(57)【要約】  経験に乏しい研修医や患者にも画像診断における二次元の診断画像を三次元的に容易に理解できるようにする。  生体の臓器又は器官の三次元モデル内に前記臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭を描出させることにより、画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置であって、レーザ光が透過可能な透明な材質のブロック内に形成されておりレーザ光の透過と乱反射を生起する生体の臓器又は器官の三次元モデル、又は生体の臓器又は器官の形状に形成されておりレーザ光の透過と乱反射を生起する三次元モデル、照射形状が直線状のレーザ光を照射するレーザ光照射装置、を備えている。外方から前記三次元モデルに向けて照射されたレーザ光の透過と乱反射により三次元モデル内に臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭が描出され、該二次元断面像又は二次元断面の輪郭と三次元モデル全体との対比が同時に行えるようにした。
2012099087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の臓器又は器官の三次元モデル内に前記臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭を描出させることにより、画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける方法であって、
レーザ光が透過可能な透明な材質のブロック内に、レーザ光の透過と乱反射を生起する生体の臓器又は器官の三次元モデルが形成されており、前記ブロックの外方から前記三次元モデルに向けて照射形状が直線状のレーザ光を照射し、照射されたレーザ光の透過と乱反射により前記三次元モデル内に前記臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭を描出させて、当該二次元断面像又は二次元断面の輪郭と前記三次元モデル全体との対比が同時に行えるようにした、
画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける方法。
【請求項２】
生体の臓器又は器官の三次元モデル内に前記臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭を描出させることにより、画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける方法であって、
前記三次元モデルは、それ自体がレーザ光の透過と乱反射を生起する性質を有し、前記三次元モデルに外方から照射形状が直線状のレーザ光を照射し、照射されたレーザ光の透過と乱反射により前記三次元モデル内に前記臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭を描出させて、当該二次元断面像又は二次元断面の輪郭と前記三次元モデル全体との対比が同時に行えるようにした、
画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける方法。
【請求項３】
生体の臓器又は器官の三次元モデルと二次元断面像又は二次元断面の輪郭との対比に加え、更に、表示手段に表示された生体の臓器又は器官の二次元の診断画像と、前記三次元モデル及び二次元断面像又は二次元断面の輪郭との対比を行えるようにした、
請求項１又は２記載の画像診断における診断画像の理解を助ける方法。
【請求項４】
生体の臓器又は器官の三次元モデルが、透明な材質のブロック内にレーザ加工による微細なひび割れで形成される乱反射面により描出されたものである、
請求項１又は３記載の画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける方法。
【請求項５】
透明な材質のブロックで生体の臓器又は器官の三次元モデルが形成されており、当該三次元モデルは、レーザ加工による微細なひび割れで乱反射を生起する、
請求項２又は３記載の画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける方法。
【請求項６】
レーザ光の照射が、ヒトがレーザ光照射装置を保持、操作することで、三次元モデルに対して任意の方向及び角度から照射し、三次元モデル内に二次元の診断画像と対応する二次元断面像又は二次元断面の輪郭を描出させる、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける方法。
【請求項７】
レーザ光照射装置がレーザポインタ装置である、
請求項６記載の画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける方法。
【請求項８】
生体の臓器又は器官の三次元モデルが、膵臓、心臓、肝臓、脾臓、心臓、前立腺、膀胱、血管、脳、眼球、甲状腺、乳腺から選ばれる少なくとも１である、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像診断における二次元診断画像の理解を助ける方法。
【請求項９】
画像診断が、超音波画像診断である、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像診断における二次元診断画像の理解を助ける方法。
【請求項１０】
生体の臓器又は器官の三次元モデル内に前記臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭を描出させることにより、画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置であって、
レーザ光が透過可能な透明な材質のブロック内に形成されておりレーザ光の透過と乱反射を生起する生体の臓器又は器官の三次元モデル、又は生体の臓器又は器官の形状に形成されておりレーザ光の透過と乱反射を生起する三次元モデルと、
照射形状が直線状のレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、
を備え、
外方から前記三次元モデルに向けて照射されたレーザ光の透過と乱反射により前記三次元モデル内に前記臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭が描出され、当該二次元断面像又は二次元断面の輪郭と前記三次元モデル全体との対比が同時に行えるようにした、
画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置。
【請求項１１】
実際の生体の臓器又は器官の二次元の診断画像を表示する表示手段を有し、三次元モデルと二次元断面像又は二次元断面の輪郭との対比に加え、前記表示手段に表示された生体の臓器又は器官の二次元の診断画像とも対比を行えるようにした、
請求項１０記載の画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置。
【請求項１２】
レーザ光が透過可能な透明な材質のブロック内に形成されている三次元モデルは、レーザ加工による微細なひび割れで形成される乱反射面により描出されたものであり、
生体の臓器又は器官の形状に形成されている三次元モデルは、レーザ加工による微細なひび割れで乱反射を生起させるようにしたものである、
請求項１０又は１１記載の画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置。
【請求項１３】
レーザ照射装置が三次元モデルとは独立し、ヒトの操作によって前記三次元モデルに対して任意の角度及び方向からレーザ光を照射することができる、
請求項１０乃至１２の何れか１項に記載の画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置。
【請求項１４】
レーザ光照射装置がレーザポインタ装置である、
請求項１３に記載の画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置。
【請求項１５】
レーザ照射装置又はレーザポインタ装置に対する装着手段を有し、三次元モデルに照射するレーザ光の照射方向を設定する照射方向設定装置と、
を備えた、
請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置。
【請求項１６】
照射方向設定装置は、
基台に立設されている支柱、
当該支柱に沿って昇降する昇降体、
当該昇降体に設けられるレーザ照射装置又はレーザポインタ装置のホルダ、
を備え、
当該ホルダは、装着されたレーザ照射装置又はレーザポインタ装置から照射されるレーザ光の上下方向の傾斜角の調整及びレーザ照射装置又はレーザポインタ装置の軸線方向を中心にして時計回り或いは反時計回り方向に回動して照射されるレーザ光の軸線回り角の調整をするものである、
請求項１５記載の画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置。
【請求項１７】
レーザ光が透過可能で内部を視認できる透明な材質のブロック内に、またはレーザ光が透過可能で内部を視認できる透明な材質のブロック自体で、人体の腹部及び／又は胸部の三次元モデルが形成されており、レーザ光の透過と乱反射を生起する生体の臓器又は器官の三次元モデルは、前記人体の腹部及び／又は胸部の三次元モデルの中に、実際の人体内の所定位置に対応して配置されている、
請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置。
【請求項１８】
人体の腹部及び／又は胸部の形態をした、レーザ光が透過可能な透明な材質の中空体内に、レーザ光が透過可能な透明な材質のブロックで形成されレーザ加工による微細なひび割れで形成される乱反射面を有する生体の臓器又は器官の三次元モデルを有しており、当該三次元モデルは、人体における所定位置と同一位置に配置されている、
請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置。
【請求項１９】
生体臓器又は器官の三次元モデルが、膵臓、心臓、肝臓、脾臓、心臓、前立腺、膀胱、血管、脳、眼球、甲状腺、乳腺から選ばれる少なくとも１である、
請求項１０乃至１８のいずれか１項に記載の二次元診断画像の理解を助ける装置。
【請求項２０】
画像診断が、超音波画像診断である、
請求項１０乃至１９のいずれか１項に記載の二次元診断画像の理解を助ける装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける方法及び装置に関するものである。更に詳しくは、透明ブロックにより、もしくは透明ブロック内に形成された生体、特に人体の臓器又は器官の三次元モデル（模型）と、照射形状が直線状のレーザ光を照射するレーザ光照射装置やレーザポインタ装置を使用して、ディスプレイやフィルム等の表示手段上に表示された臓器又は器官の二次元画像を三次元的に理解し、超音波画像診断等の画像診断における二次元の診断画像の理解を助けるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療の分野では、超音波画像検査装置やＸ線撮像装置、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ：核磁気共鳴映像法）装置等を使用した画像による診断が一般的に行われている。これらの装置で得られる画像は二次元画像であり、三次元画像ではない。しかし外科領域における手術計画の立案や医学教育においては、複雑な立体構造を有する臓器や器官を三次元的に理解することは必要である。【０００３】
通常、撮像された二次元画像を三次元的に理解するには、二次元画像を１ないし２以上組み合わせて観察し、観察者の頭の中で二次元位置情報を三次元位置情報に構築して理解することにより行われている。従って、経験を積んだ臨床医でなければ二次元位置情報を三次元位置情報として正確にかつ素早く理解することは困難である。【０００４】
また、患者が医学的処置や治療に先立って、それらを承諾し選択するのに必要な情報を医師から受ける場合（以下「インフォームド・コンセント」という。）、患者は、例えば超音波画像検査装置による画像（以下「エコー画像」といい、それに基づく診断を「超音波画像診断」という。）を見せられて説明を受けても、エコー画像で二次元的に示されている部分が、臓器や器官のどの部分であるかを立体的に認識するのは極めて困難である。【０００５】
人体の構造や臓器の構造を三次元的に理解できるようにしたものとして、人体模型（全身骨格模型、筋肉解剖模型、人体解剖模型）や臓器模型等が開発されている（非特許文献１）。
また、コンピュータの表示画面上に表示された臓器や器官の三次元画像を自由な断面で立体を切断し、断面や内部を観察することが可能なコンピュータ・ソフトウエアも開発されている（非特許文献２）。
これらの模型や表示画像によれば、人体の構造、臓器や器官の構造を三次元的に直感的に理解し認識できるので、医学部学生、経験に乏しい研修医及び患者にも臓器や器官の三次元的構造が理解しやすい。【０００６】
なお、前記超音波画像診断は、微小振動である超音波が体内を伝搬する際に、体内において硬さの差異がある箇所にて反射し、エコー（反射波）を生じる性質を利用する。一般的には超音波プローブ（以下「プローブ」という。）に設置された複数（１００〜４００）の振動子より超音波を平面状に体内臓器又は器官に照射し、照射した超音波が臓器又は器官の界面（硬さが違う部分）において反射しエコーを生じ、生じたエコーをプローブで受信し、機械処理を行い臓器界面の二次元画像を得る。得られた二次元画像は、あたかも超音波により形成される平面により輪切りされた、二次元画像となる。具体的に、得られる二次元画像は放射された超音波が形成する平面に対して垂直な方向から見た断面像が得られるというものである。（非特許文献３）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】http://www.humanbody.jp/ （人体模型）
【０００８】
【非特許文献２】http://www.aetjapan.com/software.php?HUGO（三次元の人体モデルソフトウエア）
【０００９】
【非特許文献３】http://www.wel.iwate-u.ac.jp/okawai/onpa/sa3_echography.htm
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、例えば超音波画像診断における反射波による、エコー画像で表示されている部分が、臓器や器官のどの部分であるかを臓器模型等を使用して説明を受けても、直感的に認識するのは困難である。特に超音波による検査時に、プローブを人体の検査箇所に当てて方向を変えながらエコー画像を表示する場合に、プローブによる超音波の照射方向を模型を使用して説明するのが困難であり、患者や研修医に必要な情報を十分に伝えることができない課題がある。【００１１】
また、コンピュータの表示画面上に表示された臓器や器官の三次元画像は、臓器や器官の検査データを一旦コンピュータに取り込み、キーボードやマウスといったユーザーインタフェイスを介したソフトウエア処理操作が必要になるために時間がかかり、立体構造の直感的な理解の妨げとなる課題がある。【００１２】
本発明者らは、二次元画像、とりわけ超音波画像診断における二次元画像を三次元的に容易に理解できることを課題として研究を重ね、透明なガラスのブロック内に形成した三次元モデル（一般的には３Ｄクリスタルと称されており、レーザ加工機を使用してガラスの中に無数の超微細なひび割れ、―以下「超微細ドット」という。―を多数作ることによって立体形状を形成するもので、レーザー彫刻とも称されている。）と、照射形状が直線状のレーザ光を照射するレーザポインタ装置に着目し、三次元モデルにレーザ光を照射したところ、レーザ光は三次元モデル内を透過すると共に三次元モデルの表面で乱反射し、三次元モデルの中に二次元の断面像を描出した。【００１３】
なお、明細書、特許請求の範囲及び要約書における「描出」の用語は、照射形状が直線状のレーザ光を、境界面である外面が乱反射面となった三次元モデルに任意の方向角度から照射した際に、レーザ光が外面を透過する際に、部分的な乱反射が生じることにより、線が現れる又は現すことの意味で使用している。具体的には、三次元モデルの外表面に前記レーザ光を照射した場合、その通過部分が、あたかも平面で輪切りされた際に現れる、断面の外枠線が三次元モデルに現れる又は現すことを意味するものである。【００１４】
この事象を図７の模式説明図に基づいて説明する。図７（ａ）は概略平面図、図７（ｂ）は、概略側面図である。
ガラスの立方体でできている透明ブロック１内に、レーザ加工による無数の超微細ドットの形成によって、診断の対象となる生体の臓器又は器官（卵形で表現している）の三次元モデル１０を形成する。三次元モデル１０の表面は、無数の超微細ドットの乱反射面１６となっている。【００１５】
この三次元モデル１０に、レーザポインタ装置２から照射形状が直線状のレーザ光２０を照射する。レーザ光２０は、図に示すようにいわば平面状に展開し、三次元モデル１０内を透過すると共に三次元モデル１０表面の乱反射面１６により乱反射を生起して、三次元モデル１０の周りにレーザ光の輪郭１４ができる。この輪郭１４により囲まれた箇所には、レーザ光で輪切りされたような二次元断面像１５が描出する。この二次元断面像１５は、臓器又は器官の三次元モデル１０の中に含まれることになる。【００１６】
前記三次元モデルにレーザ光を照射することによって形成される三次元モデル内の二次元断面像と、超音波画像診断装置のプローブから発せられる複数の超音波により形成される平面とを対応させるにより、レーザ光により形成される断面像と超音波画像診断装置により得られる臓器のエコー画像を対比できる。【００１７】
つまり、透明ガラスのような透明な材質の内部又は表面に、レーザ加工により無数の超微細ドットで三次元の乱反射面を形成する方法（以下、「レーザ三次元加工法」という。）により作成された三次元モデルに対してレーザ光を照射すると、観察者は透明な材質、具体的には透明ガラスやプラスチックでできたブロックの透明部分を通して二次元断面像と三次元の臓器又は器官の形状を同時に視認することができるため、二次元断面像を三次元的に直感的に理解できる。
また、透明な材質の中に三次元モデルを形成する場合だけでなく、三次元モデル自体をガラスやプラスチック等の透明な材質により形成し、当該三次元モデルの表面を乱反射面とした場合には、照射したレーザ光は乱反射面で乱反射を生起し、三次元モデルに二次元断面像を描出することができる。【００１８】
従って、例えば実際の超音波画像診断で、レーザ光照射方向と同一の方向に超音波を照射した際に得られるエコー画面と三次元モデルの中に描出する二次元断面像を一致させることが可能となる。この際に、実際の超音波画像診断の画像をディスプレイ上に表示し、超音波画像診断により得られるエコー画面の検査画像と同じになるようにレーザ光の照射方向を調整すれば、経験に乏しい研修医や患者にも、画像診断における二次元の診断画像を三次元的に理解することが容易となる。
本発明は、この知見に基づいて完成したものである。【００１９】
（本発明の目的）
そこで、本発明の目的は、経験に乏しい研修医や患者にも画像診断における二次元の診断画像を三次元的に容易に理解できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記課題を解決するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
本発明は、生体の臓器又は器官の三次元モデル内に前記臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭を描出させることにより、画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける方法であって、レーザ光が透過可能な透明な材質のブロック内に、レーザ光の透過と乱反射を生起する生体の臓器又は器官の三次元モデルが形成されており、前記ブロックの外方から前記三次元モデルに向けて照射形状が直線状のレーザ光を照射し、照射されたレーザ光の透過と乱反射により前記三次元モデル内に前記臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭を描出させて、当該二次元断面像又は二次元断面の輪郭と前記三次元モデル全体との対比が同時に行えるようにした、画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける方法である。【００２１】
本発明は、生体の臓器又は器官の三次元モデル内に前記臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭を描出させることにより、画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける方法であって、前記三次元モデルは、それ自体がレーザ光の透過と乱反射を生起する性質を有し、前記三次元モデルに外方から照射形状が直線状のレーザ光を照射し、照射されたレーザ光の透過と乱反射により前記三次元モデル内に前記臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭を描出させて、当該二次元断面像又は二次元断面の輪郭と前記三次元モデル全体との対比が同時に行えるようにした、画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける方法である。【００２２】
本発明では、生体の臓器又は器官の三次元モデルと二次元断面像又は二次元断面の輪郭との対比に加え、更に、表示手段に表示された生体の臓器又は器官の二次元の診断画像と、前記三次元モデル及び二次元断面像又は二次元断面の輪郭との対比を行えるようにするのが好ましい。【００２３】
生体の臓器又は器官の三次元モデルは、透明な材質のブロック内にレーザ加工による微細なひび割れで形成される乱反射面により描出されたものであるのが好ましい。【００２４】
透明な材質のブロックで生体の臓器又は器官の三次元モデルが形成されており、当該三次元モデルは、レーザ加工による微細なひび割れで乱反射を生起するのが好ましい。【００２５】
レーザ光の照射が、ヒトがレーザ光照射装置を保持、操作することで、三次元モデルに対して任意の方向及び角度から照射し、三次元モデル内に二次元の診断画像と対応する二次元断面像又は二次元断面の輪郭を描出させるのが好ましい。【００２６】
レーザ光照射装置は、レーザポインタ装置であるのが好ましい。【００２７】
生体の臓器又は器官の三次元モデルは、各種画像診断方法により画像診断可能な臓器・器官であればいかなる臓器・器官であっても差し支えない。例えば、超音波画像診断との対比に用いられる場合には、超音波画像診断によって診断可能な臓器・器官であれば、いかなる臓器・器官であっても差し支えなく、具体的には、膵臓、心臓、肝臓、脾臓、心臓、前立腺、膀胱、血管、脳、眼球、甲状腺、乳腺等が例示されるが、これらの臓器・器官のみに限定されるものではない。【００２８】
画像診断は、超音波画像診断であるのが好ましい。【００２９】
また、本発明は、生体の臓器又は器官の三次元モデル内に前記臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭を描出させることにより、画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置であって、レーザ光が透過可能な透明な材質のブロック内に形成されておりレーザ光の透過と乱反射を生起する生体の臓器又は器官の三次元モデル、又は生体の臓器又は器官の形状に形成されておりレーザ光の透過と乱反射を生起する三次元モデルと、照射形状が直線状のレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、を備え、外方から前記三次元モデルに向けて照射されたレーザ光の透過と乱反射により前記三次元モデル内に前記臓器又は器官の二次元断面像又は二次元断面の輪郭が描出され、当該二次元断面像又は二次元断面の輪郭と前記三次元モデル全体との対比が同時に行えるようにした、画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置である。【００３０】
実際の生体の臓器又は器官の二次元の診断画像を表示する表示手段を有し、三次元モデルと二次元断面像又は二次元断面の輪郭との対比に加え、前記表示手段に表示された生体の臓器又は器官の二次元の診断画像とも対比を行えるようにするのが好ましい。【００３１】
レーザ照射装置が三次元モデルとは独立し、ヒトの操作によって前記三次元モデルに対して任意の角度及び方向からレーザ光を照射することができるのが好ましい。【００３２】
レーザ照射装置又はレーザポインタ装置に対する装着手段を有し、三次元モデルに照射するレーザ光の照射方向を設定する照射方向設定装置と、を備えるのが好ましい。【００３３】
照射方向設定装置は、基台に立設されている支柱、当該支柱に沿って昇降する昇降体、当該昇降体に設けられるレーザ照射装置又はレーザポインタ装置のホルダ、を備え、当該ホルダは、装着されたレーザ照射装置又はレーザポインタ装置から照射されるレーザ光の上下方向の傾斜角の調整及びレーザ照射装置又はレーザポインタ装置の軸線方向を中心にして時計回り或いは反時計回り方向に回動して照射されるレーザ光の軸線回り角の調整をするものであることが好ましい。【００３４】
レーザ光が透過可能で内部を視認できる透明な材質のブロック内に、またはレーザ光が透過可能で内部を視認できる透明な材質のブロック自体で、人体の腹部及び／又は胸部の三次元モデルが形成されており、レーザ光の透過と乱反射を生起する生体の臓器又は器官の三次元モデルは、前記人体の腹部及び／又は胸部の三次元モデルの中に、実際の人体内の所定位置に対応して配置されているのが好ましい。【００３５】
人体の腹部及び／又は胸部の形態をした、レーザ光が透過可能な透明な材質の中空体内に、レーザ光が透過可能な透明な材質のブロックで形成されレーザ加工による微細なひび割れで形成される乱反射面を有する生体の臓器又は器官の三次元モデルを有しており、当該三次元モデルの位置は、人体における所定位置と同一位置に形成されているのが好ましい。【００３６】
心臓のように臓器の内部が複雑な構造となる場合には、あらかじめその内部構造（心室、心房などの境界面）をレーザ三次元加工法により形成するか、もしくは、各パーツに分解して作成しこれを組み立てることにより提供することができる。この場合、前記心室、心房などの境界面は乱反射面とする必要がある。【００３７】
生体の臓器または器官の形状の形成は、前記したレーザ三次元加工法によっても作成される。当該加工法は、透明なガラスブロックの内部に３本のレーザ光線を照射するとレーザ光線の交点箇所でガラス内部が発熱して超微細ドットを生起するという原理を利用したもので、立体的な造形物の三次元データを基に、コンピュータ制御でガラスブロック内部に無数の超微細ドットを形成して立体的な造形物をガラスブロックの内部に再現することができる。【００３８】
この場合、心臓のように複雑な構造も、レーザ三次元加工法によれば、容易に臓器の内部構造も描写することができる。
レーザ三次元加工法では、コンピュータに、生体、特に人体の臓器又は器官の三次元データを与えれば、透明なガラスブロックの内部に臓器又は器官の三次元モデルが形成できる。【００３９】
これらの三次元モデルの規格は、生体そのものの大きさで作成してもよいが、照射形状が直線状のレーザ光を、当該三次元モデルに照射し、その断面（乱反射面とレーザ光の交わる部分にレーザ光による線又は輪郭が描写される）を描写させることから、余りに大きなモデルであると、照射するレーザ光の直線状の幅を広くする必要があり、その結果、レーザ光照射装置が過大となることから、縮尺したモデルを使用することが推奨される。【００４０】
本発明における三次元モデルは、前記したように、レーザ光を透過するプラスチック、ガラスや無機結晶材料等を用いて、対象となる生体の臓器または器官の形に形成し、その表面を乱反射面とすることでも提供することができる。この場合、心臓のように臓器の内部が複雑な構造となる場合には、あらかじめその内部構造（心室、心房などの境界面）をレーザ三次元加工法により描写する、もしくは、各パーツに分解して作成しこれを組み立てることにより提供することができる。【００４１】
本発明に係る透明ブロックとしては、ガラス、無機結晶材料、プラスチックなどをあげることができるが、ガラスが好適に使用される。【００４２】
透明ブロックの中に前記したレーザ三次元加工法によって三次元モデルを形成すること及び形成したものは公知であり、例えば３Ｄクリスタル／３Ｄレーザークリスタル（商品名：株式会社メイクワン）として受注加工したものが販売されている。
レーザ三次元加工法により形成される三次元モデルの場合は、心臓のような内部構造の複雑な臓器であっても、その内部構造も容易に描写でき、かつその描写面を乱反射面とすることができる。【００４３】
三次元モデルを製造する方法としては、透明ブロックを予め生体の臓器または器官に形成（成形型や彫刻による）し、その後境界面を、精密なヤスリ、サンドペーパー等により微細な乱反射面を形成することが、例示される。【００４４】
レーザ三次元加工法により透明ブロック内にレーザ加工ができるレーザ加工装置は公知であり、例えば、フェムト秒超微細加工装置（商品名：株式会社東京インスツルメンツ）をあげることができる。【００４５】
本発明において、診断画像と人体との対比による診断をより理解し易くするために、前記した三次元モデルを、透明でレーザ光透過性材質からなる人体モデル（具体的には人体型の外枠など）の中に、それぞれの人体において占める位置に臓器または器官を配置させた立体モデルを使用することも推奨される。【００４６】
この人体モデルは、特に超音波画像診断のエコー画像との対比を目的とする場合には、腹部及び／又は胸部の人体モデルを使用し、臓器または器官としては、心臓、肝臓、脾臓、膵臓、腎臓、膀胱、主要な血管等が例示される。これらを、前記人体モデル中にそれぞれの人体における適正位置に配置させた人体型三次元立体モデルを用いることで、更に、当該診断の立体的な位置関係と画像との対比の理解を深めることができる。【００４７】
これらの臓器又は器官の三次元モデルを含む人体型三次元モデルは、レーザ三次元加工法によっても作成することができる。具体的には、レーザ光を透過するガラス、プラスチック、無機結晶材料等を、成形型や彫刻により、人体型（腹部及び／または胸部等）に成型し、表面を乱反射しないように加工した後、前記したレーザ三次元加工法によって各々の臓器または器官を、それぞれの人体（体内）での適正な位置に描写させることでも人体型三次元モデルは提供される。【００４８】
このような人体型三次元モデルにおいては、体内部に存在する臓器または器官は、一つであっても差し支えないが、種々の臓器の診断等を理解するために、複数の臓器または器官を配置することもできる。【００４９】
本発明では、照射形状が直線状のレーザ光を照射することができるレーザ照射装置やレーザポインタ装置を使用する。このようなレーザ照射装置やレーザポインタ装置は公知であり、例えば、レーザポインタ装置ではレーザパターンプロジェクター（商品名：株式会社モリテックス）をあげることができる。【００５０】
これらのレーザ照射装置やレーザポインタ装置では、種々の形のレーザ光を照射することができる。
例えば、レーザポインタとして、対象となるスクリーン等に点（Ｐｏｉｎｔ）を描写する場合にはスリットを点状にし、スリットを通してレーザ光を照射する。この場合、レーザ光は照射方向へ向かって、一直線（一次元的）に照射され、対象となるスクリーン等の上には点が描写されることになる。
また、スリットを直線溝とし、該直線スリットを通してレーザ光を照射すると、レーザ光は照射方向へ向かって、いわば平面状（二次元的）に照射され、照射の対象となるスクリーン等の上には直線が描写される。【００５１】
敷衍すれば、本発明でいう、「照射形状が直線状のレーザ光」とは、図６に示すように、レーザ照射装置やレーザポインタ装置２から照射された場合に、スクリーンＳ等に直線１２０に結像するレーザ光２０を意味し、点（Ｐｏｉｎｔ）を描写するレーザ光とは異なる。通常は直線状のスリットを介して照射されるレーザ光であり、観念的には平面状にレーザ光が発せられるものである。【００５２】
前記図７を参照して具体的に説明すると、図７（ａ）及び（ｂ）に示したように、レーザ光照射装置やレーザポインタ装置２から、発せられるレーザ光２０は、図７（ａ）に示す概略平面図では扇形的に、図７（ｂ）に示す概略側面図からは直線的となるレーザ光２０を意味する。
ただし、図７（ａ）では、光の概念を理解し易いように、複数の矢印で記載しているが、通常の強度のレーザ光２０では、通常視認することはできない。しかし、照射されたレーザ光２０は、三次元モデル１０に到達した際には、乱反射面１６に直線状の二次元断面画像１５を結ぶ。【００５３】
また、同様に、図７（ａ）では分かり易く説明するために、複数の直線的なレーザ光が、一定の間隔で照射されているように図示したが、実際には扇形で平面状にレーザ光が照射される。【００５４】
レーザポインタによる、これらの形状のレーザ光の照射については、前記のスリットによる方法以外にも、２枚の小型ミラー、回折格子等によっても可能である。
本発明において使用されるレーザ光の照射形状は、前記及び図６、７に記載したように平面状に照射され、スクリーン等の上に直線として照射される形状のレーザ光線を用いる。
本発明では該形状のレーザ光が照射されることが必須であるが、その照射方法については特に限定されることはなく、スリットによる方法以外に、ミラーによる方法、回折格子等によっても、差し支えない。【００５５】
また、本発明におけるレーザ光としては、特に限定されることはないが、通常、一般に市販されているレーザポインタの発するレーザ光で差し支えない。具体的には通常、波長６３５〜６９０ｎｍの領域の赤色レーザ光、や５３２ｎｍの緑色レーザ光を使用することが推奨される。
赤色レーザ光の場合、前記波長領域において余りに長波長であれば、赤外領域に近いことから視認しにくくなる恐れがあり、６５０ｎｍ以下のレーザ光が推奨され、特に６３５ｎｍのレーザ光は好ましい。
無論、視認し易さは劣るが、６５０〜６９０ｎｍの領域にあるレーザ光も、本発明においては使用することができる。
また、これ以外に青色、黄色等のレーザ光を用いても差し支えない。【００５６】
本発明で使用するレーザポインタの出力についても、特に限定されることはなく、一般市販のレーザポインタ出力であれば何ら差し支えない。市販と異なり、余りに出力が低いと、鮮明な断面像を得ることが困難となる恐れがある。
一般的に市販されているレーザポインタとして出力約０．２ミリワット（クラス１）やクラス１よりも出力が大きく、１ミリワット未満（クラス２）を用いることで本発明は十分実施することができる。
無論、これ以上の出力のレーザポインタ（クラス３、クラス４）を使用しても差し支えないが、安全上の観点から問題を生じる恐れがある。【００５７】
本発明において、クラス１乃至はクラス２のレーザポインタを使用した場合には、前記した平面状に照射されたレーザ光は空気中を進む場合、もしくは乱反射面が存在しない場合には肉眼でその軌跡（平面状の軌跡）を確認することはできないが、本発明に用いる三次元モデルの乱反射面に到達した際には当該乱反射面上に線状にあらわれる。
無論、レーザ出力がクラス３やクラス４のように高い出力の場合には、反射物の存在下において平面状にレーザ光の軌跡を視認することができる。【００５８】
二次元の診断画像の表示手段としては、ディスプレイ、フィルム、紙を含む。三次元モデルは、前記した理由により、生体の臓器又は器官の外形の他に、臓器又は器官の内部構造を含む外形を形成することができる。この場合は中心部分から外側に向かって三次元モデルを形成することとなる。
（作  用）【００５９】
レーザ三次元加工法で作成された生体の臓器又は器官の三次元モデルに、表示手段に表示された生体の臓器又は器官の二次元の診断画像（エコー画像）と対応するようにレーザポインタ装置から照射形状が直線状のレーザ光を照射する。【００６０】
照射された前記レーザ光は、前記三次元モデルの超微細ドットで乱反射をおこして三次元モデル内に前記二次元の診断画像と対応する二次元の断面像を描出させる。
この場合において、三次元モデルに照射したレーザ光は、総てのレーザ光が三次元モデルの形成面である乱反射面に乱反射されるのではなく、大部分のレーザ光は透過する。【００６１】
このとき透過したレーザ光は、更にその先に三次元モデルの乱反射面がある場合には、その乱反射面にて乱反射し、同様に当該乱反射面に線状の輪郭を形成するようにあらわれる。さらに同様に、この乱反射面においても、一部のレーザ光が乱反射し、多くのレーザ光は透過する。この結果、複雑な立体を描写した三次元モデルにおいても、その断面像を的確に描出することができる。【００６２】
具体的に例示すれば、三次元モデルが心臓であった場合に、心臓は単純な立体ではなく、心室、心房に内部が区分されているが、レーザ三次元加工法によれば、これら心室、心房も含めた複雑な形態の三次元モデル化が可能であり、更に、前記したように照射するレーザ光の透過性から、このような複雑な内部構造の臓器であっても、超音波画像診断において得られる、臓器の二次元の診断画像と同様の二次元断面像を描出することができる。【００６３】
当該二次元断面像の回りには、臓器又は器官の三次元モデルが形成されているから、二次元断面像は三次元モデルの中に含まれることになる。つまり、観察者は透明ブロックの透明部分を通して二次元断面像と三次元の臓器又は器官の形状を、重なり合った状態で同時に視認することができるため、二次元画像を三次元的に直感的に理解できる。【００６４】
従って、三次元モデル内の断面像とディスプレイ等の表示手段に表示された二次元の診断画像（エコー画像）とが、一致するようにレーザ光の照射方向を調整すれば、経験に乏しい研修医や患者にも、画像診断における二次元の診断画像を三次元的に理解することが容易となる。【００６５】
特に、超音波画像診断時に、プローブの方向を変えるとディスプレイに表示されたエコー画像も変化する。その変化に合わせて、レーザ光の照射方向を変えて断面像を変えることによって、観察者、或いは患者は、ディスプレイに表示された二次元の診断画像と透明ブロック内の断面像を含む臓器又は器官の三次元モデルを対比しながらリアルタイムに二次元の診断画像を三次元的に理解できる。
【発明の効果】
【００６６】
本発明によれば、透明ブロック内に形成された生体の臓器又は器官の三次元モデルの中にレーザ光の乱反射による二次元の断面像を描出させることができるため、透明ブロックの透明部分を通して、二次元の断面像と三次元の臓器又は器官の形状を重なり合った状態で同時に視認することが可能となる。【００６７】
また、表示手段に表示されている二次元の診断画像と対応できるように透明ブロック内の三次元モデルにレーザ光を照射することにより、三次元モデルの中に二次元の断面像を描出することができる。
従って、二次元の診断画像と三次元モデル内の二次元の断面像とを対比させることによって、二次元の診断画像が臓器又は器官のどの部分に該当するかが理解でき、画像診断における診断画像の理解が容易となる。【００６８】
このため、臨床経験に乏しい研修医や臨床経験のない医学部学生、或いは患者でも二次元画像を容易に三次元的に理解できるので、インフォームド・コンセントにあたって患者の理解も得られ易くなり、情報の共有が容易となる。【００６９】
更には、医学生或いは臨床経験に乏しい研修医の場合も、画像診断における撮像部位の習得が容易になることが期待できるので、医療研修教材として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、透明ブロック内に形成された心臓の三次元モデルにレーザポインタ装置から照射形状が直線状のレーザ光を照射している状態を示す説明図である。
【図２】図１に示しているレーザポインタ装置からレーザ光の照射方向を変えた状態を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示し、透明ブロック内に形成された心臓の三次元モデルにレーザポインタ装置から照射形状が直線状のレーザ光を照射している状態を示す説明図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示し、透明ブロックの中に人体の胴体外形を形成し、更にその胴体外形の中に臓器又は器官を形成し、レーザポインタ装置から照射形状が直線状のレーザ光を照射している状態を示す説明図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示し、透明なプラスチック又はガラスで人体の中空胴体を形成し、更に中空胴体の中に臓器又は器官を配置し、レーザポインタ装置から照射形状が直線状のレーザ光を照射している状態を示す説明図である。
【図６】本発明に係る「照射形状が直線状のレーザ光線」の概念を示す模式説明図である。
【図７】本発明の基本的な考え方を示した模式説明図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は、概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
本発明を図に示した実施の形態に基づき詳細に説明する。
図１、２は、本発明の第１の実施の形態を示している。
画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置１００は、レーザ三次元加工法によって形成された心臓の三次元モデル１０を含むガラス製の透明ブロック１と、照射形状が直線状のレーザ光２０を照射することができるレーザポインタ装置２を備える。
前記したように、ガラス製の透明ブロック１内にレーザ三次元加工法によって三次元モデル１０を形成すること、及びレーザポインタ装置２は公知であり、詳細な説明は省略する。
【００７２】
（作  用）
透明ブロック１を載置台４上に載せ、透明ブロック１内の三次元モデル１０に、レーザポインタ装置２からレーザ光２０を照射する。レーザ光２０は、透明ブロック１及び透明ブロック１内に形成された三次元モデル１０を透過して、透明ブロック１の外に抜ける。
その際、レーザ加工時に形成された三次元モデル１０の表面の超微細ドットにより、乱反射を生起し、三次元モデル１０の乱反射部分で囲まれた箇所が三次元モデル１０内に断面像１２として描出する。
図２に示すように、レーザ光２０の照射方向を変えることによって、透明ブロック１内の三次元モデル１０に、断面位置と断面形状が異なる断面像１２ａが描出する。
【００７３】
従って、画像検査装置等で得られた二次元の診断画像と、当該二次元の診断画像と対応するように三次元モデル１０にレーザ光２０を照射することによって、二次元の診断画像が三次元モデル１０のどの部分の画像であるかを、三次元的に容易に理解することができる。
【００７４】
また、超音波画像診断時に、患者に対して、撮像した診断画面と三次元モデルに対するレーザ光の照射方向を合わせることで、リアルタイムに二次元の診断画像を三次元的に理解できる環境を提供することができ、患者が医師からインフォームド・コンセント受ける場合に、患者の理解も得られ、情報の共有が容易となる。
【００７５】
図３は、本発明の第２の実施の形態を示しており、第１の実施の形態と同一又は同等箇所には同じ符号を付して示す。
画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置１００ａは、前記と同様にレーザ三次元加工法によって形成された心臓の三次元モデル１０を含むガラス製の透明ブロック１と、直線形状のレーザ光２０を照射することができるレーザポインタ装置２と、取り付けられたレーザポインタ装置２のレーザ光２０の照射方向を設定する照射方向設定装置３と、透明ブロック１を載せる載置台４で構成される。
【００７６】
照射方向設定装置３は、基台３１に立設されている支柱３２、支柱３２に沿って昇降する昇降体３３、昇降体３３に設けられるレーザポインタ装置２のホルダ３４を備える。支柱３２の表面にはラック部３２ａが略全高にわたって設けられている。
【００７７】
支柱３２は昇降体３３を貫通している。昇降体３３内にはラック部３２ａとかみ合うピニオンギア（図示省略）を内蔵し、ピニオンギヤを回動するハンドル又はモータＭを作動して昇降体３３を支柱３２の高さ方向Ｘに移動する。
【００７８】
前記したように昇降体３３は、レーザポインタ装置２のホルダ３４を備える。ホルダ３４は、回動軸３５によって昇降体３３に軸支されている。ホルダ３４に装着されたレーザポインタ装置２は、回動軸３５を中心として上下方向Ｙに回動し、照射されるレーザ光２０の上下方向の傾斜角を調整する。
【００７９】
また、ホルダ３４は、外ホルダ３４１と外ホルダ３４１に軸受けのような公知の技術によって回動可能に内蔵されており、レーザポインタ装置２を装着する内ホルダ（図示省略）を備えている。内ホルダは、装着されたレーザポインタ装置２の軸線方向を中心にして時計回り或いは反時計回り方向に回動し、照射されるレーザ光２０の軸線回り角Ｚを調整する。
【００８０】
（作  用）
図３を参照して、本発明の第２の実施の形態の作用を説明する。
例えば超音波検査装置のディスプレイＤの近傍に装置１００ａを設置する。載置台４の載置面上に、内部にレーザ加工によって形成された心臓の三次元モデル１０が形成されている透明ブロック１を載置する。経験を積んだ臨床医が、超音波検査装置のプローブを操作して、ディスプレイＤに患者の心臓の診断箇所の二次元画像であるエコー画像を表示する。
【００８１】
臨床医又は補助者が、ディスプレイＤに表示されたエコー画像と同じ箇所がレーザ光２０の乱反射によって視認できるようにレーザポインタ装置２の高さ方向の位置、照射するレーザ光２０の上下方向の傾斜角、軸線回り角、を調整して、ディスプレイＤに映し出されたエコー画像と同じ箇所の二次元の断面像１２ｂが、心臓の三次元モデル１０の中に描出するように調整する。
【００８２】
患者は、臨床医の説明を聞きながら、ディスプレイＤに映し出されたエコー画像が三次元モデル１０の中どの部分に該当するかを断面像１２ｂと対比しながら認識し、理解できることとなる。
【００８３】
図４は、透明ブロックの中に人体の胴体外形を形成し、更にその胴体外形の中に臓器又は器官を形成した第３の実施の形態を示す説明図である。第１の実施の形態と同一又は同等箇所には同じ符号を付して示す。
画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置１００ｂは、ガラス製の透明ブロック１ａの中に、三次元モデルとして前記と同様なレーザ三次元加工法によって人体の胴体１０ａを形成し、更に胴体１０ａの中に臓器又は器官を含む内臓を形成したものと、照射形状が直線状のレーザ光２０を照射することができるレーザポインタ装置２を備える。
なお、レーザ光が透過可能で内部を視認できる透明な材質のブロック自体で人体の胴体１０ａを形成してもよい。
【００８４】
（作  用）
透明ブロック１ａ内の胴体１０ａに、レーザポインタ装置２からレーザ光２０を照射する。レーザ光２０は、透明ブロック１ａ及び透明ブロック１ａ内に形成された胴体１０ａ、胴体１０ａの中に形成された内臓を透過して、透明ブロック１ａの外に抜ける。その際、レーザ加工時に形成された胴体１０ａ表面及び臓器又は器官表面の超微細ドットにより、乱反射を生起し、乱反射部分で囲まれた箇所が断面像１２ｃとして描出する。
本実施の形態の場合は、人体と臓器又は器官との関係が視認できるため、断面像１２ｃと診断画像との対比が、より理解し易くなる。
【００８５】
図５は、透明なプラスチック又はガラスで人体の中空胴体を形成し、更に中空胴体の中に臓器又は器官を配置した第４の実施の形態を示す説明図である。第１の実施の形態と同一又は同等箇所には同じ符号を付して示す。
画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置１００ｃは、透明なプラスチック又はガラスで人体の中空胴体５を形成し、更に中空胴体５の中に透明なプラスチック又はガラスで形成した心臓１０ｂ（表面がレーザ三次元加工法などで乱反射を生起するようにしたもの）を含む臓器又は器官（特に超音波画像診断の対象となるもの）を、人体と同様の位置に配置したものと、照射形状が直線状のレーザ光２０を照射することができるレーザポインタ装置２を備える。
【００８６】
臓器又は器官の固定の方法としては、透明性を有する支持部材或いは吊り下げ部材の使用、又はこれらの組み合わせを使用するなど、公知の手段が採用できるので、詳細な説明は省略する。
【００８７】
中空胴体５の中には、心臓１０ｂ以外の臓器又は器官の三次元モデルとして、肝臓５０、脾臓５１、膵臓５２、右腎臓５３、左腎臓５４、膀胱５５、前立腺５６を配置している。
【００８８】
（作  用）
中空胴体５の外側から、レーザポインタ装置２で、レーザ光２０を照射する。(A)は心臓１０ｂを照射している状態を示し、(B)は膀胱５５を照射している状態を示している。レーザ光２０は、中空胴体５及び中空胴体５の中に配置された心臓１０ｂ又は膀胱５５を透過して、中空胴体５の外に抜ける。その際、心臓１０ｂ又は膀胱５５の表面で乱反射を生起し、乱反射部分で囲まれた箇所が断面像１２ｄ又は１２ｃとして描出する。
本実施の形態の場合は、人体と臓器又は器官との関係が視認できるため、断面像１２ｄ又は１２ｃと診断画像との対比が、より理解し易くなる。
【００８９】
なお、本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
（１）本発明によれば、透明ブロック内に形成された生体の臓器又は器官の三次元モデルの中にレーザ光の乱反射による二次元の断面像を描出させることができるため、透明ブロックの透明部分を通して、二次元の断面像と三次元の臓器又は器官の形状を重なり合った状態で同時に視認することが可能となる。【００９１】
（２）また、表示手段に表示されている二次元の診断画像と対応できるように透明ブロック内の三次元モデルにレーザ光を照射することにより、三次元モデルの中に二次元の断面像を描出することができる。従って、二次元の診断画像と三次元モデル内の二次元の断面像とを対比させることによって、二次元の診断画像が臓器又は器官のどの部分に該当するかが理解でき、画像診断における診断画像の理解が容易となる。【００９２】
（３）このため、臨床経験に乏しい研修医や臨床経験のない医学部学生、或いは患者でも二次元画像を容易に三次元的に理解できるので、インフォームド・コンセントにあたって患者の理解も得られ易くなり、情報の共有が容易となる。【００９３】
（４）更には、医学生或いは臨床経験に乏しい研修医の場合も、画像診断における撮像部位の習得が容易になることが期待できるので、医療研修教材として好適である。
【符号の説明】
【００９４】
１  透明ブロック、  １ａ  透明ブロック、  １０  三次元モデル、  １０ａ  胴体、  １０ｂ  心臓、  １２  断面像、  １２ａ  断面像、  １２ｂ  断面像、  １２ｃ  断面像、  １２ｄ  断面像、  １４  輪郭、  １５  二次元断面像、  １６  乱反射面
２  レーザポインタ装置、  ２０  レーザ光
３  照射方向設定装置、３１  基台、  ３２  支柱、  ３２ａ  ラック部、  ３３  昇降体、  ３４  ホルダ、  ３４１  外ホルダ、  ３５  回動軸
４  載置台  
５  中空胴体、  ５０  肝臓、  ５１  脾臓、  ５２  膵臓、  ５３  右腎臓、  ５４  左腎臓、  ５５  膀胱、  ５６  前立腺
１００  画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置
１００ａ  画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置
１００ｂ  画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置
１００ｃ  画像診断における二次元の診断画像の理解を助ける装置
１２０  直線
Ｄ  ディスプレイ、  Ｍ  モータ、  Ｓ  スクリーン
【図１】
2012099087.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012099087.tif 000009
【国際調査報告】
2012099087.tif 000010
2012099087.tif 000011
2012099087.tif 000012
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