Volume Extractor 操作マニュアル（初級編）(株)アイプランツ・システムズ

Volume Extractor 3.0 操作マニュアル（初級編）
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1．はじめに
このマニュアルでは，Volume Extractor 3 (以下 VE)の等値面生成機能（Iso-surface 機能）とポリゴン修正機能（MeshEditing 機能）を用いて DICOM 画像から 3D プリ ンタで造形可能な造形用データを作成する手順を説明します。等値面生成機能では、ボクセルデータからポリゴンデータに変換します。ポリゴン修正機能では、重複面や不要な辺の除去を行って、3D プリンタが造形出来るポリゴンデータに修正します。
手順 1．

DICOM 画像読み込み

手順 2．

ポリゴンデータの作成

手順 3．

ポリゴンデータの調整

手順 4．

ファイルへ保存付録 A には，「より高品質なデータ作成のための Tips」をまとめています。

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2. [手順 1] DICOM 画像読み込み
造形物の元となる DICOM 画像を，以下の手順で VE へ読み込みます。
1. [File] – [Import] – [Images] – [Files…] をクリックします。
[フォルダの参照]画面が出 ますので，DICOM 画像が保存されているフォルダを選択し，OK ボタンをクリックします
2. [Select Files]画面が出ますので，[Open]ボタンをクリックします
3. [Slice View]ウィンドウで，ファイルを読み込めたことが確認できます

図 2-1 フォルダの参照

図 2-2 Select Files でファイルを読込

注 1) [File] – [Import] – [Images] – [Directory…]で，ディレクトリ名を選択した場合は，フォルダ内部のファイルをすべて選択します注 2) フォルダ内で選択された画像の解像度は，同一である必要があります。もし，画像の解像度が異なるファイルがある場合は，選択を外すか，フォルダ内から他のフォルダへ移動させて下さい

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33. [手順 2] ポリゴンデータの作成
3.1 不要部分の削除
この手順は省略することができます。画像に不必要な部分が存在する場合は，[Tools] –[Clipping]，[Tools] – [Voxel Paint]を用いて，除去することが可能です。
詳細は，付録 A より高品質なデータ作成のための Tips を参照してください
3.2 等値面生成
画像データから等値面をとる輝度値を指定して，VE で等値面を生成します。
1. [Tools] – [Iso-Surface] をクリックします (図 3-1)
2. [Iso-Surface]画面が表示されますので，各パラメータを設定します① Constant C

画像の数値を関数 F(x,y,ｚ)と想定した場合，等値面は，定数 Cを用いて，F(x, y, z) = C で定義されます。ここでは，等値面をとる輝度値 C を設定します。この値が大きいほど，DICOM 画像上のより明るい部分を造形に使用することになります(図 3-2)

② Ratio of Data ポリゴンデータの品質（0.0～1.0）を設定します。この値が 1.0
Reductionに近いほど，DICOM 画像に忠実なポリゴンを作成することができます(図 3-3)
※Ratio が高すぎるとデータが膨大になり，造形ができなくなることがあります③ Closed
Boundary

等値面が画像の境界まで及ぶとき，その領域を自動的に閉じます。
3D プリンタ用の造形では形状が閉じている必要があり，通常はOn のままにします④ 3D Printer

3D プリンタ用の造形には，On にして，等値面生成を行って下さMode

い。等値面生成時に，「付録 A より高品質なデータ作成のためのTips」に紹介する画像データの二値化や平滑化の処理を自動で行います3. [Execute]ボタンをクリックし，等値面を作成します

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4①②③④

図 3-1 Iso-Surface 画面

定数 C の値が小さい場合，等値面となる領域（X 線が透過しやすい，軟らかい部分）

定数 C の値が大きい場合，等値面となる領域（X 線が透過しにくい，骨などの固い部分）

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4. [手順 3] ポリゴンデータの調整
前章で作成したポリゴンデータに対して，以下の処理が行えます。
・ポリゴンデータの自動穴埋め，自動反転，不必要な領域の自動削除(4.1)
・ポリゴンデータの再構成(4.2)

4.1 自動穴埋め・反転・削除
ポリゴンデータの自動穴埋め，自動反転，不要な領域の削除は，以下の手順で行います。
1.

[Iso-Surface]ウィンドウを閉じた状態で，[Mesh Editing]-[Auto Modification]をク リッ
クします。自動穴埋め，自動反転，固まりの部分の抽出が行われます

2. 最後に[Delete-Auto]画面が表示されます。この画面の Number は，固まりごとのポ リゴン数を表します。Number が小さい固まり（Group）は造形に不要なゴミデータで あるため，Number が小さいデータを削除します
3. [Delete-Auto]画面の[Threshold of Polygon]のバーを右へスライドするか，適当な数値を入力し，Number が 2 桁，3 桁程度の要素がすべて選択される状態にします（図 4-1）
4. [Execute]ボタンを押し，選択された Number が小さいデータを削除します
この作業により，造形用データとして相応しくないエラーを修復し，不要なデータを取り除くことができます。(図 4-2)

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937,432 個のポリゴンで構成された骨データ

数十～数百のポリゴンが集まったゴミデータ

10000 以下のポリゴンで出来た塊を削除

図 4-1 Delete-Auto によるゴミデータの削除

図 4-2 完成した造形用データ

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4.2 再構成
ポリゴン数が非常に多い場合は，再構成の処理が有効です。
再構成は，元のポリゴン形状の特徴を残しながら，少ない 3 角形で形状を再構成します。

1. [MeshEditing] – [Reconstruction/Reduction] をクリックします (図 4-3)
2. 再構成画面が表示されますので，各パラメータを設定します

①②③

④

⑤

図 4-3 再構成画面① Reconstruction

再構成モードを選択します② Depth

再構成を行った際のポリゴン精度を選択します
Middle が標準設定です
Low はデータが軽いですが，ポリゴン精度が低くなります
High はポリゴン精度が高いですが，データが重くなります③ Input

Input チェックボックスを ON にすると，ポリゴン精度の数値を手動で入力可能になります④ Undo②では，Low=6, Middle=8, High=10 が自動決定されます
Undo ボタンを押下すると，1 つ前のポリゴン形状に戻ります
再構成の実行後，1 回だけ戻すことが可能です⑤ Execute

再構成を実行します(図 4-4)

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図 4-4 ポリゴン再構成の実行結果（左：実行前、右：実行後）※ポリゴン数 8,235,906 から 1,127,114 に減少

5. [手順 4] ファイルへ保存
VE で作成した造形用データを，STL 形式で外部ファイルに保存します
1. [File]-[Export]-[Polygon…]を選択します
2. [名前を付けて保存]画面が表示されるので，[ファイルの種類]が[STL Binary File]になっていることを確認し，[保存]をクリックします。STL 以外のデータフォーマット（VRML，DXF, NPTS など）にも対応しています

図 5 名前を付けて保存

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付録 A より高品質なデータ作成のための Tips
造形データを作成する際に，不要な部分まで等値面として作成してしまうことがあります。
ここではそういった問題を解決する方法を紹介します。
A.1 不要部分の削除
造形データに不要な画素を，DICOM 画像から取り除くことができます。
ここでは，Voxel Paint による塗りつぶしを例に説明します。
1. Volume Rendering 機能を用いて三次元画像を表示します
2. 取り除きたい個所を特定します(図 A-1)
3. [Edit]-[Voxel Paint…]をクリックします
4. スライダーを操作し，不要な領域を枠で囲みます(図 A-2)
5. [Execute]をクリックし，選択した領域を低い輝度値で塗りつぶします(図 A-3)骨と同じ輝度値を持った不要な領域

図 A-1 取り除きたい領域を特定

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図 A-2 領域を枠で囲む

図 A-3 領域を削除

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A.2 データの二値化
データの二値化を行うことで，ある輝度値以上の部分と以下の部分を切り分けることができます。これによりデータの輪郭が明確になり，3D プリンタで造形する際，エラー発生を防ぐことができます。
1. [Edit]-[Image Filter]をクリックします
2. [Select Filter]から[Binarize]を選択します(図 A-4)
3. [Threshold]の輝度値を設定します。この値より低い輝度値は黒，高い輝度値は白となります(図 A-5, 図 A-6)

図 A-4 Image Filter の Binarize 機能

図 A-5 輝度値 955 以上は白にする
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図 A-6 輝度値-208 以上は白にする

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付録 B DCMTK について
Volume Extractor は，はドイツのオルデンブルグ大学開設の OFFIS によって，BSD ライ センスのもと発行された DCMTK ライブラリを使用しています。DCMTK の BSD ライセンス条文を示します。（※条文は，DCMTK の COPYRIGHT より抜粋したものです）
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ve_support@i-plants.jp（VE サポート専用窓口）
019 – 694 – 3103（代表）http://www.i-plants.jp/hp

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