JPH10507954A

JPH10507954A - 中空の内腔を有する選択された体の器官において、内腔内の模擬移動を可能にする対話式３次元レンダリングを作成する方法およびシステム

Info

Publication number: JPH10507954A
Application number: JP8514803A
Authority: JP
Inventors: デイビッドジェイ．ビニング
Original assignee: Wake Forest University
Current assignee: Wake Forest University
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 1998-08-04
Also published as: US20060023966A1; WO1996013207A1; US7792565B2; US6272366B1; US6909913B2; US20010044576A1; EP0794728A4; US20100328305A1; US6083162A; US8145292B2; EP0794728A1; AU706280B2; AU4138096A; CA2202401A1; US5782762A

Abstract

(57)【要約】医療観察及び診察のために選択された体の器官を対話式３次元レンダリングで示す方法及びシステム。選択された体の器官の一続きのＣＴイメージが得られる。一続きのＣＴイメージは３次元ボリュームファイルを形成するためにスタックされる。対話式３次元レンダリングを容易にするために、ピクセル解像度を縮少する、及び／又は、３次元ボリュームファイルを選択されたサブボリュームに分割する、随意のデータセット縮少プロシージャによって３次元ボリュームファイルは制御される。選択された一つのボリューム又はサブボリュームから選択された体の器官のイメージが個別にセグメント化される。セグメント化された器官のイメージのワイヤーフレームモデルによって選択された器官の対話式３次元レンダリングを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】中空の内腔を有する選択された体の器官において、内腔内の模擬移動を可能にする対話式３次元レンダリングを作成する方法およびシステム発明の背景様々な形態の癌において病後の経過予測を明るいものにするには早期発見が不可欠である。癌が成長して広がる前の早い段階で癌の腫瘍を発見しなければない。結腸直腸及び肺の癌の場合は、特にそうである。この結果、結腸及び気管気管支の気道における前癌及び癌の固まりの腫瘍の検査するための技術が開発された。結腸癌はアメリカ合衆国において癌による死因の第２位になっている。幸いなことに、ほとんどの結腸直腸の癌腫は前存する腺腫ポリープから発生し、ポリープの大きさが癌発生の危険性と密接に関連している（1cm未満のポリープでは1％、1〜2cmのポリープでは10％、そして、2cm以上のポリープでは30％である）。小さい癌腫及び前兆腺腫ポリープの早期の発見及び除去が死亡率を低下させることは科学的研究によっても示唆されている。従って、結腸癌スクリーニングの現在の方針はポリープの早期発見に焦点が絞られている。結腸直腸癌のスクリーニングに使用される技術はフレキシブルなＳ状結腸鏡検査（結腸の末端半分を検査する場合は光ファイバースコープを使用）及び大便の潜血検査（ここでは大出血が検出される）である。結腸直腸癌のスクリーニングの効果における議論はいくつかあるが、大便の潜血検査及びＳ状結腸鏡検査の組み合わせによる適切なスクリーニングにより死亡率の30〜40％の削減が達成できると予想されている。国際癌学会（National Cancer Institute）及びアメリカ癌協会（American Ca ncer Society）は、平均発生年齢の５０才以上の人々について、Ｓ状結腸鏡検査と年１回の大便潜血検査による結腸直腸癌のスクリーニングを奨励している。大便潜血検査は簡単に実施できるが、多くの偽陽性及び偽陰性結果が問題となっている。Ｓ状結腸鏡検査は、結腸の末端半分（直腸及びＳ状結腸）を検査するのみであるという欠点がある。結腸直腸癌腫の約40％は左結腸曲付近に発生するので、Ｓ状結腸鏡検査を使用しての発見ができないのが深刻な問題点となっている。バリウム注腸Ｘ線造撮影又は適当な結腸鏡検査による結腸全体の診断は、癌の発見の感度を増加するだけでなく、危険性及びコストも増加する。バリウム注腸Ｘ線造撮影は患者に苦痛を及び／又は困惑を与え、実質的に放射線に患者をさらすことになる。結腸鏡検査の約15％は盲腸に到達しないので、結腸鏡検査は、Ｓ状結腸鏡検査と同様に、結腸全体を常に検査できるわけではない。さらに、結腸鏡検査は患者に鎮静剤の投与を行う必要があり、また、患者の腸に穴を開けてしまう危険性があり、さらにかなり高価である。さらに、大便潜血検査を除いて、これらの処置の全てが患者に深刻な不快感を与えている。一方、気管気管支の検査において、経気管支吸引用針（Transbronchial Needl e Aspiration）（ＴＢＮＡ）は外来患者診察及び縦隔疾病の段階での使用を許されている気管支鏡検査技術である。この処置は外科処置とは異なる方法で、外来患者の組織見本を採取できる。ＴＢＮＡの使用は、組織見本を回収するとき針が気道壁の周辺に傷をつけてしまう恐れがある。従来より、気管支観察技術者は、気管支鏡検査及び／又は一連の胸部のコンピュータ連動断層撮影（ＣＴ）イメージの検査に従った患者の解剖学及び病理学の概念的なモデルによってのみ指導されている。予想されるように、針を適切な位置に配置することは非常に難しく、さらに、多少不正確である。従って、患者の気管気管支樹及び／又は結腸を検査して早期に癌を発見できる有用な方法が熱望されている。結腸においては1cm以上の大きさのポリープ及び気道においては5mm以上の大きさのポリープが発見できる技術が必要である。患者に多大な苦痛を与えることなく、患者を傷付ける危険性を減少させ、さらに、あまり高価でなく適当な時間で処理できる方法が好ましい。健康な組織を冒すことのない、又は、健康な組織を冒すことを最小に抑える方法が好ましい。発明の要約本発明によれば、体の一部分などの選択された構造の２次元イメージを作成することにより、選択された構造の３次元レンダリングを創り出すことが可能となるシステム及び方法が提供される。詳しくは、選択された体の部分の２次元イメージがスキャナ例えば、ヘリカルコンピュータ連動断層撮影（ＣＴ）スキャナなどの使用により得られる。２次元イメージは３次元イメージボリュームを作成するためにスタックされる。３次元ボリュームから１つ以上の選択された体の器官のイメージ特徴が分離又はセグメント化される。セグメント化された器官の同一表面が作成され、ワイヤーフレームモデルが各セグメント化された器官の同一表面からそれぞれ作成される。このワイヤーフレームモデルは選択された器官の３次元イメージ（レンダリング）のリアルタイムな作成に使用される。患者の結腸の３次元レンダリングを作成する特別な適用において、患者に選択された前処置が始めに施される。例えば、患者の結腸は始めに洗浄され、空気を封入され、結腸の２次元イメージがふさがれないように確保される。次いで、患者はＣＴスキャンされ、患者の内部器官の一続きの２次元イメージが作成される。好ましくは、渦巻き又はヘリカルＣＴスキャナを使用して、体の一続きの切れ目のない２次元イメージを準備する。一続きの２次元イメージはスキャナからグラフィックスコンピュータに転送され、様々なイメージ処理プロシージャに使用される。一続きの２次元イメージに対応するデータセットがグラフィツクスコンピュータの解凍できる圧縮形式でグラフィックスコンピュータに転送されてもよい。あるいは、一続きの２次元イメージを表現するデータセットがグラフィックスコンピュータへの転送より前に、スキャナのコンピュータコンソール上で解凍されてもよい。グラフィックスコンピュータに転送後、一続きの２次元イメージは３次元ボリュームファイルを形成するためにスタックされる。３次元ボリュームの範囲内に含まれる選択された器官の３次元レンダリングを容易にするために、３次元ボリュームファイルに様々な随意のデータセット縮少技術を施すことができる。例えば、一続きの２次元イメージのピクセル解像度の縮少が有効である。さらに、３次元ボリュームファイルは選択されたサブボリュームに分割してもよい。随意のデータセット縮少プロシージャが終了した後、イメージセグメント化プロセスが３次元ボリュームファイルから特定の選択された器官又は領域の特徴を分離するために実行される。イメージのセグメント化には様々な手法が有効である。例えば、３次元ボリュームファイルのイメージスライスは閾値化プロセスによって実現される。これは、２次元イメージスライスの物理的性質、例えばＸ線減衰などが特定の器官に対応している特定の閾値範囲、例えばＸ線減衰値の範囲、の設定に使用されてもよい。適当な閾値範囲が決定した後、全ての３次元ボリュームファイルが特定の器官をセグメント化するために閾値処理される。例えば結腸をセグメント化する場合、結腸内の空間円柱に対する閾値範囲は結腸の内壁を分離するように選択できる。別のセグメント化手法としては、結腸内の空間円柱を分離する場合に使用される領域拡張技術などを使用してもよい。この領域拡張技術において、結腸の空間円柱内で一つのデータポイント又はボクセルを選択することにより「シード」が設定される。隣接するボクセルは選択された許容基準値、例えばＸ線減衰値が空気を示す選択された閾値範囲内にあるか、などに従って順次検査される。このように、シード領域は結腸の内腔の空間円柱すべてを満たすまで、広がり又は拡張し続ける。結腸を示す空間円柱の表面又は同一表面が作成される。次いで、同一表面のワイヤーフレームモデルがマーチングキューブアルゴリズム（marching cubes alg orithm）などの選択されたイメージ作成技術を使用して作成される。結腸のワイヤーフレームモデルから３次元対話式レンダリングが作成され、これにより、疾病状態の検出の目的で、結腸の内腔の一続きの３次元イメージをユーザが迅速に見ることができる。このように、ユーザは内腔を通って飛ぶように認識でき、仮想現実環境を達成することができる。医学的診断又は観察の目的で、器官の対話式３次元レンダリングを他のプロシージャに利用してもよい。例えば、結腸の３次元レンダリングは選択された長さに沿って結腸の内部半分が見えるように切り開くこともできる。さらに、結腸の内腔を通って移動する選択された飛行又は道筋を、後で再生及び表示できるように座標の軌道としてビデオテープに記録したり、又はグラフィックスコンピュータのメモリに保存してもよい。さらに、結腸の内腔を飛行する間、病理学の様々な領域を異なる色でマークして連続検出を容易にすることもできる。本発明の方法及びシステムは、異なる器官毎に分離して使用してもよい。例えば、周辺のリンパ節及び血管だけでなく、気管気管支の気道を分離するのにこのシステム及び方法を使用してもよい。対話式３次元レンダリングを行っている間、選択された器官は残りの（周辺の／隣接する）器官のビューを容易にする又は可能にするよう透かしてレンダリングすることもできる。例えば、気道壁を透明にして、気道の内部に透視図のように周辺の血管及びリンパ節が見えるようにしてもよい。図面の簡単な説明前述の要旨は以下に詳細に説明される本発明の好ましい実施例と同様、添付の図面と関連付けて読むことにより、さらに理解を深めることができる。以下に図面の説明をする。第１図は本発明に係る選択された体の器官などの選択された構造の対話式に３次元レンダリングを作成する方法を示すフロチャートである。第２図は本発明に係る選択された体の器官の２次元イメージを３次元イメージに変換する概略プロセスを示すフロチャートである。第３図は本発明の方法を使用したシステムのブロック図である。第４図は本発明の方法を使用したデータ縮少プロセスを含むステップを示すフロチャートである。第５図は３次元ボリュームにおける選択された体の器官のイメージのセグメント化を含むステップを示すフロチャートである。第６図は３次元ボリュームにおける選択された体の器官のイメージのセグメント化のための領域拡張プロシージャを含むステップを示すフロチャートである。第７図は結腸を含む選択されたサブボリュームを定義するための座標Ｘmin、Ｘmax、Ｙmin、Ｙmax、Ｚmin及びＺmaxの選択を示す３次元レンダリングの透視ビューである。第８図は対応するグレー階調イメージとともに表示された結腸の閾値化された２次元イメージスライスのビューである。第９図は結腸の選択された部分のワイヤーフレームモデルを示す図である。第１０図は第９図に示されたワイヤーフレームモデルによって表現された結腸の部分を３次元レンダリングしたものである。第１１図は結腸の選択された部分の３次元レンダリングを外部透視ビューである。第１２図は第１１図に示された結腸の選択された部分の切断開口ビューである。第１３図は位置マーカーをイメージの上に重ねて示した結腸の３次元レンダリングを示すマップビューである。第１４図は第１３図に示されたマーカーの位置に対応する結腸の選択された部分の３次元レンダリングである。第１５図は気管気管支樹を含む選択されたサブボリュームを定義するための座標Ｘmin、Ｘmax、Ｙmin、Ｙmax、Ｚmin及びＺmaxの選択を示す３次元レンダリングの透視ビューである。第１６図は対応するグレー階調イメージとともに表示された気管気管支樹の閾値化された２次元イメージスライスのビューである。第１７図は気管気管支樹の選択された部分のワイヤーフレームモデルを示す図である。第１８図は第１７図に示されたワイヤーフレームモデルによって表現された気管気管支樹の部分を３次元レンダリングしたものである。第１９図は気管気管支樹の選択された部分の３次元レンダリングを外部透視ビューである。第２０図は第１９図に示された気管気管支樹の選択された部分の切断開口ビューである。第２１図は位置マーカーをイメージの上に重ねて示した気管気管支樹の３次元レンダリングを示すマップビューである。第２２図は第２１図に示されたマーカーの位置に対応する気管気管支樹の選択された部分の３次元レンダリングである。第２３図は内腔を通る中心線を決定するためのモデルの概略図である。第２４図は残りの器管の３次元レンダリングに関する選択された器官の３次元レンダリングを透明にするプロシージャを示すフロチャートである。第２５図は３次元レンダリングのディスプレイ上の特定の位置を各「go to」ポイントによって選択できるように、３次元レンダリング上の選択された位置に「go to」ポイントを配置するプロシージャを示すフロチャートである。第２６図は３次元イメージ上の選択されたピックポイントによってピックポイントを通る３つの直交平面の表示をさせるプロシージャを説明する図である。第２７図は形態学的拡張を含むステップを示すフロチャートである。好ましい実施例の詳細な説明本発明は、第１、第２及び第３図に概略的に示されるように、対話形式の３次元構造の作成及び表示の方法及びシステムに関する。３次元構造は、通常、体の選択された領域の形式であり、特に、中空の内腔を有する体の器官、例えば、結腸、気管気管支の気道、血管などである。本発明の方法及びシステムによれば、選択された体の器官の対話式３次元レンダリングが入手された一続きの２次元イメージから作成される。第３図に示されるように、コンピュータコンソール２４により操作されるスキャナ２２、例えば渦巻き又はヘリカルＣＴ（コンピュータ連動断層撮影）スキャナ等、が選択された組織などの選択された３次元構造のスキャンに使用される。これにより、３次元構造の一続きの２次元イメージ１２が作成される。構造の２次元イメージ１２のセットを３次元レンダリングされたイメージ１７に変換又は変形するための作成プロシージャを第２図に概略的に示す。どのようなタイプのディジタルイメージ（ＣＴ、ＭＲ、ＵＳ、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ）も３次元イメージ加工が可能である。しかし、好ましい３次元イメージを作成するためには、連続した薄いスライスを作成しなければならない。近年開発されているボリューム作成装置、例えば渦巻き／ヘリカルＣＴ、３次元ＭＲＩ及び３次元超音波機器など、によって、あらゆる器官システムの３次元イメージレンダリングが可能になっている。第２図によれば、個別の２次元イメージ１２のそれぞれは画素又はピクセルの２次元（Ｘ−Ｙ）マトリクスを定義し、各ピクセルは３次元構造内の特定の位置における３次元の構造又は器官に関係する所定の物理的性質を示している。連続した２次元イメージ１２は３次元構造内を通じて３次元方向（Ｚ）に間隔をおいて配置される。通常、２次元イメージ１２はコンピュータコンソール２４により操作されるヘリカルコンピュータ連動断層撮影（ＣＴ）スキャナ２２から得られる。例えば、スキャナはゼネラルエレクトリックハイスピードアドバンテージヘリカルＣＴスキャナ（General Electric HiSpeed Advantage Helical CT Scanne r）であり、このスキャナは随意のゼネラルエレクトリックインデペンデントコンピューターコンソール（General Electric Independent computer console）又は内科医のコンソール（physician's console）に接続される。しかし、このコンピュータコンソール２４は個別の独立したコンソールの替わりに、ヘリカルＣＴスキャナ２２に統合された内の一部分でも良い。２次元イメージ１２は超音波、陽電子射出断層撮影、放射コンピュータ連動断層撮影及び磁気共鳴イメージなどからも得ることができる。計測される物理的性質は２次元イメージ１２の作成に使用されるスキャナ技術によってそれぞれ変る。ＣＴイメージの場合は計測される物理的性質はＸ線減衰であり、一方、磁気共鳴イメージ（ＭＲＩ）の場合は陽子密度等のような様々な性質に関係して物理的性質が計測される。第２図に示されるように、一続きの２次元イメージ１２は３次元ボリューム１３を形成するためにスタックされる。これにより、３次元マトリクス（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）を定義し、３次元ボリュームのすべてに対して、座標に位置づけされた３次元構造に関連する少なくとも１つの物理的性質が表現される。３次元マトリクスは３次元ボリュームエレメントあるいはボクセルから構成される。ボクセルは２次元のピクセルと類似している。３次元ボリューム１３からターゲットボリューム１４が３次元レンダリングのために選択される。例えば、ターゲットボリューム１４はもとの３次元ボリューム１３から分離されるべき選択された器官又は特定の領域を含んでいる。ターゲットボリューム１４は器官を完全に含んでもよいし、又は、替わりに一つの器官又は器官の一つの内腔の範囲に限定した空間円柱又はボリュームを含んでもよい。イメージ又は空間解像度を減らすために、又はターゲットボリューム１４が分離される前にデータのサブボリュームより小さくなるようにもとのボリュームを分割するために、データセット縮少プロセスがもとの３次元レンダリングボリューム１３を表すデータセットに随意に施される。グラフィックスコンピュータ２６の処理能力が３次元ボリューム１３を全て効果的に処理する又は効果的に３次元レンダリングするのに十分でない場合のみデータセット縮少及び／又はサブボリュームの選択が必要である。３次元構造体１７を得るために、イメージの３次元ボリューム１３を示すデータセットのサイズの縮少を必要とする場合もある。例えば、もとの３次元ボリューム１３のデータセットが100〜250メガバイトから約5〜10メガバイトのサイズに縮少する必要があることもある。しかし、縮少の量は、たとえあったとしても、もとのデータセットのサイズ、３次元レンダリングに使用されるグラフィックスコンピュータ２６の処理速度、及び処理能力に依存して変化させることができる。通常、随意のデータセット縮少プロセス６５は第４図に示される。必要なとき、例えば16ビット／ピクセルから8ビット／ピクセルにピクセル解像度を減らすことによりデータセット縮少を実現することができる。このピクセル解像度縮少は第４図のステップ６７に示され、グレーの明暗の数を2¹⁶〜2⁸に減らすことによって最終的に表示される３次元イメージ内のイメージコントラストを削減する。場合によっては好ましくはないが、第４図のステップ６９に示されるように、空間解像度を削減することによって、データセットの縮少を実現することもできる。例えば、512ピクセル×512ピクセルのマトリクス上に保存された各２次元イメージ１２を情報の空間操作によってそれぞれ256ピクセル×256ピクセルに縮少してもよい。さらにもとの３次元ボリューム１３のデータセットのサイズの縮少は第４図のステップ６８に示されるように、必要に応じて、表示される単位のデータセットの一つのサブボリュームを選択することによって実現することができる。例えば、結腸は直腸、Ｓ状結腸、下行結腸、左結腸曲、横行結腸、右結腸曲、上行結腸及び盲腸に再分割できる。サブボリューム分割により、これらの結腸の１つ以上の再分割が行える。データセット縮少に続いて、データのボリュームから器官又は特定の領域の３次元イメージがセグメント化（分離）される。測定される物理的性質（例えば、Ｘ線減衰）に依存する組織の値の範囲を、器官又は特定の領域を示すために選択してもよい。器官又は特定の領域はデータのボリュームからこのようにして分離される。選択された器官又は特定の領域のイメージをセグメント化する通常の方法又はプロセス７０は第５図に示される。例えば、特定の領域は空間円柱であり、結腸又は気管気管支の気道又は同質の物質（すなわち、空気、血液、尿など）で満たされている内腔を有する異なる体の部分から構成される。あるいは、特定の領域は骨の部分であってもよい。例えば、セグメント化プロセス７０は特定の器官を示す機能を有する閾値レベルによって限定される物理的性質値の範囲を示すことにより実現される。選択されたボリューム又はサブボリューム毎に、選択された閾値範囲内のボクセルには一つの値、例えば、白色には255が割り当てられ、一方、選択された閾値範囲外のボクセルには異なる一つの値、例えば、黒色には0が割り当てられる。従って、閾値レベルと選択されたボリュームを比較して、さらに閾値レベルによって限定される閾値範囲の内側又は外側に各ボクセルがあるかどうかに依存して、各ボクセルに適切な色の値0又は255を割り当てることによって、選択されたボリュームは閾値化される。選択されたボリュームを閾値化することにより、ターゲットボリューム１４がボクセル値に等しくなるように形成される。もっと正確に言えば、ターゲットボリューム１４は白色を有するように作成され、一方、閾値レベル外の全てのボリュームは黒色を有するように作成される。イメージ処理技術を使用して様々な人工物を排除できることを除いて、閾値化されたターゲット器官１４のみが白く色付けされ、他のすべてが黒く色付けされる。閾値化されたターゲットボリューム１４から同一表面が特定される。同一表面１５は閾値化されたターゲットボリューム１４上のボクセル値に等しい外部表面であり、選択された閾値範囲によって確定される。ワイヤーフレームモデル１６は同一表面１５から作成される。ワイヤーフレームモデル１６は例えば、選択された器官などの特定の領域の表面にほぼ近似の一連の多角形表面として形成される。ワイヤーフレームモデル１６は一連の頂点によって定義され、頂点はラインセグメントのセットによって互いに連結される。ワイヤーフレームモデル１６は３次元イメージ１７に変換できるように３次元ワイヤーメッシュ物体として表現される。３次元イメージ１７はワイヤーフレームモデル１６の多角形を適当な明暗を付けることによって作成され、選択された器官の３次元イメージを提供する。３次元イメージ１７はコンピュータモニタ２８に表示される。さらに、表示されたイメージ１７は後で見れるようにビデオレコーダに記録、又は写真に撮影することができる。入力はコンピュータマウス２７の形式でなされるので、ユーザは表示されたイメージをグラフィックスコンピュータ２６上で操作可能になる。本発明の方法は３次元に結腸を表示するのに使用でき、とりわけリアルタイム又は対話式の結腸のレンダリングを可能にし、これにより結腸イメージとユーザの対話、すなわち、仮想現実が可能となる。結腸の３次元イメージとユーザの対話は模擬であるが、３次元イメージ自体は正確であり実際の結腸の３次元イメージである。本発明に係る患者の結腸の対話式３次元レンダリングを作成する方法は通常、第１図に示される。ステップ４０において、患者にイメージ作成の初期の前処置がなされ、患者の結腸の洗浄などが行なわれる。洗浄処置は緩下剤とともに清澄流動食によって行なわれる。あるいは、検査の前の日にゴリテリ前処置（Golyte ly prep）を行ってもよい。洗浄処置によって結腸から大便が除去される。随意的に、コンピュータ連動断層撮影（ＣＴ）スキャンの前には結腸の完全な洗浄が望まれる。結腸の壁と大便を区別するのは難しいことがあり、そのために、残された大便や固体を小さいポリープと間違えたり、又は残された大便や固体によって小さいポリープが隠されたりしてしまうことがある。清澄流動食又はゴリテリ前処置の使用の有効性は、少量の残留便によって多少妨げられてもよい。結腸の洗浄の替わりとして、又は結腸の洗浄とともに、患者は、約３日間、造影剤（例えば、1.5％ W/Vバリウムの低密度バリウムなどである）と一緒に低残渣食を摂取してもよい。このような処置により、最終的な表示又は少なくとも選択されたイメージから大便のイメージを削除できるように、イメージ処理技術を使用して残留便を均一に不透明にすることができる。結腸が洗浄されるとすぐに、結腸を膨張させるためにガスが結腸の中に封入される。結腸を膨張させることによって最終的なイメージ表示において結腸の内部の表面が確実に鮮明に見えるようになる。直腸カテーテル、例えば、標準のバリウム注腸Ｘ線造撮影用カテーテル（直径0.5インチ（1.27cm））が挿入され、ガスが結腸に挿入される。ガスは断続的な吹き込みとして、あるいは一定の流れ率で導入され、結腸が所定の圧力又は体積に満たされる。ガスには空気が使用できるが、二酸化炭素CO₂は結腸の粘膜を介して血液中を通過し、次いで、発散され、これにより検査の後で患者がむくんだり痙攣したりすることが減るので、CO₂を使用するのが好ましい。従来の結腸鏡検査とは違って、この処置における患者を安静に保つ必要がなくなった。ガスの封入の後、第１図のステップ４５において、結腸はヘリカルＣＴスキャナ２２によってスキャンされ、結腸の一続きの２次元イメージ１２が作成される。イメージ１２内の画素又はピクセルは結腸に関する少なくとも１つの物理的性質を示す。例えば、物理的性質とは、結腸の壁又は結腸内の空間円柱のＸ線減衰である。通常、イメージ１２は患者の腹部領域内の一定の間隔をおいた位置において撮影される。連続するイメージ１２の間の間隔が小さくなるにつれて、最終的に表示されるイメージにおける解像度も良くなる。好ましくは、Ｘ及びＹ次元はそれぞれ約１mmなので、連続するイメージ１２の間隔は約１mmで、立方体のボクセルを作成する。結腸が膨張した後直ちに、例えば、ＧＥハイスピードアドバンテージヘリカルＣＴスキャナ２２を使用して腹部がスキャンされる。これは、約３０〜５０秒間、呼吸を止めて行われる。スキャンに関するパラメータは、Ｘ線光線コリメータ 0.20インチ（5mm）、2:1ピッチを準備するためのテーブル速度0.4インチ／秒(10 mm／秒)、及びイメージ再生間隔0.04インチ（1mm）である。Ｘ線光線コリメータはＸ線光線の幅であり、これにより、ＣＴスライスの厚さ及びＺ軸空間解像度を確立できる。ピッチはコリメータによって分割されるＣＴテーブル速度である。イメージ再生間隔は２次元イメージの再生における間隔を表している。5mmのＸ線光線コリメータ及び1mmの選択された再生間隔を使用すると、5mmのＣＴスライス厚さを表すイメージは1mm間隔で作成される。従って、1mmの再生間隔における連続する5mmの厚さのイメージの間には4mmの重複がある。Ｚ軸方向に、テーブル速度10mm／秒で５０秒間スキャンすると、500mmのＺ軸長のデータのボリュームが作成される。データのボリュームのＺ軸の長さにおいて1mmの再生間隔を使用すると、Ｚ軸に沿って5mmの厚さの部分をそれぞれ示すイメージが500作成される。従って、スキャナ２２と結合されたＣＴスキャナコンソール又はＧＥインデペンデントコンソール（医学コンピュータコンソール）２４上で、この500にも及ぶのイメージは圧縮形式で保存される必要がある。ＣＴスキャンの後、直腸カテーテルが除去され、ガスが排出され、患者は開放される。 500にも及ぶイメージからなるＣＴイメージ１２のセットは、第１図のステップ５０で、圧縮形式でコンピュータコンソール２４上のデータベースから抽出される。データが抽出されるとすぐに、第１図のステップ５２で、データはコンソール２４から光ファイバーネットワーク２５を介してグラフィックスコンピュータワークステーション２６、例えば、シリコングラフィック社製（Silicon Grap hics，Inc.）（ＳＧＩ、マウンテンビュー、カリフォルニア州（SGI，Mountain View，CA））のクリムゾン（Crimson）ＶＧＸＴコンピュータワークステーション（プロセッサー 150ＭＨｚ、ＲＡＭ 256メガバイト）に転送される。イメージファイル１２は圧縮されたフォーマットで転送され、ＳＧＩグラフィックスコンピュータ２６で解凍されるのが好ましい。あるいは、イメージファイル１２はＧＥコンピュータコンソール２４で解凍され、ＳＧＩグラフィックスコンピュータ２６へ転送されてもよい。光ファイバーネットワーク２５はイーサネットネットワーク、非同期転送モード（ＡＴＭ）ネットワーク又はファイバー分割データインターフェース（ＦＤＤＩ）ネットワークなどからなる。抽出５０及び転送プロセス５２は３つのプログラムモジュールによって実行される。抽出プロセス５０を実行するために、コンピュータコンソール２４に存在する第１のモジュールがコンピュータコンソールのイメージデータベースから１度に１つのイメージを抽出し、抽出されたイメージファイルはそれぞれコンピュータコンソール２４のサブディレクトリー内に置かれる。ＣＴイメージファイルに追加して、患者に関する情報および症例の種類（例えば、結腸）を含むテキストファイルがコンピューターコンソール２４上のサブディレクトリーに置かれ、これにより、抽出されたイメージファイルは適切な患者及び症例の種類に適切に関連付けられる。第２のモジュールはグラフィックスコンピュータ２６に存在し、５分毎に開始される。第２のモジュールの目的は、テキストファイルと対応するイメージファイルをコンピュータコンソール２４からグラフィックスコンピュータ２６へ転送することと、これらのファイルをコンピュータコンソールから削除することである。テキストファイルとイメージファイルはグラフィックスコンピュータ２６上に一時的なディレクトリーに保存される。第３のモジュールも５分毎に開始され、第２のモジュールにインターリーブされる。第３のモジュールは特定の患者に関連するファイルの全てがグラフィックスコンピュータに転送されたかどうかを判定する。もし特定の患者の全てのファイルが転送された場合、第３のモジュールは転送されたファイルを症例種類に応じてグラフィックスコンピュータ２６上の患者のサブディレクトリーに編成する。通常、このプロセスが完全に終了するのに約１時間かかる。しかし、イメージ転送時間はDICOM 3 イメージ標準をデータ転送において使用することによって削減することができる。グラフィックスコンピュータ２６へのデータ転送が終了するとすぐに、第１図のステップ５５において、圧縮イメージデータは解凍される。始めにデータを圧縮するのに使用された特別な圧縮方式による圧縮形態に応じて、イメージデータの解凍が実行される。異なる圧縮解凍形式を使用してもよい。解凍が終了した後で、第１図のステップ６０において、コンピュータメモリ内に一続きのＣＴイメージ１２をスタックすることによって、データのボリューム１３が形成される。データのボリューム１３の形成は既存のボリューム形成プログラム、例えば、Vo xelView（登録商標）（ヴァイタルイメージズ、フェアフィールド、アイオワ州（VitalImages，Fairfield，IA））を使用して行ってもよいし、又は、カスタマイズされたプログラムを使用して実行してもよい。ＣＴイメージ１２は、それぞれ約0.5メガバイトのサイズなので、500のイメージは約250メガバイトに相当する。従って、適当なメモリ、例えば、ＲＡＭ 256メガバイト、及び、充分量、例えば、1ギガバイトより大容量のディスク記憶媒体、を備えたグラフィックスコンピュータ２６が要求される。レンダリング速度はこのデータセットのサイズに反比例するので、リアルタイムに３次元レンダリングを行うためには、３次元ボリュームのデータセットのサイズを減らす必要がある。このデータセット縮少は第１図のステップ６５において示され、第４図にその詳細が図解される。本実施例において、データセットはもとのサイズ、例えば、250メガバイトから縮少サイズ、例えば、5〜10メガバイトに縮少され、３次元レンダリングの促進を図る。ステップ６７に示されるように、ピクセル解像度を、例えば、16ビット／ピクセルから8ビット／ピクセルに削減することによって、データセット縮少は部分的に遂行されてもよい。ピクセル解像度における縮少は、グレーの明暗の数で2¹⁶又は65,536の明暗から2³又は256 の明暗に減らすことによって、最終的な３次元イメージのコントラストを削減するものである。放射線学の分野において、ＣＴイメージのグレー階調明暗はＸ線減衰に関連し、このＸ線減衰はハウンスフィールド単位（ＨＵ）によって測定され、値の範囲は-1024から+3072である。水は0ＨＵで、柔らかい組織は20〜200ＨＵ、コントラストを強めた血液は125ＨＵより大、骨は250ＨＵより大、及び、空気は-300ＨＵより小である。場合によっては、ハウンスフィールド単位の範囲は全部は必要ないこともある。従って、階調の選択された範囲を使用すればよい。例えば、段階分けする前に領域の上限及び下限値を定めてもよい。300ＨＵより上の領域及び-700ＨＵより下の領域は結腸及び気道をレンダリングするような特別な適用においては有用な情報は含まれていないので、300〜-700ＨＵの間の領域値のみが、256のグレーの明暗に段階分けされる。しかしながら、非線形な階調（スケーリング）は特定の領域を強調するために使用することも可能である。さらに第４図のステップ６８において示されるように、データセットのサブボリュームを表示する単位として選択することによってデータセットサイズの縮少が実行される。通常、結腸は直腸、Ｓ状結腸、下行結腸、左結腸曲、横行結腸、右結腸曲、上行結腸及び盲腸に再分割される。分割されたサブボリュームは選択された再分割部分又は結腸の部分に割り当てられる。第７図に示されるように、選択されたサブボリューム１１４は結腸全部と小腸の一部を含み、最小及び最大座標のセット（Ｘmin，Ｘmax，Ｙmin，Ｙmax，Ｚmin及びＺmax）を定めることによって、特定される。このようにして選択されたサブボリューム１１４は選択された座標によって定義される。例えば、頂点１２５はＸmin、Ｙmin及びＺminによって示され、頂点１２６はＸmax、Ｙmax及びＺmaxによって示される。サブボリュームの使用により、データセットのサイズの縮少と各選択されたサブボリュームの３次元レンダリングを分割してレンダリングすることが可能となる。さらに、データセット縮少は必要ならば、第４図のステップ６９において、３次元ボリュームの空間解像度を縮少することによってデータセットサイズを減少させることができ、例えば、500のイメージの場合、512×512×500ボクセルから 256×256×250ボクセルに縮少する。しかし、空間解像度の縮少は最終的な３次元イメージをぼやけさせるので、通常、データセット縮少のプロセスとしては好ましくない。通常、データセット縮少ステップ６５は、もとのＣＴイメージの初期ボリュームを縮少ＣＴイメージから作成される変形ボリュームへ変換させる。その後、変形ボリュームはターゲット器官又は特定の他の領域を分離するのに使用される。しかしながら、グラフィックスコンピュータ２６が十分なメモリを有し、さらに、もとのＣＴイメージの初期ボリュームのサイズを３次元レンダリングするのに充分な処理能力を有する場合には、データセットサイズの縮少は必要ない。通常、第１図のステップ７０及び詳しくは第５図に示されるように、結腸のみの３次元レンダリングを作成するために、結腸はイメージセグメント化によってデータのボリュームから分割されなければならない。イメージセグメント化はデータセット縮少の前又は後に実行することができる。１人の患者に関する一つのボリュームファイルが第１図にステップ７１おいて選択され、ステップ７２においてコンピュータ２６のアクティブなＲＡＭメモリに読み込まれる。もし必要ならば、データのボリュームをサブクロッピングする、及び／又は、サブサンプリングする、ための随意のサンプルクロッププロシージャ７３が、データセットのボリュームをさらに縮少するために呼び出される。サンプルクロッププロシージャ７３をユーザはＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿ってデータのボリュームをクロッピングするために使用でき、さらに、必要に応じてボリュームデータセットをさらに縮少するために各軸に沿ってサブサンプルをするためにも使用できる。サンプルクロッププロシージャ７３の後、垂直スライスプロシージャが第５図のステップ７４に示されるように、ボリューム内で一つのスライスを選択するのに使用される。特に、ボリューム内の垂直スライスは軸平面（Ｚ軸に垂直で、患者の背骨を通る体の断面（Ｘ−Ｙ）平面）、冠状平面（Ｙ軸に垂直に体を脇から脇へ通る（Ｘ−Ｚ）平面）、又は、矢状平面（Ｘ軸に垂直に体を前から後へ通る（Ｙ−Ｚ）平面）に沿って得られる。特定の直交平面及びスライス平面の特定の位置がユーザによって選択されてもよい。好ましくは、垂直スライスは組織の混合部分を通過するように選択される。選択された垂直スライスはグラフィックスコンピュータ２６のディスプレイモニタ２８上にステップ７６で表示される。垂直スライスが選択され、表示された後、モニタ２８上に同じイメージの閾値化された結果が表示される。ステップ７５において、特定の器官を示すＸ線減衰の範囲の決定に閾値化された範囲が使用される。特定の領域は結腸の壁の空気及び柔らかい組織の境界を示す空間円柱であってもよい。垂直スライス内の各ピクセルの特定の値は各ピクセルの位置におけるＸ線減衰などの物理的性質に対応する。ステップ７５において、垂直スライス内の個々のピクセル又は格子位置を選択された範囲とそれぞれ比較して、各ピクセルの値が示された閾値範囲内にあるかどうかを決めることによって、垂直スライスの閾値化がなされる。垂直スライスからの入力ピクセルが閾値化された範囲内に入った場合、この入力ピクセルは選択された最大値、たとえば、白色に対応する255の値で閾値化されたイメージ内に設定される。逆に、示された閾値範囲の外側に垂直スライスからの入力ピクセルが入ることを示すために、入力ピクセルは選択された最小値、たとえば、黒色に対応する0の値で閾値化されたイメージ内に設定される。垂直スライスと閾値化されたイメージの視覚的比較と同じように、閾値範囲は内科医の経験に基づいて決定することができる。第５図のステップ７６に示されるように、閾値化されたイメージはディスプレイモニタ２８上に垂直スライスと同時に表示され、閾値化されたイメージと垂直スライスの組織の詳細とが良く一致するようにリアルタイムに手動で閾値範囲を調整することができる。第８図に示されるように、垂直スライスはボリューム内の縮少ＣＴイメージ１１２の一つであり、対応する閾値化イメージ１１５と並べて表示される。閾値化イメージ１１５は閾値化処理の許容基準に制限された一つの縮少ＣＴイメージである。閾値範囲は閾値化イメージ１１５が垂直スライス１１２内の特定の器官に近似するまで変えられる。このようにして、垂直スライスの閾値化によって得られた閾値範囲は第５図のステップ７９において、データのボリュームに広域に渡り適用され、閾値化されたボリュームを形成する。同じボクセル値の外部表面、又は同一表面１５は閾値化されたボリューム上で定義してもよい。閾値化されたボリュームの同一表面１５は第５図で定義されたように、結腸のワイヤーフレームモデル１６を作成するための基準として使用される。第９図に図解されるように、結腸の直腸部分のワイヤーフレームモデル１１６は512³から 256³に削減された空間解像度で詳細に記載される。ワイヤーフレームモデル１１６の頂点は特定の器官の表面を近似する一連の多角形表面１３６を定義する。多角形表面１３６は多角形表面１３６に鉛直又は垂直なベクトルでそれぞれ連結されている。様々なアルゴリズムがこのワイヤーフレームモデル１１６の形成に使用できる。このワイヤーフレームモデル１１６は、マーチング立方体（marching cubes）、分割立方体（dividing cubes）及びマーチング四面体（marching tet rahedrons）を含むが、これらに限られるものではない。マーチング立方体アルゴリズムによれば、結腸のワイヤーフレームモデル１１６は、同一表面１５にまたがって着座するように見立てられる各ボクセル内で（すなわち、同一表面１５上の各ボクセル内で）、一つの多角形又は複数の多角形に一致させることにより組み立てられる。一つの又は複数の多角形が各ボクセル内に位置するような場合は、表面の内側又は外側にあるボクセルの頂点の分布に依存する。通常、このような場合１５の分布をとりうる。各ボクセル内の各多角形の最終的な位置及び方位は、頂点において測定された性質の強さによって決定される。従って、ボクセルを通るとき、一つ又は複数の多角形は表面を正確に表示する。単純な閾値化にデータボリュームの全てを従わせることは、結腸の直径及びイメージのノイズを過小／過大評価することもあるので、領域拡張及びエッヂ検出方法が結腸をセグメント化するために実行されることもある。一般化された領域拡張プロシージャ８１は第６図に示される。領域拡張８１は閾値化プロシージャの代わりに、器官又は特定の選択された領域のセグメント化に使用できる。領域拡張では、ステップ８２において、器官又は特定の領域内に存在するシードボクセルが選択される。ステップ８３において、シードボクセルが第１の値（すなわち、白の255）に設定される。隣接するボクセルの値がステップ８４において読み込まれる。ステップ８５において、許容閾値範囲内に隣接するボクセルが入っているかどうかを決定するために、隣接するボクセルの値が閾値範囲と比較される。隣接するボクセルが許容範囲に入っている場合、ステップ８６において、隣接するボクセルも同じ第１の値に設定する。プロセスはステップ８７において、シードボクセル（すなわち、隣接−１）に戻される。ステップ８８において、シードボクセルに隣接するボクセルが全て判定されたかどうかがチェックされる。隣接するボクセルの全ては判定されていない場合は、シードボクセルに隣接する別のボクセルがステップ８４において読み込まれ、上述された処理が続けられる。全ての隣接するボクセルがステップ８８において判定された場合、ステップ８９において、新しいシード型のボクセルが選び出される。新しいシードボクセルは特定の領域内に入るように決定されるが、新しいシードボクセルに隣接するボクセルはステップ８５でまだ判定されていないものにする。ステップ８４において、上述された処理が続けられる。ステップ８５に戻り、隣接するボクセルが許容範囲に入らなかった場合、ステップ６１において、隣接するボクセルが第２の値（すなわち、黒の0）に設定される。これにより、隣接するボクセルが特定の領域の端にあることが示される。プロセスはステップ８７'において、シードボクセル（すなわち、隣接−１）に戻される。ステップ８８'において、シードボクセルに隣接するボクセルの全てが判定されたかどうかチェックされる。隣接するボクセルがまだ全ては判定されていない場合、ステップ８４において、シードボクセルに隣接する別のボクセルが読み込まれ、上述された処理が続けられる。隣接するボクセルの全てが判定された場合、ステップ８９'において、新しいシード型ボクセルが選び出される。ステップ８８"において、新しいシードボクセルに隣接するボクセルの全てが判定されたかどうかチェックされる。隣接するボクセルがまだ全ては判定されていない場合、新しいシード型ボクセルに隣接するボクセルがステップ８４において読み込まれ、上述されるようにプロセスが続けられる。隣接するボクセルが全て判定された場合、ステップ６２において処理は終了し、この結果、特定の領域はエッヂボクセルによって完全に境界付けられて示される。このような方法で、特定の器官をデータの全てのボリュームを閾値化によって制限することなく検出することができる。従って、この技法により、最終的な３次元レンダリングにおける人工物の発生（例えば、特定の器官と異なる空気で満たされた器官）を減少させることが可能となる。特定の領域の端にボクセルがあるかどうかを示すためにボクセル値を第１又は第２の値に設定する代わりに、ボクセルが端に存在していることを示すマークを使用されていない高いビットに割り当てることもできる。例えば、ボクセル値が 16ビットの始めの12ビットに保存されている場合、始めの12ビットに含まれる情報を変えることなく、後の4ビットをボクセルが端に存在しているかどうかを示すために使用することができる。これにより、ボクセル値にもともと含まれる全ての情報がワイヤーフレームモデルの作成に使用できるようになる。単純な閾値化又は領域拡張にともない、選ばれた閾値範囲に依存して、特定の物体のサイズが過大／過小評価されることがなくなる。特定の物体のサイズを過大評価又は過小評価しないように、及びモデルの完璧さを保つために、特定の物体のサイズを決定する閾値範囲は故意に過大評価することもでき、さらにセグメント化された特定の物体に形態学的な拡張の使用を適用することもできる。第５図のステップ７５におけるような単純な閾値化又は第６図のステップ８５におけるような領域拡張は、特定の物体のセグメント化に通常使用されるより狭い閾値範囲を選択することにより、特定の物体のサイズを過小評価するのに使用することもできる。形態学的な拡張を使用する特定のセグメント化された物体にボクセルの「下層」を加えることによって、特定のセグメント化された物体のサイズは増加する。セグメント化された特定の物体に隣接するデータボリューム内の全てのボクセルをセグメント化された特定の物体に加えることによって、これは実現される。形態学的な拡張のためのプロセスは第２７図に示される。ステップ３００において本プロセスは開始する。ステップ３０１において一つのボクセルが選択される。ステップ３０６において、ボクセルが特定の領域の端に存在するとしてマークされたかどうか判定される。もしボクセルがエッヂボクセルとしてマークされている場合、プロセスはステップ３０８へと続く。もし、エッヂボクセルとしてマークされていない場合、プロセスはステップ３１０へ進む。ステップ３０８において、選択されたボクセルに隣接するボクセルのすべてが特定の領域に属するものとしてマークされる。あるいは、ユーザが定めたボクセルの「厚さ」が特定のセグメント化された物体に追加される。このような場合、選択されたボクセルから特定された数に入る全てのボクセルが特定の領域に属するものとしてマークされる。ステップ３１０において、ボクセルのすべてが解析されたかどうか判定される。ボクセルの全てはまだ解析されていない場合、ステップ３１０にプロセスは戻される。ボクセルの全てが解析された場合、ステップ３１２においてプロセスは終了する。第５図のステップ７８において、ワイヤーフレームモデル１６の幾何学的構造が保存される。ワイヤーフレームモデルが、ワイヤーフレームモデル１６を定義する頂点と連結するラインセグメントのセットの形式で保存される。ワイヤーフレームモデル１６は３次元イメージ１７に、第１及び第５図のステップ８０において示されたように変換される。第１０図に示されたように、結腸の直腸部分の３次元イメージ１１７は、第９図に詳細に示されるワイヤーフレームモデル１１６から空間解像度を削減してレンダリングされる。ワールド座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における３次元物体（ワイヤーフレームモデル）のイメージはＸ線トレース技術を使用する２次元投影座標系に算定される。イメージ光線はユーザの視点から送られ、（モニタスクリーンに参照される）視野平面を通って、物体（ワイヤーフレームモデル）に送られる。光線が物体を交差した場合、対応する視野平面ピクセルが色付けられ、交差が検出されなかった場合、ピクセルは背景として色付けられる。光線の停止に使用される基準は、どの値が視野平面ピクセル上にあるとみなされたかを判定する。第１０図に示される直腸のイメージのレンダリングに使用されるような表面レンダリングは第１の可視ボクセルを表している。ボリュームレンダリングは光線に沿って、全てのボクセルの重量平均を表す。３次元物体の動画はボリュームの多数の３次元ビューを迅速に表示することによって達成される。表面レンダリング計算はボリュームの対話式操作（すなわち、仮想現実）を達成できる十分な早さを有する。付加的照射技術は各視野平面ピクセルの色の明暗を変えることによって物体の特徴を強調する。例えば、「明暗付け（shaded）された表面」イメージは、カメラの視野により近いピクセルをより明るい明暗で色付けすることによって、光の深さを追加する。明暗付けされた表面のイメージ内のピクセルは組織の構造とユーザの視点（もとのボクセル値ではない）の間の距離を表している。ユーザの位置及び虚光源に関する情報は、ワイヤーフレームモデル１６の情報とともに、組織の現実味のある印象を与えるようにワイヤーフレームモデル１６を適切に明暗付けするために使用される。レンダリングプロセス８０は通常、ボリューム視覚化プログラム、例えば、IRIS Explo rer（登録商標）などを使用して達成される。ボリュームレンダリングは３次元物体の動画化に使用できる。ワイヤーフレームモデルのイメージを表す表面レンダリングと違って、ボリュームレンダリングは、光線に沿って全てのボクセルの重量平均を表す。各ボクセルの不透明度を割り当てることによって、ボリュームレンダリングを使用して作成された３次元イメージのコントラストを強調できる。不透明度は対象となる組織の不透明さ及び好ましくない組織の透明さに調節できる。第１例では、割り当てられた不透明度は全てのボクセルにおいて同じである。第２例では、例えばイメージを見る間、視覚的に意味のあるイメージを作成するためにランダムに割り当てられた不透明度は設定される。第３例では、不透明度はボクセル値の関数として変化する。例えば、不透明度とボクセル値の間の関係はヒストグラム曲線の逆数を計算して、この曲線に沿って見つけられた値を不透明度として割り当てることによって決定することができる。ヒストグラム曲線はボクセル値の関数として得られたボクセル値のボクセルの数を表している。レンダリングステップ８０は迅速に、対話式にデータのボリューム内をユーザが「飛行」できるようにする。「飛行」の方向はコンピュータマウス２７によりカーソルの方向位置で制御され、コンピュータマウス２７上の押しボタンによって速度（後ろ方向及び前方向の両方）が制御される。対話式の３次元レンダリングの速度は「仮想現実」環境を作成し、実際のエンドスコープに類似した方法でイメージデータでの検査をユーザができるようにする。それぞれ模擬された飛行経路（カメラ座標）は保存及び／又は記録される。保存された経路は「プレイバック」モードで、飛行経路の再トレースに使用できる。個々の３次元シーン（ビュー、イメージ）はコンピュータ上に写真と同じように記録（保存）してもよい。結腸のワイヤーフレームモデル１６の幾何学的表記及びワイヤーフレームモデルの作成に使用されるボリュームデータセットは第５図のステップ７８において、ディジタルオーディオテープ（ＤＡＴ）又は、好ましくは読み／書き込み光ディスクなどに保存される。結腸内の模擬されたそれぞれの「飛行」は第１図のステップ９０において、公文書としてビデオレコーダ３０上でＶＨＳビデオテープに記録することができる。各飛行は例えば、胃腸病学者及び外科医によって、後でレビューするために記録される。記録された経路はユーザが特定の物体を通る経路を再トレースするのに使用できる。これにより、特定の物体を通って飛行している間、ユーザが方角又は位置を見失った場合、ユーザを補助できる。ユーザが特定の物体内の場所に戻って、確認できるまで、保存されたカメラ座標と逆の順序でユーザをバックアップする。ユーザはカメラの位置から特定の物体を通って飛行を続けることができる。レンダリングの適切な速度（飛行速度）を達成し、しかしもとのＣＴデータボリューム１３の組織の詳細を保つように、縮少されたデータセットボリュームから作られたワイヤーフレームモデル１６に基づいて縮少された３次元イメージ内の誘導又は「飛行」ができる。しかし、動作が停止したとき、もとのＣＴイメージボリューム１３の使用により可能な最も高い解像度で３次元シーンは再表示されてもよい。別の例として、表面レンダリングを使用してサブボリュームの中心を選択し、ボリュームレンダリングを使用してレンダリングされたサブボリュームの３次元イメージをレンダリングさせて、作成された３次元イメージ内でユーザを誘導することもできる。ユーザが結腸内の「飛行」できるだけでなく、本発明の方法は「自動操縦」モード操作において、結腸内のガイドつきのツアーをユーザに提供するのに使用できる。「自動操縦」モードにおいて、結腸の内腔の中心線に沿って結腸の３次元表示内を予め選択された速度でユーザが移動する。結腸の中心線はいくつかの方法のうちの一つによって決定できる。結腸の内腔内を通る中心経路を決定する方法のひとつは第２３図に図解される。シード点９１がセグメント化された結腸の内腔１１７'''内に存在するように選択される。平面９２は、点９１を通って結腸の断面の最小領域９３を有するように決められ、領域９３の中心９５が算出される。新しい点が矢印９４で示されるように平面９２内の表面領域９３に関して垂直方向に中心点９５から1cm離れて存在するように選択される。結腸を切断し新しい点を通る最小の領域の新しい平面が決められ、対応する新しい領域の中心が算出される。このような反復プロセスは中心点を接続して得られる中心経路が決定されるまで続けられる。別の例として、繰り返しの多い地形学的な「浸食」はボクセルの「層」に等しい反復プロセスをセグメント化された結腸において実行することができる。各層が浸食されるとき、ボクセルがそれらの各層に隠れるくらいの反復レベルが記録される。浸食プロセスは全てのボクセルが消失するまで続けられる。結腸内を通る中心経路は最も高い値のボクセル（すなわち、浸食によって最後に消失したボクセル）を結合することによって形成できる。結腸を通る中心経路を決定することにより、所定の点における中心経路に垂直な一つの傾斜（再フォーマットされた）平面（グレー階調イメージ）が表示でき、これによって自動操縦の間、結膳の壁の厚さと、組織及び／又は病理学の周辺と、を同時に見ることができるようになる。傾斜平面は中心経路に垂直であるが、通常、３つの直交平面に対して傾斜している。第１２図に示されるように、本発明の方法は結腸を「スプリット」切開ビュー１１８として表示するのにも使用できる。第１１図に示されるように、結腸の直腸１１７'の３次元拡張レンダリングは結腸の選択された半分の内部表面１１９をさらけ出すように中心線に沿って切り裂いてレンダリングできる。結腸の延ばされた部分の長さの同時に見たい場合、又は、リアルタイム速度でレンダリングができない（すなわち、十分な速度で結腸内をユーザが「飛行」できない）コンピュータを用いて解剖学的表示を見たい場合、にこのスプリット表示モードは特に効果がある。「スプリット」ビューはいくつかの方法のうちの一つを用いて作成できる。第１の方法は切断平面を定義する方法である。物体がビューワーのより近くに引き付けられるほどイメージ平面の中を通る物体の全ての部分が見えなくなり、さらにイメージ平面の中を通る物体の全ての部分が切断平面と交差するように、切断平面はモニタ２８のスクリーンの平面に平行に配置される。切断平面の決定はEx plorerのレンダラー（ビューワー）の標準部分である。３次元物体（結腸）は空間で回転され、ユーザ（ビューワー）のより近くに移動される。切断平面の中を結腸が通過するとき、結腸の半分またはユーザにより近い結腸の部分が隠されるが、遠い方の半分又は部分はその表面の詳細とともに検査のために利用できる。別のスプリットビューの作成方法としては、第４図のステップ６８に関するサブボリュームを予め決めておく方法がある。これは結腸の一つの選択された部分の長さが結腸の部分長を２等分した部分に対応する２つの分割サブボリューム内に含まれるよう決められる。これにより、一方のサブボリュームが結腸の一方の半開口部を示し、及び第２のサブボリュームが他方の半開口部を示すように、２つの分割サブボリュームを作成できる。サブボリュームの境界をこのように決めるために境界点の決定は、サブボリュームを表示の垂直スライスを見ることによって視覚的に行うことができる。３次元ボリュームよりむしろ、２次元垂直スライスイメージの操作の方が早い。境界座標（Ｘmin，Ｙmin，Ｚmin及びＸmax，Ｙ max，Ｚmax）が決定されるとすぐに、結腸部分の一方の半分を表示するサブボリュームが処理（レンダリング）される。結腸を分割する別の好ましい方法としては、結腸の内腔を通る中心経路に垂直に結腸を通るイメージ切断平面（線）を使用する方法がある。切断線はＸ−Ｚ平面に平行な一定のレベルに維持される。切断線の一方の側の上の全てのボクセルは見えなくなり、（すなわち、予め255の値又は白に設定されたセグメント化された結腸内のボクセルを0の値又は黒に設定する）そして結腸の上の白い半分がレンダリングされる。次いで、このプロセスが逆に実行され、結腸の他方の半分がレンダリングされる。あるいは、ワイヤーフレームモデル１６をレンダリングする前に半分に切り開いてもよい。本発明の追加的な特徴は、選択された器官の外部地図ビュー１３７を表示できることである。これは、第１３図に示されるように、器官の内腔を通って飛行する間、方位又は位置をユーザが見失った場合、ユーザを補助するためのものである。第１４図は結腸内部からの３次元レンダリング１１７"を示すものである。第１４図に示される直腸のレンダリング１１７"の内側に対応する地図ビューの表示をユーザが要求すると、第１３図の外部地図ビュー１３７が第１４図の３次元レンダリング１１７"の位置を示すためにインディケータ１３８とともに表示される。インディケータ１３８は第１３図に示されるように、「＋」又は他の選択されたシンボルを用いて示される。好ましくは、インディケータ１３８は矢印の形がよく、また３次元イメージ内で照準線で示してもよい。さらに、本発明の別の特徴としては、距離、領域、周囲、及びボリュームが３次元イメージから直接測定できることである。距離の測定は、３次元イメージ内の２点をユーザが指定し、この２点間の距離によって定めることができる。同じように、物体の切断面領域の測定も、３次元イメージ内の３点をユーザが指定し、これにより、物体内を通る平面を決定することができる。物体の境界によって区切られた平面の領域が決定できる。ボリュームの測定には物体内の一つのシード点をユーザが選択して、領域の拡張又は所望の構造をセグメント化するために地形学的拡張を続けて行う領域拡張を使用する。そしたセグメント化された構造のボリュームが決定される。この特徴は傷又はポリープの腫瘍をモニタリングする場合、特に有用である。本発明の方法はポリープ及び結腸の内腔に広がる腫瘍を認識するために特に有用である。しかし、前癌の腫瘍は結腸壁をかすかに厚くする程度にしか表示されないこともある。本発明は厚さのある領域を認識する場合にも同様に使用できる。これは、結腸の中心軸に垂直な２次元の傾斜平面を計算及び表示することによって達成される。中心経路に関する結腸の位置は３次元ビューのすぐ近くに対応する。別の例として、セグメント化のプロセスは、壁の厚さを決定するために結腸内の空間円柱に代えて結腸壁を区別する場合にも使用される。構造マッピングプロシージャに従って、区別可能な色で厚さ又は病理学の領域を表示するワイヤーフレームモデル上の多角形表面を表示することによって、３次元イメージ内に結腸の通常の壁から厚みの付けられた領域又は他の病理学の領域が視覚的に区別される。さらに、第１及び第２図に関連して記述された一般的な方法と、第３図に関連して記述されたシステムと、によって、気管気管支の気道を３次元で表示する場合にも、本発明の方法が使用できる。さらに詳しく述べると、患者はステップ４０において、気管気管支の気道を取り囲む血管を区別して処置するために、よう素化造影剤の非イオン化静脈注射丸薬をパワー注射器で投与して初期の前処置がなされる。適当な時間が経過した後（約７０秒）、患者はステップ４５において、一連の２次元イメージ１２を作成するために肺のベースへの胸部入口からスキャンされる。イメージ１２は気管気管支の気道に関する物理的性質の少なくとも一つを示す。この性質は、例えば、ヘリカルＣＴスキャナで測定されるＸ線減衰でもよい。好ましくは、連続するイメージ１２の間の間隔は、同一の立方体型のボクセルが作成可能な約１mmがよい。スキャンは、一呼吸分の息止めが約３０秒間実行される間、ＧＥハイスピードアドバンテージヘリカルＣＴスキャナ２２を用いて実行される。スキャンに関するパラメータはＸ線光線コリメータ0.12インチ（3mm）、テーブル速度（2:1ピッチ）0.24インチ／秒（6mm／秒）、及びイメージ再生間隔0.04インチ（1mm）である。光線コリメータ及び作成間隔が選択された結果、連続するイメージ１２の間にかなりの（2mm）重なりができる。通常、約200を上回るイメージが得られる。イメージは圧縮形式でスキャナ２２に結合されるＧＥコンピュータコンソール２４上に保存される。一連のＣＴスキャンは、圧縮形式でコンピュータコンソール２４上のイメージデータベースから抽出される。各圧縮イメージは一つのイメージで512×512の画素又はピクセルで示され、各ピクセルは16ビットのデータ（16ビット／ピクセル）で構成される。データが抽出されるとすぐに、データはステップ５２において、グラフィックスコンピュータネットワークステーション２６、例えば、シリコングラフィックスクリムゾンＶＧＸＴコンピュータワークステーション（プロセッサー 150ＭＨｚ、ＲＡＭ 256メガバイト）へ光ファイバーネットワーク２５を介して転送される。イメージファイル１２は圧縮形式で転送され、グラフィックスコンピュータ２６上でステップ５５において解凍されるのが好ましい。抽出及び転送ステップは３つのプログラムモジュールによって実行される。第１のモジュールはコンピュータコンソール２４上に存在し、イメージデータベースから一回に一つのイメージを抽出し、コンピュータコンソール２４上のサブディレクトリーに抽出されたイメージをそれぞれ配置する。イメージファイルに加えて、患者及び症例の型（すなわち、肺）の情報を含むテキストファイルも作成される。第２のモジュールはグラフィックスコンピュータ２６に存在し、５分毎に開始され、患者のテキストファイル及びイメージファイルをコンピュータコンソール２４からグラフィックスコンピュータ２６へ転送し、その後コンピュータコンソール２４からこれらのファイルを削除する。第３のモジュールはグラフィックスコンピュータに存在し、これも５分毎に開始され、第２のモジュールにインターリーブされる。第３のモジュールは患者に関連するファイルのすべてが転送されたかどうかを判定する。ファイルがすべて転送された場合、第３のモジュールは転送されたファイルを症例型に応じた患者のサブディレクトリー内に編成する。このプロセスが完全に終了するのに通常約１時間がかかり、このプロセスが速度制限ステップとなっている。このイメージ転送時間はDICOM 3イメージ標準を使用することによって削減することができる。データ転送が終了するとすぐに、グラフィックスコンピュータ２６上で残りのステップが実行される。ステップ６０において、コンピュータメモリ内に一続きのＣＴイメージ１２をスタックすることによってデータのボリューム１３が形成される。各ＣＴイメージ１２は約0.5メガバイトのサイズなので、200のイメージは約100メガバイトに相当する。従って、十分なメモリ及び十分な記憶媒体を有するマシーンが必要である。レンダリング速度はレンダリングされるデータのボリュームのサイズに反比例するので、リアルタイムに３次元レンダリングを行うためには、このデータセットのサイズを減らす必要がある場合がある。このデータセット縮少は第１図のステップ６５において示され、第４図にその詳細が図解される。本実施例において、データセットは100メガバイトから約5〜10メガバイトに縮少される。ステップ６７に示されるように、ピクセル解像度を16から8ビット／ピクセルに削減することによって、データセット縮少は部分的に遂行される。グレーの明暗の数を25 6に削減することによって、ピクセル解像度の削減は最終的に表示されるイメージ内のコントラストを減少させる。放射線学の分野において、ＣＴイメージのグレー階調明暗はＸ線減衰に関連し、このＸ線減衰はハウンスフィールド単位（ＨＵ）によって測定され、この値の範囲は-1024から+3072である。水は0ＨＵで、柔らかい組織は20〜200ＨＵ、コントラストを強めた血液は125ＨＵより大、骨は 250ＨＵより大、及び、空気は-300ＨＵより小である。500ＨＵより上で-700より下の領域は、気管支の気道又は周辺の血管及びリンパ節のレンダリングに使用される情報を含まないので、この500〜-700ＨＵ間の領域が256のグレーの明暗に段階分けされる。この階調は線形である。しかし、非線形な階調を特定の領域を強調する場合に使用することもできる。第４図のステップ６８において示されるように、表示するためのデータセットのサブボリュームを選択することによって、データセットサイズの縮少を行うこともできる。第１５図に図解されるように、選択されたサブボリューム２１４が気管支の気道をすべて含んで詳細に表示される。気管支の気道は胸部全体から分離される。第１５図に示されるように、最小及び最大座標のセット（Ｘmin，Ｘm ax，Ｙmin，Ｙmax，Ｚmin，Ｚmax）を定めることによって、サブボリューム２１４が特定される。この座標によって定義されたサブボリューム２１４内に気道が含まれるように選択される。例えば、頂点２２５はＸmin、Ｙmin及びＺminによって示され、頂点２２６はＸmax、Ｙmax及びＺmaxによって示される。第４図のステップ６９において、空間解像度を減少することによって、例えば、200のイメージの場合、512×512×200ボクセルから256×256×100ボクセルに減少させることによって、データセットのサイズはさらに縮少される。空間解像度の縮少は最終的に表示される３次元イメージをぼやけさせるので、通常、データセット縮少を実行することは好ましくない。データ縮少ステップ６５はＣＴイメージのもとのボリュームを縮少ＣＴイメージのボリュームに変換するものである。縮少ＣＴイメージのボリュームは３次元イメージの構成に使用される。第１図のステップ７０において示されたように、気管支の気道はイメージのセグメント化によってデータのボリューム内で分離される。イメージセグメント化はデータセット削減の前又は後に実行される。イメージのセグメント化をするために、患者及び特定の症例に付随するボリュームファイルを第５図のステップ７１において選択し、ステップ７２において、コンピュータ２６のアクティブなＲＡＭメモリに読み込む。もし必要ならば、随意のサブクロッピング及び／又はサブサンプリングステップ７３が、データセットのサイズをさらに縮少するために実行される。閾値範囲が特定の器官の中に含まれるＸ線減衰値の選択された範囲の決定に使用される。通常、特定の範囲は空気と気管支壁の柔らかい組織の境界を示す空間円柱である。ステップ７４において、垂直スライスが組織の混合部分において選択される。垂直スライスは本来の平面（Ｘ−Ｙ，Ｘ−Ｚ又はＹ−Ｚ）のうちの一つに平行なデータセットを通る２次元スライス（イメージ）断面部分である。垂直スライスはステップ７６において、ボリュームの中の縮少ＣＴイメージの一つとしてモニターに表示される。縮少ＣＴイメージと並んで、閾値化イメージもステップ７６において表示される。表示された閾値化イメージは前述されたように、閾値化プロセスの許容基準に従って縮少ＣＴイメージの垂直スライスを示す。第１６図に示されるように、気道の垂直スライスイメージ２１２は対応する閾値化イメージ２１５と同時に表示される。第１６図に示される特定の領域の閾値化イメージ２１５は、気道の円柱が黒に示される。閾値範囲は表示されたグレー階調垂直スライスイメージ２１２内の特定の器官の組織の詳細と、表示された閾値化イメージ２１５が良く適合するまで変えられる。このようにして得られた閾値範囲は気道を示す閾値化されたボリュームを作成するために選択されたデータのボリューム全てに適用される。閾値化に替えて、領域拡張プロシージャを、前述され及び第６図に示されるように、器官又は特定の領域の分離に使用してもよい。領域拡張プロシージャは３次元イメージ内で人工物（すなわち、特定の器官と異なる空気でみたされた構造物）の発生を削減できる。閾値化されたボリュームの同一表面１５は気管支の気道のワイヤーフレームモデル１６を形成するための基準として使用される。第１７図に示されるように、気管気管支の気道のワイヤーフレームモデル２１６は詳細に記述される。ワイヤーフレームモデル２１６の頂点は特定の器官の表面に近似な一連の多角形表面２３６を定義する。様々なアルゴリズムがこのワイヤーフレームモデル２１６の形成に使用できる。このワイヤーフレームモデル２１６は、マーチング立方体、分割立方体及びマーチング四面体を含みが、これらに限られるものではない。ワイヤーフレームモデル２１６は第１図のステップ８０において、対話式に第１８図に図解されるように３次元表示２１７に変えられる。レンダリングプロシージャは通常、ボリューム視覚化プログラム、例えば、IRIS Explorer（登録商標）などを使用して達成される。レンダリングプロシージャはデータのボリューム内をユーザが「飛行」できるようにする。「飛行」の方向はコンピュータマウスの方位によって制御される。コンピュータマウスボタンを押すことによって「飛行」の速度（後ろ方向及び前方向の両方）が制御される。ユーザの「位置」に関連する情報及び仮想光源が、ワイヤーフレームモデル２１６からの情報とともに、組織の現実味のある印象を与えるようにワイヤーフレームモデル２１６を適切に明暗付けする場合に使用される。対話式の３次元レンダリングによって「仮想現実」の認識が作り出され、さらに実際の気管支鏡検査に類似した方法でＣＴデータをユーザが検査できるようになる。気管支の気道を通る各「飛行」はビデオレコーダ３０のＶＨＳビデオテープに記録することができる。これは、第１図のステップ９０において説明されたように、公文書として、及び、例えば気管支観察者及び外科医によって、後でレビューするために記録される。さらに、３次元イメージを通る飛行経路を示す座標のセットとして移動経路を保存することによって、気道を通る各飛行はコンピュータ２６上に保存することができる。例えば、移動経路の適当な座標は移動経路が作成されたのと同じコンピュータメモリ内に保存してもよい。後でコンピュータ２６上で再生（リプレイ）するために、移動経路の座標をコンピュータ２６上の設定ファイル内に保存してもよい。個々の３次元シーン（ビュー、イメージ）を写真と同じように記録（保存）してもよい。気管支の気道のワイヤーフレームモデルは第５図のステップ７８に示されたように、ディジタルオーディオテープ（ＤＡＴ）又は、好ましくは読み／書き込み光ディスクなどに保存することもできる。付加的な特徴として、器官の内腔を通って飛行する間、選択された「go to」ポイント（３次元ビュー）が作成され、保存されてもよい。「go to」プロシージャは、第２５図のフロチャート内に示され、参照番号１３０が付されている。器官内を通って飛行する間、選択された特定のポイント、例えば３次元シーン又はビュー、が記録され、ステップ１３１において検査される特定の器官の通常の概略マップ上に現れるボタンに割り当てられる。マップ上の「go to」ポイントはコンピュータ２６上の適当な設定ファイル内に保存される。「go to」ポイントをユーザが使用するためには、ステップ１３３において、器官のマップの表示をユーザが要求する。「go to」ポイント（ボタン）が器官のマップ上に現れ、ステップ１３４において、選択されたボタンにマウスカーソルをユーザが移動できるようにする。そして、マウスボタンをクリックすると、ステップ１３５において、３次元ビュー表示が選択されたビューへ変換される。結腸イメージの場合は、個々の「go to」ポイントを直腸、Ｓ状結腸、下行結腸、左結腸曲、横行結腸、右結腸曲、上行結腸及び盲腸に対応する個々の部分にそれぞれ割り当ててもよい。気管気管支の気道においては、個々の「go to」ポイントを、気管、胸峰、右上葉気管支、右中葉気管支、右下葉気管支、左上葉気管支、左中葉気管支、左下葉気管支に対応する個々の部分にそれぞれ割り当ててもよい。システム２０は、３次元イメージ内で選択された「ピックポイント」のいずれも通過する３つの垂直スライス（軸、冠状、矢状軸に沿って）をユーザが表示させることができる。これは、３次元イメージ内の所望の位置において、コンピュータマウスカーソルを移動させ、その位置でコンピュータマウスボタンを「クリック」することによって実行される。３次元イメージ内の第１の可視表面と交差するポイントが捕獲される。交差ポイントの３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ位置）はこのポイントを通る３つの垂直平面（軸、矢状、冠状）を計算するのに使用される。軸平面はＸ−Ｙ軸に平行、矢状平面はＹ−Ｚ軸に平行、冠状平面はＸ−Ｚ軸に平行である。第２６図に示されるように、気管気管支の気道内の選択されたピックポイントを通る３つの垂直平面は気管気管支の気道の３次元イメージ２１７'' 'を含むメインウィンドウ１４３とともに、３つの分割ウィンドウ（１４０、１４１及び１４２）に表示される。表示内の十字線はピックポイントの位置を示すように各直交平面イメージ上に表示される。垂直イメージの一つにマウスカーソルを移動することによって、イメージ内の十字線はカーソルの位置について移動する。十字線の位置の変化に伴って、他の２次元イメージ及びそれらの十字線も３次元空間内の位置の新しい位置を表すように変化する。この間、メインウィンドウ内の３次元イメージはそのまま凍結され変化しない。この機能の有効性は、ピックポイントの周りの縮少ボリュームＣＴイメージデータを内科医がビュー及びパンすることができることである。このプロセスを使用して、選択された位置における壁の厚さを決定してもよい。さらに、組織の構造又は病理学の周辺の状況をビューしてもよい。３次元イメージ内の一つピックポイント上を「クリック」するのに加えて、ユーザは３次元イメージ内でマウスを移動する間、マウスボタンの選択の組み合わせで実行してもよい。交差ポイントは直ちに計算され、対応する直交平面が表示される。このマウスのドラッグによる処理は組織の表面を横切って指で触るように「ドラッグ」するのと似ていて、垂直スライスを対話式に表示する。別の例として、３次元イメージの中心のピックポイントを自動的に判定することもでき、対応する直交平面が表示され、３次元イメージ内をユーザが移動するかのように直交平面とともに連続して更新される。本発明の方法は、さらに、特定の領域の一部分を透明又は半透明にレンダリングすることもできる。通常、気管気管支の気道は半透明又は完全な透明にレンダリングでき、これにより、ユーザは気道の壁を越えて「見る」ことができ、様々な組織の構造、例えば、リンパ節及び血管などの位置につくことができる。本発明のこの特徴は、特に、経気管支吸引用針（ＴＢＮＡ）を誘導する場合に有効である。例えば、針を刺す位置を気管気管支の壁を通る選択された位置に誘導することができる。気管気管支の壁を透明にして、血管及びリンパ節の周囲を露わにすることは、針を挿入する間、血管及びリンパ節に誤って穴を開けてしまうことを防ぐことができる。第２４図を参照して、器管の周囲を露わにする目的で、選択された器管を透明にするプロシージャ１００を説明する。特定の選択された領域において、縮小されたＣＴイメージのボリュームが作成された後、選択された器管、例えば、気管気管支の気道、血管の周囲、及びリンパ節の周囲などが、縮少ＣＴイメージのボリュームからセグメント化される。ステップ７０'において、気管支の気道を示す空間円柱がセグメント化される。ステップ７０"において、血管がセグメント化され、さらにステップ７０'''において、リンパ節がセグメント化される。選択された器官がセグメント化される順序は変えてもよい。さらに、各器官は閾値化プロシージャ又は領域拡張技術を使用してセグメント化されてもよい。器官をセグメント化するために閾値化を行う場合、気管気管支の気道を示す空間円柱に-300ＨＵより小さい範囲を割り当てる。リンパ節を示す柔らかい組織は 30〜80ＨＵの範囲で閾値化される。血管は125ＨＵより大きい範囲で閾値化されるように、血液内に含まれる造影剤に応じて、血管を閾値化してもよい。適当なワイヤーフレームモデル１６が各器官毎に作成された後、気道、血管及びリンパ節は第２４図のステップ８０'において同じ３次元シーンとともにモニターのスクリーン上に表示される。各器官をより明確に区別するため、各ワイヤーフレームモデルは個別の色で色付けすることもできる。第２４図のステップ１０１において、透明にする器官が一つ選択される。次いで、ステップ１０２において、透明度が選択される。透明度は0〜100％のスライド目盛りで選択できる。本実施例においては、気管気管支の気道の壁が透明に表示されるように選択され、したがって、気管気管支の気道の内腔内のビューから周囲の血管及びリンパ節の位置がわかるようになる。本発明の方法は、第２０図に示されるように、「スプリット」ビュー２１８内の気管気管支樹の表示に使用できる。気管気管支樹の選択された部分の３次元レンダリング２１７'は、第１９図に示されるように、中心線にそって切り開かれ、気管気管支樹の内部表面２１９を露出させる。本発明の付加的な特徴は、第２１図に示されるように、外部地図ビュー２３７を表示できることである。第２２図は左主幹気管支に入る気管支樹の内側からみた３次元レンダリング２１７"を示している。第２１図は第２２図で得られたレンダリング２１７"の気管支樹の中の位置を示すためのインディケータ２３８を伴う外部地図ビュー２３７を示している。第２１図に示されるように、インディケータ２３８は「＋」又は他のシンボル、例えば、矢印などを用いて示され、３次元イメージ内の照準線を示してもよい。本発明はＣＴスキャナから得られるイメージの使用のみに制限されるものではない。本発明は断層撮影Ｘ線データ、超音波、陽電子射出断層撮影、放射コンピュータ連動断層撮影及び磁気共鳴イメージなどとも同じように使用できる。さらに、本発明は結腸及び気管気管支樹を検査における有効性を参照して議論されてきたが、本発明は他の通路及び組織の構造、例えば、動脈、静脈、実質内臓、胃、膀胱、骨、及び脳の空洞などの３次元イメージのレンダリングにも有用である。上述の実施例は、本発明の広範囲な発明の概念を逸脱することなく変更及び変形を加えてもよいことは、これらの技術的手法によって承認されるであろう。従って、本発明はここに記載された実施例に制限されることなく、請求項に記載されたように発明の範囲及び精神の範疇ですべての変更及び変形を含む意図があるものと理解されなければならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．Ａ．３次元の本体に関連する少なくとも一つの物理的性質を示す一続きの２次元イメージから３次元ボリュームのデータを形成するステップと、Ｂ．データのボリュームから選択された特定の領域を該選択された特定の領域を示す物理的性質の選択された値に基づいてセグメント化するステップと、Ｃ．該セグメント化された特定の領域を対話式３次元表示にレンダリングするステップと、を備えた対話式３次元構造の表示方法。２．さらに、前記対話式３次元表示内に前記セグメント化された特定の領域をレンダリングする前に、前記データのボリュームのサイズを縮少するステップを備えた請求項1記載の方法。３．前記縮少ステップがピクセル解像度を削減する請求項2記載の方法。４．前記ピクセル解像度が8ビット／画素に削減される請求項3記載の方法。５．前記縮少ステップが空間解像度を削減する請求項2記載の方法。６．前記空間解像度が256画素×256画素に削減される請求項5記載の方法。７．前記縮少ステップがデータのサブボリュームを形成する請求項2記載の方法。８．前記一続きの２次元イメージが前記本体の範囲内で、一定間隔の格子位置で得られるイメージから構成される請求項1記載の方法。９．前記連続する格子位置間の間隔が３次元表示用に同一の立方体型のボクセルを作成するように選択される請求項8記載の方法。 10．前記物理的性質がＸ線減衰を含む請求項1記載の方法。 11．前記一続きの２次元イメージが前記本体の範囲内で１mmの一定間隔の格子位置で得られるイメージから構成される請求項1記載の方法。 12．前記一続きの２次元イメージがコンピュータ連動断層撮影イメージから構成される請求項1記載の方法。 13．前記コンピュータ連動断層撮影イメージがヘリカルコンピュータ連動断層撮影イメージからなる請求項12記載の方法。 14．前記一続きの２次元イメージがＸ線イメージからなる請求項1記載の方法。 15．前記本体が人間の体である請求項1記載の方法。 16．前記選択された特定の領域が体の器官の範囲の空間円柱からなる請求項1記載の方法。 17．前記空間円柱が結腸である請求項16記載の方法。 18．前記空間円柱が気管支である請求項16記載の方法。 19．前記空間円柱が喉頭である請求項16記載の方法。 20．前記空間円柱が気管である請求項16記載の方法。 21．前記特定の領域が体の器官における空気−組織境界からなる請求項1記載の方法。 22．前記選択された特定の領域をセグメント化するステップが、前記選択された特定の領域を分離するために物理的性質の選択された値に対応する閾値を決定する閾値ステップを有する請求項1記載の方法。 23．前記分離された特定の選択領域の同一表面ワイヤーフレームモデルを形成するステップを含む請求項22記載の方法。 24．前記イメージをレンダリングするステップが、前記ワイヤーフレームモデルの３次元表示をレンダリングするステップを含む請求項23記載の方法。 25．前記閾値ステップが、ａ．前記選択された特定の領域を示す物理的性質の選択値に対応する閾値範囲を選択する閾値選択ステップと、ｂ．前記選択された特定の領域を分離するために前記閾値範囲を準備するように前記閾値を調整する閾値調整ステップと、を備えた請求項22記載の方法。 26．前記閾値調整ステップが、ａ．前記データのボリュームを垂直スライスする垂直スライスステップと、ｂ．対応する前記垂直スライスと前記閾値イメージを比較する間、前記閾値を調整できるよう、前記垂直スライスと、対応する垂直スライスの閾値化イメージと、を表示する表示ステップと、を備えた請求項25記載の方法。 27．ａ．結腸に関連する少なくとも一つの物理的性質を示す一続きの２次元イメージを獲得するイメージ獲得ステップと、ｂ．コンピュータメモリ内に前記２次元イメージをスタックすることによって、データの３次元ボリュームを形成するボリューム形成ステップと、ｃ．結腸に関する特定の領域を示す物理的性質の選択された値に基づいて前記特定の領域をデータのボリュームからセグメント化するセグメント化ステップと、ｄ．該セグメント化された特定の領域を対話式３次元表示にレンダリングするステップと、を備えた結腸の３次元内での対話式表示方法。 28．前記イメージ獲得ステップの前に、結腸を洗浄する請求項27記載の方法。 29．前記イメージ獲得ステップの前に、結腸にガスを封入する請求項27記載の方法。 30．前記一続きの２次元イメージが前記本体の範囲内で、一定間隔の格子位置で得られるイメージから構成される請求項27記載の方法。 31．前記連続する格子位置間の間隔が３次元表示用に同一の立方体型のボクセルを作成するように選択される請求項30記載の方法。 32．前記一続きの２次元イメージが前記本体の範囲内で１mmの一定間隔の格子位置で得られるイメージから構成される請求項30記載の方法。 33．前記物理的性質がＸ線減衰を含む請求項27記載の方法。 34．前記一続きの２次元イメージがコンピュータ連動断層撮影イメージから構成される請求項27記載の方法。 35．前記コンピュータ連動断層撮影イメージがヘリカルコンピュータ連動断層撮影イメージからなる請求項34記載の方法。 36．前記特定の領域が空気−組織境界からなる請求項27記載の方法。 37．さらに、前記セグメント化された特定の領域をレンダリングする前に、前記データのボリュームのサイズを縮少するデータ縮少ステップを備えた請求項27記載の方法。 38．前記縮少ステップがピクセル解像度を削減する請求項37記載の方法。 39．前記ピクセル解像度が8ビット／画素に削減される請求項38記載の方法。 40．前記縮少ステップが空間解像度を削減する請求項37記載の方法。 41．前記空間解像度が256画素×256画素に削減される請求項40記載の方法。 42．前記縮少ステップがデータのサブボリュームを形成する請求項37記載の方法。 43．前記サブボリュームが直腸、Ｓ状結腸、上行結腸、左結腸曲、横行結腸、右結腸曲、下行結腸及び盲腸のうちの少なくとも一つを含むサブボリュームである請求項42記載の方法。 44．前記データのボリュームのサイズが約10メガバイト未満に縮少される請求項 37記載の方法。 45．前記レンダリングステップが、結腸の内腔の中心に沿って通るラインに沿って移動を模擬する請求項27記載の方法。 46．前記レンダリングステップが、切開された結腸の内部表面を見ることができるように、長さ方向の部分で結腸を切開し、切開された結腸を表示する請求項27 記載の方法。 47．前記セグメント化ステップが結腸の壁の厚さを決定するステップを有する請求項27記載の方法。 48．前記結腸壁の厚さを決定するステップが前記結腸を通る切断部分イメージを表示する請求項47記載の方法。 49．前記結腸の壁の厚さを決定するステップが前記結腸壁の通常の厚さから表示されたイメージ上の厚み付けられた部分を視覚的に区別することにより、結腸の厚み付けられた部分を認識するステップを有する請求項47記載の方法。 50．ａ．気管気管支樹に関連する少なくとも一つの物理的性質を示す一続きの２次元イメージを獲得するイメージ獲得ステップと、ｂ．コンピュータメモリ内に前記２次元イメージをスタックすることによって、データの３次元ボリュームを形成するボリューム形成ステップと、ｃ．気管気管支に関する特定の領域を示す物理的性質の選択された値に基づいて前記特定の領域をデータのボリュームからセグメント化するセグメント化ステップと、ｄ．該セグメント化された特定の領域を対話式３次元表示にレンダリングするステップと、を備えた気管気管支の気道の３次元内での対話式表示方法。 51．前記イメージ獲得ステップの前に、患者に非イオン化静脈注射よう素化造影丸薬を投与する患者前処置ステップを有する請求項50記載の方法。 52．前記一続きの２次元イメージが前記本体の範囲内で、一定間隔の格子位置で得られるイメージから構成される請求項50記載の方法。 53．前記連続する格子位置間の間隔が３次元表示用に同一の立方体型のボクセルを作成するように選択される請求項52記載の方法。 54．前記一続きの２次元イメージが前記本体の範囲内で１mmの一定間隔の格子位置で得られるイメージから構成される請求項52記載の方法。 55．前記物理的性質がＸ線減衰を含む請求項52記載の方法。 56．前記一続きの２次元イメージがコンピュータ連動断層撮影イメージから構成される請求項52記載の方法。 57．前記コンピュータ連動断層撮影イメージがヘリカルコンピュータ連動断層撮影イメージからなる請求項56記載の方法。 58．前記特定の領域が空間円柱からなる請求項50記載の方法。 59．さらに、前記セグメント化された特定の領域をレンダリングする前に、前記データのボリュームのサイズを縮少するデータ縮少ステップを備えた請求項50記載の方法。 60．前記縮少ステップがピクセル解像度を削減する請求項59記載の方法。 61．前記ピクセル解像度が8ビット／画素に削減される請求項60記載の方法。 62．前記縮少ステップが空間解像度を削減する請求項59記載の方法。 63．前記空間解像度が256画素×256画素に削減される請求項62記載の方法。 64．前記縮少ステップがデータのサブボリュームを形成する請求項59記載の方法。 65．前記サブボリュームが縦隔からなる請求項64記載の方法。 66．前記データのボリュームのサイズが約10メガバイト未満に縮少される請求項 59記載の方法。 67．気管気管支の気道の一部分を透明にレンダリングする請求項50記載の方法。 68．気管気管支の気道の一部分を半透明にレンダリングする請求項50記載の方法。 69．ａ．３次元の本体に関連する少なくとも一つの物理的性質を示す一続きの２次元イメージから３次元ボリュームのデータを形成するボリューム形成手段と、ｂ．データのボリュームから選択された特定の領域を該選択された特定の領域を示す物理的性質の選択された値に基づいてセグメント化するセグメント化手段と、ｃ．該セグメント化された特定の領域を対話式３次元表示にレンダリングするレンダリング手段と、を備えた３次元構造対話式表示システム。 70．前記一続きの２次元イメージが前記本体の範囲内で、一定間隔の格子位置で得られるイメージから構成される請求項69記載のシステム。 71．前記連続する格子位置間の間隔が3次元表示用に同一の立方体型のボクセルを作成するように選択される請求項70記載のシステム。 72．前記一続きの２次元イメージが前記本体の範囲内で１mmの一定間隔の格子位置で得られるイメージから構成される請求項70記載のシステム。 73．前記一続きの２次元イメージがコンピュータ連動断層撮影イメージから構成される請求項70記載のシステム。 74．前記コンピュータ連動断層撮影イメージがヘリカルコンピュータ連動断層撮影イメージからなる請求項73記載のシステム。 75．前記データのボリュームのサイズを縮少する縮少手段を備えた請求項69記載のシステム。 76．前記縮少手段がピクセル解像度を削減する手段を備えた請求項75記載のシステム。 77．前記縮少手段が空間解像度を削減する手段を備えた請求項75記載のシステム。 78．前記縮少手段がデータのサブボリュームを形成する手段を備えた請求項75記載のシステム。 79．前記セグメント化手段が前記特定の器官を分離するのに使用される閾値範囲を決定するための閾値化手段を備えた請求項69記載のシステム。 80．前記分離された特定の領域のワイヤーフレームモデルを作成する手段を含む請求項79記載のシステム。 81．前記閾値化手段が、ａ．閾値を選択する閾値選択手段と、ｂ．閾値を調整する閾値調整手段と、を備えた請求項79記載のシステム。 82．前記閾値調整手段が、ａ．垂直スライスイメージを作成するために前記特定の器官内の垂直スライスをとる垂直スライス手段と、ｂ．対応する前記垂直スライスと前記閾値イメージを比較する間、前記閾値を調整できるよう、前記垂直スライスと、対応する垂直スライスの閾値化イメージと、を表示する表示手段と、を備えた請求項81記載の方法。 83．前記選択された特定の器官をセグメント化するステップが地形学的な記述ステップを備えた請求項22記載の方法。 84．前記分離された特定の選択領域の同一表面ワイヤーフレームモデルを形成することを含む請求項83記載の方法。 85．前記イメージをレンダリングするステップが、前記ワイヤーフレームモデルの３次元表示をレンダリングするステップを含む請求項84記載の方法。 86．前記閾値化ステップが、ａ．前記選択された特定の器官を示す物理的性質の選択値に対応する閾値範囲を選択する閾値選択ステップと、ｂ．前記選択された特定の器官を分離するために前記閾値範囲を準備するよう閾値を調整する閾値調整ステップと、を備えた請求項26記載の方法。 87．前記閾値調整ステップが、ａ.前記データのボリュームを垂直スライスする垂直スライスステップと、ｂ.対応する前記垂直スライスと前記閾値イメージを比較する間、前記閾値を調整できるよう、前記垂直スライスと、対応する垂直スライスの閾値化イメージと、を表示する表示ステップと、を備えた請求項83記載の方法。 88．前記セグメント化手段が前記セグメント化された特定の器官を調整する地形学的記述手段を備えた請求項79記載のシステム。 89．前記分離された特定の領域のワイヤーフレームモデルを作成する手段を含む請求項88記載のシステム。 90．前記閾値化手段が、ａ．閾値を選択する閾値選択手段と、ｂ．閾値を調整する閾値調整手段と、を備えた請求項88記載のシステム。 91．前記閾値調整手段が、ａ．垂直スライスイメージを作成するために前記特定の器官内の垂直スライスをとる垂直スライス手段と、ｂ．対応する前記垂直スライスと前記閾値イメージを比較する間、前記閾値を調整できるよう、前記垂直スライスと、対応する垂直スライスの閾値化イメージと、を表示する表示手段と、を備えた請求項90記載の方法。 92．前記ワイヤーフレームモデルの3次元表示をレンダリングするステップがボリュームレンダリングステップを備えた請求項24記載の方法。 93．前記ボリュームレンダリングステップが不透明度の値を調節する不透明度調整ステップを備えた請求項92記載の方法。 94．前記不透明度調整ステップがボクセル値の関数として与えられたボクセル値のボクセルの数を示すヒストグラム曲線の逆数に沿って決定される値に不透明度を調整する請求項93記載の方法。