(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切離対象物を撮像した複数の二次元画像から得られる三次元画像データを記憶する三次元画像データ記憶部と、
前記三次元画像データ記憶部に記憶された前記三次元画像データに基づいて三次元画像を表示部に表示させる三次元画像出力部と、
前記三次元画像に含まれる前記切離対象物の画像に対して切離予定面を指定する切離面指定部と、
前記切離面指定部で指定された切離予定面を基準として、複数の多面体要素で構成される多面体メッシュモデルを、前記切離対象物の画像を内包するように生成するメッシュモデル生成部と、
前記切離面指定部で指定された切離予定面での切離操作の実行を指示する切離指示部と、
前記切離指示部で指示された切離操作に応じて前記多面体メッシュモデルを変形させるメッシュモデル変形部と、
前記メッシュモデル変形部による変形後の多面体メッシュモデルに対応するように前記三次元画像を変形させる三次元画像変形部と、
を備え、
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域においては多面体要素の頂点の密度が高くなる一方で、前記切離予定面から離れた領域においては多面体要素の頂点の密度が低くなるように、多面体メッシュモデルを生成し、
前記三次元画像出力部は、前記三次元画像変形部による変形後の三次元画像を前記表示部に表示させる、
医用画像表示装置。
【請求項２】
前記メッシュモデル変形部は、前記切離操作により切離が実行された部分を、当該切離操作が進むにしたがって広げる方向に外力を与え、当該与えられた外力に基づいて変形させた多面体メッシュモデルを生成する、請求項１に記載の医用画像表示装置。
【請求項３】
前記メッシュモデル変形部は、前記切離操作より切離が実行された切離実行面を挟んで対向する多面体要素の頂点を、前記切離操作が進むにしたがって互いに離れるように移動させ、当該移動させた頂点に対応するように前記多面体メッシュモデルを変形させる、請求項１に記載の医用画像表示装置。
【請求項４】
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面から離れるにしたがって前記多面体要素の頂点の点数が段階的に少なくなるように多面体メッシュモデルを生成する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の医用画像表示装置。
【請求項５】
前記切離面指定部は、前記三次元画像上において少なくとも１点以上の切離点を指定可能に構成され、当該切離点に基づいて切離予定面を生成又は変更する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の医用画像表示装置。
【請求項６】
前記切離指示部は、前記切離予定面での切離操作が段階的に実行されるように指示し、
前記切離面指定部は、前記切離操作の実行中に、前記切離予定面の変更を受け付け、
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で変更された切離予定面に基づいて、前記多面体メッシュモデルを再生成する、
請求項１〜５のいずれか１つに記載の医用画像表示装置。
【請求項７】
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域において、前記多面体要素の頂点の密度が高い領域と低い領域とが生じるように多面体メッシュモデルを生成する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の医用画像表示装置。
【請求項８】
更に、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域において、前記多面体要素の頂点の密度が高い領域又は低い領域を指定可能な頂点密度指定部を備え、
前記メッシュモデル生成部は、前記頂点密度指定部の指定に基づいて、前記多面体要素の頂点の密度が高い領域と低い領域とが生じるように多面体メッシュモデルを生成する、請求項１〜７のいずれか１つに記載の医用画像表示装置。
【請求項９】
前記メッシュモデル生成部は、前記切離予定面を挟んで対向する多面体要素の頂点同士を前記切離予定面で固定し、前記切離指示部による切離操作の実行時に当該固定を解除可能な多面体メッシュモデルを生成する、請求項１〜８のいずれか１つに記載の医用画像表示装置。
【請求項１０】
三次元画像出力部と、切離面指定部と、メッシュモデル生成部と、切離指示部と、メッシュモデル変形部と、三次元画像変形部とにより医用画像の表示を行う医用画像表示方法であって、
前記三次元画像出力部が、切離対象物を撮像した複数の二次元画像から得られる三次元画像データに基づいて三次元画像を表示部に表示させ、
前記切離面指定部が、前記三次元画像に含まれる前記切離対象物の画像に対して切離予定面を指定し、
前記メッシュモデル生成部が、前記切離面指定部で指定された切離予定面を基準として、複数の多面体要素で構成される多面体メッシュモデルを、前記切離対象物の画像を内包するとともに、前記指定された切離予定面を含む領域においては多面体要素の頂点の密度が高くなる一方で、前記切離予定面から離れた領域においては多面体要素の頂点の密度が低くなるように生成し、
前記切離指示部が、前記切離面指定部で指定された切離予定面での切離操作の実行を指示し、
前記メッシュモデル変形部が、前記指示された切離操作に応じて前記多面体メッシュモデルを変形させ、
前記三次元画像変形部が、前記メッシュモデル変形部による変形後の多面体メッシュモデルに対応するように前記三次元画像を変形させ、
前記三次元画像出力部が、前記三次元画像変形部による変形後の三次元画像を前記表示部に表示させる、
医用画像表示方法。
【請求項１１】
前記メッシュモデル変形部は、前記切離操作により切離が実行された部分を、当該切離操作が進むにしたがって広げる方向に外力を与え、当該与えられた外力に基づいて変形させた多面体メッシュモデルを生成する、請求項１０に記載の医用画像表示方法。
【請求項１２】
前記メッシュモデル変形部は、前記切離操作より切離が実行された切離実行面を挟んで対向する多面体要素の頂点を、前記切離操作が進むにしたがって互いに離れるように移動させ、当該移動させた頂点に対応するように前記多面体メッシュモデルを変形させる、請求項１０に記載の医用画像表示方法。
【請求項１３】
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面から離れるにしたがって前記多面体要素の頂点の点数が段階的に少なくなるように多面体メッシュモデルを生成する、請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の医用画像表示方法。
【請求項１４】
前記切離面指定部は、前記三次元画像上において少なくとも１点以上の切離点を指定可能に構成され、当該切離点に基づいて切離予定面を生成又は変更する、請求項１０〜１３のいずれか１つに記載の医用画像表示方法。
【請求項１５】
前記切離指示部は、前記切離予定面での切離操作が段階的に実行されるように指示し、
前記切離面指定部は、前記切離操作の実行中に、前記切離予定面の変更を受け付け、
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で変更された切離予定面に基づいて、前記多面体メッシュモデルを再生成する、
請求項１０〜１４のいずれか１つに記載の医用画像表示方法。
【請求項１６】
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域において、前記多面体要素の頂点の密度が高い領域と低い領域とが生じるように多面体メッシュモデルを生成する、請求項１０〜１５のいずれか１つに記載の医用画像表示方法。
【請求項１７】
前記メッシュモデル生成部は、前記切離予定面を挟んで対向する多面体要素の頂点同士を前記切離予定面で固定し、前記切離指示部による切離操作の実行時に当該固定を解除可能な多面体メッシュモデルを生成する、請求項１０〜１６のいずれか１つに記載の医用画像表示方法。
【請求項１８】
コンピュータを、
切離対象物を撮像した複数の二次元画像から得られる三次元画像データに基づいて三次元画像を表示部に表示させる三次元画像出力部と、
前記三次元画像に含まれる前記切離対象物の画像に対して切離予定面を指定する切離面指定部と、
前記切離面指定部で指定された切離予定面を基準として、複数の多面体要素で構成される多面体メッシュモデルを、前記切離対象物の画像を内包するように生成するメッシュモデル生成部と、
前記切離面指定部で指定された切離予定面での切離操作の実行を指示する切離指示部と、
前記切離指示部で指示された切離操作に応じて前記多面体メッシュモデルを変形させるメッシュモデル変形部と、
前記メッシュモデル変形部による変形後の多面体メッシュモデルに対応するように前記三次元画像を変形させる三次元画像変形部、
として機能させるためのプログラムであって、
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域においては多面体要素の頂点の密度が高くなる一方で、前記切離予定面から離れた領域においては多面体要素の頂点の密度が低くなるように、多面体メッシュモデルを生成し、
前記三次元画像出力部は、前記三次元画像変形部による変形後の三次元画像を前記表示部に表示させる、
プログラム。
【請求項１９】
前記メッシュモデル変形部は、前記切離操作により切離が実行された部分を、当該切離操作が進むにしたがって広げる方向に外力を与え、当該与えられた外力に基づいて変形させた多面体メッシュモデルを生成する、請求項１８に記載のプログラム。
【請求項２０】
前記メッシュモデル変形部は、前記切離操作より切離が実行された切離実行面を挟んで対向する多面体要素の頂点を、前記切離操作が進むにしたがって互いに離れるように移動させ、当該移動させた頂点に対応するように前記多面体メッシュモデルを変形させる、請求項１８に記載のプログラム。
【請求項２１】
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面から離れるにしたがって前記多面体要素の頂点の点数が段階的に少なくなるように多面体メッシュモデルを生成する、請求項１８〜２０のいずれか１つに記載のプログラム。
【請求項２２】
前記切離面指定部は、前記三次元画像上において少なくとも１点以上の切離点を指定可能に構成され、当該切離点に基づいて切離予定面を生成又は変更する、請求項１８〜２１のいずれか１つに記載のプログラム。
【請求項２３】
前記切離指示部は、前記切離予定面での切離操作が段階的に実行されるように指示し、
前記切離面指定部は、前記切離操作の実行中に、前記切離予定面の変更を受け付け、
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で変更された切離予定面に基づいて、前記多面体メッシュモデルを再生成する、
請求項１８〜２２のいずれか１つに記載のプログラム。
【請求項２４】
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域において、前記多面体要素の頂点の密度が高い領域と低い領域とが生じるように多面体メッシュモデルを生成する、請求項１８〜２３のいずれか１つに記載のプログラム。
【請求項２５】
前記メッシュモデル生成部は、前記切離予定面を挟んで対向する多面体要素の頂点同士を前記切離予定面で固定し、前記切離指示部による切離操作の実行時に当該固定を解除可能な多面体メッシュモデルを生成する、請求項１８〜２４のいずれか１つに記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの医用画像撮影装置で撮影された複数の二次元画像に基づいて、人体の特定部位の三次元の医用画像（以下、三次元画像という）を作成して表示可能な医用画像表示装置、医用画像表示方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、この種の医用画像表示装置として、切離対象物のポリゴン画像に対して表示画面上で切離予定面を指定し切離操作を実行することで、当該切離対象物を切離予定面で切離したときの変化の様子を観察できるようにした装置の開発が進んでいる。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２０１４-１７６４２５号公報）には、肝臓や肺などの軟物質で構成される臓器の変形度合い等を考慮して、実際の手術を想定しながらポリゴン画像による各種シミュレートを行えるようにした装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１７６４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の装置においては、様々な切離パターンに応じて切離対象物の変形を表現するには、それら様々な切離パターンに対応するポリゴン画像をあらかじめ演算処理して用意しておく必要がある。
【０００６】
また、特許文献１の装置においては、切離対象物を複数の四面体要素の集合である四面体メッシュモデルで表示し、当該四面体メッシュモデルが切離により変形する様子を、各四面体要素を変形、分割等することによって表現している。四面体要素の構造が変化する場合、その変化後の四面体要素の構造を演算処理する時間が必要になる。
【０００７】
術前計画、手術トレーニングシミュレーション、手術ナビゲーションなどの用途に用いられる医用画像表示装置においては、より精緻な画像を表示することが求められている。より精緻な画像を得るためには、四面体メッシュモデルの頂点の点数をより多く（例えば、数千〜数万点以上）すればよい。しかしながら、四面体メッシュモデルの頂点の点数を多くした場合、当該四面体メッシュモデルを構成する各四面体要素の構造の変形を演算処理する時間も長くなる。
【０００８】
このため、特許文献１の装置を用いて、より多様な切離パターンを、より精緻な画像で表示するためには、その演算処理に相当な時間（例えば、数時間）を要することになる。すなわち、特許文献１の装置では、切離シミュレーションを行うための前処理に相当な時間を要するという課題がある。
【０００９】
また、従来技術においては、特許文献１の装置のように、切離対象物に対する切離操作をポリゴン画像上で表現するものは存在したが、当該切離操作を三次元画像上で表現するものは存在しなかった。
【００１０】
従って、本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、切離シミュレーションを行うための前処理に要する時間を短くするとともに、三次元画像に対して切離操作を表現することができる医用画像表示装置、医用画像表示方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明によれば、切離対象物を撮像した複数の二次元画像から得られる三次元画像データを記憶する三次元画像データ記憶部と、
前記三次元画像データ記憶部に記憶された前記三次元画像データに基づいて三次元画像を表示部に表示させる三次元画像出力部と、
前記三次元画像に含まれる前記切離対象物の画像に対して切離予定面を指定する切離面指定部と、
前記切離面指定部で指定された切離予定面を基準として、複数の多面体要素で構成される多面体メッシュモデルを、前記切離対象物の画像を内包するように生成するメッシュモデル生成部と、
前記切離面指定部で指定された切離予定面での切離操作の実行を指示する切離指示部と、
前記切離指示部で指示された切離操作に応じて前記多面体メッシュモデルを変形させるメッシュモデル変形部と、
前記メッシュモデル変形部による変形後の多面体メッシュモデルに対応するように前記三次元画像を変形させる三次元画像変形部と、
を備え、
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域においては多面体要素の頂点の密度が高くなる一方で、前記切離予定面から離れた領域においては多面体要素の頂点の密度が低くなるように、多面体メッシュモデルを生成し、
前記三次元画像出力部は、前記三次元画像変形部による変形後の三次元画像を前記表示部に表示させる、
医用画像表示装置を提供する。
【００１２】
本発明によれば、三次元画像出力部と、切離面指定部と、メッシュモデル生成部と、切離指示部と、メッシュモデル変形部と、三次元画像変形部とにより医用画像の表示を行う医用画像表示方法であって、
前記三次元画像出力部が、切離対象物を撮像した複数の二次元画像から得られる三次元画像データに基づいて三次元画像を表示部に表示させ、
前記切離面指定部が、前記三次元画像に含まれる前記切離対象物の画像に対して切離予定面を指定し、
前記メッシュモデル生成部が、前記切離面指定部で指定された切離予定面を基準として、複数の多面体要素で構成される多面体メッシュモデルを、前記切離対象物の画像を内包するとともに、前記指定された切離予定面を含む領域においては多面体要素の頂点の密度が高くなる一方で、前記切離予定面から離れた領域においては多面体要素の頂点の密度が低くなるように生成し、
前記切離指示部が、前記切離面指定部で指定された切離予定面での切離操作の実行を指示し、
前記メッシュモデル変形部が、前記指示された切離操作に応じて前記多面体メッシュモデルを変形させ、
前記三次元画像変形部が、前記メッシュモデル変形部による変形後の多面体メッシュモデルに対応するように前記三次元画像を変形させ、
前記三次元画像出力部が、前記三次元画像変形部による変形後の三次元画像を前記表示部に表示させる、
医用画像表示方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、コンピュータを、
切離対象物を撮像した複数の二次元画像から得られる三次元画像データに基づいて三次元画像を表示部に表示させる三次元画像出力部と、
前記三次元画像に含まれる前記切離対象物の画像に対して切離予定面を指定する切離面指定部と、
前記切離面指定部で指定された切離予定面を基準として、複数の多面体要素で構成される多面体メッシュモデルを、前記切離対象物の画像を内包するように生成するメッシュモデル生成部と、
前記切離面指定部で指定された切離予定面での切離操作の実行を指示する切離指示部と、
前記切離指示部で指示された切離操作に応じて前記多面体メッシュモデルを変形させるメッシュモデル変形部と、
前記メッシュモデル変形部による変形後の多面体メッシュモデルに対応するように前記三次元画像を変形させる三次元画像変形部、
として機能させるためのプログラムであって、
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域においては多面体要素の頂点の密度が高くなる一方で、前記切離予定面から離れた領域においては多面体要素の頂点の密度が低くなるように、多面体メッシュモデルを生成し、
前記三次元画像出力部は、前記三次元画像変形部による変形後の三次元画像を前記表示部に表示させる、
プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、切離シミュレーションを行うための前処理に要する時間を短くするとともに、三次元画像に対して切離操作を表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る医用画像表示装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】表示部に表示された切離対象物の画像である。
【図３】切離対象物の画像に切離予定面を指定した例を示す図である。
【図４】切離対象物の画像を包含するように多面体メッシュモデルを生成した状態を示す側面図である。
【図５】切離対象物の画像を包含するように多面体メッシュモデルを生成した状態を示す斜視図である。
【図６】切離対象物の画像を包含するように生成された多面体メッシュモデルを示す図である。
【図７】切離予定面を含む領域における多面体要素の頂点の配置例を示す図である。
【図８Ａ】メッシュモデル変形部が多面体メッシュモデルを変形させる原理を示す模式図である。
【図８Ｂ】メッシュモデル変形部が多面体メッシュモデルを変形させる原理を示す模式図である。
【図８Ｃ】メッシュモデル変形部が多面体メッシュモデルを変形させる原理を示す模式図である。
【図９】メッシュモデル変形部により変形された多面体メッシュモデルを示す側面図である。
【図１０】メッシュモデル変形部により変形された多面体メッシュモデルを示す斜視図である。
【図１１】図９及び図１０に示す状態から更に切離操作が進められて変形された多面体メッシュモデルを示す側面図である。
【図１２】図９及び図１０に示す状態から更に切離操作が進められて変形された多面体メッシュモデルを示す斜視図である。
【図１３】図１３は、図９及び図１０に示す多面体メッシュモデルに対応する三次元画像であり、変形後の切離対象物の画像を示す図である。
【図１４】図１４は、図１１及び図１２に示す多面体メッシュモデルに対応する三次元画像であり、変形後の切離対象物の画像を示す図である。
【図１５】本発明の第１実施形態に係る医用画像表示方法を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る医用画像表示装置において、切離面指定部が三次元画面上において切離予定面を指定した状態を示す斜視図である。
【図１７Ａ】本発明の第３実施形態に係る医用画像表示装置において、切離指示部が切離予定面から少しずれた位置で切離操作の実行を指示したときの四面体メッシュモデルの変形の原理を示す模式図である。
【図１７Ｂ】本発明の第３実施形態に係る医用画像表示装置において、切離指示部が切離予定面から少しずれた位置で切離操作の実行を指示したときの四面体メッシュモデルの変形の原理を示す模式図である。
【図１７Ｃ】本第３実施形態に係る医用画像表示装置において、切離指示部が切離予定面から少しずれた位置で切離操作の実行を指示したときの四面体メッシュモデルの変形の原理を示す模式図である。
【図１８】本発明の第４実施形態に係る医用画像表示装置の基本構成を示すブロック図である。
【図１９】切離予定面を含む領域において四面体要素の頂点の密度が異なるように配置された例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１態様によれば、切離対象物を撮像した複数の二次元画像から得られる三次元画像データを記憶する三次元画像データ記憶部と、
前記三次元画像データ記憶部に記憶された前記三次元画像データに基づいて三次元画像を表示部に表示させる三次元画像出力部と、
前記三次元画像に含まれる前記切離対象物の画像に対して切離予定面を指定する切離面指定部と、
前記切離面指定部で指定された切離予定面を基準として、複数の多面体要素で構成される多面体メッシュモデルを、前記切離対象物の画像を内包するように生成するメッシュモデル生成部と、
前記切離面指定部で指定された切離予定面での切離操作の実行を指示する切離指示部と、
前記切離指示部で指示された切離操作に応じて前記多面体メッシュモデルを変形させるメッシュモデル変形部と、
前記メッシュモデル変形部による変形後の多面体メッシュモデルに対応するように前記三次元画像を変形させる三次元画像変形部と、
を備え、
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域においては多面体要素の頂点の密度が高くなる一方で、前記切離予定面から離れた領域においては多面体要素の頂点の密度が低くなるように、多面体メッシュモデルを生成し、
前記三次元画像出力部は、前記三次元画像変形部による変形後の三次元画像を前記表示部に表示させる、
医用画像表示装置を提供する。
【００１７】
本発明の第２態様によれば、前記メッシュモデル変形部は、前記切離操作により切離が実行された部分を、当該切離操作が進むにしたがって広げる方向に外力を与え、当該与えられた外力に基づいて変形させた多面体メッシュモデルを生成する、第１態様に記載の医用画像表示装置を提供する。
【００１８】
本発明の第３態様によれば、前記メッシュモデル変形部は、前記切離操作より切離が実行された切離実行面を挟んで対向する多面体要素の頂点を、前記切離操作が進むにしたがって互いに離れるように移動させ、当該移動させた頂点に対応するように前記多面体メッシュモデルを変形させる、第１態様に記載の医用画像表示装置を提供する。
【００１９】
本発明の第４態様によれば、前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面から離れるにしたがって前記多面体要素の頂点の点数が段階的に少なくなるように多面体メッシュモデルを生成する、第１〜第３態様のいずれか１つに記載の医用画像表示装置を提供する。
【００２０】
本発明の第５態様によれば、前記切離面指定部は、前記三次元画像上において少なくとも１点以上の切離点を指定可能に構成され、当該切離点に基づいて切離予定面を生成又は変更する、第１〜４態様のいずれか１つに記載の医用画像表示装置を提供する。
【００２１】
本発明の第６態様によれば、前記切離指示部は、前記切離予定面での切離操作が段階的に実行されるように指示し、
前記切離面指定部は、前記切離操作の実行中に、前記切離予定面の変更を受け付け、
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で変更された切離予定面に基づいて、前記多面体メッシュモデルを再生成する、
第１〜５態様のいずれか１つに記載の医用画像表示装置を提供する。
【００２２】
本発明の第７態様によれば、前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域において、前記多面体要素の頂点の密度が高い領域と低い領域とが生じるように多面体メッシュモデルを生成する、第１〜６態様のいずれか１つに記載の医用画像表示装置を提供する。
【００２３】
本発明の第８態様によれば、更に、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域において、前記多面体要素の頂点の密度が高い領域又は低い領域を指定可能な頂点密度指定部を備え、
前記メッシュモデル生成部は、前記頂点密度指定部の指定に基づいて、前記多面体要素の頂点の密度が高い領域と低い領域とが生じるように多面体メッシュモデルを生成する、第１〜７態様のいずれか１つに記載の医用画像表示装置を提供する。
【００２４】
本発明の第９態様によれば、前記メッシュモデル生成部は、前記切離予定面を挟んで対向する多面体要素の頂点同士を前記切離予定面で固定し、前記切離指示部による切離操作の実行時に当該固定を解除可能な多面体メッシュモデルを生成する、第１〜８態様のいずれか１つに記載の医用画像表示装置を提供する。
【００２５】
本発明の第１０態様によれば、三次元画像出力部と、切離面指定部と、メッシュモデル生成部と、切離指示部と、メッシュモデル変形部と、三次元画像変形部とにより医用画像の表示を行う医用画像表示方法であって、
前記三次元画像出力部が、切離対象物を撮像した複数の二次元画像から得られる三次元画像データに基づいて三次元画像を表示部に表示させ、
前記切離面指定部が、前記三次元画像に含まれる前記切離対象物の画像に対して切離予定面を指定し、
前記メッシュモデル生成部が、前記切離面指定部で指定された切離予定面を基準として、複数の多面体要素で構成される多面体メッシュモデルを、前記切離対象物の画像を内包するとともに、前記指定された切離予定面を含む領域においては多面体要素の頂点の密度が高くなる一方で、前記切離予定面から離れた領域においては多面体要素の頂点の密度が低くなるように生成し、
前記切離指示部が、前記切離面指定部で指定された切離予定面での切離操作の実行を指示し、
前記メッシュモデル変形部が、前記指示された切離操作に応じて前記多面体メッシュモデルを変形させ、
前記三次元画像変形部が、前記メッシュモデル変形部による変形後の多面体メッシュモデルに対応するように前記三次元画像を変形させ、
前記三次元画像出力部が、前記三次元画像変形部による変形後の三次元画像を前記表示部に表示させる、
医用画像表示方法を提供する。
【００２６】
本発明の第１１態様によれば、前記メッシュモデル変形部は、前記切離操作により切離が実行された部分を、当該切離操作が進むにしたがって広げる方向に外力を与え、当該与えられた外力に基づいて変形させた多面体メッシュモデルを生成する、第１０態様に記載の医用画像表示方法を提供する。
【００２７】
本発明の第１２態様によれば、前記メッシュモデル変形部は、前記切離操作より切離が実行された切離実行面を挟んで対向する多面体要素の頂点を、前記切離操作が進むにしたがって互いに離れるように移動させ、当該移動させた頂点に対応するように前記多面体メッシュモデルを変形させる、第１０態様に記載の医用画像表示方法を提供する。
【００２８】
本発明の第１３態様によれば、前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面から離れるにしたがって前記多面体要素の頂点の点数が段階的に少なくなるように多面体メッシュモデルを生成する、第１０〜１２態様のいずれか１つに記載の医用画像表示方法を提供する。
【００２９】
本発明の第１４態様によれば、前記切離面指定部は、前記三次元画像上において少なくとも１点以上の切離点を指定可能に構成され、当該切離点に基づいて切離予定面を生成又は変更する、第１０〜１３態様のいずれか１つに記載の医用画像表示方法を提供する。
【００３０】
本発明の第１５態様によれば、前記切離指示部は、前記切離予定面での切離操作が段階的に実行されるように指示し、
前記切離面指定部は、前記切離操作の実行中に、前記切離予定面の変更を受け付け、
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で変更された切離予定面に基づいて、前記多面体メッシュモデルを再生成する、
第１０〜１４態様のいずれか１つに記載の医用画像表示方法を提供する。
【００３１】
本発明の第１６態様によれば、前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域において、前記多面体要素の頂点の密度が高い領域と低い領域とが生じるように多面体メッシュモデルを生成する、第１０〜１５態様のいずれか１つに記載の医用画像表示方法を提供する。
【００３２】
本発明の第１７態様によれば、前記メッシュモデル生成部は、前記切離予定面を挟んで対向する多面体要素の頂点同士を前記切離予定面で固定し、前記切離指示部による切離操作の実行時に当該固定を解除可能な多面体メッシュモデルを生成する、第１０〜１６態様のいずれか１つに記載の医用画像表示方法を提供する。
【００３３】
本発明の第１８態様によれば、コンピュータを、
切離対象物を撮像した複数の二次元画像から得られる三次元画像データに基づいて三次元画像を表示部に表示させる三次元画像出力部と、
前記三次元画像に含まれる前記切離対象物の画像に対して切離予定面を指定する切離面指定部と、
前記切離面指定部で指定された切離予定面を基準として、複数の多面体要素で構成される多面体メッシュモデルを、前記切離対象物の画像を内包するように生成するメッシュモデル生成部と、
前記切離面指定部で指定された切離予定面での切離操作の実行を指示する切離指示部と、
前記切離指示部で指示された切離操作に応じて前記多面体メッシュモデルを変形させるメッシュモデル変形部と、
前記メッシュモデル変形部による変形後の多面体メッシュモデルに対応するように前記三次元画像を変形させる三次元画像変形部、
として機能させるためのプログラムであって、
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域においては多面体要素の頂点の密度が高くなる一方で、前記切離予定面から離れた領域においては多面体要素の頂点の密度が低くなるように、多面体メッシュモデルを生成し、
前記三次元画像出力部は、前記三次元画像変形部による変形後の三次元画像を前記表示部に表示させる、
プログラムを提供する。
【００３４】
本発明の第１９態様によれば、前記メッシュモデル変形部は、前記切離操作により切離が実行された部分を、当該切離操作が進むにしたがって広げる方向に外力を与え、当該与えられた外力に基づいて変形させた多面体メッシュモデルを生成する、第１８態様に記載のプログラムを提供する。
【００３５】
本発明の第２０態様によれば、前記メッシュモデル変形部は、前記切離操作より切離が実行された切離実行面を挟んで対向する多面体要素の頂点を、前記切離操作が進むにしたがって互いに離れるように移動させ、当該移動させた頂点に対応するように前記多面体メッシュモデルを変形させる、第１８態様に記載のプログラムを提供する。
【００３６】
本発明の第２１態様によれば、前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面から離れるにしたがって前記多面体要素の頂点の点数が段階的に少なくなるように多面体メッシュモデルを生成する、第１８〜２０態様のいずれか１つに記載のプログラムを提供する。
【００３７】
本発明の第２２態様によれば、前記切離面指定部は、前記三次元画像上において少なくとも１点以上の切離点を指定可能に構成され、当該切離点に基づいて切離予定面を生成又は変更する、第１８〜２１態様のいずれか１つに記載のプログラムを提供する。
【００３８】
本発明の第２３態様によれば、前記切離指示部は、前記切離予定面での切離操作が段階的に実行されるように指示し、
前記切離面指定部は、前記切離操作の実行中に、前記切離予定面の変更を受け付け、
前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で変更された切離予定面に基づいて、前記多面体メッシュモデルを再生成する、
第１８〜２２態様のいずれか１つに記載のプログラムを提供する。
【００３９】
本発明の第２４態様によれば、前記メッシュモデル生成部は、前記切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域において、前記多面体要素の頂点の密度が高い領域と低い領域とが生じるように多面体メッシュモデルを生成する、第１８〜２３態様のいずれか１つに記載のプログラムを提供する。
【００４０】
本発明の第２５態様によれば、前記メッシュモデル生成部は、前記切離予定面を挟んで対向する多面体要素の頂点同士を前記切離予定面で固定し、前記切離指示部による切離操作の実行時に当該固定を解除可能な多面体メッシュモデルを生成する、第１８〜２４態様のいずれか１つに記載のプログラムを提供する。
【００４１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって、本発明が限定されるものではない。
【００４２】
《第１実施形態》
図１は、本発明の第１実施形態に係る医用画像表示装置の基本構成を示すブロック図である。
【００４３】
本第１実施形態に係る医用画像表示装置１は、ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの医用画像撮影装置で撮影された複数の二次元画像に基づいて切離対象物の三次元画像を作成して表示可能な装置である。また、医用画像表示装置１は、切離対象物の画像に対して使用者が行った切離操作に応じて、当該切離対象物を切離したときの変化の様子を観察可能にする装置である。医用画像表示装置１は、例えば、術前計画、手術トレーニングシミュレーション、手術ナビゲーションなどの医療分野の用途に使用可能である。
【００４４】
図１に示すように、医用画像表示装置１には、医用画像表示装置１に対して各種情報の入力を行う入力部２が接続されている。入力部２は、例えば、キーボード、マウス、テンキー、メニュー画面などの入力手段である。入力部２は、キーボード等の入力手段のデバイスドライバーや、メニュー画面の制御ソフトウェア等で実現され得る。
【００４５】
また、医用画像表示装置１には、医用画像表示装置１からの出力に基づいて三次元画像を表示する表示部３が接続されている。表示部３は、例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）のディスプレイや、プロジェクターなどの表示手段である。
【００４６】
図１に示すように、医用画像表示装置１は、三次元画像データ記憶部１１、三次元画像出力部１２と、切離面指定部１３と、メッシュモデル生成部１４と、切離指示部１５と、メッシュモデル変形部１６と、三次元画像変形部１７とを備えている。
【００４７】
三次元画像データ記憶部１１は、切離対象物を撮像した複数の二次元画像から得られる三次元画像データ（ボリュームデータ）を記憶する。「切離対象物」とは、例えば、肝臓や肺などの人体の特定部位である。三次元画像データ記憶部１１は、例えば、ＰＣに内蔵された記憶媒体により実現される。
【００４８】
三次元画像出力部１２は、三次元画像データ記憶部１１に記憶された三次元画像データに基づいて三次元画像（例えば、ボリュームレンダリング画像）を表示部３に表示させる。図２は、表示部３に表示された切離対象物（肝臓）の画像３１を示している。三次元画像出力部１２が表示部３に三次元画像を表示させるタイミングは、例えば、入力部２からの三次元画像表示の指示に基づく。
【００４９】
切離面指定部１３は、図３に示すように、表示部３に表示された三次元画像に含まれる切離対象物の画像３１に対して切離予定面３２を指定する。切離面指定部１３による切離予定面３２の指定は、例えば、マウスを移動させてクリックするなどの、入力部２からの切離予定面指定の指示に基づいて行われる。
【００５０】
メッシュモデル生成部１４は、図４及び図５に示すように、切離面指定部１３で指定された切離予定面３２を基準として、複数の四面体要素で構成される四面体メッシュモデル３３を、切離対象物の画像３１を内包するように生成する。本第１実施形態において、メッシュモデル生成部１４は、切離予定面３２を挟んで対向する多面体要素の頂点同士を切離予定面３２で固定し、切離指示部１５による切離操作の実行時に当該固定を解除可能な四面体メッシュモデルを生成する。なお、図４、図５、後述する図９〜図１２においては、図面を見やすくするため、切離対象物の内部に存在する血管等の図示を省略している。
【００５１】
また、メッシュモデル生成部１４は、図６及び図７に示すように、切離面指定部１３で指定された切離予定面３１を含む領域Ｅ１においては四面体要素の頂点の密度が高くなるように、四面体メッシュモデル３３を生成する。一方、メッシュモデル生成部１４は、切離予定面３１から離れた領域Ｅ２〜Ｅ７においては四面体要素の頂点の密度が低くなるように、四面体メッシュモデル３３を生成する。例えば、図４〜図６に示す四面体メッシュモデル３３の例においては、四面体要素の頂点の点数を、領域Ｅ１：１２７点、領域Ｅ２，Ｅ５：３７点、領域Ｅ３，Ｅ４，Ｅ６，Ｅ７：７点としている。すなわち、メッシュモデル生成部１４は、切離面指定部１３で指定された切離予定面３１から離れるにしたがって四面体要素の頂点の点数が段階的に少なくなるように四面体メッシュモデル３３を生成する。
【００５２】
ここで、「切離予定面３１から離れるにしたがって四面体要素の頂点の点数が増加する領域がないように」との意味であり、領域Ｅ３，Ｅ４、領域Ｅ６，Ｅ７のように、四面体要素の頂点の点数が同じ領域があってもよい。
【００５３】
切離指示部１５は、切離面指定部１３で指定された切離予定面３２での切離操作の実行を指示する。本第１実施形態においては、当該指示により、四面体メッシュモデルの切離予定面３２を挟んで対向する多面体要素の頂点同士の固定が解除される。切離指示部１５による切離操作の実行は、例えば、マウスをダブルクリックしたり、エンターキーを押したりするなどの、入力部２からの切離操作実行の指示に基づいて行われる。
【００５４】
メッシュモデル変形部１６は、切離指示部１５で指示された切離操作に応じて四面体メッシュモデルを変形させる。図８Ａ〜図８Ｃは、メッシュモデル変形部１６が四面体メッシュモデルを変形させる原理を示す模式図である。
【００５５】
メッシュモデル変形部１６は、切離操作により切離が実行された部分を、当該切離操作が進むにしたがって広げる方向に外力を与え、当該与えられた外力に基づいて変形させた四面体メッシュモデル３３を生成する。本第１実施形態において、メッシュモデル変形部１６は、切離予定面３２を挟んで対向する多面体要素の頂点同士の固定が解除された部分に対して、当該切離操作が進むにしたがって広げる方向に外力を与え、当該与えられた外力に基づいて変形させた四面体メッシュモデル３３を生成する。なお、メッシュモデル変形部１６は、切離操作より切離が実行された切離実行面３４を挟んで対向する四面体要素の頂点を、切離操作が進むにしたがって互いに離れるように移動させ、当該移動させた頂点に対応するように四面体メッシュモデル３３を変形させてもよい。
【００５６】
図９はメッシュモデル変形部１６により変形された四面体メッシュモデル３３Ａを示す側面図であり、図１０はその斜視図である。図１１は図９及び図１０に示す状態から更に切離操作が進められて変形された四面体メッシュモデル３３Ｂを示す側面図であり、図１２はその斜視図である。
【００５７】
三次元画像変形部１７は、メッシュモデル変形部１６による変形後の四面体メッシュモデルに対応するように三次元画像を変形させる。言い換えれば、三次元画像変形部１７は、メッシュモデル変形部１６による変形後の四面体メッシュモデルの内部を三次元画像によって補完することによって、変形後の三次元画像を生成する。
【００５８】
図１３は、図９及び図１０に示す四面体メッシュモデル３３Ａに対応する三次元画像であり、変形後の切離対象物の画像３１Ａを示す図である。図１４は、図１１及び図１２に示す四面体メッシュモデル３３Ｂに対応する三次元画像であり、変形後の切離対象物の画像３１Ｂを示す図である。
【００５９】
三次元画像変形部１７により変形された切離対象物の画像３１Ａ，３１Ｂは、三次元画像出力部１２により表示部３に表示される。これにより、使用者は、切離対象物を切離したときの変化の様子を観察可能にすることができる。
【００６０】
なお、三次元画像出力部１２、切離面指定部１３、メッシュモデル生成部１４、切離指示部１５、メッシュモデル変形部１６、及び三次元画像変形部１７は、例えば、ＭＰＵやメモリ等により実現可能である。また、各部１２〜１６の処理手順は、例えば、ＲＯＭ等の記憶媒体に記録されているソフトウェアやハードウェア（専用回路）により実現可能である。
【００６１】
なお、メッシュモデル変形部１６による四面体メッシュモデル３３の変形処理や、三次元画像変形部１７による三次元画像の変形処理は、従来公知の技術で行うことができるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６２】
なお、本第１実施形態では、メッシュモデル生成部１４が生成するメッシュモデルやメッシュモデル変形部１６が変形させるメッシュモデルが四面体要素で構成される四面体メッシュモデルであるとしたが、本発明はこれに限定されない。メッシュモデルは、六面体要素で構成される六面体メッシュモデルなどであってもよい。すなわち、メッシュモデルは、多面体要素で構成される多面体メッシュモデルであってもよい。なお、このことは、本明細書における他の実施形態についても該当する。
【００６３】
なお、本第１実施形態では、入力部２と表示部３とを、医用画像表示装置１とは別に設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、入力部２と表示部３の一方又は両方が医用画像表示装置１に含まれてもよい。
【００６４】
次に、医用画像表示装置１を用いた医用画像表示方法について説明する。
【００６５】
図１５は、本発明の第１実施形態に係る医用画像表示方法を示すフローチャートである。ここでは、三次元画像データ記憶部１１にあらかじめ、切離対象物を撮像した複数の二次元画像から得られる三次元画像データが記憶されているものとして説明を開始する。
【００６６】
まず、三次元画像出力部１２が、入力部２からの三次元画像表示の指示に基づいて、切離対象物を撮像した複数の二次元画像から得られる三次元画像データに基づいて三次元画像を出力し、表示部３に表示させる（ステップＳ１、図２参照）。
【００６７】
次いで、切離面指定部１３が、入力部２からの切離予定面指定の指示に基づいて、三次元画像に含まれる切離対象物の画像３１に対して切離予定面３２を指定する（ステップＳ２、図３参照）。切離面指定部１３による切離予定面３２の指定がされない間（ステップＳ２の“Ｎ”）は待機状態となり、当該指定がされると（ステップＳ２の“Ｙ”）、次のステップＳ３に進む。
【００６８】
次いで、メッシュモデル生成部１４が、切離面指定部１３で指定された切離予定面３２に応じて、複数の四面体要素で構成される四面体メッシュモデル３３を、切離対象物の画像を内包するように生成する。本第１実施形態においては、メッシュモデル生成部１４が、切離予定面３２を挟んで対向する多面体要素の頂点同士を切離予定面３２で固定し、切離指示部１５による切離操作の実行時に当該固定を解除可能な四面体メッシュモデルを生成する。また、このとき、メッシュモデル生成部１４は、指定された切離予定面を含む領域Ｅ１においては四面体要素の頂点の密度が高くなる一方で、切離予定面から離れた領域Ｅ２〜Ｅ７においては四面体要素の頂点の密度が低くなるように四面体メッシュモデル３３を生成する（ステップＳ３、図４〜図７参照）。
【００６９】
次いで、切離指示部１５が、入力部２からの切離操作実行の指示に基づいて、切離面指定部１３で指定された切離予定面３２での切離操作の実行を指示する（ステップＳ４）。本第１実施形態においては、当該指示により、四面体メッシュモデルの切離予定面３２を挟んで対向する多面体要素の頂点同士の固定が解除される。切離指示部１５による切離操作実行の指示がされない間（ステップＳ４の“Ｙ”）は待機状態となり、当該指定がされると（ステップＳ４の“Ｎ”）、次のステップＳ５に進む。
【００７０】
次いで、メッシュモデル変形部１６が、切離指示部１５で指示された切離操作に応じて四面体メッシュモデル３３を変形させる（ステップＳ５、図８Ａ〜図１２参照）。本第１実施形態においては、メッシュモデル変形部１６が、切離予定面３２を挟んで対向する多面体要素の頂点同士の固定が解除された部分に対して、当該切離操作が進むにしたがって広げる方向に外力を与え、当該与えられた外力に基づいて変形させた四面体メッシュモデル３３を生成する。
【００７１】
次いで、三次元画像変形部１７が、メッシュモデル変形部１６による変形後の四面体メッシュモデルに対応するように三次元画像を変形させる（ステップＳ６）。
【００７２】
次いで、三次元画像出力部１８が、三次元画像変形部１７による変形後の三次元画像を表示部３に表示させる（ステップＳ７、図１３及び図１４参照）。これにより、使用者は、切離対象物を切離したときの変化の様子を観察することができる。
【００７３】
本第１実施形態によれば、四面体メッシュモデルと三次元画像の両方を用い、切離に伴う変形については四面体メッシュモデルに基づいて行い、変形後の四面体メッシュモデルに基づいて三次元画像を変形させ、変形後の三次元画像を表示するようにしている。すなわち、切離に伴う変形による演算処理は四面体メッシュモデルに対して行う一方で、表示部には三次元画像が表示されるようにしている。これにより、切離対象物に対する切離操作を三次元画像上で表現することができる。
【００７４】
また、本第１実施形態によれば、切離面指定部で指定された切離予定面に応じて四面体メッシュモデルを生成するようにしているので、切離操作前に四面体要素の分割を行う必要がなく、そのための演算処理時間を無くすことができる。従って、切離シミュレーションを行うための前処理に要する時間を大幅に短くすることができる。
【００７５】
また、本第１実施形態によれば、切離予定面を含む領域Ｅ１については四面体要素の頂点の密度を高くしている。これにより、使用者の注目が集まる切離予定面の近傍は、よりひずみの少ない精緻な三次元画像で表現することができる。
【００７６】
また、本第１実施形態によれば、切離予定面から離れた領域Ｅ２〜Ｅ７においては四面体要素の頂点の密度を低くしている。これにより、四面体要素の頂点の数を少なくして、四面体メッシュモデルの変形を演算処理する時間を短くすることができる。
【００７７】
また、本第１実施形態によれば、切離対象物の画像を表示するために四面体メッシュモデルを用いるわけではないので、四面体メッシュモデルは、頂点が少なく、非常に粗い構造とすることができる。例えば、四面体メッシュモデルの頂点の点数は数百点程度とすることができる。これにより、四面体メッシュモデルの変形を演算処理する時間を大幅に短くすることができる。
【００７８】
また、本第１実施形態によれば、切離面指定部で指定された切離予定面から離れるにしたがって四面体要素の頂点の点数が段階的に少なくなるように四面体メッシュモデルを生成するようにしている。これにより、四面体要素の形状が正四面体から離れることを抑えて、計算精度が低下することを抑えることができる。
【００７９】
また、本第１実施形態によれば、切離シミュレーションを行うための前処理に要する時間及び四面体メッシュモデルの変形を演算処理する時間を大幅に短くすることができるので、例えば、秒間１０フレームの高速な切離操作の表示を行うことが可能になる。すなわち、切離シミュレーションをリアルタイムに見せることが可能になる。
【００８０】
なお、本第１実施形態に係る医用画像表示装置の各部の機能は、ソフトウェアで実現されてもよい。当該ソフトウェアは、ダウンロード等により提供されてもよい。また、このソフトウェアは、ＣＤ-ＲＯＭなどの記憶媒体に記録されて提供されてもよい。なお、このことは、本明細書における他の実施形態についても該当する。なお、本第１実施形態に係る医用画像表示装置１を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。すなわち、当該プログラムは、コンピュータを、切離対象物を撮像した複数の二次元画像から得られる三次元画像データに基づいて三次元画像を表示部に表示させる三次元画像出力部と、三次元画像に含まれる切離対象物の画像に対して切離予定面を指定する切離面指定部と、切離面指定部で指定された切離予定面を基準として、複数の多面体要素で構成される多面体メッシュモデルを、切離対象物の画像を内包するように生成するメッシュモデル生成部と、切離面指定部で指定された切離予定面での切離操作の実行を指示する切離指示部と、切離指示部で指示された切離操作に応じて多面体メッシュモデルを変形させるメッシュモデル変形部と、メッシュモデル変形部による変形後の多面体メッシュモデルに対応するように三次元画像を変形させる三次元画像変形部、として機能させるためのプログラムであって、メッシュモデル生成部は、切離面指定部で指定された切離予定面を含む領域においては多面体要素の頂点の密度が高くなる一方で、切離予定面から離れた領域においては多面体要素の頂点の密度が低くなるように、多面体メッシュモデルを生成し、三次元画像出力部は、三次元画像変形部による変形後の三次元画像を前記表示部に表示させる、プログラムである。
【００８１】
《第２実施形態》
図１６を用いて、本発明の第２実施形態に係る医用画像表示装置について説明する。図１６は、本発明の第２実施形態に係る医用画像表示装置において、切離面指定部が三次元画面上において切離予定面を指定した状態を示す斜視図である。
【００８２】
本第２実施形態が前記第１実施形態と異なる点は、切離面指定部１３が、三次元画像上において少なくとも１点以上の切離点３５を指定可能に構成され、当該切離点３５に基づいて切離予定面３２を生成又は変更する点である。切離面指定部１３による切離予定面３２の指定は、例えば、マウスを移動させてクリックするなどの、入力部２からの切離予定面指定の指示に基づいて行われる。
【００８３】
本第２実施形態によれば、使用者が入力部２を通じて切離点３５を入力した場合、切離面指定部１３は、当該切離点を通るように切離予定面３２を生成又は変更する。すなわち、使用者は、切離予定面３２の形状を、平面や曲面に限定されない任意の形状に変形させて切離操作を行うことができる。
【００８４】
《第３実施形態》
図１７Ａ〜図１７Ｃを用いて、本発明の第３実施形態に係る医用画像表示装置について説明する。図１７Ａ〜図１７Ｃは、本第３実施形態に係る医用画像表示装置において、切離指示部が切離予定面から少しずれた位置で切離操作の実行を指示したときの四面体メッシュモデルの変形の原理を示す模式図である。
【００８５】
本第３実施形態が前記第１又は第２実施形態と異なる点は、切離指示部１５が切離予定面３２から少しずれた位置での切離操作を実行可能に構成され、メッシュモデル生成部１４が当該切離操作に応じて四面体メッシュモデルを生成又は変形する点である。切離指示部１５による切離操作実行の指示は、例えば、マウスをドラッグするなどの、入力部２からの切離操作実行の指示に基づいて行われる。
【００８６】
例えば、図１７Ａに示すように、切離指示部１５が切離予定面３２から少しずれた位置３６での切離操作実行の指示をしたとする。この場合、図１７Ｂに示すように、メッシュモデル生成部１４は、位置３６に沿うように四面体メッシュモデルの頂点を移動（更新）させて、四面体メッシュモデルを生成又は変形する。メッシュモデル変形部１６は、図１７Ｃに示すように、切離指示部１３で指示された切離操作に応じて前記変形後の四面体メッシュモデルを変形させる。
【００８７】
本第３実施形態によれば、四面体要素の分割を行う必要がなく、そのための演算処理時間を無くすことができる。
【００８８】
なお、切離指示部１５が切離予定面３２での切離操作が段階的に実行されるように指示し、切離面指定部１３が切離操作の実行中に切離予定面３２の変更を受け付け、メッシュモデル生成部１４が切離面指定部１３で変更された切離予定面３２に基づいて四面体メッシュモデルを再生成するように構成してもよい。すなわち、切離指示部１５による切離操作に応じて四面体メッシュモデルを再生成するように構成してもよい。この構成によれば、例えば、マウスをドラッグしながら切離対象物を横切らせることで、ほぼリアルタイムに四面体メッシュモデルを生成又は変形し、表示部には切離対象物の切離の様子を三次元画像として表示することができる。
【００８９】
《第４実施形態》
図１８は、本発明の第４実施形態に係る医用画像表示装置の基本構成を示すブロック図である。
【００９０】
本第４実施形態が前記第１〜３実施形態と異なる点は、頂点密度指定部１８を備えている点である。
【００９１】
頂点密度指定部１８は、図１９に示すように、切離面指定部１３で指定された切離予定面３２を含む領域Ｅ１において、四面体要素の頂点の密度が高い領域又は低い領域を指定可能に構成されている。頂点密度指定部１８による頂点密度の指定は、例えば、マウスを切離予定面３２上に移動させてクリックするなどの、入力部２からの頂点密度指定の指示に基づいて行われる。
【００９２】
本第４実施形態において、メッシュモデル生成部１４は、頂点密度指定部１８の指定に基づいて、四面体要素の頂点の密度が高い領域と低い領域とが生じるように四面体メッシュモデルを生成する。
【００９３】
本第４実施形態によれば、切離予定面３２を含む領域Ｅ１において、特にひずみの少ない精緻な三次元画像で観察したい領域がある場合には、当該領域の四面体要素の頂点の密度を高くすることで、当該三次元画像を得ることができる。
【００９４】
本第４実施形態によれば、切離予定面３２内において、三次元画像のひずみがあっても問題がない領域がある場合には、当該領域の四面体要素の頂点の密度を低くして、当該頂点の数を少なくすることで、四面体メッシュモデルの変形を演算処理する時間を短くすることができる。
【００９５】
なお、本第４実施形態では、頂点密度指定部１８により領域Ｅ１における四面体要素の頂点の密度を異ならせるようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、メッシュモデル生成部１４は、切離予定面３２における四面体要素の頂点の密度が異なるあらかじめ決められたパターンに基づいて、四面体メッシュモデルを生成するようにしてもよい。この場合、頂点密度指定部１８を設ける必要はない。
【００９６】
なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００９７】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術に熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、切離シミュレーションを行うための前処理に要する時間を短くするとともに、三次元画像に対して切離操作を表現することができるので、例えば、術前計画、手術トレーニングシミュレーション、手術ナビゲーションなどの医療分野の用途に有用である。
【符号の説明】
【００９９】
１    医用画像表示装置
２    入力部
３    表示部
１１    三次元画像データ記憶部
１２    三次元画像出力部
１３    切離面指定部
１４    メッシュモデル生成部
１５    切離指示部
１６    メッシュモデル変形部
１７    三次元画像変形部
１８    頂点密度指定部
３１    切離対象物の画像
３２    切離予定面
３３    四面体メッシュモデル
３４    切離実行面
３５    切離点
３６    位置
Ｅ１〜Ｅ７  領域
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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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１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９】
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