弘 前 医 学 38：398−404，1986
CT画像の三次元再合成の研究
甲 藤 敬 一・
真里谷 靖
田 村 是 六
抄録 CT画像は，臓器あるいは病変部の描出に優れた能力を持っているが，横断画像である為・ある程度 以上の大きさを持ったものは数スライスにわたり掃出されることになる．読影者はこれらスライスの各像を 頭脳内で合成し，三次元画像として認識している．これら頭脳内で抽象的に合成される三次元画像が具体的 に図示できれば極めて有用と考えられる．
そこで我々は，CT画像より臓器もろいは病変部の輪郭をコンピュータに入力し，そのデータを基に，ス プライシ曲線を利用して三次元画像合成を行なうプログラムを独自に開発し・実用の範囲と判断される成果 を得たのでここに報告する．
弘前医学 38：398−404，1986
Keywords：CT three dimensionalimage reconstruction spline curve
ノ
THREE。DIMENSIONALRECONSTRUCTION OF CTIMAGES
TosHIAK工WATANABE，KEIICHIKATTOH，GENICHIROHKAWAKAMI，
IsAOIGAMI， YASUSHI MARIYA， YASUHIKO NAKAMURA，
YoHKOSIATOH，KoREROKUTAMURA and TATSUYO SHINOZAKI
AbstraCt Computedtomography（CT）hastheabilitytoprovidesensitivevisualizationoforgans andlesions．Owing to the nature of CTtobetransaxialimages，aStruCtureWhichisgreater thanacertainsizeappearsasseveralserialCTimages・Consequentlyeachobservermustrecon一・
stm。t thoseimagesinto athree−dimensional（3−D）fommentally．Ithasbeensupposedtobe ofgreatuseifsucha3−Dform・Canbedescribedasade丘nite五gure・Anewcomputer programhasbeendevelopedwhichcanproduce3−D五guresfromthepro一
mesoforgansandlesionsonCTimagesusingsplinecurves・The五guresobtainedthroughthis methodareregardedtohavepracticalapplications・ HirosakiMed．J．38：398−404，1986
弘前大学医学部放射線医学教室（主任 篠崎達世 教授）
昭和60年11月12日受付
Department ofRadi01ogy，HirosakiUniversity Scho010fMedicine（Directo∴prof・T・SHIN0−
ZAKI）；Hirosaki，Japan
Receivedforpublication，Nevember16，1985
渡 伊 斎
辺神
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俊 陽
明勲 子
川・ 申篠
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昭和61年 9月 弘前医学38巻、3号
は じ め に
CT画像は，臓器あるいは病変部の描出に 優れた能力を持っているが；横断画像である 為，ある程度の大きさをもった病変部の実態 を把握するのに．は数スライスにわたって撮影 し，一読影者はこれらス．ライスの各像を頭脳内 で合成し，三次元画像として認識しなければ ならない．これら頭脳内で抽象的に合成され る三次元画像を具体的に図示できれば極めて 有用であると考えられる．我々は，コンピュ
ータを利用してこの様な処理を行うプログラ ムを独自に開発し，実用の範囲と判断される 成果を得たので報告する．
1．研究方法
使用したコンピュータシステムは，16ビッ トパーソナルコンピュータ PC−9801の基本 システムに，デジタイザー，XYプロッタ
「，ハードディスク等の周辺機器を付加した ものである（図1）．
今回，三次元像は線画として描く様にした 為，基礎データとして臓器あるいは病変部の 輪郭が必要であるが，これらはデジタイザー を使ってコンピュータに入力した．
・次に，これら各スライス輪郭上の各々の対 応点を上下方向に結ぶことにより三次元画像
CT画像の三次元再合成の研究 399
を得るプログラムを作成した．この際，3次
、式Bスプライン曲線（以下スプライン曲線と・
する）を利用し，各スラ・イス間の対応点を主 下方向の変化に適応した，なめらかな曲線で 結ぶ様にした．さらにその情報を基にして，
任意の数の横断面輪郭を補間して描ける様に した．さらに任意の角度から見た三次元像を 得る様にした：
2．再合成三次元画像の検討
上記方法によ り描かれる再合成三次元画像 が実態をどの程度まで正確に現わすかを検討 する目的から基礎実験を行ってみた．
図2の細い曲線は腎門部レベルでのCT 像から得られた腎実質の輪郭である〃 これを 16等分することによって得られた点を白丸で 示した．これらの各点をスプライン曲線で結 んだものが太い曲線である．両者は変化の激 しい部分では若干の相違が見られるが全体と してはよく一致している．すなわちこのCT 像輪郭を僅か16点の座標のみでモデル化し得 たことになる；この場合，点列の間隔は，実 物大でおよそ1．5cm となる，ところでCT 画像は1cm間隔でスライスされることが多 いのであるが，￣これら各々のスライス面の対 応点をスプライン曲線で結ぶことにより，
CTで得られたスライス間の補間が可能とな
図1 システム構成．
400 渡 辺，他
September，1986 HirosakiMed．J．38（3）
図2 B−スプライシ曲線によるモデル化．
綴綴綴 滋鶉綴驚 X 駕 こヾ 嶋： ヽ、ヾ 凝 着 ※ 汝 史書 ヾ： 軟 ・ト 懸 濡 〉 ノ ヽさ く・． 発 熱 総 叛 く‡ 業： 沸・． くべ・ ：ヽ 競 注 蕃 ：く・ 籍 溶i 穐 簿 浅 懇 讃 美 統 合 墓 ＼・ 議 ● 牽 く ：く ま 懇 憑 輸 綴綴 撥畿 懇書 熊鱗 鶉※ 擬 態 ；絨 熊 ：・：く・ 縫 鶉 譲 ヽゝ 議 書・： 継 ：ヽl：′ 綴・ 怒 務醗 怨 を ・翻綴 緋、 嶺 ●綴・義 満ヽ 懸 欝 ・・瀦 ：糠議． ヰ滑 滋漆 ・・嵩回．・ 離籍撥． 密議：総滋．綴轢．・鵠・締。。．。． ∴ミ：
：t 蓋 誠 桑‡ 詰 襟 簿 綴 ：く さ：・ ：態 ：滞 遊 楽i ：：予 熱 ・シ： 緩 ：ヾ・ 滋 黙 章 子● 素 志 務 讃 熊 ・：ヾ ず禦 欝※灘緩猿 ． 車 事 籍 ね ・′： 洩． 緩 鶉； 緩 ●＄： ＿発 一事 ・饗闘圏園醗 嬢態効翰−
駿※態欝 、強ま ゝ： 綴 鷲溌幾 、
鶏緩※怒． 綴綴綴緩 な、 驚 く素 奪・ ヽ・ ；ヾ ；ネ 護 ㌢：・ 謙 湊 ：ヽ 薫 桑 著 ヽ・ ・シ ネ 努 隙く 継ぎ 読 ま ず： 芯 す 議事 ；※ 季謎 懸 ・：読書： ：寸書： ：ヽ・∴ 綴 薄弱・ ：絶ヽ 緩議 ・…高
熊繊謙毅綾 子∴∴ 鷺鱒終諜磐． 憑 綴 鶉醸溺騒軽 …
図3 実験に用いだファントム・ ・
る．図3で示したファントムのCT像から 上の輪郭より頭脳内に想像する形態により近 図4の様な5つの輪郭が得られた．図5は上
下の対応すべき点を直線で結び，それを線画 により三次元表示したものである．図6は上 下の対応すべき点をスプライン曲線で結び，
さらにその情報を基にスライス間に仮想的な スライスをスプライン曲線によ って補間した ものでぬる．こうして得られた像は図5の像 に比較して非勘こ自然でもり，我々がCT
い．
3．臨床への応用
図7は肝細胞癌のCT像における肝及び 腫瘍の輪郭を示したものである．これらに前 述の三次元再合成を行ったものが図8及び図 9である．図8は肝を前方から20度の角度で 見下ろした像を，図9は肝を右側方より20度
醗露語3号
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CT画像の三次元高合成の研究
N o． 3
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1．0 cm
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ファントムのCT像より得られた5つの輪郭．
諦諒 ＼ 二義輩二三
図5 図4の輪郭の対応すべき各点を直線で 結んで得られた線画．
の角度で見下ろした像を示している．この様 に任意の角度から見た像が作成可能であり，
これにより肝及び腫瘍の全体像，その位置関 係が容易に把握できる様になる．また，計算 次第でいくらでも細かい三次元情事棚ミ得られ る為，ここに示した以外の種々の立体表示に も応用可能で奉る．
また，この様にして得られた三次元情報を 基に，CTのスライスに関係なく任意のス
＼ ．＼ ヽ 一戦、 ＿ノ 覚
較・ミ議書
、、セ：コ 、−
図6 図4の輪郭の対応すべき各点をスプラ イシ曲線で結んで得られた線画．
ライスでの断面像が摘出可能となる．図10の 左側の図は前述の肝を前方から見たものであ
り，2本の直線で示した位置での断面像が，
右上及び右下に示した図でおる．
4．考 察
CT画像の三次元表示に関しては現在まで 程々の試みがなされ，また任憲断面の表示に ついてもいくつかの報告が見られる．しか
︻ ・ 印
書 雷 管
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402・ 渡 辺，他
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図7 実際のCT像より得た肝及び瞳瘍の輪郭．
t￣；●：t 読手 ・：サ： ・：i：・：・ ：・ 寸． 総 ・ ・ゝ ′ ：七 ；端 ●蕊：： ヾ一 書 態 t● や ヾ： 遥
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図8 肝を前方より20度の角度で見下ろした像．
し，これらはいずれも特殊な装置を必要とし たり言。utin。では頻繁に行い得ない様な微 小間隔での多数のスライスを必要とするもの である．今回我々が使用した装置は全て市販 の一般的な装置で為り， プログラム次第でど この施設でも容易に実現可能なものである．
従って，ここに示した方法を用いることにょ り，臓器あるいは病変部の形態 に関して，
CTのスライス数に左右きれない自由な計測 および統計処理等が幅広く可能になると考え られる．
お わ り に
我々は，CT画像を基に臓器ふるいは病変 部の三次元表示を行う方法，及びその情報に より自由な角度での任意のスライスにおける
離籍諾3号 CT画像の三次元高合成の研究 ・約3
撫：・．． 糞
．．・：ヽ ヽ
．ヽ今 X●軍 i．綴懲
滋・・・． ヽふ
ク、 強 ．孝涛 鴎撥薄雲
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軽輩 ・九・Xヽ・ ●：．．ヽ・・．・ くくノ・ ■
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●．ヽ● 総飴 ● 素
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図9 肝を右側方より20度の角度で見下ろした像．
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ヾヽ∴： 発送 ㌦子年誤読 ●− 詰・ ・ ・・ ・ 言● 一 一日 ・・ ‥・，つ篤∵言
・一一蔦。・弓∵容，→ ・ ∴∴ ・ぺ●・i 〇・・ノ∴・∴・∴ 一一● − − ∴ 一・ ㌦ 案。圏。・、ふたi
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●i∵ ￣綴繋認麟 ● 辛・詳言諦千年弓 ∴ら∵一読 ㌫：・・・笠鳥享；
騒蘭 ∴子へノー ・：吏 懇撥
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騒 議題醗醸溺 ヽ∴∴子∴ ∴主義造語予言∴高率 翠藁葦泰磐田
溺擬態騒．1、・読 霧謙語享豪語索
∴ 千 十∵ 子
紫擬態一°へ 緊滋読 蒸 淡縄 騒灘・￣ 掌． 子 籠懇−i闇畷綬壁題響撥
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綴∴∵∴擬態駁∴∴ 緒、ti靴、＼ 熊艶潟 タ．i一手 ・・鶉濫・怒饗．）． 願題懸・態灘轢 猪e ■態翳譲，iン、、 ブタヽ 搬捜．．轢詩畷滋灘
、、 鰯、、露畿
図10 任意スライスでの断面像．
輪郭を表示する方法を独自に開発した．装置 は市販のマイクロコンピュータシステムを使 用し，画像の輪郭の入力もCT画像から直 接デジタイザーを用いて行う為，汎用性に富 むと考えられる．これにより得られた像は，
CTのスライス面に左右されない種々の計測 あるいは他の画像診断法による像との比較に おいて有用と考えられる．
文 献
1）山口富士男：コンピュータディスプレイによ る形状処理工学〔I〕及び〔Ⅱ〕．日刊工業 新聞社，1982．
2）HERMAN，G．T．，LIU，H．K∴Display of three dimensionalinformationin com−
．puted tomography．J．Comput．Assist．
Tomogr．，1：155−160，1977．
3）HARRIS，L D．，RoBB，R．三A．，YUEN，T．S．，
「
404 渡 辺，他：
R工TMAN，E・L∴Displayandvisualization of three dimensional reconstructed ana・
tomicmorph01ogy：Experiencewith the thorax，heart，and coronary vasculature of．dogs．J．Comput．Assist．Tomogr・，
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4）松尾導昌，他：CT画像の三次元表示システム の開発．映像情報，11（7）：465一節5，1979・
5）RAYMOND，A．ei∴al．：Frontal andlateral views of the Brain Reconstructed from
September，1986 HirosakiMed．J．38（3）
EMIAxialSlices．Radiology，125：701−
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6）RHODES，M．し．，GL玉NN，W・Ⅴ・，AzzAWI，
Y．M∴Extracting oblique planes from serialCTsections．J．Comput．Assist．
Tomogr．，4：649−657了1980・
7）OGAWA，F．ei al∴Three Dimensional Cross SectionDisplay of Computed to一 mograms．Nipp．Act．Radio1．，40（4）：37−
39，1980．
．（．
i ii i ii ︑●＝葛i●﹈−r − iJOlililL︐−−1iii．i i．ii．﹂
