(57)【要約】【課題】３次元モデルの表面から任意の深さの部位を容易に指定できるようにする。【解決手段】部位指定装置１０は、３次元モデルデータ１１ａに基づいて３次元モデル１を表示する。次に部位指定装置１０は、表示された３次元モデル１の表面に対する閉曲線４の入力と、３次元モデル１の表面からの深さを指定する入力とを受け付ける。そして部位指定装置１０は、閉曲線４の入力と深さを指定する入力とに応じて、３次元モデル１の表面における閉曲線４に囲まれた領域５から、３次元モデル１の内部に向かって指定された深さの範囲内の部位を、３次元モデル１から選択する。【選択図】図１
2020181303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の３次元モデルを示す３次元モデルデータを記憶する記憶部と、
前記３次元モデルデータに基づいて前記３次元モデルを表示し、表示された前記３次元モデルの表面に対する閉曲線の入力と、前記３次元モデルの前記表面からの深さを指定する入力とに応じて、前記３次元モデルの前記表面における前記閉曲線に囲まれた領域から、前記３次元モデルの内部に向かって指定された前記深さの範囲内の部位を、前記３次元モデルから選択する処理部と、
を有する部位指定装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記領域内の点における法線方向の前記３次元モデルの厚さを算出し、前記厚さに対する前記深さの比率の入力を受け付け、前記厚さと前記比率に基づいて前記深さを決定する、
請求項１記載の部位指定装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記深さを表すバーを表示し、マウスホイールの回転量に応じて前記バーの長さを変更し、前記バーの長さに応じて前記深さを決定する、
請求項１または２記載の部位指定装置。
【請求項４】
前記３次元モデルデータは、多面体の要素の集合によって前記３次元モデルを表現しており、
前記処理部は、前記３次元モデルデータから前記部位に含まれる要素のリストを出力する、
請求項１ないし３のいずれかに記載の部位指定装置。
【請求項５】
前記３次元モデルデータは、３次元空間での位置が設定された複数の節点と、頂点の位置を示す節点が設定された多面体の要素の集合とによって前記３次元モデルを表現しており、
前記処理部は、前記領域に含まれる節点それぞれを中心とする前記深さの距離を半径とする球を生成し、前記球内の節点を有する要素を前記リストに含める、
請求項４記載の部位指定装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記閉曲線上の複数の点それぞれを通る法線を生成し、前記球内に含まれ、かつ隣接する前記法線間に設けた面と前記３次元モデルの前記表面とで囲まれた閉領域に含まれる要素を、前記リストに含める、
請求項５記載の部位指定装置。
【請求項７】
前記処理部は、選択した前記部位について、前記物体内の他の部分と違う性質を持つことを示す情報を出力する、
請求項１ないし６のいずれかに記載の部位指定装置。
【請求項８】
コンピュータが、
物体の３次元モデルを示す３次元モデルデータに基づいて前記３次元モデルを表示し、
表示された前記３次元モデルの表面に対する閉曲線の入力と、前記３次元モデルの前記表面からの深さを指定する入力とに応じて、前記３次元モデルの前記表面における前記閉曲線に囲まれた領域から、前記３次元モデルの内部に向かって指定された前記深さの範囲内の部位を、前記３次元モデルから選択する、
部位指定方法。
【請求項９】
コンピュータに、
物体の３次元モデルを示す３次元モデルデータに基づいて前記３次元モデルを表示し、
表示された前記３次元モデルの表面に対する閉曲線の入力と、前記３次元モデルの前記表面からの深さを指定する入力とに応じて、前記３次元モデルの前記表面における前記閉曲線に囲まれた領域から、前記３次元モデルの内部に向かって指定された前記深さの範囲内の部位を、前記３次元モデルから選択する、
処理を実行させる部位指定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部位指定装置、部位指定方法、および部位指定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータを用いて作成した３次元モデルは、さまざまな分野で利用することができる。例えばコンピュータは、複雑な構造を有する物体の３次元モデルを用いて、その物体の運動などのシミュレーションを行い、その物体の特性を解析することができる。シミュレーションには、例えば心臓の３次元モデルを用いて心臓の挙動を再現する心臓シミュレーションがある。
【０００３】
３次元モデルを用いたシミュレーションを行う場合、３次元モデルで表される物体の部位ごとに物理特性を示す物性値が設定される。そのため、シミュレーションを高精度に行うには、特定の物性値を有する部位を、３次元モデル上で指定することとなる。例えば心臓の心筋に梗塞部位がある場合、その梗塞部位の物性値は他の心筋と異なる。心臓における心筋の梗塞部位を指定する場合、ユーザは、梗塞部位の心筋の表面に表れている部分だけでなく、心筋の内部に埋まった部分も含めて、３次元モデルにおける梗塞部位に該当する領域を指定する。
【０００４】
３次元モデルを用いたシミュレーションに関する技術としては、例えば、臓器における疾患部位の特定の容易化を図る描画プログラムが提案されている。また患者の生体内ボリュームの機能的イメージングモダリティから得られた機能的画像に基づき所望の形状の物体（例えば、組織、神経、癌）の位置を決定するための方法も提案されている。また心筋の梗塞部位を効率的に指定する指定装置も提案されている。さらに、全身循環を考慮した脳血流シミュレーションの可視化に関する提案もされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２５４４４５号公報
【特許文献２】特表２０１６−５０９５０８号公報
【特許文献３】特開２０１９−２８５７４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】藤澤慶、小林匡治、山田茂樹、高木周、大島まり、“全身循環を考慮した脳血流シミュレーションと可視化”生産研究、東京大学生産技術研究所、2013年5月1日、65巻3号, p.281-284
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の技術では、物体の表面に一部が露出しているものの、他の部分が物体内部に埋もれている部位を、ユーザがその物体の立体的な位置関係で把握している場合、ユーザは、３次元モデル上で該当部位の領域を簡単に指定することができない。例えばコンピュータは、３次元モデルの断面図または３次元モデルの表面を２次元に写像展開した平面図上でユーザが部位の範囲を指定させることができる。この場合、ユーザは、部位が占める領域を物体の立体的な位置関係で把握しているにもかかわらず、部位が占める領域を平面上での範囲に置き換えて指定することとなり、正しい範囲を指定するのが簡単ではない。
【０００８】
１つの側面では、本件は、一部が物体内部に埋もれた部位の３次元モデル上での領域を容易に指定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１つの案では、以下に示す記憶部と処理部とを有する部位指定装置が提供される。
記憶部は、物体の３次元モデルを示す３次元モデルデータを記憶する。処理部は、３次元モデルデータに基づいて３次元モデルを表示し、表示された３次元モデルの表面に対する閉曲線の入力と、３次元モデルの表面からの深さを指定する入力とに応じて、３次元モデルの表面における閉曲線に囲まれた領域から、３次元モデルの内部に向かって指定された深さの範囲内の部位を、３次元モデルから選択する。
【発明の効果】
【００１０】
１態様によれば、３次元モデルの表面から任意の深さの部位を容易に指定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る部位選択方法の一例を示す図である。
【図２】第２の実施の形態のシステム構成例を示す図である。
【図３】部位指定装置のハードウェアの一構成例を示す図である。
【図４】部位指定装置の機能を示すブロック図である。
【図５】心臓の３次元モデルデータの一例を示す図である。
【図６】梗塞部位指定画面の一例を示す図である。
【図７】梗塞部位の深さの指定例を示す図である。
【図８】心筋の断面を示す図である。
【図９】心筋の厚みの計算手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】デプスゲージの一例を示す図である。
【図１１】デプスゲージを用いた梗塞深さの設定例を示す図である。
【図１２】梗塞表面域の決定例を示す図である。
【図１３】梗塞部位を示す閉領域の決定方法の一例を示す図である。
【図１４】閉領域Ｖd内の要素の決定例を示す図である。
【図１５】梗塞要素決定処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１６】半径ｄの球内部要素を抽出する処理の詳細手順を示すフローチャートである。
【図１７】要素リストの一例を示す図である。
【図１８】梗塞部位を切除した場合の３次元モデルの表示例を示す図である。
【図１９】制御点を用いた閉曲線の生成例を示す図である。
【図２０】深さの異なる梗塞部位の指定例を示す図である。
【図２１】深さの異なる梗塞部位を切除した３次元モデルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施の形態について図面を参照して説明する。なお各実施の形態は、矛盾のない範囲で複数の実施の形態を組み合わせて実施することができる。
〔第１の実施の形態〕
まず第１の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、第１の実施の形態に係る部位選択方法の一例を示す図である。図１の例では、部位指定装置１０が部位選択方法を実施する。部位指定装置１０は、例えば部位選択方法の処理手順が記述された部位選択プログラムを実行することにより、部位選択方法を実施することができる。
【００１４】
部位指定装置１０は、記憶部１１と処理部１２とを有する。記憶部１１は、例えば部位指定装置１０が有するメモリ、またはストレージ装置である。処理部１２は、例えば部位指定装置１０が有するプロセッサ、または演算回路である。
【００１５】
記憶部１１は、物体の３次元モデル１を示す３次元モデルデータ１１ａを記憶する。
処理部１２は、記憶部１１に記憶された３次元モデルデータ１１ａに基づいて、３次元モデル１の表面から所定の深さの範囲の部位を選択する。例えば処理部１２は、３次元モデルデータ１１ａに基づいて、３次元モデル１を表示する。
【００１６】
次に処理部１２は、表示された３次元モデル１の表面に対する閉曲線４の入力と、３次元モデル１の表面からの深さを指定する入力とを受け付ける。例えばユーザは、マウスを操作し、３次元モデル１の表面上に閉曲線４を描くように、マウスカーソル２を移動させる。処理部１２は、マウスカーソル２の移動経路を、閉曲線４の入力として取得する。
【００１７】
処理部１２は、閉曲線４で囲まれた領域５内の点における３次元モデル１の厚さを基準として、深さの量の指定入力を受け付けることができる。この場合、処理部１２は、領域５内の点における法線方向の３次元モデル１の厚さを算出し、その厚さに対する深さの比率の入力を受け付ける。そして処理部１２は、厚さと比率に基づいて深さを決定する。
【００１８】
また処理部１２は、深さを指定する入力を、例えば深さを表すバー３を用いて受け付けることができる。その場合、処理部１２は、深さを表すバー３を表示する。そして処理部１２は、マウスホイールの回転量に応じてバー３の長さを変更し、バー３の長さに応じて深さを決定する。例えばバー３の長さが、３次元モデル１の厚さに対する比率を示す場合、処理部１２は、３次元モデル１の厚さに対してバー３の長さで示される比率を乗算することで、深さを計算する。
【００１９】
そして処理部１２は、閉曲線４の入力と深さを指定する入力とに応じて、３次元モデル１の表面における閉曲線４に囲まれた領域５から、３次元モデル１の内部に向かって指定された深さの範囲内の部位を、３次元モデル１から選択する。例えば３次元モデルデータ１１ａが多面体の要素の集合によって３次元モデル１を表現している場合、処理部１２は、３次元モデルデータ１１ａから選択された部位に含まれる要素のリストを出力する。
【００２０】
具体的には、３次元モデルデータ１１ａは、３次元空間での位置が設定された複数の節点と、頂点の位置を示す節点が設定された多面体の要素の集合とによって３次元モデル１を表現できる。処理部１２は、領域５に含まれる節点それぞれを中心とする深さの距離を半径とする球を生成し、球内の節点を有する要素をリストに含める。
【００２１】
また処理部１２は、閉曲線４上の複数の点それぞれを通る法線を生成し、球内に含まれ、かつ隣接する法線間に設けた面と３次元モデル１の表面とで囲まれた閉領域に含まれる要素を、リストに含めるようにしてもよい。
【００２２】
処理部１２は、例えば３次元モデル１から選択された部位を切り取った形状を表示することができる。３次元モデル１が心臓のモデルであり、選択された部位が心筋の梗塞部位の場合、処理部１２は、梗塞部位を切除した後の心臓の形状の３次元モデル１を表示することができる。図１には、処理部１２が心臓の３次元モデル１から梗塞部位を選択し、梗塞部位を切除した後の３次元モデル１ａを表示している。また図１では、３次元モデル１ａの表示例の横に、梗塞部位の切除部分におけるＸ−Ｘ断面を示している。Ｘ−Ｘ断面に示すように、３次元モデル１ａでは、選択された部位（梗塞部位）の部分が欠けた形状となっている。
【００２３】
このような部位指定装置１０によれば、閉曲線４の入力と深さを指定する入力とを行うだけで、物体の内部に一部が埋もれている部位の３次元モデル１上での領域を容易に指定することが可能となる。例えば３次元モデル１が複雑な曲面形状の場合、表面から所定の深さで埋もれた部位の形状も複雑な曲面を有する。そのような複雑な曲面形状を、ユーザが直接指定するのは容易ではない。特に選択対象の部位における３次元モデル１の内部に埋もれた面（該当部位の領域と他の領域との境界面）は、図１に示す部位選択方法を用いない場合、ユーザは新たな曲面の定義を入力することとなる。目的の曲面を新たに定義するのは、手間のかかる作業である。それに対して、図１に示す部位選択方法を用いれば、ユーザは、閉曲線４の入力と深さを指定する入力を行えばよく、容易に目的の部位を指定することができる。
【００２４】
しかも、図１に示す部位選択方法では、ユーザが物体における立体的な位置関係で部位の位置を把握している場合に、立体的な３次元モデル１上で閉曲線４を指定することができ、ユーザの把握している閉曲線４の位置および形状をそのまま指定すればよい。そのため、正確な閉曲線４の指定が容易である。
【００２５】
なお処理部１２によって指定された部位を示す情報は、例えば３次元モデル１を用いたシミュレーションに利用することができる。指定された部位を示す情報をシミュレーションに利用する場合、処理部１２は、該当部位について、物体内の他の部分と違う性質を持つことを示す情報を出力する。他と異なる部位の性質としては、例えば電気伝導度や剛性などがある。
【００２６】
例えば３次元モデル１が心臓のモデルであり、処理部１２が心臓の梗塞部位を選択した場合、処理部１２は、選択した部位が、心筋が梗塞している梗塞部位であることを示す情報を出力する。例えば処理部１２は、梗塞部位を示す要素のリストを、心臓シミュレーションを行うコンピュータ（心臓シミュレータ）に送信する。心臓シミュレータは、梗塞部位の物性値（電気伝導度や剛性）を他の心筋と異なる値に設定して心臓シミュレーションを実行する。これにより、心筋梗塞を患う患者の正確な心臓シミュレーションが可能となる。
【００２７】
〔第２の実施の形態〕
次に第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、患者の心臓の３次元モデルを用いた心臓シミュレーションを行う際に、心臓の梗塞部位を容易に指定可能なシステムである。
【００２８】
図２は、第２の実施の形態のシステム構成例を示す図である。例えば部位指定装置１００が、ネットワーク２０を介して心臓シミュレータ２００に接続されている。部位指定装置１００は、ユーザからの操作に応じて、患者の心臓の３次元モデルに対して、該当患者の梗塞部位を設定する。部位指定装置１００は、梗塞部位を示す情報を、心臓シミュレータ２００に送信する。
【００２９】
心臓シミュレータ２００は、梗塞部位を含む患者の心臓の３次元モデルを用いて、心臓の挙動のシミュレーションを行う。例えば心臓シミュレータ２００は、梗塞部位の物性値を他の心筋と異なる値に設定し、梗塞部位が存在する場合を想定した心臓シミュレーションを実行する。
【００３０】
図３は、部位指定装置のハードウェアの一構成例を示す図である。部位指定装置１００は、プロセッサ１０１によって装置全体が制御されている。プロセッサ１０１には、バス１０９を介してメモリ１０２と複数の周辺機器が接続されている。プロセッサ１０１は、マルチプロセッサであってもよい。プロセッサ１０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。プロセッサ１０１がプログラムを実行することで実現する機能の少なくとも一部を、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路で実現してもよい。
【００３１】
メモリ１０２は、部位指定装置１００の主記憶装置として使用される。メモリ１０２には、プロセッサ１０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、メモリ１０２には、プロセッサ１０１による処理に利用する各種データが格納される。メモリ１０２としては、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性の半導体記憶装置が使用される。
【００３２】
バス１０９に接続されている周辺機器としては、ストレージ装置１０３、グラフィック処理装置１０４、入力インタフェース１０５、光学ドライブ装置１０６、機器接続インタフェース１０７およびネットワークインタフェース１０８がある。
【００３３】
ストレージ装置１０３は、内蔵した記録媒体に対して、電気的または磁気的にデータの書き込みおよび読み出しを行う。ストレージ装置１０３は、コンピュータの補助記憶装置として使用される。ストレージ装置１０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、および各種データが格納される。なお、ストレージ装置１０３としては、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）を使用することができる。
【００３４】
グラフィック処理装置１０４には、モニタ２１が接続されている。グラフィック処理装置１０４は、プロセッサ１０１からの命令に従って、画像をモニタ２１の画面に表示させる。モニタ２１としては、有機ＥＬ（Electro Luminescence）を用いた表示装置や液晶表示装置などがある。
【００３５】
モニタ２１は、例えば３Ｄ（3-Dimensional）表示可能なモニタである。モニタ２１に表示された画像は、３Ｄめがね２９を用いて立体的に見ることができる。モニタ２１は、例えばパッシブ型円偏光型３Ｄディスプレイである。この場合、３Ｄめがね２９は、左右のグラスに方向軸の異なる円偏光フィルタが設けられている。
【００３６】
入力インタフェース１０５には、キーボード２２とマウス２３とが接続されている。入力インタフェース１０５は、キーボード２２やマウス２３から送られてくる信号をプロセッサ１０１に送信する。マウス２３は、例えば左右のボタンの間にマウスホイールを有する。なお、マウス２３は、ポインティングデバイスの一例であり、他のポインティングデバイスを使用することもできる。他のポインティングデバイスとしては、タッチパネル、タブレット、タッチパッド、トラックボールなどがある。
【００３７】
光学ドライブ装置１０６は、レーザ光などを利用して、光ディスク２４に記録されたデータの読み取りを行う。光ディスク２４は、光の反射によって読み取り可能なようにデータが記録された可搬型の記録媒体である。光ディスク２４には、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）などがある。
【００３８】
機器接続インタフェース１０７は、部位指定装置１００に周辺機器を接続するための通信インタフェースである。例えば機器接続インタフェース１０７には、メモリ装置２５やメモリリーダライタ２６を接続することができる。メモリ装置２５は、機器接続インタフェース１０７との通信機能を搭載した記録媒体である。メモリリーダライタ２６は、メモリカード２７へのデータの書き込み、またはメモリカード２７からのデータの読み出しを行う装置である。メモリカード２７は、カード型の記録媒体である。
【００３９】
ネットワークインタフェース１０８は、ネットワーク２０に接続されている。ネットワークインタフェース１０８は、ネットワーク２０を介して、他のコンピュータまたは通信機器との間でデータの送受信を行う。
【００４０】
部位指定装置１００は、以上のようなハードウェア構成によって、第２の実施の形態の処理機能を実現することができる。心臓シミュレータ２００も、図３に示した部位指定装置１００と同様のハードウェアにより実現することができる。また、第１の実施の形態に示した部位指定装置１０も、図３に示した部位指定装置１００と同様のハードウェアにより実現することができる。
【００４１】
部位指定装置１００は、例えばコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより、第２の実施の形態の処理機能を実現する。部位指定装置１００に実行させる処理内容を記述したプログラムは、さまざまな記録媒体に記録しておくことができる。例えば、部位指定装置１００に実行させるプログラムをストレージ装置１０３に格納しておくことができる。プロセッサ１０１は、ストレージ装置１０３内のプログラムの少なくとも一部をメモリ１０２にロードし、プログラムを実行する。また部位指定装置１００に実行させるプログラムを、光ディスク２４、メモリ装置２５、メモリカード２７などの可搬型記録媒体に記録しておくこともできる。可搬型記録媒体に格納されたプログラムは、例えばプロセッサ１０１からの制御により、ストレージ装置１０３にインストールされた後、実行可能となる。またプロセッサ１０１が、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み出して実行することもできる。
【００４２】
次に、３次元モデルにおける梗塞部位の指定の困難性について説明する。
例えば部位指定装置１００が、心臓の３次元モデルの心室内膜および外膜それぞれを２次元に写像展開した平面に対する梗塞部位を示す特定個数の点情報の指定入力に基づき、３次元モデル内の心臓の梗塞部位を指定するものとする。この場合、部位指定装置１００は、３次元の心筋情報を２次元平面に一度落とす。その後、ユーザは平面図上の点を複数指定する。部位指定装置１００は、ユーザからの平面図上の点の入力を受け付け、指定された点の情報を再度３次元情報に直すことにより心筋梗塞領域を指定する。例えば部位指定装置１００は、平面上に指定された複数の点を閉曲線で結び、それを心筋の深さ方向に伸ばすことによって心筋梗塞部位を指定する。この場合、ユーザは複数の点を指定すればよく、複数の点を閉曲線で囲む部分は部位指定装置１００により自動的に行われる。
【００４３】
このような２次元平面上でユーザが梗塞部位を指定する場合、ユーザが行う手作業部分は平面図上での複数の点の指定だけである。一方で、平面を用いた梗塞部位の指定では、本来３次元的である情報を２次元情報に射影してから領域を指定するため、以下のような問題点がある。
【００４４】
［問題点１］
２次元の平面上での梗塞部位の指定は、本来３次元的な心臓の構造を平面情報に射影したのち、平面図上で領域指定をすることとなる。しかしながら、医師が視認する患者の心臓は平面ではなく、あくまで立体像である。そのため医師が認識した梗塞部位の２次元の平面上での位置が正確には分からず、医師によって指定された梗塞部位の領域が、医師が認識していた領域と異なってしまう場合がある。
【００４５】
この問題点について世界地図を例にとって説明する。地球儀は３次元情報であるが、地球儀上の閉領域を平面図に落とされた図面にて領域を指定することを考える。代表的な平面図としてはメルカトル図法がある。メルカトル図法は、正角図法であり、図中に表れる何らかの角度（例えば２点間を結ぶ直線と経線とのなす角度）は、立体の表面上での角度と同じである。角度が同じということは、十分に狭い範囲であれば形状が正しいことを意味する。その一方で、メルカトル図法では面積が犠牲にされている。すなわちメルカトル図法では高緯度領域に行くほど面積の情報が食い違ってしまう。
【００４６】
メルカトル図法に限らず、立体を射影した平面図は、何の物理量を平面図中で保存するかによって、欠落する情報が異なる。前述のメルカトル図法の場合、等角航路が正確になるようにし、航路を確保する目的で作成されるが、代わりに距離や面積の情報が犠牲になる。このように本質的に立体の曲面情報を平面図に直す時には、何らかの情報が不正確になる。
【００４７】
心臓シミュレーションを行う場合において、梗塞部位の面積と梗塞部位の形状との両方が重要である。立体図であれば、梗塞部位の面積と形状との両方を正確に表すことができる。したがって立体図に対して梗塞部位を直接指定できれば、面積と形状とが正確な梗塞部位の領域を指定することができ、正確な心臓シミュレーションが可能となる。
【００４８】
［問題点２］
医師が梗塞部位を指定する場合、現実に近い３次元モデルに対して、梗塞部位を直接、直感的に指定できることが理想である。しかし、心臓上の点を選択するだけでの梗塞部位の指定は、直感的とは言い難い。医師にとっては、手術の際の切り取り対象の部位を指定する場合のように、手を動かして手の動きに沿って梗塞部位を指定できるのが直感的と言える。平面上の点の指定は、このような直感的な指定と大きく異なる。
【００４９】
［問題点３］
平面上の点の指定での梗塞部位の指定では、心臓表面からの心筋梗塞部位の深さの指定が難しい。心筋梗塞が起きている領域は心臓のうちの一部である。そのため、心臓表面で梗塞している表面上の領域も有限であり、深さも有限である。そして、梗塞部位の場所によって梗塞を起こしている深さも違う。このように梗塞部位は場所によって深さが異なるが、平面上での点の指定だけでは、深さの違いを適切に指定することができない。
【００５０】
上記の問題点１、問題点２、および問題点３を解決することが課題である。この３つの問題点を解決するための課題を整理すると以下のようになる。
［課題１］
医師が自らの目で心臓データの奥行きを含めて認識できる表現を用いること。
【００５１】
［課題２］
医師が自らの手で、メスを使う場合のような直感的な操作で、心筋梗塞部位を簡単に指定できること。
【００５２】
［課題３］
心臓の表面に沿って選択された梗塞部位の深さの情報を視覚情報としてわかりやすく表示すること。
【００５３】
第２の実施の形態に係る部位指定装置１００は、このような課題を解決するために、心臓の３次元モデルを３Ｄ表示用のモニタ２１によって立体的に表示し、ユーザによるマウス操作に基づいて、３次元モデルの表面から任意の深さの梗塞部位を指定可能とする。部位指定装置１００が心臓の３次元モデルを立体表示することで、物体の奥行情報を際立たせることができる。これにより、医師であるユーザは、実際の心臓上の梗塞部位の位置を、３次元モデル上に容易に指定できる。また部位指定装置１００が、通常のマウス操作による領域および深さの指定による梗塞部位の指定を受け付けることで、ユーザは、メス操作に似た操作感で、直感的な領域指定が可能となる。
【００５４】
なお、マウス操作に代えて、手術に使用するメスに似せた形状のポインティングデバイスを用いることで、さらにメス操作に似せた入力環境を得ることもできる。例えばタブレット用のペンをメス型にすることができる。またタッチパネルへの入力用のスタイラスをメス型にしてもよい。同様に、画面に表示されるマウスカーソルの形状をメス型にしてもよい。
【００５５】
以下、部位指定装置１００の機能について詳細に説明する。
図４は、部位指定装置の機能を示すブロック図である。部位指定装置１００は、記憶部１１０，心筋モデル表示部１２０、梗塞表面域決定部１３０、梗塞深さ決定部１４０、梗塞要素決定部１５０、および梗塞要素情報送信部１６０を有する。
【００５６】
記憶部１１０は、心臓の３次元モデルを表す３次元モデルデータ１１１を記憶する。３次元モデルデータ１１１は、例えば多数の四面体の要素の位置、および形状のデータである。
【００５７】
心筋モデル表示部１２０は、心臓の心筋形状を表す３次元モデルに基づいて、心臓の立体画像を表示する。また心筋モデル表示部１２０は、梗塞部位に含まれる要素を示す梗塞要素情報を受信すると、心臓の立体画像上で梗塞部位を他の部位と区別して３次元モデルを表示する。例えば心筋モデル表示部１２０は、梗塞部位を除外した３次元モデルを表示することができる。
【００５８】
梗塞表面域決定部１３０は、心臓の梗塞部位の心筋表面に露出している範囲（梗塞表面域）を決定する。例えば梗塞表面域決定部１３０は、心臓の３次元モデルの表示画面上で、ユーザがポインタ操作によって囲んだ閉領域を、梗塞表面域に決定する。
【００５９】
梗塞深さ決定部１４０は、梗塞部位の心筋表面からの深さを決定する。例えば梗塞深さ決定部１４０は、心筋の厚さを基準とした場合の梗塞部位の厚みを指定するデプスゲージを表示し、そのデプスゲージを用いてユーザが指定した厚みに応じて、梗塞部位の深さを決定する。
【００６０】
梗塞要素決定部１５０は、決定した梗塞範囲内の決定した深さの領域を梗塞領域とし、３次元モデルから、梗塞部位に含まれる要素を梗塞要素として抽出する。例えば梗塞要素決定部１５０は、３次元モデルを構成する要素のうち、梗塞領域に少なくとも一部が含まれる要素を、梗塞要素とする。梗塞要素決定部１５０は、例えば梗塞要素を示す梗塞要素情報を心筋モデル表示部１２０と梗塞要素情報送信部１６０とに送信する。
【００６１】
梗塞要素情報送信部１６０は、梗塞要素情報を心臓シミュレータ２００に送信する。心臓シミュレータ２００は、梗塞要素情報に基づいて、電気伝導度や剛性などの物性量の物性値を変更して心臓シミュレーションを実施する。
【００６２】
なお、図４に示した各要素間を接続する線は通信経路の一部を示すものであり、図示した通信経路以外の通信経路も設定可能である。また、図４に示した各要素の機能は、例えば、その要素に対応するプログラムモジュールをコンピュータに実行させることで実現することができる。
【００６３】
次に記憶部１１０に格納される３次元モデルデータ１１１について、具体的に説明する。
図５は、心臓の３次元モデルデータの一例を示す図である。３次元モデルデータ１１１には、例えば節点情報テーブル１１１ａと要素情報テーブル１１１ｂとが含まれる。節点情報テーブル１１１ａには、節点ごとに、節点番号と、節点の位置を示す座標とが設定されている。節点情報テーブル１１１ａにおける各節点の座標は、シミュレーション実行前の状態における節点の位置を示している。要素情報テーブル１１１ｂには、要素ごとに、要素番号と、４面体の要素の頂点となる節点の節点番号とが設定されている。
【００６４】
図５に示した３次元モデルデータ１１１に基づいて、心臓の心筋を表す３次元モデルが生成できる。例えば心筋モデル表示部１２０は、３次元モデルデータ１１１に基づいて生成した３次元モデルデータを、梗塞部位指定画面内に表示する。
【００６５】
図６は、梗塞部位指定画面の一例を示す図である。梗塞部位指定画面４０には、心筋の３次元モデル４１が立体画像で表示されている。また梗塞部位指定画面４０には、メスモード切り替えボタン４２が表示されている。
【００６６】
メスモード切り替えボタン４２は、マウスポインタによる操作モードを、梗塞部位の指定用のモード（メスモード）に変更するためのボタンである。メスモード切り替えボタン４２には、例えば手術用のメス型のアイコンが表示されている。
【００６７】
ユーザがメスモード切り替えボタン４２を選択すると、心筋モデル表示部１２０は、マウスポインタによる操作モードをメスモードに変更する。メスモードの間にユーザがメスモード切り替えボタン４２を再度選択すると、心筋モデル表示部１２０は、メスモードを解除する。このようにユーザは、ＧＵＩ（Graphical User Interface）画面上にあるメス型のアイコンで示されるメスモード切り替えボタン４２のマウス操作による選択により、メスモードのオンとオフを切り替えることができる。
【００６８】
メスモードがオンになると、心筋モデル表示部１２０は、梗塞部位指定画面４０内に、梗塞部位の深さを決めるためのデプスゲージ４３を表示する。デプスゲージ４３には、例えば心筋の厚さを「１００」とし、梗塞部位の心筋外膜からの深さを「０−１００」の範囲で指定したときの、深さの量がバーの長さで表示される。すなわち心筋の厚さに対して、梗塞部位が何％まで及んでいるのかが、デプスゲージ４３で示される。
【００６９】
なお梗塞部位の深さは、メスで梗塞部位を切り取ることを想定した場合の、メスの切り込みの深さに相当する。すなわち、医師であるユーザは、メスで梗塞部位を切り取ることを想像しながら、直感的に梗塞部位の深さを指定することができる。
【００７０】
メスモードがオンになったとき、心筋モデル表示部１２０は、心臓の３次元モデル４１の３次元仮想空間内での位置および向きを固定し、３次元モデル４１に対する梗塞部位の指定操作を可能な状態にする。
【００７１】
このように、３次元モデル４１の位置および向きを固定した状態を、以下、ユーザが掴んだ状態であると呼ぶ。なお、ユーザは例えばマウス２３の右ボタンを押すことで、心臓の３次元モデル４１を掴んだ状態を解除することができる。ユーザは、梗塞部位の指定操作を、３次元モデル４１を掴んだ状態で行う。
【００７２】
図７は、梗塞部位の深さの指定例を示す図である。例えばユーザは、メスモードをオンにした後、マウス２３を操作し、表示された３次元モデル４１の１点を選択する。心筋モデル表示部１２０は、例えば選ばれた点Ｐを、梗塞部位指定画面４０内で小さい色付きの点で表示する。またメスモードがオンにされたことで、心筋モデル表示部１２０は、梗塞部位指定画面４０上にデプスゲージ４３を表示する。
【００７３】
ユーザが指定した梗塞部位の深さは、デプスゲージ４３上にバー４４で表される。梗塞部位の深さは、梗塞深さ決定部１４０によって決定される。例えばユーザがマウス２３のマウスホイールを回転させると、梗塞深さ決定部１４０がマウスホイールの回転方向および回転角度に応じて、梗塞部位の深さを変更する。具体的には、梗塞深さ決定部１４０は、ユーザがマウスホイールを手前から奥に回転させると、回転量に応じてデプスゲージ４３のバー４４を伸ばす。また梗塞深さ決定部１４０は、ユーザがマウスホイールを奥から手前に回転させると、回転量に応じてデプスゲージ４３のバー４４を縮める。これにより、デプスゲージ４３に示されるバー４４の長さが、ユーザによって指定された梗塞部位の深さを表す。
【００７４】
図７に示すように、梗塞部位の深さは、バー４４によって、指定された点Ｐにおける心筋の厚さとの比率で表される。梗塞部位の深さが何ミリメートルになるのかは、心筋の厚さに応じて決まる。そこで梗塞深さ決定部１４０は、点Ｐが選択されると、点Ｐにおける心筋の厚さを計算する。
【００７５】
図８は、心筋の断面を示す図である。３次元モデル４１で示される心筋は、複数の節点４５によって形状が定義されている。３次元モデル４１では、外側の心筋表面Ｓ1と内側の心筋表面Ｓ2とに挟まれた領域が、心筋の存在する領域である。点Ｐにおける心筋の厚さＤは、点Ｐを通る法線ｌ1と、心筋表面Ｓ1および内側の心筋表面Ｓ2との交点間の距離である。点Ｐを通る法線ｌ1は、点Ｐにおける心筋表面Ｓ1の接平面Ｓnに垂直な直線である。
【００７６】
図９は、心筋の厚みの計算手順の一例を示すフローチャートである。以下、図９に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
［ステップＳ１０１］梗塞深さ決定部１４０は、点Ｐにおける外側の心筋表面Ｓ1の法線ベクトルと法線ｌ1とを求める。例えば梗塞深さ決定部１４０は、点Ｐにおける心筋表面Ｓ1の接平面Ｓnを算出する。次に梗塞深さ決定部１４０は、接平面Ｓnに垂直な法線ベクトルを算出する。そして梗塞深さ決定部１４０は、点Ｐを通り、算出した法線ベクトルと平行な直線を算出し、法線ｌ1とする。
【００７７】
［ステップＳ１０２］梗塞深さ決定部１４０は、法線ｌ1と内側の心筋表面Ｓ2との交点Ｐ’を求める。
［ステップＳ１０３］梗塞深さ決定部１４０は、２点ＰＰ’間の距離を計算し、計算した距離を心筋の厚さＤとする。
【００７８】
梗塞深さ決定部１４０は、計算した心筋の厚さＤを、心筋モデル表示部１２０に送信する。すると心筋モデル表示部１２０は、デプスゲージ４３の横に、選択した点Ｐでの心筋の厚さＤを表示する。
【００７９】
図１０は、デプスゲージの一例を示す図である。例えば心筋モデル表示部１２０は、心筋の厚さＤをわかりやすく表示するため、デプスゲージ４３の左側に実際の厚さ（図１０の例ではｍｍ単位）を表示し、デプスゲージ４３の右側にその点での厚さを「１００」とした１００分率の目盛りを表示する。１００分率の目盛り最小値は０である。
【００８０】
デプスゲージ４３の横には、梗塞深さ設定値を示す矢印４６が示されている。点Ｐを選択した段階では梗塞深さは指定されていない。図１０の例では梗塞深さの初期値は最小値「０」であり、梗塞深さ設定値の矢印４６は「０％」の位置を指し示している。
【００８１】
図１０に示すようなデプスゲージ４３を参照し、ユーザは、患者の梗塞部位の厚さに応じた梗塞深さを設定する。例えばユーザは、梗塞深さを設定するため、マウスの中央ボタン（ホイール式の場合はホイール）を押す。梗塞深さ決定部１４０は、中央ボタンが押されたことを検知すると、処理のモードを深さ決めモードに切り替える。なお梗塞深さ決定部１４０は、別途用意するアイコンが選択されたときに深さ決めモードに切り替えてもよい。
【００８２】
ユーザは、深さ決めモードに切り替わった後、マウスホイールを前後に回転させることで、深さを調整する。例えばユーザがマウスホイールを手前から奥に動かすと、梗塞深さ決定部１４０は、梗塞深さを増加させ、デプスゲージ４３のバー４４を上に伸ばす。またユーザがマウスホイールを奥から手前に動かすと、梗塞深さ決定部１４０は、梗塞深さを減少させ、デプスゲージ４３のバー４４を下に縮める。
【００８３】
なお梗塞深さ決定部１４０は、バー４４の長さに応じてバー４４の色を変えることもできる。例えば梗塞深さ決定部１４０は、バー４４が長くなるほど、色を濃くする。
このように、梗塞深さ決定部１４０が梗塞深さの設定値に応じてバー４４の長さや色を変えて表示することで、ユーザは、今どのくらいの梗塞深さに設定されているのかが容易に認識できる。
【００８４】
図１１は、デプスゲージを用いた梗塞深さの設定例を示す図である。ユーザがマウスホイールを回転させることで、デプスゲージ４３内のバー４４が伸び縮みする。バー４４の最上部の横には、現在の梗塞深さ設定値を示す矢印４６と、１００分率による梗塞深さ（心筋の厚さの何％か）を示す数値とが示されている。
【００８５】
梗塞深さ決定部１４０は、初期状態では、例えばマウスホイールが１回転（３６０度）するとバー４４の長さが「０％」から最大値「１００％」まで到達するようにする。梗塞深さ決定部１４０は、マウスホイールの１回転あたりでデプスゲージ４３が何％埋まるかをユーザの入力に応じて設定することもできる。例えば梗塞深さ決定部１４０は、マウスホイール１回転の回転角（３６０度）を単位回転角とし、単位回転角だけマウスホイールが回転したときの梗塞深さの増減量をユーザからの入力に応じて変更する。
【００８６】
ユーザに単位回転角当りの梗塞深さの増減量の数値入力を求めると操作性が悪いため、梗塞深さ決定部１４０は、梗塞深さの増減量変更用のショートカットキーを定義する。例えば梗塞深さ決定部１４０は、キーボードの２つのキーにショートカットキーを定義する。例えば梗塞深さ決定部１４０は、キーボード上のＦ８キーとＦ９キーに、単位回転角当りの梗塞深さの増減量変更用のショートカットキーを割り当てる。
【００８７】
梗塞深さ決定部１４０は、一方のショートカットキー（例えばＦ８）が押下されると単位回転角当りの梗塞深さの増減量を、現在の２倍にする。また梗塞深さ決定部１４０は、もう一方のショートカットキー（例えばＦ９）が押下されると単位回転角当りの梗塞深さの増減量を、現在の１／２倍にする。
【００８８】
これにより、ユーザは画面から目を離すことなくこれらのショートカットキーを押しながらデプスゲージ４３における深さバーの増減幅を調節することができる。なお梗塞深さ決定部１４０は、単位回転角をリセットするために、角度リセットボタンも用意し、ショートカットキーに割り当ててもよい。梗塞深さ決定部１４０は、例えばＦ１０キーを角度リセットキーに割り当てる。
【００８９】
このようにしてユーザは目で画面を見ながら、片手をマウスに当て、もう片手をキーボードに当てながら操作できる。例えば、マウスホイール１回転（３６０度）でデプスゲージ４３に示されるバー４４が０％から１００％となる状態のとき、ユーザがＦ８キーを一回押すと、梗塞深さ決定部１４０は、マウスホイール０．５回転（１８０度）でバー４４が０％から１００％となるように、マウスホイールの回転角度に応じたバー４４の増減量を変更する。ユーザがもう一回Ｆ８キーを押すと、梗塞深さ決定部１４０は、０．２５回転（９０度）でバー４４が０％から１００％となるように、マウスホイールの回転角度に応じたバー４４の増減量を変更する。このように単位回転角当りの梗塞深さの増減量を増加させると、梗塞深さの大幅な変更を迅速に行うことができる。
【００９０】
またマウスホイール１回転（３６０度）でデプスゲージ４３に示されるバー４４が０％から１００％となる状態のとき、ユーザがＦ９キーを１回押すとマウスホイール１回転（３６０度）でバー４４が０％から５０％となる。ユーザがもう一回Ｆ９キーを押すと、マウスホイール１回転（３６０度）でバー４４が０％から２５％となる。このように単位回転角当りの梗塞深さの増減量を減少させると、梗塞深さの微調整がしやすくなる。
【００９１】
なお、マウスホイールによっては最小回転角が大きくなる場合があり、単位回転角当りの梗塞深さの増減量が調整できたとしても、丁度よい数値に調整しづらいケースがある。そこで梗塞深さ決定部１４０は、デプスゲージ４３の値の横に示されている矢印４６をユーザが左クリックしながらマウス２３を前後させた場合、マウスの移動量に応じて梗塞深さを微調整する。マウス２３の前後のほうがマウスホイールの回転より細かな操作が可能であり、マウス２３の移動で梗塞深さを調整できることにより、微調整が容易となる。
【００９２】
梗塞深さ決定部１４０は、ユーザがもう一度マウスの中央ボタンを押すと、深さ決めモードを解除する。梗塞深さ決定部１４０は、深さ決めモードが解除されたときの梗塞深さｄを主記憶装置に格納する。深さ決めモードが解除されると、梗塞深さ決定部１４０は、例えばマウスカーソルを点Ｐの位置に自動で移動する。
【００９３】
ユーザがメスモードで深さを決めるときに、点Ｐを選択した状態からボタンをリリース（離して）いる可能性がある。その場合は、ユーザがマウス２３を操作してマウスカーソルを点Ｐの近くに移動させると、心筋モデル表示部１２０は、例えば点Ｐにマウスカーソルが重なったときに点Ｐの色を変更する。点Ｐにマウスカーソルが重なった状態でユーザがマウス２３の左クリックボタンを押すと、心筋モデル表示部１２０は、点Ｐを再度選択する。
【００９４】
ユーザが点Ｐを選択した状態で、マウス２３の左ボタンを押しながらマウス２３を動かすと、梗塞表面域決定部１３０は、マウスカーソルの移動によって示される範囲内の領域を、梗塞表面域に決定する。梗塞表面域内の点Ｐで指定した梗塞深さの範囲内の心筋が梗塞部位となる。
【００９５】
図１２は、梗塞表面域の決定例を示す図である。例えば梗塞表面域決定部１３０は、ユーザがマウスカーソルを移動させると、マウスカーソルの軌跡に沿って線を描く。例えばユーザは、マウスカーソルを点Ｐ（図７参照）から開始して、心筋表面上に表れている梗塞部位の範囲を囲むようにマウスカーソルを移動させ、さらにマウスカーソルを点Ｐ移動させる。すると、梗塞表面域決定部１３０は、心筋表面上にて始点と終点を点Ｐにするような閉曲線ＣAを生成する。梗塞表面域決定部１３０は、閉曲線ＣAによって囲まれる曲面ＳAを、梗塞表面域とする。
【００９６】
梗塞要素決定部１５０は、梗塞深さと梗塞表面域とが決まると、梗塞部位を示す閉領域を決定する。以下、閉領域の決定方法を説明する。
図１３は、梗塞部位を示す閉領域の決定方法の一例を示す図である。梗塞要素決定部１５０は、外側の心筋表面の閉曲線ＣAの長さを求め、その長さをＭ分割（Ｍは２以上の整数）するような、閉曲線ＣA上の点Ｐm（ｍ＝１，２，…，Ｍ）を選ぶ。梗塞要素決定部１５０は、点Ｐmそれぞれについて、点Ｐmを通り心筋表面に対して垂直な法線ｌmを生成する。梗塞要素決定部１５０は、法線ｌmと内側の心筋表面との交点をＰ'mとする。このとき曲面｛Ｐm，Ｐ'm，Ｐ (m+1)，Ｐ' (m+1)｝は分割数Ｍが大きい場合平面とみなしてよい。そこで梗塞要素決定部１５０は、ｍ＝１，２，…，Ｍとすることで、点Ｐm，Ｐ'm，Ｐ (m+1)，Ｐ' (m+1)を頂点とするＭ個の平面Ｓmを生成する。梗塞要素決定部１５０は、Ｍ個の平面Ｓm（ｍ＝１，２，…，Ｍ）の集合を、心筋における梗塞部位の領域とそれ以外の領域との境界面ＳSideとする。
【００９７】
次に梗塞要素決定部１５０は、曲面ＳAと境界面ＳSideで囲まれる領域であって、曲面ＳAの各点から梗塞深さｄ内にある領域を、梗塞部位を表す閉領域Ｖdとする。そして梗塞要素決定部１５０は、閉領域Ｖd内にある要素を次のようにして決定する。
【００９８】
図１４は、閉領域Ｖd内の要素の決定例を示す図である。図１４には、閉領域Ｖdが存在する位置の心筋の上面図と、閉領域Ｖdが存在する位置での心筋の断面図とが示されている。断面図では、心臓の外側の心筋表面Ｓ1が左側であり、心臓の内側の心筋表面Ｓ2が右側である。なお図１４では、簡単のため閉領域Ｖdを直線で囲まれた正方形で示しているが、実際には閉領域Ｖdは曲線に囲まれた領域である。
【００９９】
梗塞要素決定部１５０は、閉領域Ｖdにおける外側の心筋表面Ｓ1上のすべての節点から、半径ｄの球を想定する。梗塞要素決定部１５０は、心筋表面Ｓ1上のすべての節点から半径ｄの球の範囲内に含まれ、かつ閉領域Ｖdの境界面ＳSideの内側にある節点を、閉領域Ｖd内にある節点として抽出する。梗塞要素決定部１５０は、心臓の３次元モデル４１を構成する要素のうち、抽出した節点を頂点の１つとして含む要素を、心筋梗塞を起こしている領域内部の要素（梗塞要素）であると判定する。
【０１００】
図１５は、梗塞要素決定処理の手順の一例を示すフローチャートである。以下、図１５に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
［ステップＳ１１１］梗塞要素決定部１５０は、外側の心筋表面Ｓ1上の節点のうち、曲面ＳA上にある節点の数（節点数）Ｎeを求める。
【０１０１】
［ステップＳ１１２］梗塞要素決定部１５０は、表面節点リストＬsに、曲面ＳA上にある節点（表面節点）の節点番号を格納する。
［ステップＳ１１３］梗塞要素決定部１５０は、節点リストに格納されたすべての表面節点それぞれから半径ｄの球内部にある要素を抽出する。抽出した要素の集合が、梗塞部位を表す。
【０１０２】
図１６は、半径ｄの球内部要素を抽出する処理の詳細手順を示すフローチャートである。以下、図１６に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
［ステップＳ１２１］梗塞要素決定部１５０は、節点数Ｎeの回数だけ、ステップＳ１２２〜Ｓ１２７の処理を繰り返す。例えば梗塞要素決定部１５０は、繰返し処理の実行回数を示す変数ｉに初期値「１」を設定する。梗塞要素決定部１５０は、ステップＳ１２２〜Ｓ１２７の処理を１回実行するごとに、変数ｉの値を１だけカウントアップする。そして梗塞要素決定部１５０は、変数ｉが節点数Ｎeを超えるまで、ステップＳ１２２〜Ｓ１２７の処理を繰り返す。
【０１０３】
［ステップＳ１２２］梗塞要素決定部１５０は、曲面ＳA上のｉ番目の節点Ｑiを中心とする半径ｄの球Ｓdiを定義する。そして梗塞要素決定部１５０は、球Ｓdiの内部の領域Ｖdiに存在するすべての要素を取得する。例えば梗塞要素決定部１５０は、球Ｓdi内に存在する節点を少なくとも１つ有する要素を抽出する。梗塞要素決定部１５０は、このとき取得した要素数をＮvとしてメモリ１０２に保存する。
【０１０４】
［ステップＳ１２３］梗塞要素決定部１５０は、要素数Ｎvの回数だけ、ステップＳ１２４〜Ｓ１２６の処理を繰り返す。例えば梗塞要素決定部１５０は、繰返し処理の実行回数を示す変数ｊに初期値１を設定する。梗塞要素決定部１５０は、ステップＳ１２４〜Ｓ１２６の処理を１回実行するごとに、変数ｊの値を１だけカウントアップする。そして梗塞要素決定部１５０は、変数ｊが要素数Ｎvを超えるまで、ステップＳ１２４〜Ｓ１２６の処理を繰り返す。
【０１０５】
［ステップＳ１２４］梗塞要素決定部１５０は、ステップＳ１２２で取得した要素のうちのｊ番目の要素Ｅjが閉領域Ｖd内にあるか否かを判断する。例えば梗塞要素決定部１５０は、要素Ｅjの節点の少なくとも１つが閉領域Ｖd内にあれば、要素Ｅjが閉領域Ｖd内にあると判断する。梗塞要素決定部１５０は、閉領域Ｖd内にあれば、処理をステップＳ１２５に進める。また梗塞要素決定部１５０は、閉領域Ｖd内になければ、処理をステップＳ１２７に進める。
【０１０６】
［ステップＳ１２５］梗塞要素決定部１５０は、ｊ番目の要素Ｅjが要素リストに登録済みか否かを判断する。梗塞要素決定部１５０は、要素リストに登録済みであれば、処理をステップＳ１２７に進める。梗塞要素決定部１５０は、要素リストに登録済みでなければ、処理をステップＳ１２６に進める。
【０１０７】
［ステップＳ１２６］梗塞要素決定部１５０は、ｊ番目の要素Ｅjを要素リストに登録する。
［ステップＳ１２７］梗塞要素決定部１５０は、変数ｊの値を１だけカウントアップして、変数ｊが要素数Ｎvを超えた場合、処理をステップＳ１２８に進める。
【０１０８】
［ステップＳ１２８］梗塞要素決定部１５０は、変数ｉの値を１だけカウントアップして、変数ｉが節点数Ｎeを超えた場合、半径ｄの球内部要素抽出処理を終了する。
半径ｄの球内部要素抽出処理の結果、梗塞部位に含まれる要素の集合が、要素リストに設定される。梗塞部位に含まれる要素とは、表面節点のいずれかから半径ｄの球内にあり、かつ閉領域Ｖd内にある節点を少なくとも１つ有する要素である。
【０１０９】
図１７は、要素リストの一例を示す図である。要素リスト５０には、要素番号、要素種類、および４つの節点番号の欄が設けられている。要素番号の欄には、梗塞部位に含まれる要素の要素番号が設定される。要素種類の欄には、該当する要素の種類が設定される。例えば要素の種類が４面体（テトラ要素）であれば、要素の種類の欄に「ｔｅｔ」と設定される。４つの節点番号の欄には、該当する要素の節点のうち、表面節点のいずれかから半径ｄの球内にあり、かつ閉領域Ｖd内にある節点の節点番号が設定される。
【０１１０】
このように、要素リスト５０に梗塞部位に含まれる要素の集合を定義しておけば、全体の要素のなかで、要素リスト５０に示される要素に対して処理を加えることで、梗塞部位に対して他の部位と異なる処理を行うことができる。例えば心筋モデル表示部１２０は、要素リスト５０に基づいて、梗塞部位を切除した場合の心臓の３次元モデルを表示することができる。
【０１１１】
図１８は、梗塞部位を切除した場合の３次元モデルの表示例を示す図である。心筋モデル表示部１２０は、梗塞部位指定前の３次元モデル４１に含まれる要素のうち、要素リスト５０に示される要素を表示対象から除外することで、梗塞部位指定後の３次元モデル６０を表示する。梗塞部位指定後の３次元モデル６０は、梗塞部位指定前の３次元モデル４１と比べ、梗塞部位切除部分６１の心筋が欠けた形状となっている。
【０１１２】
第２の実施の形態に示した部位指定装置１００により、以下のように利便性が医師に提供される。
１．目で心臓画像を見ながら、直接マウス操作をして閉領域を決定できる。
２．梗塞部位の深さをデプスゲージで決めることができ、表示された３次元モデルから目を離さずにすむ。しかもデプスゲージが心筋の厚さを基準に設定されているため、梗塞部位の深さの設定の誤りを抑止できる。例えば心筋の内側までは梗塞部位が達していないことが明らかな場合、ユーザは、深さを示すバーがデプスゲージの１００％に達していないことを確認することで、梗塞部位の深さが心筋の内側にまで達してしまうことを抑止できる。
【０１１３】
梗塞部位の指定結果を取得した心臓シミュレータ２００は、心筋梗塞領域に属する要素に対して、別途、剛性や電気伝導度などの物性値のパラメータを変えることが可能になる。その結果、心筋梗塞を患う患者の心臓シミュレーションを正確に行うことができる。すなわち梗塞要素情報送信部１６０は、要素リスト５０を梗塞要素情報として心臓シミュレータ２００に送信する。心臓シミュレータ２００は、記憶部１１０内の３次元モデルデータ１１１と同じ３次元モデルデータを有しており、その３次元モデルデータのうち要素リスト５０に示される要素の物性値を変更して、心臓シミュレーションを行う。
【０１１４】
例えば心臓では洞房結節から発生した電気的興奮が心筋を伝わることで、心房と心室とが収縮する。心筋に梗塞部位が存在すると、その梗塞部位での電気伝導度が下がり、電気的興奮が伝わりにくくなる。そこで心臓シミュレータ２００は、梗塞部位に含まれる要素の電気伝導度を下げて、心臓シミュレーションを行う。これにより、心筋梗塞を患っている患者の興奮伝播に応じた心臓シミュレーションを正確に行うことができる。また梗塞部位は、他の部位に比べて柔軟性が落ちる。そこで心臓シミュレータ２００は、梗塞部位に含まれる要素の剛性を上げて心臓シミュレーションを行うこともできる。
【０１１５】
なお図１７に示すように、要素リスト５０には、各要素の節点のうち、梗塞部位の領域に含まれる節点の接点番号のみが設定されている。心臓シミュレータ２００は、要素リスト５０に基づいて、全体が梗塞部位に含まれる要素と、部分的に梗塞部位に含まれる要素とを分けることができる。そして心臓シミュレータ２００は、例えば一部のみが梗塞部位に含まれる要素については、心臓シミュレーション時に、梗塞部位に与えられた物性値を部分的に適用してもよい。
【０１１６】
例えば心臓シミュレータ２００は、４面体の要素が有する４つの節点のうち、２つの節点のみが梗塞部位に含まれ、他の節点は梗塞部位に含まれない場合を想定する。この場合、心臓シミュレータ２００は、該当要素の梗塞部位に含まれる節点の近くでは梗塞部位の物性値を適用し、その他の節点の近くでは正常な心筋の物性値を適用する。これにより、正確な心臓シミュレーションが可能となる。すなわち要素リスト５０において、梗塞部位に含まれる節点とそれ以外とを区別できるようにしたことが心臓シミュレーションの精度向上に寄与している。
【０１１７】
〔その他の実施の形態〕
第２の実施の形態では、ユーザは、マウスによって一筆書きの要領で心筋表面上の閉曲線ＣAを描くことで、梗塞表面域を指定する。しかし、この場合、領域をきれいな閉曲線で囲むことが難しい場合がある。そこで梗塞表面域決定部１３０は、制御点の指定により梗塞表面域を指定できるようにしてもよい。
【０１１８】
図１９は、制御点を用いた閉曲線の生成例を示す図である。梗塞部位の外周に沿ってユーザがフリーハンドでマウスカーソルを移動させた場合のマウスカーソルの軌跡に基づいて、梗塞表面域決定部１３０が閉曲線を生成すると、図１９の破線で示す閉曲線７１のようになる。この例では、医師がメスで切っていく感覚を出すために、ユーザによるマウス２３の左クリックボタンを押しながら切っていく操作を入力としているが、フリーハンドでマウスカーソルを移動しているため、閉曲線７１に示すように手ブレが起きてしまう。
【０１１９】
そこで梗塞表面域決定部１３０は、制御点をユーザが望む時に入れることができるようにする。例えば梗塞表面域決定部１３０は、メスモードとなったときの点Ｐを最初の制御点Ｐ1とする。ユーザは、メスモードで、３次元モデル４１における心筋表面上の梗塞部位の外周に沿って、マウス２３の左ボタンを押しながらマウスカーソルを移動させる。マウスカーソルが制御点を配置したい位置に到達したとき、ユーザはマウス２３の右ボタンを押す。すると梗塞表面域決定部１３０は、マウスカーソルの位置に制御点を設定する。Ｎ個（Ｎは１以上の整数）を設定した場合、心臓の３次元モデルの表面に制御点Ｐ2，Ｐ3，Ｐk…，ＰNが配置される（ｋは１以上、Ｎ以下の整数）。
【０１２０】
梗塞表面域決定部１３０は、フリーハンドで描かれた曲線を次のように補正する。例えば梗塞表面域決定部１３０は、ｋ−１番目とｋ番目の制御点Ｐk-1，Ｐkの間を最低でも２次以上の曲線Ｌkで繋ぎ滑らかに連続する。また梗塞表面域決定部１３０は、ｋ番目とｋ＋１番目との制御点Ｐk，Ｐk+1も同様に滑らかな曲線Ｌ k+1でつなぐ。この際、梗塞表面域決定部１３０は、曲線Ｌkと曲線Ｌ k+1とは制御点Ｐ kで滑らかに連続になるようにする。このようにして、制御点から算出した閉曲線７２が得られる。
【０１２１】
制御点から閉曲線７２を算出することで、実際の梗塞部位の外周形状と同様の滑らかな曲線の閉曲線７２が得られる。
また第２の実施の形態では、梗塞部位の深さが一定であるものとして説明したが、梗塞部位の深さが場所によって異なる場合もある。その場合、ユーザは、深さの異なる梗塞部位の操作を２回以上行うことで、深さが場所によって異なる梗塞部位を指定することができる。
【０１２２】
図２０は、深さの異なる梗塞部位の指定例を示す図である。図２０には、梗塞部位を指定するごとの心筋の３次元モデル８０の断面の様子を示している。
例えばユーザは、最初に梗塞深さｄ1で梗塞部位を指定する。その結果、部位指定装置１００によって、３次元モデル８０内の閉領域８１が決定される。次にユーザは、梗塞深さｄ2で梗塞部位を指定する。これにより部位指定装置１００によって、３次元モデル８０内の２個目の閉領域８２が決定される。
【０１２３】
部位指定装置１００は、２回に分けて決定した閉領域８１，８２を合わせた領域を、梗塞部位とする。これにより、例えば部位指定装置１００は、場所によって深さの異なる梗塞部位を切除した３次元モデル８０を生成できる。
【０１２４】
図２１は、深さの異なる梗塞部位を切除した３次元モデルの一例を示す図である。３次元モデル８０は、２つの梗塞部位切除部分８３，８４を有する。梗塞部位切除部分８３，８４は、それぞれ異なる深さで心筋表面から梗塞部位を２度に分けて切り出した部分である。
【０１２５】
このように複数回に分けて梗塞部位の指定を行うことで、位置によって深さの異なる梗塞部位を指定することができる。例えば、１つ目の梗塞域では浅い深さｄ1で梗塞領域を指定し、１つ目の閉曲面内部に小さい領域（２つ目の梗塞域）を用意し、その部分については深さｄ2（＞ｄ1）として設定すれば、２つ目の梗塞域の中だけは深さｄ2で設定される。これにより、梗塞部位の深さが場所によって異なる場合であっても、梗塞部位の形状を正しく指定することができる。
【０１２６】
なお、上記の例では、心臓の梗塞部位を指定する例であるが、部位指定装置１００は、心臓に限らず、さまざまな物体の３次元モデルに対して、特定の物性を持つ部位を指定することができる。すなわち部位指定装置１００は、任意の物体の３次元モデルにおいて、正しい奥行きで、その物体の部位の領域を指定することができる。例えば部位指定装置１００は、自動車や電化製品の設計時の３次元モデルを用いて、表面から一定の深さの領域を指定することができる。このような指定によって得られた部位の領域を示す情報を、自動車または電化製品に関するシミュレーション装置に入力することで、シミュレーション装置によって、該当領域の物性値を他と異なる値にしてシミュレーションを行うことができる。
【０１２７】
以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。さらに、前述した実施の形態のうちの任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【符号の説明】
【０１２８】
１，１ａ  ３次元モデル
２  マウスカーソル
３  バー
４  閉曲線
５  領域
１０  部位指定装置
１１  記憶部
１１ａ  ３次元モデルデータ
１２  処理部
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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