画像表示方法を提供する。 The present invention also refers to three-dimensional image data including a vertebra part and information on a center line along the shape of the vertebra, with a plurality of positions on the center line as slice positions, and the vertebra at the center line. Generating a plurality of cross-sectional images sliced at a vertical cross-section; displaying a plurality of cross-sectional images generated at the plurality of positions side by side on a screen; and slicing positions of the plurality of cross-sectional images at the center A method of displaying a spinal cross-sectional image, comprising: moving along a line.
更に本発明は、コンピュータに、椎骨部分を含む三次元画像データと、椎骨の形状に沿った中心線の情報とを参照し、前記中心線上の複数の位置をスライス位置として、前記椎骨を前記中心線に垂直な断面でスライスした複数の断面画像を生成する手順と、前記複数の位置で生成された複数の断面画像を画面上に並べて表示する手順と、前記複数の断面画像のスライス位置を、前記中心線に沿って移動させる手順とを実行させるためのプログラムを提供する。 Furthermore, the present invention refers to a computer with reference to three-dimensional image data including a vertebra part and information on a center line along the shape of the vertebra, with a plurality of positions on the center line as slice positions, and the vertebra being the center. A procedure for generating a plurality of slice images sliced at a section perpendicular to a line, a procedure for displaying a plurality of slice images generated at the plurality of positions side by side on a screen, and a slice position of the plurality of slice images. A program for executing a procedure for moving along the center line is provided.
本発明の断面画像表示装置、方法、及びプログラムでは、複数の断面画像のスライス位置を、椎骨の中心線に沿って移動させる。移動されたスライス位置で椎骨の複数の断面画像を生成し、それらを並べて表示することで、ユーザは、椎骨の中心線上の任意の位置で椎骨の断面画像を観察することができる。特に、複数の断面画像のスライス位置を互いに同期して移動する構成とする場合は、並べて表示される複数の断面画像のスライス位置をいっせいに移動させることが可能である。 In the cross-sectional image display device, method, and program of the present invention, the slice positions of a plurality of cross-sectional images are moved along the center line of the vertebra. By generating a plurality of cross-sectional images of the vertebra at the moved slice position and displaying them side by side, the user can observe the cross-sectional image of the vertebra at an arbitrary position on the center line of the vertebra. In particular, when the slice positions of the plurality of slice images are moved in synchronization with each other, the slice positions of the plurality of slice images displayed side by side can be moved together.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の椎骨断面画像表示装置を示す。椎骨断面画像表示装置１０は、画像入力手段１１、中心線検出手段１２、椎間板検出手段１３、断面画像生成手段１４、断面画像表示手段１５、及びスライス位置移動手段１６を備える。椎骨断面画像表示装置１０内の各部の機能は、コンピュータが所定のプログラムに従って処理を実行することで実現可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a vertebra cross-sectional image display apparatus according to an embodiment of the present invention. The vertebra cross-sectional image display device 10 includes an image input unit 11, a center line detection unit 12, an intervertebral disc detection unit 13, a cross-sectional image generation unit 14, a cross-sectional image display unit 15, and a slice position moving unit 16. The function of each part in the vertebra cross-sectional image display device 10 can be realized by a computer executing processing according to a predetermined program.
画像入力手段１１は、椎骨を含む三次元画像データ（以下、単に三次元データとも言う）を入力し、三次元データ記憶部２１に記憶する。中心線検出手段１２は、三次元データに基づいて椎骨の形状に沿った中心線を検出し、検出した中心線の情報を中心線記憶部２２に記憶する。椎間板検出手段１３は、三次元データに基づいて、隣接する椎体間の椎間板の位置を検出し、検出した椎間板の位置情報を椎間板位置記憶部２３に記憶するする。 The image input means 11 inputs 3D image data including vertebrae (hereinafter also simply referred to as 3D data) and stores it in the 3D data storage unit 21. The centerline detection means 12 detects a centerline along the shape of the vertebra based on the three-dimensional data, and stores the detected centerline information in the centerline storage unit 22. The intervertebral disc detection means 13 detects the intervertebral disc position between adjacent vertebral bodies based on the three-dimensional data, and stores the detected intervertebral disc position information in the intervertebral disc position storage unit 23.
断面画像生成手段１４は、三次元データ記憶部２１と中心線記憶部２２とを参照し、三次元データに基づいて、椎骨を中心線に垂直な断面でスライスした断面画像を生成する。断面画像生成手段１４は、椎骨の中心線上の複数の位置をスライス位置とし、椎骨をスライス位置を通る中心線に垂直な断面でスライスした複数の断面画像を生成する。断面画像表示手段１５は、複数のスライス位置で生成された複数の断面画像を、表示モニタ３１の表示画面上に並べて表示する。 The cross-sectional image generation unit 14 refers to the three-dimensional data storage unit 21 and the centerline storage unit 22 and generates a cross-sectional image obtained by slicing the vertebra with a cross section perpendicular to the centerline based on the three-dimensional data. The cross-sectional image generating means 14 generates a plurality of cross-sectional images obtained by slicing a vertebra with a cross section perpendicular to the center line passing through the slice position, with a plurality of positions on the center line of the vertebra as slice positions. The slice image display means 15 displays a plurality of slice images generated at a plurality of slice positions side by side on the display screen of the display monitor 31.
スライス位置移動手段１６は、断面画像生成手段１４が生成する断面画像のスライス位置を、椎骨の中心線に沿って移動させる。スライス位置移動手段１６は、例えば複数の断面画像のスライス位置を椎骨の中心線に沿って連動して移動させる。言い換えれば、スライス位置移動手段１６は、複数の断面画像のスライス位置を、椎骨の中心線に沿って互いに同期して移動させる。スライス位置移動手段１６がスライス位置を移動させると、断面画像生成手段１４は、移動後の各スライス位置において、椎骨を中心線に垂直な断面でスライスした断面画像を生成する。 The slice position moving unit 16 moves the slice position of the cross-sectional image generated by the cross-sectional image generating unit 14 along the center line of the vertebra. The slice position moving means 16 moves the slice positions of a plurality of cross-sectional images in conjunction with the vertebra centerline, for example. In other words, the slice position moving means 16 moves the slice positions of the plurality of cross-sectional images in synchronization with each other along the center line of the vertebra. When the slice position moving unit 16 moves the slice position, the cross-sectional image generating unit 14 generates a cross-sectional image obtained by slicing the vertebra with a cross section perpendicular to the center line at each slice position after the movement.
図２は、画面表示例を示す。紙面向って左側の領域は、椎骨全体の断面画像が表示される領域である。紙面向って右側の領域は、各椎骨を構成する椎体又は椎間板の位置での断面画像が表示される領域である。断面画像表示手段１５は、例えば全ての椎体又は椎間板の断面画像を表示画面上に並べて表示する。あるいは断面画像表示手段１５は、椎骨を構成する椎体及び椎間板のうちの任意の椎体又は椎間板の断面画像を表示画面上に並べて表示してもよい。断面画像表示手段１５は、例えば頚椎や腰椎部分の椎体又は椎間板の断面画像を並べて表示してもよい。 FIG. 2 shows a screen display example. The area on the left side of the drawing is an area where a cross-sectional image of the entire vertebra is displayed. The area on the right side of the drawing is an area where a cross-sectional image at the position of the vertebral body or intervertebral disk constituting each vertebra is displayed. The cross-sectional image display means 15 displays, for example, the cross-sectional images of all vertebral bodies or intervertebral discs side by side on the display screen. Or the cross-sectional image display means 15 may arrange and display the cross-sectional image of arbitrary vertebral bodies or intervertebral discs among the vertebral bodies and intervertebral discs constituting the vertebrae on the display screen. The cross-sectional image display means 15 may display, for example, cross-sectional images of vertebral bodies or intervertebral discs of cervical vertebrae and lumbar vertebrae.
図３は、検出された中心線を示す。中心線検出手段１２は、椎骨を構成する各椎体のほぼ中央を通る線を中央線として検出する。椎骨の中心線の検出には、任意の手法を用いることができる。椎骨の中心線の検出は、人間が手動で行ってもよい。また中心線の検出は、必ずしも椎骨断面画像表示装置１０内で行われる必要はなく、外部から三次元データと共に中心線の情報を入力することも可能である。なお、本明細書においては便宜上“中心線”という用語を用いるが、椎骨の中心線は、椎骨の形状に沿ったものであればよく、必ずしも椎骨の中心を通る線である必要はない。 FIG. 3 shows the detected center line. The center line detection means 12 detects a line passing through the approximate center of each vertebral body constituting the vertebra as a center line. Any technique can be used to detect the centerline of the vertebra. The detection of the center line of the vertebra may be performed manually by a human. The detection of the center line is not necessarily performed in the vertebra cross-sectional image display device 10, and information on the center line can be input from the outside together with the three-dimensional data. In the present specification, the term “center line” is used for convenience, but the center line of the vertebra need only be along the shape of the vertebra, and need not necessarily be a line passing through the center of the vertebra.
図４は、検出された椎間板の位置を示す。椎間板検出手段１３は、例えば隣接する椎体の間を椎間板として検出する。椎間板の検出にも、任意の手法を用いることができる。椎間板の検出は、人間が手動で行ってもよい。また椎間板の検出は、必ずしも椎骨断面画像表示装置１０内で行われる必要はなく、外部から三次元データと共に椎間板の位置情報を入力することも可能である。 FIG. 4 shows the position of the detected intervertebral disc. The intervertebral disc detection means 13 detects, for example, between adjacent vertebral bodies as an intervertebral disc. Any technique can also be used to detect the intervertebral disc. The detection of the intervertebral disc may be performed manually by a human. In addition, the detection of the intervertebral disc does not necessarily have to be performed in the vertebral cross-sectional image display device 10, and it is also possible to input intervertebral disc positional information together with the three-dimensional data.
スライス位置移動手段１６は、隣接する椎体間の位置、すなわち椎間板の位置を初期スライス位置として断面画像生成手段１４に与えることができる。またスライス位置移動手段１６は、隣接する椎間板の間に中心線に沿った座標を設定し、その座標に従ってスライス位置を移動させることができる。その際、スライス位置移動手段１６は、隣接する椎間板の間の椎骨の中心線上での距離に応じて座標設定を行うことができる。例えばスライス位置移動手段１６は、隣接する椎間板間の中心線上での距離を所定の分割数で分割し、分割された中心線上の位置のそれぞれを、スライス位置として取り得る座標位置（スライスポイント）とすることができる。 The slice position moving means 16 can provide the cross-sectional image generating means 14 with the position between adjacent vertebral bodies, that is, the position of the intervertebral disc as the initial slice position. The slice position moving means 16 can set coordinates along the center line between adjacent intervertebral discs and move the slice position according to the coordinates. At that time, the slice position moving means 16 can set coordinates according to the distance on the center line of the vertebra between the adjacent intervertebral discs. For example, the slice position moving means 16 divides the distance on the center line between adjacent intervertebral discs by a predetermined number of divisions, and each of the divided positions on the center line can be taken as a coordinate position (slice point) that can be taken as a slice position. can do.
図５は、座標設定を例示する。同図においては、椎骨の中心線は直線で表わしている。椎間板として、椎間板ｉ−１、ｉ、ｉ＋１（ｉは任意の自然数）の３つを考える。椎間板ｉ−１から椎間板ｉまでの中心線上の距離をｄｉ−１とし、椎間板ｉから椎間板ｉ＋１までの中心線上の距離をｄｉとする。分割数は５とする。スライス位置移動手段１６は、椎間板ｉ−１の位置を座標位置０として、その位置から椎間板ｉの位置に向けてｄｉ−１／５進むごとに座標位置１、座標位置２、座標位置３、座標位置４を設定する。スライス位置移動手段１６は、椎間板ｉから椎間板ｉ＋１の間も同様に、椎間板ｉの位置を座標位置０として、距離ｄｉ／５だけ進むごと座標位置１、座標位置２、座標位置３、座標位置４を設定する。上記した座標設定は一例であり、座標設定のやり方はこれに限定されるものではない。 FIG. 5 illustrates coordinate settings. In the figure, the center line of the vertebra is represented by a straight line. Consider three intervertebral discs i-1, i, i + 1 (i is an arbitrary natural number). The distance between the center line of the disc i-1 to the disc i and d i-1, the distance on the center line from the disc i to the disc i + 1 and d i. The number of divisions is 5. The slice position moving means 16 sets the position of the intervertebral disc i-1 as the coordinate position 0, and advances the coordinate position 1, the coordinate position 2, the coordinate position 3, each time it proceeds d i-1 / 5 from the position toward the position of the intervertebral disc i. Coordinate position 4 is set. Similarly, between the intervertebral disk i and the intervertebral disk i + 1, the slice position moving means 16 sets the position of the intervertebral disk i as the coordinate position 0, and advances the coordinate position 1, the coordinate position 2, the coordinate position 3, the coordinate position every time the distance d i / 5 4 is set. The coordinate setting described above is an example, and the coordinate setting method is not limited to this.
断面画像生成手段１４は、初期状態では、各椎間板の位置、つまり上記の座標位置０において断面画像を生成する。ユーザがスライス位置を進める操作を行うと、スライス位置移動手段１６は、各椎間板に対するスライス位置を座標位置０から座標位置１に変更する。断面画像生成手段１４は、スライス位置を座標位置１に移動して断面画像を生成する。上記のケースでは、断面画像生成手段１４は、椎間板ｉ−１に対しては、スライス位置を椎間板ｉ−１の位置から中心線に沿ってｄｉ−１／５だけ進めた位置で断面画像を生成し、椎間板ｉ対しては、スライス位置を椎間板ｉの位置から中心線に沿ってｄｉ／５だけ進めた位置で断面画像を生成する。各椎間板位置に対して座標位置を互いに同期して移動させることで、各断面画像において表示される断面の位置を連動して移動させることができる。 In the initial state, the cross-sectional image generation unit 14 generates a cross-sectional image at the position of each intervertebral disc, that is, at the coordinate position 0 described above. When the user performs an operation of advancing the slice position, the slice position moving unit 16 changes the slice position with respect to each intervertebral disc from the coordinate position 0 to the coordinate position 1. The cross-sectional image generation unit 14 moves the slice position to the coordinate position 1 and generates a cross-sectional image. In the above case, the cross-sectional image generating means 14 for the intervertebral disc i-1, the slice position is advanced by d i-1 / 5 along the center line from the position of the intervertebral disc i-1. Then, for the intervertebral disc i, a slice image is generated at a position where the slice position is advanced by d i / 5 from the position of the intervertebral disc i along the center line. By moving the coordinate positions in synchronization with each intervertebral disc position, the position of the cross section displayed in each cross-sectional image can be moved in conjunction with each other.
ここで、各椎間板の位置を０％の位置とし、その椎間板に隣接する椎間板の位置を１００％の位置として表したとき、上記の座標位置１は２０％の位置、座標位置２は４０％の位置、座標位置３は６０％の位置、座標位置４は８０％の位置と表すことができる。上記のような座標設定を行う場合、スライス位置として取り得る中心線上の位置（スライスポイント）を、２０％の位置、４０％の位置、６０％の位置、８０％の位置と離散的に設定することになる。スライスポイントを離散的に設定するのに代えて、複数の断面画像のそれぞれに対し、０％の位置から１００％の位置の間でスライス位置を任意に設定することも可能である。 Here, when the position of each intervertebral disc is 0% and the position of the intervertebral disc adjacent to the intervertebral disc is expressed as 100%, the coordinate position 1 is 20%, and the coordinate position 2 is 40%. Position, coordinate position 3 can be expressed as 60% position, and coordinate position 4 can be expressed as 80% position. When performing the coordinate setting as described above, positions (slice points) on the center line that can be taken as slice positions are set discretely as a 20% position, a 40% position, a 60% position, and an 80% position. It will be. Instead of discretely setting the slice points, it is also possible to arbitrarily set the slice position between 0% position and 100% position for each of the plurality of cross-sectional images.
図６は、動作手順を示す。画像入力手段１１は、三次元データを入力し、三次元データ記憶部２１に記憶する（ステップＳ１）。中心線検出手段１２は、三次元データに基づいて椎骨の中心線を検出し、検出した中心線の情報を中心線記憶部２２に格納する（ステップＳ２）。椎間板検出手段１３は、三次元データに基づいて椎間板の位置を検出し、検出した椎間板の位置情報を椎間板位置記憶部２３に格納する（ステップＳ３）。中心線の情報、及び椎間板の位置情報が外部から与えられる場合には、ステップＳ２及びＳ３を省略してもよい。 FIG. 6 shows an operation procedure. The image input means 11 inputs 3D data and stores it in the 3D data storage unit 21 (step S1). The center line detection means 12 detects the center line of the vertebra based on the three-dimensional data, and stores the detected center line information in the center line storage unit 22 (step S2). The intervertebral disc detection means 13 detects the intervertebral disc position based on the three-dimensional data, and stores the detected intervertebral disc position information in the intervertebral disc position storage unit 23 (step S3). Steps S2 and S3 may be omitted when centerline information and intervertebral disc position information are given from the outside.
断面画像生成手段１４は、中心線上の各椎間板の位置を初期スライス位置として、椎骨を、初期スライス位置を通る中心線に垂直な断面でスライスした断面画像を生成する（ステップＳ４）。初期スライス位置は、スライス位置移動手段１６が設定してもよい。断面画像生成手段１４が生成する断面画像のスライス面は、厳密に椎骨の中心線に対して垂直である必要はなく、垂直から多少ずれていても構わない。断面画像表示手段１５は、生成された断面画像を、表示モニタ３１の表示画面上に並べて表示する。 The cross-sectional image generating means 14 generates a cross-sectional image obtained by slicing a vertebra with a cross section perpendicular to the center line passing through the initial slice position, with the position of each intervertebral disc on the center line as the initial slice position (step S4). The slice position moving means 16 may set the initial slice position. The slice plane of the cross-sectional image generated by the cross-sectional image generating unit 14 does not have to be strictly perpendicular to the center line of the vertebra, and may be slightly deviated from the vertical. The cross-sectional image display means 15 displays the generated cross-sectional images side by side on the display screen of the display monitor 31.
スライス位置移動手段１６は、隣接する椎間板の間に座標設定を行う（ステップＳ５）。スライス位置移動手段１６は、ステップＳ５では、各椎間板の間に、スライス位置として取り得る座標位置（スライスポイント）を設定する。スライス位置移動手段１６は、隣接する椎間板の距離にかかわらず、各椎間板の間に同じ数のスライスポイントを設定する。スライス位置移動手段１６は、例えば各椎間板の間に対して、初期スライス位置を含めてそれぞれ５つのスライスポイントを設定する。 The slice position moving means 16 sets coordinates between the adjacent intervertebral discs (step S5). In step S5, the slice position moving unit 16 sets coordinate positions (slice points) that can be taken as slice positions between the intervertebral discs. The slice position moving means 16 sets the same number of slice points between each intervertebral disc regardless of the distance between adjacent discs. The slice position moving means 16 sets five slice points including the initial slice position for each intervertebral disc, for example.
スライス位置移動手段１６は、スライス位置を移動させる旨の指示を受け付ける（ステップＳ６）。ユーザは、例えばマウスのホイールを回転させることで、スライス位置の移動を指示する。ユーザがスライス位置の移動を指示すると、スライス位置移動手段１６は、スライス位置を、現在の断面画像のスライス位置とは異なるスライス位置に移動させる（ステップＳ７）。このときスライス位置移動手段１６は、スライス位置を、ステップＳ５で設定した座標位置の何れかに移動させる。スライス位置移動手段１６は、例えば各断面画像のスライス位置を、相互に対応する座標位置に移動させる。 The slice position moving unit 16 receives an instruction to move the slice position (step S6). The user instructs to move the slice position, for example, by rotating a mouse wheel. When the user instructs to move the slice position, the slice position moving unit 16 moves the slice position to a slice position different from the slice position of the current cross-sectional image (step S7). At this time, the slice position moving means 16 moves the slice position to one of the coordinate positions set in step S5. The slice position moving means 16 moves, for example, the slice position of each cross-sectional image to a coordinate position corresponding to each other.
断面画像生成手段１４は、移動後のスライス位置で断面画像を生成する（ステップＳ８）。断面画像表示手段１５は、スライス位置が変更された断面画像を、表示モニタ３１の表示画面上に並べて表示する。スライス位置移動手段１６は、処理終了か否かを判断する（ステップＳ９）。スライス位置移動手段１６は、処理終了ではないときはステップＳ６に戻り、スライス位置移動の指示を受け付ける。スライス位置移動手段１６は、ユーザがスライス位置移動を指示するたびにスライス位置を移動し、断面画像生成手段１４は、移動後のスライス位置における断面画像を生成する。ステップＳ９で処理終了と判断された場合は処理を終了する。 The cross-sectional image generation unit 14 generates a cross-sectional image at the moved slice position (step S8). The cross-sectional image display means 15 displays the cross-sectional images whose slice positions have been changed side by side on the display screen of the display monitor 31. The slice position moving means 16 determines whether or not the process is finished (step S9). When the processing is not finished, the slice position moving means 16 returns to step S6 and accepts an instruction to move the slice position. The slice position moving unit 16 moves the slice position every time the user instructs to move the slice position, and the cross-sectional image generating unit 14 generates a cross-sectional image at the moved slice position. If it is determined in step S9 that the process has ended, the process ends.
図７は、ステップＳ５で設定される座標位置の具体例を示す。ここでは、椎間板ｉから椎間板ｉ＋３の４つを考える。椎間板ｉと椎間板ｉ＋１の間の椎体ｉとし、椎間板ｉ＋１と椎間板ｉ＋２の間の椎体ｉ＋１とし、椎間板ｉ＋２と椎間板ｉ＋３の間の椎体ｉ＋２とし、椎間板ｉ＋３と椎間板ｉ＋４（図示せず）の間の椎体ｉ＋３とする。スライス位置移動手段１６は、隣接する椎間板の間を４分割し、隣接する椎間板の間（各椎体）に座標位置１、座標位置２、及び座標位置３を設定する。 FIG. 7 shows a specific example of the coordinate position set in step S5. Here, consider four discs, intervertebral disc i to intervertebral disc i + 3. The vertebral body i between the intervertebral disc i and the intervertebral disc i + 1, the vertebral body i + 1 between the intervertebral disc i + 1 and the intervertebral disc i + 2, and the vertebral body i + 2 between the intervertebral disc i + 2 and the intervertebral disc i + 3. Intervertebral body i + 3. The slice position moving means 16 divides the space between the adjacent intervertebral discs into four, and sets the coordinate position 1, the coordinate position 2, and the coordinate position 3 between the adjacent intervertebral discs (each vertebral body).
図８Ａは初期スライス位置を示し、図８Ｂは初期スライス位置での断面画像を示す。断面画像生成手段１４は、ステップＳ４で、初期スライス位置である椎間板の位置で断面画像を生成する。初期スライス位置は、図８Ａにおいて点線で示されている。この初期スライス位置は、図７における各座標位置０に対応する。断面画像表示手段１５は、４つの椎間板の位置における断面画像を並べて表示する。ユーザは、表示された断面画像を比較・観察することで、異常の有無などを診断する。 FIG. 8A shows an initial slice position, and FIG. 8B shows a cross-sectional image at the initial slice position. In step S4, the cross-sectional image generation unit 14 generates a cross-sectional image at the position of the intervertebral disc that is the initial slice position. The initial slice position is indicated by a dotted line in FIG. 8A. This initial slice position corresponds to each coordinate position 0 in FIG. The cross-sectional image display means 15 displays the cross-sectional images at the positions of the four intervertebral discs side by side. The user diagnoses the presence or absence of abnormality by comparing and observing the displayed cross-sectional images.
ステップＳ６において、ユーザがスライス位置の変更を指示すると、スライス位置移動手段１６は、スライス位置を初期スライス位置から、例えば図７の各座標位置１の位置に移動する。図９Ａは移動後のスライス位置を示し、図９Ｂは移動後のスライス位置での断面画像を示す。スライス位置移動手段１６は、図９Ａに示すように、スライス位置を各椎間板の位置から座標位置１まで移動する。断面画像生成手段１４は、移動後のスライス位置で４つの断面画像を生成し、断面画像表示手段１５は、図９Ｂに示すように、生成された４つの断面画像を並べて表示する。 In step S6, when the user instructs to change the slice position, the slice position moving unit 16 moves the slice position from the initial slice position to, for example, the position of each coordinate position 1 in FIG. FIG. 9A shows the slice position after movement, and FIG. 9B shows a cross-sectional image at the slice position after movement. The slice position moving means 16 moves the slice position from the position of each intervertebral disc to the coordinate position 1 as shown in FIG. 9A. The cross-sectional image generation unit 14 generates four cross-sectional images at the slice position after movement, and the cross-sectional image display unit 15 displays the generated four cross-sectional images side by side as shown in FIG. 9B.
ユーザが更にスライス位置を変更すると、スライス位置移動手段１６は、スライス位置を例えば図７の各座標位置２の位置に移動する。図１０Ａは更なる移動後のスライス位置を示し、図１０Ｂはその移動後のスライス位置での断面画像を示す。スライス位置移動手段１６は、図１０Ａに示すように、スライス位置を座標位置２まで移動する。断面画像生成手段１４は、移動後のスライス位置で４つの断面画像を生成し、断面画像表示手段１５は、図１０Ｂに示すように、生成された４つの断面画像を並べて表示する。ユーザは、座標位置０から座標位置３の間で、スライス位置を任意に移動させることができる。各スライス位置での断面画像をアニメーションのように動画的に表示することも可能である。ユーザは、任意にスライス位置を移動させることで、任意の座標位置での断面画像を観察することができる。 When the user further changes the slice position, the slice position moving means 16 moves the slice position to the position of each coordinate position 2 in FIG. 7, for example. FIG. 10A shows a slice position after further movement, and FIG. 10B shows a cross-sectional image at the slice position after the movement. The slice position moving means 16 moves the slice position to the coordinate position 2 as shown in FIG. 10A. The cross-sectional image generation unit 14 generates four cross-sectional images at the slice position after movement, and the cross-sectional image display unit 15 displays the generated four cross-sectional images side by side as shown in FIG. 10B. The user can arbitrarily move the slice position between the coordinate position 0 and the coordinate position 3. It is also possible to display a cross-sectional image at each slice position as a moving image like an animation. The user can observe a cross-sectional image at an arbitrary coordinate position by arbitrarily moving the slice position.
本実施形態では、スライス位置移動手段１６は、断面画像生成手段１４が生成する複数の断面画像のスライス位置を、椎骨の中心線に沿って移動させる。断面画像生成手段１４が移動されたスライス位置で椎骨の複数の断面画像を生成し、断面画像表示手段１５が生成された複数の断面画像を並べて表示することで、ユーザは、椎骨の中心線上の任意の位置で椎骨の断面を観察することができる。スライス位置移動手段１６が、複数の断面画像のスライス位置を椎骨の中心線に沿って連動して移動する構成の場合、並べて表示される複数の断面画像のスライス位置を一斉に移動させることができる。 In the present embodiment, the slice position moving unit 16 moves the slice positions of the plurality of cross-sectional images generated by the cross-sectional image generating unit 14 along the center line of the vertebra. The cross-sectional image generation means 14 generates a plurality of cross-sectional images of the vertebra at the moved slice position, and the cross-sectional image display means 15 displays the generated cross-sectional images side by side so that the user can The cross section of the vertebra can be observed at any position. When the slice position moving means 16 is configured to move the slice positions of a plurality of cross-sectional images in conjunction with the center line of the vertebra, the slice positions of the plurality of cross-sectional images displayed side by side can be moved simultaneously. .
ところで、椎骨に圧迫骨折などが生じていると、椎体の大きさがその部分だけ他の椎体に比べて小さくなることが考えられる。断面画像表示手段１５は、椎体の大きさが所定の基準以下の位置を特定し、その特定した位置に対応する断面画像を強調表示してもよい。椎体の大きさが基準以下であるか否かは、例えば隣接する椎体間の距離を所定のしきい値と比較することで判断することができる。あるいは隣接する位置間で椎間板間の距離を比較し、他の椎間板間の距離と比べて椎間板間の距離が短くなっている箇所を、椎体の大きさが基準以下の位置として特定してもよい。 By the way, when a compression fracture or the like occurs in the vertebra, the size of the vertebral body is considered to be smaller than that of other vertebral bodies. The cross-sectional image display means 15 may specify a position where the size of the vertebral body is equal to or smaller than a predetermined reference, and highlight the cross-sectional image corresponding to the specified position. Whether or not the size of the vertebral body is below the reference can be determined by comparing the distance between adjacent vertebral bodies with a predetermined threshold value, for example. Alternatively, even if the distance between the intervertebral discs is compared between adjacent positions and the distance between the intervertebral discs is shorter than the distance between the other intervertebral discs, Good.
図１１Ａは圧迫骨折がある場合の椎骨を示し、圧迫骨折がある場合の断面画像の表示例を示す。断面画像表示手段１５は、隣接する椎間板間の距離が、周囲における隣接する椎間板間の距離に比べて短くなっている箇所を検出し、図２に示す表示画面の紙面向かって右側の領域において、図１１Ａに示すように、椎間板間の距離が短くなっている箇所を例えば赤色などで強調表示することができる。また、図２に示す表示画面の紙面向かって左側の領域において、椎間板間の距離が短くなっている箇所に対応する断面画像を例えば赤色の線で囲むなどして強調表示する。このようにする場合、ユーザは、例えば圧迫骨折を起こしている箇所をなどを、容易に発見できる。 FIG. 11A shows a vertebra when there is a compression fracture, and shows a display example of a cross-sectional image when there is a compression fracture. The cross-sectional image display means 15 detects a location where the distance between adjacent intervertebral discs is shorter than the distance between adjacent intervertebral discs in the periphery, and in the region on the right side of the display screen shown in FIG. As shown in FIG. 11A, a portion where the distance between the intervertebral discs is shortened can be highlighted, for example, in red. Further, in the area on the left side of the display screen shown in FIG. 2, the cross-sectional image corresponding to the portion where the distance between the intervertebral discs is short is highlighted, for example, by surrounding it with a red line. In this case, the user can easily find, for example, a place where a compression fracture has occurred.
なお、上記実施形態では、椎間板の位置を検出し、その位置を基準にスライス位置を決定する例について説明したが、これには限定されない。例えば三次元データから、椎骨を構成する各椎体を検出し、その位置に基づいてスライス位置を決定してもよい。例えばスライス位置移動手段１６が、各椎体の中心位置を初期スライス位置とすると共に、隣接する椎体の間に中心間の距離に応じて座標設定を行い、スライス位置を初期スライス位置から設定した座標に従って移動させてもよい。 In the above embodiment, the example in which the position of the intervertebral disc is detected and the slice position is determined based on the position has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, each vertebral body constituting the vertebra may be detected from the three-dimensional data, and the slice position may be determined based on the position. For example, the slice position moving means 16 sets the center position of each vertebral body as the initial slice position, sets coordinates between adjacent vertebral bodies according to the distance between the centers, and sets the slice position from the initial slice position. You may move according to a coordinate.
スライス位置の移動範囲は、隣接する椎体の間には限定されない。スライス位置の移動範囲は任意に設定することができる。例えば椎間板ｉ（図５）の位置を初期スライス位置とする場合に、椎間板ｉから椎間板ｉ−１側にある距離だけ離れた位置と、椎間板ｉから椎間板ｉ＋１側にある距離だけ離れた位置との間に座標を設定し、その範囲でスライス位置を移動してもよい。その場合、例えば椎間板ｉの位置を座標位置０とし、椎間板ｉ−１側の位置を負の座標位置とし、椎間板ｉ＋１側の位置を正の座標位置としてもよい。 The movement range of the slice position is not limited between adjacent vertebral bodies. The moving range of the slice position can be arbitrarily set. For example, when the position of the intervertebral disc i (FIG. 5) is set as the initial slice position, a position separated from the intervertebral disc i by a distance on the intervertebral disc i-1 side and a position separated from the intervertebral disc i by a distance on the intervertebral disc i + 1 side. Coordinates may be set between them, and the slice position may be moved within that range. In this case, for example, the position of the intervertebral disc i may be set as the coordinate position 0, the position on the intervertebral disc i-1 side may be set as a negative coordinate position, and the position on the intervertebral disc i + 1 side may be set as a positive coordinate position.
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の断面画像表示装置、方法、及びプログラムは、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。 Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the cross-sectional image display device, method, and program of the present invention are not limited to the above embodiments, and various configurations are possible from the configuration of the above embodiments. Those modified and changed as described above are also included in the scope of the present invention.
１０：椎骨断面画像表示装置
１１：画像入力手段
１２：中心線検出手段
１３：椎間板検出手段
１４：断面画像生成手段
１５：断面画像表示手段
１６：スライス位置移動手段
２１：三次元データ記憶部
２２：中心線記憶部
２３：椎間板位置記憶部
10: Vertebral cross-section image display device 11: Image input means 12: Center line detection means 13: Intervertebral disc detection means 14: Cross-section image generation means 15: Cross-section image display means 16: Slice position moving means 21: Three-dimensional data storage section 22: Centerline storage unit 23: Intervertebral disc position storage unit
Claims (9)
前記複数の位置で生成された複数の断面画像を画面上に並べて表示する断面画像表示手段と、
椎間板の位置情報を記憶する椎間板位置記憶部を参照し、隣接する椎間板の間に、前記中心線に沿った、前記隣接する椎間板の間の前記中心線上での距離に応じた座標を設定し、該座標に従って、前記断面画像生成手段が生成する複数の断面画像のスライス位置を前記中心線に沿って移動させるスライス位置移動手段とを備えたことを特徴とする脊椎断面画像表示装置。 Reference is made to a 3D data storage unit that stores 3D image data including a vertebra part, and a centerline storage unit that stores information of a centerline along the shape of the vertebra, and based on the 3D image data, the Cross-sectional image generating means for generating a plurality of cross-sectional images obtained by slicing a plurality of positions on a center line as slice positions and slicing the vertebra with cross sections perpendicular to the center line passing through the slice positions;
Cross-sectional image display means for displaying a plurality of cross-sectional images generated at the plurality of positions side by side on a screen;
With reference to an intervertebral disc position storage unit that stores intervertebral disc position information, a coordinate is set between the adjacent intervertebral discs according to the distance on the centerline between the adjacent intervertebral discs along the centerline, A spinal slice image display apparatus comprising: slice position moving means for moving slice positions of a plurality of slice images generated by the slice image generating means along the center line according to the coordinates .
前記複数の位置で生成された複数の断面画像を画面上に並べて表示するステップと、
椎間板の位置情報を参照し、隣接する椎間板の間に、前記中心線に沿った、前記隣接する椎間板の間の前記中心線上での距離に応じた座標を設定するステップと、
前記座標に従って、前記複数の断面画像のスライス位置を前記中心線に沿って移動させるステップとを有することを特徴とする脊椎断面画像表示方法。 The three-dimensional image data including the vertebra part and the information of the center line along the shape of the vertebra are referred to, and the vertebra is sliced in a cross section perpendicular to the center line with a plurality of positions on the center line as slice positions. Generating a plurality of cross-sectional images;
Displaying a plurality of cross-sectional images generated at the plurality of positions side by side on a screen;
Referring to the position information of the intervertebral disc, setting coordinates according to the distance on the centerline between the adjacent intervertebral discs along the centerline between the adjacent intervertebral discs;
And a step of moving slice positions of the plurality of slice images along the center line according to the coordinates .
椎骨部分を含む三次元画像データと、椎骨の形状に沿った中心線の情報とを参照し、前記中心線上の複数の位置をスライス位置として、前記椎骨を前記中心線に垂直な断面でスライスした複数の断面画像を生成する手順と、
前記複数の位置で生成された複数の断面画像を画面上に並べて表示する手順と、
椎間板の位置情報を参照し、隣接する椎間板の間に、前記中心線に沿った、前記隣接する椎間板の間の前記中心線上での距離に応じた座標を設定する手順と、
前記座標に従って、前記複数の断面画像のスライス位置を前記中心線に沿って移動させる手順とを実行させるためのプログラム。 On the computer,
The three-dimensional image data including the vertebra part and the information of the center line along the shape of the vertebra are referred to, and the vertebra is sliced in a cross section perpendicular to the center line with a plurality of positions on the center line as slice positions A procedure for generating a plurality of cross-sectional images;
A procedure for displaying a plurality of cross-sectional images generated at the plurality of positions side by side on a screen;
A step of referring to the position information of the intervertebral disc and setting coordinates according to the distance on the centerline between the adjacent intervertebral discs along the centerline between the adjacent intervertebral discs;
A program for executing a procedure of moving slice positions of the plurality of cross-sectional images along the center line according to the coordinates .
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