JP2007267979A - Method and system of analyzing organ form of living creature - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To automate measurement by obtaining three-dimensional vector data approximate to the shape of an organ of a living creature and using the three-dimensional vector data. <P>SOLUTION: The method of analyzing the organ form of a living creature acquires cross-sectional photographs 11 slicingly taken of the organ of the living creature at a prescribed interval, selects circles or ellipses 14 approximate to the cross-sectional shapes of the organ which are included in the cross-sectional photographs, arranges the circles or the ellipses selected for each cross-sectional photograph in order of photographing and generates vector data 28 showing a solid figure connecting the outside edges of all the circles or ellipses by smooth curved surfaces, acquires feature points 21 included in the cross-sectional shapes of the organ which are included in the cross-sectional photographs, and acquires three-dimensional vector data approximate to the shape of the organ by correcting the vector data 28 to ensure that the outside surface of the solid figure smoothly passes the feature points 21. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、生物の臓器の形状と近似する三次元ベクトルデータを得ることができる、生物の臓器形態解析方法と臓器形態解析システムに関する。   The present invention relates to a biological organ morphology analysis method and an organ morphology analysis system that can obtain three-dimensional vector data that approximates the shape of a biological organ.

動物や人間の臓器の状態を計測するために、CTスキャン装置が使用される。この装置は、X線や超音波を使用して臓器の断面写真を連続的に透視撮影し、臓器の精密な計測を可能にする。
特表2002−527834号公報
A CT scanning device is used to measure the state of an animal or a human organ. This device enables X-rays and ultrasonic waves to be used for continuous fluoroscopy of cross-sectional photographs of organs, enabling precise measurement of the organs.
Japanese translation of PCT publication No. 2002-527834

ここで、従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
生物の臓器は状態に応じてその形状を変化させる。また、病状の変化によりその形状を変化させる。臓器は部分的にあるいは全体的に拡大したり縮小したりする。また、例えば、心臓や肺のように、周期的に伸縮運動をする。こうした臓器の形状の時間的な変化を観測したり、病状の変化による臓器の形状の変化を精密に観測するために、より精密な断面写真の撮影も可能になった。しかしながら、肉眼により撮影された結果を丹念に比較検証して、状態の微妙な変化を計測するには大変な手間と時間がかかる。また、微細な変化を見落とすおそれもある。
Here, the conventional technique has the following problems to be solved.
Organs of living organisms change their shape according to their state. Moreover, the shape is changed by the change of a medical condition. Organs can expand or contract partially or entirely. In addition, for example, like the heart and the lung, it periodically expands and contracts. In order to observe changes in the shape of the organ over time and to precisely observe changes in the shape of the organ due to changes in the medical condition, it has become possible to take more precise cross-sectional photographs. However, it takes a lot of labor and time to carefully compare and verify the results taken with the naked eye and measure subtle changes in the state. There is also a risk of overlooking minute changes.

本発明は以上の点に着目してなされたもので、生物の臓器の形状と近似する三次元ベクトルデータを得ることができる、生物の臓器形態解析方法と臓器形態解析システムを提供することを目的とする。また、さらに、本発明は、この三次元ベクトルデータを利用して自動的に臓器の形状の変化を計測できる、生物の臓器形態解析方法と臓器形態解析システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to the above points, and an object thereof is to provide a biological organ morphology analysis method and an organ morphology analysis system capable of obtaining three-dimensional vector data that approximates the shape of a biological organ. And A further object of the present invention is to provide an organ morphology analysis method and an organ morphology analysis system that can automatically measure changes in the shape of an organ using the three-dimensional vector data.

本発明の各実施例においては、それぞれ次のような構成により上記の課題を解決する。
〈構成1〉
生物の臓器を所定間隔で輪切りにするように撮影した断面写真を取得し、各断面写真に含まれた臓器の断面形状と近似する円もしくは楕円を選択し、上記断面写真毎に選択した円もしくは楕円を、上記撮影した順に配列して、全ての円もしくは楕円の外周縁を滑らかな曲面で結んだ立体図形を表す、ベクトルデータを生成する一方、上記断面写真に含まれた臓器の断面形状に含まれた特徴点を取得し、上記立体図形の外表面が、上記特徴点を滑らかに通過するように、上記ベクトルデータを補正処理して、上記臓器の形状と近似する三次元ベクトルデータを得ることを特徴とする生物の臓器形態解析方法。
In each embodiment of the present invention, the above-described problems are solved by the following configurations.
<Configuration 1>
Obtain cross-sectional photographs taken so that the organs of living organisms are sliced at predetermined intervals, select a circle or ellipse that approximates the cross-sectional shape of the organ included in each cross-sectional photograph, and select the circle or ellipse selected for each cross-sectional photograph above The ellipses are arranged in the order in which they were taken, and all the circles or ellipses are connected to each other by a smooth curved surface to generate vector data. The included feature points are acquired, and the vector data is corrected so that the outer surface of the solid figure smoothly passes through the feature points to obtain three-dimensional vector data that approximates the shape of the organ. A method for analyzing organ morphology of a living organism.

臓器を輪切りにした断面写真はCTスキャン装置で取得できる。この断面写真をもとにして、臓器の三次元ベクトルデータを得る。近似的に生成したベクトルデータを特徴点に基づいて補正するので、撮影対象をよく表したベクトルデータが生成できる。三次元ベクトルデータだから、差分解析や部分的あるいは全体的な進出処理も容易にできる。   A cross-sectional picture of the organ cut into rounds can be obtained with a CT scanning device. Based on this cross-sectional photograph, three-dimensional vector data of the organ is obtained. Since the approximately generated vector data is corrected based on the feature points, vector data that well represents the imaging target can be generated. Because it is three-dimensional vector data, differential analysis and partial or total advance processing can be easily performed.

〈構成2〉
生物の臓器を所定間隔で輪切りにするように撮影した断面写真の画像データを記憶した記憶装置と、各断面写真に含まれた臓器の断面形状と近似する円もしくは楕円のベクトルデータを生成する近似円生成手段と、上記断面写真毎に選択した円もしくは楕円を、上記撮影した順に配列して、全ての円もしくは楕円の外周縁を滑らかな曲面で結んだ立体図形を表したベクトルデータを生成する、三次元ベクトルデータ生成手段と、上記断面写真に含まれた臓器の断面形状に含まれた特徴点群を取得する特徴点取得手段と、上記立体図形の外表面が、上記特徴点を滑らかに通過するように、上記ベクトルデータを補正処理して、上記臓器の形状と近似する三次元ベクトルデータを得る、データ補正手段とを備えたことを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
<Configuration 2>
A storage device that stores image data of cross-sectional photographs taken so that biological organs are cut at predetermined intervals, and an approximation that generates circle or ellipse vector data that approximates the cross-sectional shape of the organ included in each cross-sectional photograph The circle generation means and the circles or ellipses selected for each of the cross-sectional photographs are arranged in the order of shooting, and vector data representing a three-dimensional figure connecting all the circles or ellipses with smooth curved surfaces is generated. Three-dimensional vector data generation means; feature point acquisition means for acquiring feature point groups included in the cross-sectional shape of the organ included in the cross-sectional photograph; and the outer surface of the three-dimensional figure smoothes the feature points. An organ form of a living body comprising data correcting means for correcting the vector data so as to pass and obtaining three-dimensional vector data approximating the shape of the organ Analysis system.

〈構成3〉
構成2に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、上記三次元ベクトルデータ生成手段は、上記各円または楕円の軸芯を通る軸曲線と、この軸曲線とほぼ垂直に交わる円群もしくは楕円群を含む曲面を描画するように、三次元ベクトルデータを得ることを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
<Configuration 3>
In the biological organ morphology analysis system according to Configuration 2, the three-dimensional vector data generation means includes an axis curve passing through the axis of each circle or ellipse, and a circle group or ellipse group intersecting the axis curve substantially perpendicularly. An organ morphology analysis system for living organisms characterized by obtaining three-dimensional vector data so as to draw a curved surface.

血管のような臓器では、最初に軸曲線を取得して、この実曲線を中心にしたチューブの三次元ベクトルデータが、最も実際の断面写真に近似したものとして生成できる。   In an organ such as a blood vessel, an axial curve is first obtained, and the three-dimensional vector data of the tube centered on the actual curve can be generated as the one that approximates the actual cross-sectional photograph.

〈構成4〉
構成2に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、上記データ補正手段は、上記各円または楕円の外周縁が上記特徴点を通過するように、上記各円または楕円のベクトルデータを補正処理して、上記臓器の形状と近似する三次元ベクトルデータを得ることを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
<Configuration 4>
In the biological organ morphology analysis system according to Configuration 2, the data correction unit corrects the vector data of each circle or ellipse so that the outer periphery of each circle or ellipse passes through the feature point. An organ morphology analysis system for living organisms characterized by obtaining three-dimensional vector data approximating the shape of the organ.

円や楕円の外周縁が特徴点を通過するようにベクトルデータを補正すると、チューブの外周面が特徴点を通る、精度の高い三次元ベクトルデータが生成できる。   If the vector data is corrected so that the outer periphery of the circle or ellipse passes through the feature points, highly accurate three-dimensional vector data can be generated in which the outer peripheral surface of the tube passes through the feature points.

〈構成5〉
構成4に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、上記特徴点取得手段は、生物の臓器の立体画像上に付与されたマークを特徴点として取得し、上記断面写真のうちのいずれかの該当箇所に特徴点を付与することを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
<Configuration 5>
In the biological organ morphology analysis system according to Configuration 4, the feature point acquisition unit acquires a mark given on the stereoscopic image of the biological organ as a feature point, and any one of the cross-sectional photographs An organ morphology analysis system for living organisms, characterized by assigning feature points to the body.

CTスキャナ等で得られた立体画像上の特徴部分に医師がマークを付けると、それが特徴点として処理され、自動的に三次元ベクトルデータの補正に利用される。従って、非常に簡便に精度の高い三次元ベクトルデータが生成できる。   When a doctor marks a feature portion on a stereoscopic image obtained by a CT scanner or the like, it is processed as a feature point and automatically used for correcting three-dimensional vector data. Therefore, highly accurate three-dimensional vector data can be generated very simply.

〈構成6〉
構成4に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、上記特徴点取得手段は、上記臓器の断面形状を表す輪郭線と上記円または楕円の外周縁の対応する位置を選択して両者の差分値を算出し、その差分値が最大値をとる点を特徴点とすることを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
<Configuration 6>
In the biological organ morphology analysis system according to Configuration 4, the feature point acquisition unit selects a corresponding position between the contour line representing the cross-sectional shape of the organ and the outer periphery of the circle or ellipse, and calculates a difference value between the two. An organ morphology analysis system for living organisms characterized in that a feature point is a point where the difference value is calculated and the maximum value is obtained.

近似円と実際の断面写真との間の差分値を取得して、自動的に特徴点を設定するので、撮影画像を自動的に高速解析することができる。   Since the difference value between the approximate circle and the actual cross-sectional photograph is acquired and the feature point is automatically set, the captured image can be automatically analyzed at high speed.

〈構成7〉
構成4に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、上記三次元ベクトルデータにより表される立体画像の表面を三角形の集合体で領域分割し、各三角形の頂点の位置情報と辺の長さを示す情報により状態情報群を生成する状態取得手段を備えたことを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
<Configuration 7>
In the biological organ morphology analysis system according to Configuration 4, the surface of the stereoscopic image represented by the three-dimensional vector data is divided into regions of triangles, and position information and edge lengths of each triangle are indicated. An organ morphology analysis system for living organisms, comprising a state acquisition unit that generates a state information group based on information.

三次元ベクトルデータの立体画像の表面を三角形の集合体で領域分割すると、臓器の形状の特徴をよく表すデータが取得できる。   If the surface of the stereoscopic image of the three-dimensional vector data is divided into regions by triangular aggregates, it is possible to acquire data that clearly represents the characteristics of the shape of the organ.

〈構成8〉
構成7に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、上記状態取得手段は、上記全ての特徴点は、上記三角形のいずれかの頂点として使用することを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
<Configuration 8>
The biological organ morphology analysis system according to Configuration 7, wherein the state acquisition unit uses all the feature points as vertices of any of the triangles.

特徴点を頂点とする三角形で領域分割すると、特徴点の移動や変化を数値解析するのに好都合なデータが取得できる。   When the region is divided into triangles having the feature points as vertices, it is possible to obtain data that is convenient for numerical analysis of movement and change of the feature points.

〈構成9〉
構成7または8に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、それぞれ異なる時刻に撮影した断面写真から得た2つの三次元ベクトルデータについて、状態情報を取得し、全ての三角形の頂点の位置情報と辺の長さを示す情報とを比較して、差分値が一定以上の三角形を選択してその結果を出力する状態比較手段を備えたことを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
<Configuration 9>
In the biological organ morphology analysis system according to Configuration 7 or 8, state information is obtained for two three-dimensional vector data obtained from cross-sectional photographs taken at different times, and position information and edges of vertices of all triangles are acquired. A biological organ morphology analysis system comprising state comparison means for comparing triangles having a difference value equal to or greater than a certain value and outputting the result of comparison with information indicating the length of the living body.

臓器の形状の変化を三角形の形状の変化としてとらえることができるので、臓器の形状の変化をコンピュータで数値解析することができる。しかも、精密で高速に解析結果が得られる。
〈構成10〉
構成4に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、過去に生成された前記三次元ベクトルデータから、特徴点が付与され特徴点を通過するように補正された円もしくは楕円が、補正処理の対象にされることを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
Since the change in the shape of the organ can be regarded as a change in the shape of the triangle, the change in the shape of the organ can be numerically analyzed by a computer. Moreover, analysis results can be obtained precisely and at high speed.
<Configuration 10>
In the biological organ morphology analysis system according to Configuration 4, a circle or an ellipse that has been given a feature point and corrected so as to pass through the feature point from the three-dimensional vector data generated in the past is a target of correction processing. Organ morphology analysis system for living organisms

過去に生成された前記三次元ベクトルデータから、特徴点が付与され特徴点を通過するように補正された円もしくは楕円を得て、これを新たな断面写真と比較すると、単純な円または楕円よりも実際のものに近く、補正し易い。また、特徴点が付与済みで、特徴点の付与作業を容易にする。   From the three-dimensional vector data generated in the past, a feature point is given and a circle or ellipse corrected so as to pass through the feature point is obtained. Is close to the actual one and easy to correct. Also, feature points have been assigned, and feature point assignment work is facilitated.

本発明では、臓器の断面写真からまずその臓器の各部に近似する円または楕円のベクトルデータを得る。これを特徴点に基づいて滑らかに補正して、精密な三次元ベクトルデータを得る。以下、本発明の実施の形態を実施例ごとに詳細に説明する。   In the present invention, vector data of a circle or an ellipse approximating each part of the organ is first obtained from a cross-sectional photograph of the organ. This is smoothly corrected based on the feature points to obtain precise three-dimensional vector data. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail for each example.

図1は実施例1の生物の臓器形態解析方法の説明図である。
図の臓器10は、例えば人間の血管である。この臓器10をCTスキャンなどの装置を使用して所定間隔で輪切りにするように撮影する。断面写真11、12、13は所定間隔で連続して撮影されたものである。この写真の画像から臓器10の断面形状を表す輪郭線17を抽出する。その手法は既知のものでよいから具体的な説明を省略する。画像濃度が不連続に変化する境界線を検出して結べばよい。こうして得られた断面写真の画像データや輪郭線の画像データは、例えばビットマップ形式のデータとして保存する。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an organ morphology analysis method for living organisms according to the first embodiment.
The illustrated organ 10 is, for example, a human blood vessel. The organ 10 is imaged so as to be cut at predetermined intervals using an apparatus such as a CT scan. The cross-sectional photographs 11, 12, and 13 are taken continuously at a predetermined interval. A contour line 17 representing the cross-sectional shape of the organ 10 is extracted from the image of this photograph. Since the method may be a known one, a specific description is omitted. What is necessary is just to detect and connect the boundary line where the image density changes discontinuously. The image data of the cross-sectional photograph and the image data of the contour line thus obtained are stored as, for example, bitmap format data.

次に、断面写真11、12、13の形状と近似する円あるいは楕円14,15,16を選択する。この選択方法は後で詳細に説明するが、輪郭線17と形状やサイズの近い円又は楕円を選択することが好ましい。輪郭線17は臓器の断面形状に合わせて様々な凹凸を有する。これに対して、円又は楕円は滑らかな円弧により描画されたベクトルデータである。近似している円または楕円を選択するには、例えば、輪郭線と円周との差分値が最小になる円の半径を計算するとよい。   Next, circles or ellipses 14, 15, 16 that approximate the shape of the cross-sectional photographs 11, 12, 13 are selected. Although this selection method will be described in detail later, it is preferable to select a circle or an ellipse having a shape and size close to the contour line 17. The contour line 17 has various irregularities according to the cross-sectional shape of the organ. On the other hand, a circle or an ellipse is vector data drawn by a smooth arc. In order to select an approximate circle or ellipse, for example, the radius of the circle that minimizes the difference between the contour line and the circumference may be calculated.

次に選択した円あるいは楕円14、15,16・・・を、撮影した順に配列する。さらに、各円の軸芯(中心座標)25を求める。そしてこれらの中心座標群を滑らかな曲線で結ぶ。即ち、各円の軸芯25を通る軸曲線26を求める。これによって、例えば血管の中心軸に沿った曲線データが得られる。これは三次元ベクトルデータである。その後、この軸曲線26とほぼ垂直に交わる円群もしくは楕円群を含むような立体曲面を描画する。これによって臓器10の外観形状を表す三次元ベクトルデータ28を得る。上記の円もしくは楕円14、15,16の外周縁を滑らかな曲面で結ぶと、立体図形を表す三次元ベクトルデータになる。   Next, the selected circles or ellipses 14, 15, 16,. Further, an axis (center coordinate) 25 of each circle is obtained. These central coordinate groups are connected by a smooth curve. That is, an axial curve 26 passing through the axis 25 of each circle is obtained. Thereby, for example, curve data along the central axis of the blood vessel is obtained. This is three-dimensional vector data. Thereafter, a three-dimensional curved surface including a circle group or an ellipse group intersecting the axis curve 26 substantially perpendicularly is drawn. As a result, three-dimensional vector data 28 representing the external shape of the organ 10 is obtained. When the outer peripheries of the circles or ellipses 14, 15, 16 are connected by a smooth curved surface, three-dimensional vector data representing a three-dimensional figure is obtained.

なお、対象を血管とした場合には、より簡便な処理が可能である。初めに、臓器の断面形状から、その幅や高さの概略平均値を求める。そして、その平均値を直径とする真円群を軸曲線26に沿って配列する。これにより、真円の断面を持つチューブで血管を近似する。後で行う特徴点を用いた補正で、実際の形状に近付ける。血管の一部についての三次元ベクトルデータを求めるときは、これで十分である。この三次元ベクトルデータは、図の例では臓器10の外表面に近似するものである。内表面に近似するものも同様にして求めるとよい。   If the target is a blood vessel, simpler processing is possible. First, an approximate average value of the width and height is obtained from the cross-sectional shape of the organ. A group of perfect circles whose diameter is the average value is arranged along the axial curve 26. Thereby, the blood vessel is approximated by a tube having a perfect circular cross section. The actual shape is approximated by correction using feature points to be performed later. This is sufficient when obtaining 3D vector data for a portion of a blood vessel. This three-dimensional vector data approximates the outer surface of the organ 10 in the example of the figure. What approximates the inner surface may be obtained in the same manner.

ここで、精密な計測に適する程度に臓器の特徴をとらえた三次元ベクトルデータを得るために、このデータを補正する。まず、例えば、各断面写真中の輪郭線に多数の特徴点をマークする。例えば、医師がマウス等を用いて断面写真の画像を操作し、特に注意すべき部分に特徴点を設定するとよい。また、コンピュータが自動的に、近似する円と形状が大きく相違する部分に特徴点を設定するとよい。一例として、図のAに、輪郭線17の部分拡大図を示す。輪郭線17の一部に大きな凹凸がある。この頂点に特徴点21を設定する。図のBに近似円14の部分拡大図を示す。この円弧22の一部を特徴点21を滑らかに通過するように補正する。このようにして各近似円を修正する。その後、全ての近似円を包囲するような立体図形の外表面を滑らかな曲面で表現した三次元ベクトルデータを生成する。この曲面は、設定された全ての特徴点21を通るように形成される。こうして臓器の形状と近似する三次元ベクトルデータを得る。   Here, this data is corrected in order to obtain three-dimensional vector data that captures organ features to a degree suitable for precise measurement. First, for example, many feature points are marked on the contour line in each cross-sectional photograph. For example, a doctor may operate a cross-sectional photograph image using a mouse or the like, and set feature points on a portion to be particularly noted. In addition, it is preferable that the computer automatically sets feature points at portions where the shape is greatly different from the approximate circle. As an example, a partially enlarged view of the outline 17 is shown in FIG. There is a large unevenness in a part of the contour line 17. A feature point 21 is set at this vertex. A partially enlarged view of the approximate circle 14 is shown in FIG. A part of the arc 22 is corrected so as to pass through the feature point 21 smoothly. In this way, each approximate circle is corrected. Thereafter, three-dimensional vector data in which the outer surface of the three-dimensional figure surrounding all approximate circles is expressed by a smooth curved surface is generated. This curved surface is formed so as to pass through all the set feature points 21. Thus, three-dimensional vector data approximating the shape of the organ is obtained.

臓器の計測には、臓器の部分的な形状の異変を認識できるような画像データが要求される。CTスキャンにより撮影された画像は正確であるが細部の凹凸が激しく、肉眼によらなければ解析が不可能で、高度の専門知識が必要である。また、時間的な変化を比較するのは容易でない。上記のように、臓器の断面写真の中の重要な点、即ち、特徴点を通るような曲面を表現する三次元ベクトルデータは、臓器の特徴を良く表すデータであり、コンピュータ解析の容易なデータである。従って、特に、状態に応じてその形状を変化させる生物の臓器の形態解析に好適する。また、病状の変化によりその形状を変化させたり、部分的にあるいは全体的に拡大したり縮小したりする、動的あるいは静的な変化を正確に検出できる。また、心臓や肺のように、周期的に伸縮運動をするとき、どの部分がどのように伸縮しているか、その運動は正常かといった解析もできる。その詳細は次の実施例で説明する。   For organ measurement, image data that can recognize changes in the partial shape of the organ is required. An image taken by CT scanning is accurate, but the unevenness of details is severe, analysis is impossible without the naked eye, and a high level of expertise is required. Also, it is not easy to compare changes over time. As described above, the three-dimensional vector data that expresses an important point in a cross-sectional photograph of an organ, that is, a curved surface that passes through a feature point, is a data that well expresses the feature of an organ and is data that can be easily analyzed by a computer. It is. Therefore, the present invention is particularly suitable for morphological analysis of a biological organ that changes its shape depending on the state. In addition, it is possible to accurately detect a dynamic or static change that changes its shape according to a change in a medical condition, or that partially or wholly expands or contracts. In addition, it is also possible to analyze which part is expanding and contracting periodically and whether the movement is normal when performing periodic expansion and contraction like the heart and lungs. Details thereof will be described in the next embodiment.

図2は、生物の臓器形態解析システム機能ブロック図である。
このシステムは、パーソナルコンピュータ30に所定のプログラムをインストールすることによって実現する。パーソナルコンピュータ30には、演算処理装置40と記憶装置50が設けられている。演算処理装置40は、近似円生成手段41、三次元ベクトルデータ生成手段42、特徴点取得手段43、データ補正手段44、状態取得手段45、状態比較手段46などを備える。これらの手段はいずれもコンピュータに所定の処理を実行させるコンピュータプログラムである。
FIG. 2 is a functional block diagram of a biological organ morphology analysis system.
This system is realized by installing a predetermined program in the personal computer 30. The personal computer 30 is provided with an arithmetic processing device 40 and a storage device 50. The arithmetic processing unit 40 includes approximate circle generation means 41, three-dimensional vector data generation means 42, feature point acquisition means 43, data correction means 44, state acquisition means 45, state comparison means 46, and the like. Each of these means is a computer program that causes a computer to execute a predetermined process.

記憶装置50には、断面写真画像データ51、近似円データ52、三次元ベクトルデータ53、特徴点データ54などが記憶される。パーソナルコンピュータは、本体制御部1、キーボード2、マウス3、及びディスプレイ4を備えている。また、パーソナルコンピュータ30にはプリンタ32が接続されている。本体制御部1の内部には、演算処理装置40や記憶装置50が内蔵される。図面では、その機能ブロックを本体制御部の下側に表示した。プリンタ32は外付けされる。   The storage device 50 stores cross-sectional photographic image data 51, approximate circle data 52, three-dimensional vector data 53, feature point data 54, and the like. The personal computer includes a main body control unit 1, a keyboard 2, a mouse 3, and a display 4. A printer 32 is connected to the personal computer 30. An arithmetic processing device 40 and a storage device 50 are built in the main body control unit 1. In the drawing, the functional block is displayed below the main body control unit. The printer 32 is externally attached.

上記のシステムの利用者は、キーボード2やマウス3を操作し、ディスプレイ4に表示された断面写真などを見て、例えば特徴点の入力操作を行う。断面写真画像データ51は、CTスキャナなどによって撮影された断面写真群である。このデータはビットマップ形式あるいはJPEG形式などの画像データである。近似円データ52は、CAD装置などで広く使用されているベクトルデータである。三次元ベクトルデータ53は、CGなどで利用可能な臓器の立体画像を表示するデータである。特徴点データ54は、三次元座標値から成る。人為的に入力されあるいは自動的に生成されてこの記憶装置50に一時記憶される。状態情報55は、三次元ベクトルデータ53により表される臓器の立体画像の表面を三角形の集合体で領域分割したとき、各三角形の頂点の位置情報と辺の長さを示す情報により構成される。識別記号56は、全ての三角形を特定するための記号である。頂点座標57は三角形の頂点を三次元座標で表したものである。   The user of the above system operates the keyboard 2 and the mouse 3 and looks at a cross-sectional photograph displayed on the display 4 and performs, for example, an operation of inputting feature points. The sectional photograph image data 51 is a group of sectional photographs taken by a CT scanner or the like. This data is image data in a bitmap format or JPEG format. The approximate circle data 52 is vector data widely used in a CAD apparatus or the like. The three-dimensional vector data 53 is data for displaying a stereoscopic image of an organ that can be used in CG or the like. The feature point data 54 is composed of three-dimensional coordinate values. It is input artificially or automatically generated and temporarily stored in the storage device 50. The state information 55 is composed of position information of vertexes of each triangle and information indicating the length of each side when the surface of the stereoscopic image of the organ represented by the three-dimensional vector data 53 is divided into regions of triangles. . The identification symbol 56 is a symbol for specifying all the triangles. The vertex coordinates 57 represent the triangle vertices in three-dimensional coordinates.

演算処理装置40の近似円生成手段41は、断面写真に含まれた臓器の断面形状と近似する円もしくは楕円のベクトルデータを生成する機能を持つ。三次元ベクトルデータ生成手段42は、断面写真ごとに選択した円もしくは楕円を撮影した順に配列して、全ての円もしくは楕円の外周縁を滑らかな曲面で結んだ立体図形を表したベクトルデータを生成する機能を持つ。特徴点取得手段43は、マウス3などを操作して入力された特徴点を特徴点データ54として記憶装置50に記憶させる機能を持つ。データ補正手段44は、立体図形の外表面が特徴点を滑らかに通過するようにベクトルデータを補正して臓器の形状と近似する三次元ベクトルデータ53を得る機能を持つ。   The approximate circle generating means 41 of the arithmetic processing unit 40 has a function of generating circle or ellipse vector data that approximates the cross-sectional shape of the organ included in the cross-sectional photograph. The three-dimensional vector data generating means 42 arranges the circles or ellipses selected for each cross-sectional photograph in the order in which they were photographed, and generates vector data representing a three-dimensional figure in which all the circles or ellipses are connected by smooth curved surfaces. It has a function to do. The feature point acquisition unit 43 has a function of storing the feature point input by operating the mouse 3 or the like in the storage device 50 as the feature point data 54. The data correcting unit 44 has a function of correcting the vector data so that the outer surface of the three-dimensional figure smoothly passes through the feature points to obtain three-dimensional vector data 53 that approximates the shape of the organ.

状態取得手段45は、三次元ベクトルデータ53により表される立体画像の表面を三角形の集合体で領域分割し、各三角形の頂点の位置情報と辺の長さを示す情報を含む状態情報群55を生成する機能を持つ。さらにこのとき、全ての特徴点を三角形のいずれかの頂点として使用する機能を持つ。また、状態比較手段46は、それぞれ異なる時刻に撮影した断面写真から得た二つの三次元ベクトルデータについて状態情報を取得し、全ての三角形の頂点の位置情報と辺の長さを示す情報とを比較して、差分値が一定以上の三角形を選択してその結果を出力する機能を持つ。   The state acquisition means 45 divides the surface of the stereoscopic image represented by the three-dimensional vector data 53 into regions of triangles, and a state information group 55 including position information of vertexes of each triangle and information indicating side lengths. With the ability to generate Furthermore, at this time, it has a function of using all feature points as any vertex of the triangle. Further, the state comparison means 46 acquires state information for two three-dimensional vector data obtained from cross-sectional photographs taken at different times, and obtains position information of vertexes of all triangles and information indicating the lengths of the sides. In comparison, it has a function of selecting a triangle having a certain difference value or more and outputting the result.

図3は、データ補正手段の動作説明図である。
図に示す破線は、臓器の輪郭線61の一例である。また実線の円は、近似円の外周縁62を示す。まず、近似円を求める場合には、図の(a)に示すように、輪郭線61で囲まれた部分の面積を計算し、面積の同一な円を求める。次に、任意の場所に中心63を設定して、例えば図に示すように、円の半径65と輪郭線や外周縁と交差する点を求める。点66は、円の半径65と断面形状の輪郭線61との交点である。点67は、円の半径65と辺の外周縁62との交点である。そして、点66と67の間の距離を求める。この距離を円の全周に渡って求めて累積加算する。積分値を求めればよい。こうして、その積分値が最小値を示す円の中心座標を求める。これによって近似円が求められる。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the data correction means.
A broken line shown in the figure is an example of an organ outline 61. A solid circle indicates the outer peripheral edge 62 of the approximate circle. First, when obtaining an approximate circle, as shown in FIG. 5A, the area of the portion surrounded by the contour line 61 is calculated to obtain a circle having the same area. Next, a center 63 is set at an arbitrary location, and for example, as shown in the figure, a point that intersects the radius 65 of the circle and the contour line or the outer periphery is obtained. A point 66 is an intersection of the radius 65 of the circle and the outline 61 of the cross-sectional shape. A point 67 is an intersection of the radius 65 of the circle and the outer peripheral edge 62 of the side. Then, the distance between points 66 and 67 is obtained. This distance is calculated over the entire circumference of the circle and accumulated. What is necessary is just to obtain an integral value. In this way, the center coordinate of the circle whose integrated value indicates the minimum value is obtained. Thus, an approximate circle is obtained.

なお、これ以外の方法でも既知の様々な方法によって輪郭線とほぼ重なる円や楕円を選択することができる。ここで輪郭線61に対して、その特徴ある凹凸部分に特徴点64を設定する。特徴点64の数は任意である。さらに、図の(b)に示すように、例えば、特徴点64を通る円の半径65と円の外周縁62の交点を、輪郭線61の特徴点64の位置まで移動させるように、この近傍の外周縁62を変形する。この時外周縁62が特徴点64を滑らかに通過するように、外周縁62を変形する。こうした変形の手法はCADシステムでよく知られた方法でよい。以上のようにして、特徴点を通過するように近似円の外周縁を変形させると、近似円は十分に実際の臓器の断面形状に近づく。しかも、得られたデータは三次元ベクトルデータであるから、臓器の立体図形を様々な方法でコンピュータにより演算処理し、解析処理することが容易になる。   It should be noted that a circle or an ellipse that substantially overlaps the contour line can be selected by various other known methods. Here, a feature point 64 is set in the characteristic uneven portion of the contour line 61. The number of feature points 64 is arbitrary. Further, as shown in (b) of the figure, for example, the intersection of the radius 65 of the circle passing through the feature point 64 and the outer peripheral edge 62 of the circle is moved to the position of the feature point 64 of the outline 61 to this vicinity. The outer peripheral edge 62 is deformed. At this time, the outer peripheral edge 62 is deformed so that the outer peripheral edge 62 passes through the feature point 64 smoothly. Such a deformation method may be a method well known in a CAD system. As described above, when the outer periphery of the approximate circle is deformed so as to pass through the feature points, the approximate circle sufficiently approaches the cross-sectional shape of the actual organ. In addition, since the obtained data is three-dimensional vector data, it becomes easy to calculate and analyze the solid figure of the organ by various methods using a computer.

図4は、システムのハードウエアブロック図である。
上記のシステムは、既知の構成のコンピュータ等により実現できる。コンピュータ30の内部バス110には、CPU(中央処理装置)111と、ROM(リードオンリメモリ)112と、RAM(ランダムアクセスメモリ)113と、HDD(ハードディスク)114と、入出力インタフェース115とが接続されている。入出力インタフェース115には、ディスプレイ4とキーボード2とマウス3とプリンタ32が接続されている。
FIG. 4 is a hardware block diagram of the system.
The above system can be realized by a computer having a known configuration. Connected to the internal bus 110 of the computer 30 are a CPU (Central Processing Unit) 111, a ROM (Read Only Memory) 112, a RAM (Random Access Memory) 113, an HDD (Hard Disk) 114, and an input / output interface 115. Has been. A display 4, a keyboard 2, a mouse 3, and a printer 32 are connected to the input / output interface 115.

図1に示した記憶装置50は、ROM112やRAM113やHDD114により構成される。図1に示した演算処理装置40は、CPU111、ROM112、RAM113等により構成される。各種の情報は主としてHDD114に記憶されて保存される。CPU111が実行するコンピュータプログラムは、ROM112に記憶され、あるいはRAM113に適時ロードされる。このコンピュータを入出力インタフェースを介してCTスキャナ等に接続すれば、撮影画像データを取得できる。   The storage device 50 illustrated in FIG. 1 includes a ROM 112, a RAM 113, and an HDD 114. The arithmetic processing unit 40 shown in FIG. 1 includes a CPU 111, a ROM 112, a RAM 113, and the like. Various types of information are mainly stored and saved in the HDD 114. A computer program executed by the CPU 111 is stored in the ROM 112 or loaded into the RAM 113 as appropriate. If this computer is connected to a CT scanner or the like via an input / output interface, captured image data can be acquired.

図5は、臓器の具体的な外観斜視図である。
上記のように特徴点を各断面写真ごとに設定すれば、極めて精度の高い三次元ベクトルデータを得ることができる。この図の例では、三次元ベクトルデータを用いて描画した臓器の外観形状71に、特徴点72の位置を黒丸で表示した。この実施例では、臓器の表面を三角形73の集合体で領域分割している。領域分割には、ほぼ同じ程度のサイズの三角形を使用することが好ましい。辺の長さの範囲をほぼ決定しておき、コンピュータによって自動的に頂点と辺の設定をすることが可能である。これらの三角形は臓器の形状変化を確認するために利用される。従って三角形の頂点のいずれかに、上記の特徴点72が含まれることが好ましい。
FIG. 5 is a specific external perspective view of an organ.
If feature points are set for each cross-sectional photograph as described above, highly accurate three-dimensional vector data can be obtained. In the example of this figure, the position of the feature point 72 is displayed as a black circle on the external appearance shape 71 of the organ drawn using three-dimensional vector data. In this embodiment, the surface of the organ is divided into regions of triangles 73. It is preferable to use triangles of approximately the same size for area division. It is possible to determine the range of the side length almost and set the vertices and sides automatically by the computer. These triangles are used to confirm changes in the shape of the organ. Therefore, it is preferable that the feature point 72 is included in any one of the vertices of the triangle.

例えばこの図に示したような三次元ベクトルデータを、それぞれ異なるタイミングで撮影した断面写真から取得する。そして、三角形73の集合体から成る状態情報群をそれぞれ生成する。図1に示したように、1つの三次元ベクトルデータの状態情報55には、領域分割した全ての三角形の識別情報56と頂点座標57を示す情報が含まれている。例えば、領域分割の方法は、上記の近似円の全ての外周縁を一定の数で等分割する。そして、図の例のように、規則的に三角形の辺を決定する。いずれの三次元ベクトルデータについても全く同一の手法で状態情報群を生成する。   For example, three-dimensional vector data as shown in this figure is acquired from cross-sectional photographs taken at different timings. Then, state information groups each including an aggregate of triangles 73 are generated. As shown in FIG. 1, the state information 55 of one 3D vector data includes information indicating identification information 56 and vertex coordinates 57 of all triangles divided into regions. For example, in the region dividing method, all the outer peripheral edges of the approximate circle are equally divided by a certain number. Then, as in the example of the figure, the sides of the triangle are regularly determined. For any three-dimensional vector data, a state information group is generated by the same method.

こうして、異なるタイミングで得た三次元ベクトルデータを比較する。上記のように、一定のルールで三角形の辺を決定して、領域分割をすると、臓器の形状が時間的に変化しても、三角形の数や相対的な位置関係は変わらない。各三角形の対応関係は、識別記号により認識できる。ここで、それぞれ識別記号が同一の三角形の頂点座標から、辺の長さの変化をとらえる。辺の長さの差分値を求めればよい。例えば臓器の一部が伸縮して変形している場合には、二つの三次元ベクトルデータを比較すると一部の三角形のみに大きな差分値が表れる。これによって、自動的に臓器の形状変化を定量的に抽出することができる。もちろん、その変化の状態や詳細については、医師が他の情報も含めて分析をすればよい。変化した場所が判明したとき、該当部分の実際の断面写真を取り出して、肉眼で綿密に分析をすればよい。   Thus, the three-dimensional vector data obtained at different timings are compared. As described above, if the sides of the triangle are determined according to certain rules and the region is divided, the number of triangles and the relative positional relationship do not change even if the shape of the organ changes with time. The correspondence of each triangle can be recognized by an identification symbol. Here, the change in the length of the side is detected from the vertex coordinates of the triangle having the same identification symbol. What is necessary is just to obtain | require the difference value of the length of a side. For example, when a part of an organ is deformed by expanding and contracting, a large difference value appears only in some triangles when two pieces of three-dimensional vector data are compared. Thereby, it is possible to automatically extract the shape change of the organ quantitatively. Of course, the doctor may analyze the state and details of the change including other information. When the changed location is found, an actual cross-sectional photograph of the corresponding part is taken out and analyzed with the naked eye.

また、この三次元ベクトルデータを使用すると、心臓のように臓器が膨らんだり縮んだりする状態を、CG(コンピュータグラフィックス)で表すことも容易である。この時は、まず、一つの三次元ベクトルデータを生成しておく。そして、各三角形の辺を、所定の規則に従って伸び縮みさせる。どの部分を伸縮すると変形がおきるかを予測できる。また、変形した臓器の断面写真から得た三次元ベクトルデータを観察して、どの部分が伸び縮みしたかという判断をすることもできる。こうした変形がコンピュータによって自動的にできるため臓器の機能や様々な病気の症状を詳細に正確に分析することが可能になる。   In addition, when this three-dimensional vector data is used, it is easy to represent a state in which an organ swells or contracts like a heart with CG (computer graphics). At this time, first, one three-dimensional vector data is generated. Then, the sides of each triangle are expanded and contracted according to a predetermined rule. You can predict which part will be deformed by expanding and contracting. It is also possible to determine which portion has expanded or contracted by observing three-dimensional vector data obtained from a cross-sectional photograph of a deformed organ. Since these deformations can be made automatically by a computer, it becomes possible to analyze organ functions and various disease symptoms in detail and accurately.

図6は、既存データを用いた画像処理方法説明図である。
上記の方法では、CTスキャン等の装置を使用して臓器部分の断面写真を撮影すると、その断面写真に多数の特徴点を付与する作業を行った。しかしながら、例えば、過去に同様の手順で得た三次元ベクトルデータがあれば、これを利用することができる。この三次元ベクトルデータには、前回付与した特徴点群の位置情報が含まれている。三次元ベクトルデータから、この特徴点群を含み、特徴点を滑らかに通過する円または楕円のベクトルデータ群を生成する。即ち、三次元ベクトルデータを生成した手順とちょうど逆の手順を実行する。これを、新たに撮影した臓器部分の断面写真と並べてディスプレイに表示する。ディスプレイ上で画像を重ねて表示しても構わない。図の例では、既存のベクトルデータ81と、新たに撮影した断面写真の輪郭82を重ねて表示した。既存のベクトルデータ81の全ての特徴点を、断面写真の輪郭82上に移動させるように、変形処理を行うと、断面写真の輪郭82と近似し、全ての特徴点を通る図形のベクトルデータが得られる。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an image processing method using existing data.
In the above method, when a cross-sectional photograph of an organ portion is taken using an apparatus such as a CT scan, an operation of assigning a number of feature points to the cross-sectional photograph is performed. However, for example, if there is 3D vector data obtained by the same procedure in the past, this can be used. This three-dimensional vector data includes the position information of the feature point group assigned last time. From the three-dimensional vector data, a circle or ellipse vector data group including the feature point group and smoothly passing through the feature point is generated. That is, a procedure just opposite to the procedure for generating the three-dimensional vector data is executed. This is displayed on the display side by side with a cross-sectional photograph of the newly taken organ part. Images may be displayed on the display in an overlapping manner. In the example shown in the figure, the existing vector data 81 and the newly taken cross-sectional photograph outline 82 are displayed in an overlapping manner. When the transformation process is performed so that all the feature points of the existing vector data 81 are moved onto the contour 82 of the cross-sectional photograph, the vector data of the figure that approximates the contour 82 of the cross-sectional photograph and passes through all the feature points is obtained. can get.

必要に応じて新たに特徴点84を追加してもよい。初めて全ての特徴点を付与する処理に比べて非常に迅速に、必要な特徴点を付与できる。また、いずれかの特徴点の位置が大きく移動しているような場合に、それを確認し易い。注意すべき点の見落としを防止できるから、精度の高い計測ができる。さらに、例えば、予め用意した臓器の標準モデルを比較用として利用する方法もある。標準モデルには、標準的な特徴点群を付与しておく。この標準モデルの三次元ベクトルデータから、新たに撮影した臓器部分の断面写真に対応する、円または楕円のベクトルデータ群を生成する。この処理自体は既知のコンピュータ処理技術を使用すればよいから、具体的な説明は省略する。特徴点の付与された標準モデルの断面図形と、実際に撮影された断面写真とを重ねて、図6の処理を実行する。これでも十分に実用的である。的確な特徴点の付与が可能になる。また、標準モデルとの比較により、個人の特徴を正確に分析することができる。   You may add the feature point 84 newly as needed. Necessary feature points can be assigned very quickly compared to the process of assigning all feature points for the first time. Moreover, when the position of any one of the feature points has moved greatly, it is easy to confirm it. Since it is possible to prevent oversight of points to be noted, highly accurate measurement can be performed. Further, for example, there is a method of using a standard model of an organ prepared in advance for comparison. A standard feature point group is assigned to the standard model. From this three-dimensional vector data of the standard model, a circle or ellipse vector data group corresponding to a newly photographed cross-sectional photograph of the organ part is generated. Since this process itself may be performed using a known computer processing technique, a specific description is omitted. The process of FIG. 6 is executed by superimposing the cross-sectional figure of the standard model to which the feature points have been added and the cross-sectional photograph actually taken. This is practical enough. Appropriate feature points can be assigned. In addition, individual characteristics can be accurately analyzed by comparison with a standard model.

図7は三次元ベクトルデータ生成手順フローチャートである。
以下の手順で、臓器の三次元ベクトルデータを生成する。
ステップS11では、CTスキャン等の装置を使用して、臓器を所定間隔で輪切りにするように撮影した臓器部分の断面写真を、連続的に撮影する。
ステップS12では,画像の境界線を検出して臓器の断面形状を表す輪郭線を抽出する。
ステップS13では、各断面写真に含まれた臓器の断面形状と近似する円もしくは楕円を選択する。具体的には、上記輪郭線と円周との差分値が最小の円または楕円を選択する。
ステップS14では、近似円の中心を結び、軸曲線を求める。
ステップS15では、断面写真毎に選択した円もしくは楕円を、前記撮影した順に配列して、全ての円もしくは楕円の外周縁を滑らかな曲面で結んだ立体図形を表すように、ベクトルデータを生成する。
ステップS16では、断面写真に含まれた臓器の断面形状に含まれた特徴点群を取得する。これは、例えば、医師がマウスを用いて重要部位をプロットするような作業で入力をするとよい。また、輪郭線と円周との差分値を算出するときに、その差分値が最大値をとる点を自動的に特徴点とするとよい。自動的に仮の特徴点群を設定して、医師がその結果を確認して修正して最適化してもよい。
ステップS17では、立体図形の外表面が、全ての特徴点を滑らかに通過するように、ベクトルデータを補正処理する。
このとき、ベースになる円の円弧の一部を、例えば、特徴点を通過するベジェ曲線で結ぶという、既知のCADで使用されてい手法を採用するとよい。
ステップS18で、臓器の形状と近似する三次元ベクトルデータを出力する。
FIG. 7 is a flow chart of the three-dimensional vector data generation procedure.
The three-dimensional vector data of the organ is generated by the following procedure.
In step S11, using a CT scan or the like, a cross-sectional photograph of the organ portion that is photographed so that the organ is cut into circles at predetermined intervals is continuously taken.
In step S12, the boundary line of the image is detected to extract a contour line representing the cross-sectional shape of the organ.
In step S13, a circle or an ellipse that approximates the cross-sectional shape of the organ included in each cross-sectional photograph is selected. Specifically, the circle or ellipse having the smallest difference value between the contour line and the circumference is selected.
In step S14, the centers of the approximate circles are connected to obtain an axial curve.
In step S15, the circles or ellipses selected for each cross-sectional photograph are arranged in the order of shooting, and vector data is generated so as to represent a solid figure in which all the circles or ellipses are connected by a smooth curved surface. .
In step S16, a feature point group included in the cross-sectional shape of the organ included in the cross-sectional photograph is acquired. For example, a doctor may input by an operation of plotting important parts using a mouse. Moreover, when calculating the difference value between the contour line and the circumference, it is preferable that the point at which the difference value takes the maximum value is automatically set as the feature point. A temporary feature point group may be automatically set, and a doctor may check and correct the result for optimization.
In step S17, the vector data is corrected so that the outer surface of the three-dimensional figure smoothly passes through all the feature points.
At this time, for example, a technique used in known CAD, in which a part of a circular arc of a base circle is connected by a Bezier curve passing through a feature point, may be employed.
In step S18, three-dimensional vector data approximating the shape of the organ is output.

上記のようにして得られた三次元ベクトルデータは、コンピュータ解析処理に適する。例えば、時間の経過とともにどの部分が変化しているかを、コンピュータにより正確にくまなく比較演算処理することができる。従って、微妙な変化も見落とすことなく、迅速に計測が可能になる。次の実施例では、三次元ベクトルデータの比較演算処理方法について説明する。   The three-dimensional vector data obtained as described above is suitable for computer analysis processing. For example, the computer can accurately compare and process which part is changing with the passage of time. Therefore, it is possible to measure quickly without overlooking subtle changes. In the next embodiment, a comparison calculation processing method for three-dimensional vector data will be described.

図8は三次元ベクトルデータの比較演算処理動作フローチャートである。
2種の三次元ベクトルデータを次のような手順で比較処理する。
ステップS21で、変化の前後の三次元ベクトルデータを取得する。これは、図6の手順を異なるタイミングで2回実行すればよい。
ステップS22で、3次元画像データの表面に特徴点を表示する。もちろん、内面でも側面でも構わない。こでは全て表面と表現する。
ステップS23で、領域分割ルールを設定する。対象となる臓器の種類毎に、あるいは、各種の条件ごとにそれぞれルールを設けておくとよい。
ステップS24で、上記の特徴点を1つの頂点にする3角形を含む3角形の集合体で領域分割する。
ステップS25で、対応する三角形の形状比較を行う。辺の差分値を計算するとよい。
ステップS26で、差分値が閾値を越える三角形を抽出する。閾値は、固定でもいいし、そのつど設定しても構わない。
ステップS27で、抽出した三角形の近傍の断面写真を選択する。
ステップS28で、その処理結果を出力する。即ち、特定の部位の三角形に変化があった旨を報告し、さらに、その近傍の断面写真の番号等を表示して、該当する部分の肉眼による解析のための準備をする。
以上により、臓器の特に変化の著しい部分を自動的に検出することができる。なお、領域分割の方法や三角形の比較方法等は、上記の実施例に限定されず、既知の各種の手法を採用することができる。
FIG. 8 is a flowchart of the comparison calculation processing operation of the three-dimensional vector data.
Two types of three-dimensional vector data are compared in the following procedure.
In step S21, three-dimensional vector data before and after the change is acquired. This can be done by executing the procedure of FIG. 6 twice at different timings.
In step S22, feature points are displayed on the surface of the three-dimensional image data. Of course, the inner surface or the side surface may be used. This is all expressed as a surface.
In step S23, an area division rule is set. A rule may be provided for each type of target organ or for each condition.
In step S24, the region is divided by a triangular aggregate including a triangle having the feature point as one vertex.
In step S25, the corresponding triangle shapes are compared. It is good to calculate the difference value of the side.
In step S26, a triangle whose difference value exceeds the threshold is extracted. The threshold value may be fixed or set each time.
In step S27, a cross-sectional photograph near the extracted triangle is selected.
In step S28, the processing result is output. That is, the fact that there has been a change in the triangle of a specific part is reported, and the number of the cross-sectional photograph in the vicinity thereof is displayed to prepare for the analysis of the corresponding part with the naked eye.
As described above, it is possible to automatically detect a particularly significant part of the organ. The region dividing method, the triangle comparison method, and the like are not limited to the above-described embodiment, and various known methods can be employed.

なお、上記の演算処理装置で実行されるコンピュータプログラムは、機能ブロックで図示した単位でモジュール化されてもよいし、複数の機能ブロックを組み合わせて一体化されてもよい。また、上記のコンピュータプログラムは、既存のアプリケーションプログラムに組み込んで使用してもよい。本発明を実現するためのコンピュータプログラムは、例えばCD−ROMのようなコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、任意の情報処理装置にインストールして利用することができる。   Note that the computer program executed by the arithmetic processing unit may be modularized in units illustrated in functional blocks, or may be integrated by combining a plurality of functional blocks. Further, the above computer program may be used by being incorporated into an existing application program. The computer program for realizing the present invention can be recorded on a computer-readable recording medium such as a CD-ROM and installed in any information processing apparatus for use.

実施例1の生物の臓器形態解析方法の説明図である。It is explanatory drawing of the organ morphologic analysis method of Example 1. FIG. 生物の臓器形態解析システム機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of a biological organ morphology analysis system. データ補正手段の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of a data correction means. システムのハードウエアブロック図である。It is a hardware block diagram of a system. 臓器の具体的な外観斜視図である。It is a concrete external appearance perspective view of an organ. 既存データを用いた画像処理方法説明図である。It is explanatory drawing of the image processing method using the existing data. 三次元ベクトルデータ生成手順フローチャートである。It is a three-dimensional vector data generation procedure flowchart. 三次元ベクトルデータの比較演算処理動作フローチャートである。It is a comparison calculation processing operation flowchart of three-dimensional vector data.

符号の説明Explanation of symbols

10 臓器
11、12、13 断面写真
14、15,16 円あるいは楕円
17 輪郭線
21 特徴点
22 円弧
25 軸芯
26 軸曲線
28 三次元ベクトルデータ
10 organ 11, 12, 13 cross-sectional photograph 14, 15, 16 circle or ellipse 17 contour 21 feature point 22 arc 25 axis 26 axis curve 28 three-dimensional vector data

Claims (10)

生物の臓器を所定間隔で輪切りにするように撮影した断面写真を取得し、
各断面写真に含まれた臓器の断面形状と近似する円もしくは楕円を選択し、
前記断面写真毎に選択した円もしくは楕円を、前記撮影した順に配列して、全ての円もしくは楕円の外周縁を滑らかな曲面で結んだ立体図形を表す、ベクトルデータを生成する一方、
前記断面写真に含まれた臓器の断面形状に含まれた特徴点を取得し、
前記立体図形の外表面が、前記特徴点を滑らかに通過するように、前記ベクトルデータを補正処理して、
前記臓器の形状と近似する三次元ベクトルデータを得ることを特徴とする生物の臓器形態解析方法。
Acquire cross-sectional photographs taken so that the organs of living organisms are cut at predetermined intervals,
Select a circle or ellipse that approximates the cross-sectional shape of the organ included in each cross-sectional photograph,
While the circle or ellipse selected for each cross-sectional photograph is arranged in the taken order, and generates vector data representing a three-dimensional figure connecting the outer peripheries of all the circles or ellipses with a smooth curved surface,
Acquire feature points included in the cross-sectional shape of the organ included in the cross-sectional photograph,
The vector data is corrected so that the outer surface of the solid figure smoothly passes through the feature points,
A method for analyzing organ morphology of a living organism, comprising obtaining three-dimensional vector data approximating the shape of the organ.
生物の臓器を所定間隔で輪切りにするように撮影した断面写真の画像データを記憶した記憶装置と、
各断面写真に含まれた臓器の断面形状と近似する円もしくは楕円のベクトルデータを生成する近似円生成手段と、
前記断面写真毎に選択した円もしくは楕円を、前記撮影した順に配列して、全ての円もしくは楕円の外周縁を滑らかな曲面で結んだ立体図形を表したベクトルデータを生成する、三次元ベクトルデータ生成手段と、
前記断面写真に含まれた臓器の断面形状に含まれた特徴点群を取得する特徴点取得手段と、
前記立体図形の外表面が、前記特徴点を滑らかに通過するように、前記ベクトルデータを補正処理して、前記臓器の形状と近似する三次元ベクトルデータを得る、データ補正手段とを備えたことを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
A storage device that stores image data of cross-sectional photographs taken so that the organs of living organisms are sliced at predetermined intervals;
Approximate circle generating means for generating circle or ellipse vector data approximating the cross-sectional shape of the organ included in each cross-sectional photograph,
Three-dimensional vector data for generating a vector data representing a three-dimensional figure in which the circles or ellipses selected for each cross-sectional photograph are arranged in the photographed order and all the circles or ellipses are connected by smooth curved surfaces. Generating means;
Feature point acquisition means for acquiring a feature point group included in the cross-sectional shape of the organ included in the cross-sectional photograph;
Data correction means for obtaining three-dimensional vector data that approximates the shape of the organ by correcting the vector data so that the outer surface of the three-dimensional figure smoothly passes through the feature points. Organ morphology analysis system for living organisms.
請求項2に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、
前記三次元ベクトルデータ生成手段は、前記各円または楕円の軸芯を通る軸曲線と、この軸曲線とほぼ垂直に交わる円群もしくは楕円群を含む曲面を描画するように、三次元ベクトルデータを得ることを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
In the organ morphological analysis system according to claim 2,
The three-dimensional vector data generating means draws three-dimensional vector data so as to draw an axis curve passing through the axis of each circle or ellipse and a curved surface including a circle group or ellipse group that intersects the axis curve substantially perpendicularly. An organ morphology analysis system for living organisms characterized in that it is obtained.
請求項2に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、
前記データ補正手段は、前記各円または楕円の外周縁が前記特徴点を通過するように、前記各円または楕円のベクトルデータを補正処理して、前記臓器の形状と近似する三次元ベクトルデータを得ることを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
In the organ morphological analysis system according to claim 2,
The data correction means corrects the vector data of each circle or ellipse so that the outer periphery of each circle or ellipse passes through the feature point, and obtains three-dimensional vector data that approximates the shape of the organ. An organ morphology analysis system for living organisms characterized in that it is obtained.
請求項4に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、
前記特徴点取得手段は、生物の臓器の立体画像上に付与されたマークを特徴点として取得し、前記断面写真のうちのいずれかの該当箇所に特徴点を付与することを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
The biological organ morphology analysis system according to claim 4,
The feature point acquisition means acquires a mark given on a three-dimensional image of a biological organ as a feature point, and assigns a feature point to any one of the cross-sectional photographs. Organ morphology analysis system.
請求項4に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、
前記特徴点取得手段は、前記臓器の断面形状を表す輪郭線と前記円または楕円の外周縁の対応する位置を選択して両者の差分値を算出し、その差分値が最大値をとる点を特徴点とすることを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
The biological organ morphology analysis system according to claim 4,
The feature point acquisition means calculates a difference value between the contour line representing the cross-sectional shape of the organ and a corresponding position of the outer periphery of the circle or ellipse, and calculates a difference value between the two points. Organ organ morphology analysis system characterized by feature points.
請求項4に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、
前記三次元ベクトルデータにより表される立体画像の表面を三角形の集合体で領域分割し、各三角形の頂点の位置情報と辺の長さを示す情報により状態情報群を生成する状態取得手段を備えたことを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
The biological organ morphology analysis system according to claim 4,
A state acquisition unit configured to divide the surface of the stereoscopic image represented by the three-dimensional vector data into a set of triangles, and to generate a state information group based on position information of vertexes of each triangle and information indicating side lengths; Organ morphology analysis system for living organisms.
請求項7に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、
前記状態取得手段は、前記全ての特徴点は、前記三角形のいずれかの頂点として使用することを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
The biological organ morphology analysis system according to claim 7,
The state acquisition means uses all the feature points as vertices of any one of the triangles.
請求項7または8に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、
それぞれ異なる時刻に撮影した断面写真から得た2つの三次元ベクトルデータについて、状態情報を取得し、全ての三角形の頂点の位置情報と辺の長さを示す情報とを比較して、差分値が一定以上の三角形を選択してその結果を出力する状態比較手段を備えたことを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
The organ form analysis system for living organisms according to claim 7 or 8,
For two three-dimensional vector data obtained from cross-sectional photographs taken at different times, the state information is obtained, and the position information of the vertices of all the triangles is compared with the information indicating the lengths of the sides. A biological organ morphology analysis system comprising state comparison means for selecting a triangle above a certain level and outputting the result.
請求項4に記載の生物の臓器形態解析システムにおいて、
過去に生成された前記三次元ベクトルデータから、特徴点が付与され特徴点を通過するように補正された円もしくは楕円が、補正処理の対象にされることを特徴とする生物の臓器形態解析システム。
The biological organ morphology analysis system according to claim 4,
A biological organ morphology analysis system characterized in that a circle or an ellipse that is given a feature point and corrected so as to pass through the feature point from the three-dimensional vector data generated in the past is subjected to correction processing. .
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