JP2011206148A - 三次元人体モデル生成装置、三次元人体モデル生成方法及び三次元人体モデル生成プログラム - Google Patents

三次元人体モデル生成装置、三次元人体モデル生成方法及び三次元人体モデル生成プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、被検者ごとの三次元人体モデルを容易に生成する。
【解決手段】本発明は、ＣＴ装置やＭＲＩ装置によって撮像された三次元画像データＤ１を基に胸椎３３、右肋骨３４、左肋骨３５、左肋軟骨３６、右肋軟骨３７、胸骨３９を同定すると共に、前端点４２、右肋軟骨接続点７１、右肋骨起始点８２、右肋骨接触点８３、右胸骨接触点８４、右肋骨中点８５、左肋軟骨接続点７２、左肋骨起始点８６、左肋骨接触点８７、左胸骨接触点８８、左肋骨中点８９を基に体内空間１３０を分割し、分割された体内空間１３０に合わせて標準的な体型の人体を三次元でモデル化した三次元標準人体モデル２００の体内領域２０４を変形させることにより三次元被検者モデルを生成することにより、被検者ごとの三次元被検者モデルを精度よく容易に生成することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、三次元人体モデル生成装置、三次元人体モデル生成方法及び三次元人体モデル生成プログラムに関し、例えばバーチャルリアリティ手術シミュレータ（以下、これをＶＲシミュレータと呼ぶ）に用いられる三次元人体モデルを生成する場合に適用して好適なものである。
近年、医療現場では、患者への侵襲が少ない内視鏡外科手術が盛んに行われるようになってきた。内視鏡外科手術は、小さい傷、術後痛の軽減、入院期間の短縮、早期の社会復帰など、患者にとって大きなメリットがある。
しかしながら内視鏡外科手術では、医師が視野の狭く立体感のない映像を見ながら自由度が少なく感覚の乏しい鉗子を操作しなければならず、開腹手術とは異なった特別な技術が必要となる。そのため、安全かつ高品質な内視鏡外科手術を提供するために十分なトレーニングを医師に行わせる必要があり、最近では多くの手術トレーニング装置が考案されている。
手術トレーニング装置の１つに、ＶＲシミュレータがある。ＶＲシミュレータは、三次元人体モデル及び手術器具を仮想的な三次元空間に表現し、その三次元空間をディスプレイに表示することにより、当該ディスプレイを見せながら手術のトレーニングを医師に行わせるものである（例えば、特許文献１参照）。
また手術トレーニングのなかには、樹脂などの材料を利用して等身大の人体造形モデルを作製し、当該人体造形モデル及び実際の手術器具を用いてトレーニングを医師に行わせるものもある。因みに人体造形モデルは、三次元人体モデルを用いて例えば光造形装置により作製される。
このような手術トレーニングをより現実的に医師に行わすためには、三次元人体モデルが骨格、関節、臓器などの器官に細かく分割されていると共に、三次元人体モデルをＶＲシミュレータや三次元造形などのアプリケーションで利用するための具現化情報を有する必要がある。
ここで三次元人体モデルをＶＲシミュレータや三次元造形などのアプリケーションで利用するための具現化情報とは、三次元人体モデルをバーチャルリアリティへ適用する場合、テクスチャとテクスチャの添付手法等である。さらにＶＲシミュレータへ適用する場合は、心臓の拍動数や血圧等の生理学的情報、臓器や骨格の接続情報、解剖学的情報、臓器や骨格のヤング率、ポアソン比、及びばね質点モデルを用いた力学シミュレーションにおけるばね定数や減衰係数等の物理特性情報である。三次元造形へ適用する場合は、光造形用の樹脂、サポート形状および色等である。
特開平１１−２３１７７０号公報
ところで三次元人体モデルを生成する従来の三次元人体モデル生成装置では、ＣＴ（Computed Tomography）装置又はＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)装置により被検者の主に胸部が撮像された三次元画像データを基に三次元人体モデルを生成する際、当該三次元画像データから臓器や関節、並びに接続情報等を容易に抽出することができないため、ユーザに手作業で当該臓器や関節、並びに接続情報等を抽出させる場面が多くなる。
具体的には、三次元人体モデル生成装置は、三次元画像データの濃淡を基に対象臓器を抽出した後、抽出欠損や誤抽出をユーザに手作業で修正させる。また三次元人体モデル生成装置は、三次元画像データから抽出した骨格から形態学的な位置関係によりユーザに手作業で骨格の区分を行わせ、当該区分された骨格を基に関節を抽出する。さらに三次元人体モデル生成装置は、三次元画像データから抽出された臓器、骨格及び関節を形態学的位置関係に照らし合わせて接続情報をユーザに手作業で抽出させた後、当該臓器、骨格及び関節に対して物理特性情報を添付する。
このように従来の三次元人体モデル生成装置では、三次元人体モデルを生成する際、多大な時間及び煩雑な作業をユーザに強いることになり、容易に被検者ごとの三次元人体モデルを生成することができないという問題があった。
また上述したように被検者ごとの三次元人体モデルを容易に生成することができないので、ＶＲシミュレータは、特定の三次元人体モデルを用いたトレーニングしか医師に行わせることができず、限定された状況でのトレーニングのみを行わせることになり、そのトレーニング効果にも限界が見え始めている。
従って、被検者ごとの三次元人体モデルを精度よく容易に生成できる三次元人体モデル生成装置の開発が望まれていた。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、被検者ごとの三次元人体モデルを精度よく容易に生成し得る三次元人体モデル生成装置、三次元人体モデル生成方法及び三次元人体モデル生成プログラムを提案しようとするものである。
かかる課題を解決するため本発明の三次元人体モデル生成装置においては、骨格に囲まれた体内空間データと、該体内空間データに関連付けられた各器官データとを含む体内領域データを備える三次元標準人体モデルと、人体の断層像を示す三次元画像データから胸郭を同定する胸郭同定部と、胸郭同定部により同定された胸郭から複数の椎体の椎体特徴点を抽出する椎体特徴点抽出部と、胸郭同定部により同定された胸郭から該胸郭を構成する複数の骨格の関節点を同定する関節点同定部と、椎体特徴点と関節点に基づいて胸郭が囲む体内空間全体又は一部を抽出する体内空間抽出部と、体内領域データを体内空間抽出部により抽出された体内空間に合わせるように変形させる人体モデル変形部とを有する。
また本発明の三次元人体モデル生成方法においては、人体の断層像を示す三次元画像データから胸郭を同定する胸郭同定ステップと、胸郭同定ステップにより同定された胸郭から複数の椎体の椎体特徴点を抽出する椎体特徴点抽出ステップと、胸郭同定ステップにより同定された胸郭から該胸郭を構成する複数の骨格の関節点を同定する関節点同定ステップと、椎体特徴点と関節点に基づいて胸郭が囲む体内空間全体又は一部を抽出する体内空間抽出ステップと、骨格に囲まれた体内空間データと該体内空間データに関連付けられた各器官データとを含む体内領域データを備える三次元標準人体モデルの体内領域データを、体内空間抽出部により抽出された体内空間に合わせるように変形させる人体モデル変形ステップとを有するようにした。
さらに本発明の三次元人体モデル生成プログラムにおいては、コンピュータに対して、人体の断層像を示す三次元画像データから胸郭を同定する胸郭同定ステップと、胸郭同定ステップにより同定された胸郭から複数の椎体の椎体特徴点を抽出する椎体特徴点抽出ステップと、胸郭同定ステップにより同定された胸郭から該胸郭を構成する複数の骨格の関節点を同定する関節点同定ステップと、椎体特徴点と関節点に基づいて胸郭が囲む体内空間全体又は一部を抽出する体内空間抽出ステップと、骨格に囲まれた体内空間データと該体内空間データに関連付けられた各器官データとを含む体内領域データを備える三次元標準人体モデルの体内領域データを、体内空間抽出部により抽出された体内空間に合わせるように変形させる人体モデル変形ステップとを実行させるようにした。
これにより、被検者の椎体、肋骨、肋軟骨及び胸骨の位置及び向きを反映させた三次元被検者モデルを生成することができる。
本発明によれば、被検者の椎体、肋骨、肋軟骨及び胸骨の位置及び向きを反映させた三次元被検者モデルを生成することができ、かくして被検者ごとの三次元人体モデルを精度よく容易に生成し得る三次元人体モデル生成装置、三次元人体モデル生成方法及び三次元人体モデル生成プログラムを実現できる。
三次元人体モデル生成装置の構成を示す略線図である。 ＣＰＵの機能的構成を示す略線図である。 三次元画像データに基づく水平断面画像、矢状断面画像及び前額断面画像を示す略線図である。 ３値化画像を示す略線図である。 三次元骨格モデルを示す略線図である。 三次元骨格モデルの椎体同定の様子を示す略線図である。 中心点及び前端点の抽出の様子を示す略線図である。 前端曲線の抽出の様子を示す略線図である。 三次元骨格モデルの肋骨同定の様子を示す略線図である。 肋骨中心点群の抽出の様子を示す略線図である。 三次元骨格モデルの肋軟骨同定の様子を示す略線図である。 第５〜第１０肋軟骨の同定の様子（１）を示す略線図である。 第５〜第１０肋軟骨の同定の様子（３）を示す略線図である。 第５〜第１０肋軟骨の同定の様子（３）を示す略線図である。 第５〜第１０肋軟骨の同定の様子（４）を示す略線図である。 第５〜第１０肋軟骨の同定の様子（５）を示す略線図である。 中心線が囲む曲面の分割の様子（１）を示す略線図である。 中心線が囲む曲面の分割の様子（２）を示す略線図である。 中心線が囲む曲面の分割の様子（３）を示す略線図である。 分割された体内空間を示す略線図である。 分割空間の分割の様子を示す略線図である。 三次元骨格同定モデルを示す略線図である。 三次元標準人体モデルを示す略線図である。 分割領域の分割の様子を示す略線図である。 三次元人体モデル生成処理手順の説明に供するフローチャートである。 骨格抽出処理手順の説明に供するフローチャートである。 椎体同定処理手順の説明に供するフローチャートである。 肋骨同定処理手順の説明に供するフローチャートである。 肋軟骨同定処理手順の説明に供するフローチャートである。 胸骨同定処理手順の説明に供するフローチャートである。 体内空間分割処理手順の説明に供するフローチャートである。 人体モデル変形処理手順の説明に供するフローチャートである。
以下に、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
（１）三次元人体モデル生成装置の構成
図１に示すように、１は全体として三次元人体モデル生成装置を示し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３、インターフェイス部１４、記憶部１５及び表示部１６がバス１７を介して接続される。
この三次元人体モデル生成装置１は、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２に格納された基本プログラムを読み出してＲＡＭ１３に展開し、当該基本プログラムに従って全体を統括制御すると共に、ＲＯＭ１２又は記憶部１５に格納された各種アプリケーションプログラムをＲＡＭ１３に展開し、当該各種アプリケーションプログラムに従って各種処理を実行するようになされている。
三次元人体モデル生成装置１は、インターフェイス部１４を介して外部機器と接続されるようになされており、例えばＣＴ装置やＭＲＩ装置により撮像された三次元画像データを取得したり、後述する三次元人体モデル生成処理により生成された三次元被検者モデルをＶＲシミュレータに出力し得るようになされている。
また三次元人体モデル生成装置１は、インターフェイス部１４を介して取得した三次元画像データ、及び三次元人体モデル生成処理により生成された三次元被検者モデル等を記憶部１５に記憶し、また当該三次元画像データや三次元被検者モデル等を表示部１６に表示し得るようになされている。
（２）三次元人体モデル生成処理
ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納された三次元人体モデル生成処理プログラムをＲＡＭ１３に展開した場合、当該三次元人体モデル生成処理プログラムに基づいてインターフェイス部１４、記憶部１５及び表示部１６を適宜制御し、三次元人体モデル生成処理を実行するようになされている。
このＣＰＵ１１は、三次元人体モデル生成処理を実行する際、図２に示すように、骨格抽出部２１、椎体同定部２２、肋骨同定部２３、肋軟骨同定部２４、胸骨同定部２５、体内空間分割部２６及び人体モデル変形部２７として機能する。
（２−１）骨格抽出処理
ＣＰＵ１１は、三次元人体モデル生成処理を実行すると、骨格抽出部２１により骨格抽出処理を実行する。この骨格抽出処理について詳しく説明する。
骨格抽出部２１は、ＣＴ装置やＭＲＩ装置によって例えば被検者の胸部が所定のスライス幅で撮像されることにより得られた断面画像が多数積層してなる三次元画像データＤ１を取得して記憶部１５に記憶する。
この三次元画像データＤ１は、例えばＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格に準拠したデータ形式でなり、付帯情報として患者情報、検査情報、撮影条件等が含まれる。
骨格抽出部２１は、記憶部１５から三次元画像データＤ１を読み出し、当該三次元画像データＤ１に基づいて濃淡モデルを作成する。そして骨格抽出部２１は、当該濃淡モデルを３方向へスライスすることにより、図３に示すように、水平断面画像ＣＧ１、矢状断面画像ＣＧ２及び前額断面画像ＣＧ３を作成して表示部１６に表示する。
ここで濃淡モデルは、水平断面画像ＣＧ１と矢状断面画像ＣＧ２と前額断面画像ＣＧ３とによって、体内の三次元的な位置における画素点に対応する生体組織を輝度（従って画像の濃淡レベル）によって表現している。
ところで三次元画像データＤ１が例えばＣＴ装置によって撮像された場合、当該三次元画像データＤ１では、Ｘ線の吸収率が高い骨格が白色で写り、Ｘ線の吸収率が低い部分である空気などが黒く写り、その中間の吸収率である臓器や筋肉が白と黒との中間色（灰色）で写る。
また三次元画像データＤ１がＭＲＩ装置によって撮像された場合であっても、ＣＴ装置で撮像された場合と同様に、骨格とその他の部分との濃淡レベルが異なる。
そこで骨格抽出部２１は、三次元画像データＤ１における硬骨の濃淡レベルが「１」となり、軟骨の濃淡レベルが「２」となり、その他の組織の濃淡レベルが「０」となるように、所定の第１上限閾値、第１下限閾値、第２上限閾値及び第２下限閾値を基準として３値化処理を施す。
因みに、三次元画像データＤ１における硬骨の濃淡レベルが第１上限閾値と第１下限閾値との間となり、軟骨の濃淡レベルが第２上限閾値と第２下限閾値との間となり、硬骨及び軟骨を除く部分が第１上限閾値超、第１下限閾値と第２上限閾値との間、及び第２下限閾値未満となるように、第１上限閾値、第１下限閾値、第２上限閾値及び第２下限閾値が設定される。
骨格抽出部２１は、３値化処理を施した結果、図４に示すように、硬骨が白色（濃淡レベルが「１」）、軟骨が灰色（濃淡レベルが「２」）となり、当該硬骨及び軟骨を除く部分が黒色（濃淡レベルが「０」）となる３値化画像Ｇ４を生成し、当該３値化画像Ｇ４を表示部１６に表示する。
また骨格抽出部２１は、図５に示すように、濃淡レベルが「１」（白色）である画素、及び濃淡レベルが「２」（灰色）である画素をそれぞれ抽出し、それら画素に対応するボクセルを生成して三次元的に配置することにより、硬骨３１及び軟骨３２を三次元でモデル化した三次元骨格モデル３０を生成する。
そして骨格抽出部２１は、生成した三次元骨格モデルのデータ（以下、これを三次元骨格モデルデータと呼ぶ）Ｄ１１（図２）を記憶部１５に記憶し、骨格抽出処理を終了する。
因みに、各ボクセルには、当該ボクセルの特性を表す固有の値（以下、これをボクセル値と呼ぶ）を付加し得るようになされており、硬骨３１及び軟骨３２に対応する各ボクセルには、例えば、当該各ボクセルが硬骨及び軟骨であることを示すボクセル値がそれぞれ付加される。
また骨格抽出部２１は、三次元画像データＤ１に含まれる撮影条件に基づく前後、上下、左右の向きと、断面画像のスライス幅及び当該断面画像の画素サイズに基づく実寸法とを持つ座標系に三次元骨格モデル３０の座標系を変換する。
このようにして骨格抽出部２１は、ＣＴ装置やＭＲＩ装置から得られた三次元画像データＤ１に対して３値化処理を施し、その結果得られる３値化画像Ｇ４から被検者の硬骨３１及び軟骨３２を抽出して三次元骨格モデル３０を生成する。
（２−２）椎体同定処理（胸郭同定処理及び椎体特徴点抽出処理）
ＣＰＵ１１は、骨格抽出処理を終了すると、胸郭同定処理を実行する。この胸郭同定処理は、椎体同定処理、肋骨同定処理、肋軟骨同定処理及び胸骨同定処理を有する。
最初に、椎体同定部２２（図２）により椎体同定処理を実行する。この椎体同定処理について詳しく説明する。椎体同定処理では、胸郭同定処理に続いて、椎体特徴点抽出処理を実行する。ここで、椎体同定部２２は、胸郭同定部及び椎体特徴点抽出部として機能する。
椎体同定部２２は、記憶部１５に記憶された三次元骨格モデルデータＤ１１を読み出し、当該三次元骨格モデルデータＤ１１に基づく三次元骨格モデル３０から椎体を同定する。
ここで人の脊柱は、複数の椎体が軟性組織である椎間板によって連結されている。従って骨格抽出部２１により三次元画像データＤ１に対して３値化処理が施された際、軟性組織である椎間板は濃淡レベルが「０」または「２」となるので、硬骨３１として抽出されることはない。従って三次元骨格モデル３０の硬骨３１では、複数の椎体が連結されることなくそれぞれ独立して抽出される。
また人の椎体の形状は類似形であることから、椎体同定部２２は、予め記憶部１５に記憶された椎体テンプレートデータＤ２を読み出し、当該椎体テンプレートデータＤ２に基づく標準的な椎体形状をした椎体テンプレートと、三次元骨格モデル３０の硬骨３１とをパターンマッチングし、その結果として略円柱状でなる複数の椎体を検出する。
続いて椎体同定部２２は、検出した複数の椎体を形態学的な特徴に基づいて同定する。具体的には、椎体同定部２２は、検出した複数の椎体の中に、頚椎、胸椎及び腰椎の全てが検出されていた場合、上から順に複数の椎体をそれぞれ同定する。
また椎体同定部２２は、検出した複数の椎体の中に、頚椎、胸椎及び腰椎の全てが検出されていない場合、椎体の中に左右に伸びる骨格があり、そのような骨格が上側及び下側にも存在する場合、図６に示すように、上中位の胸椎として第１胸椎３３Ａ〜第８胸椎３３Ｈのいずれかであると同定する。
また椎体同定部２２は、左右に伸びる骨格がある椎体で、上側にだけ左右に伸びる骨格が存在する場合、下位の胸椎として第１０胸椎３３Ｊ〜第１２胸椎３３Ｌのいずれかであると同定する。ここで、第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌを特に区別しない場合、単に胸椎３３とも呼ぶ。
因みに右第１０肋骨３４Ｊ及び左第１０肋骨３５Ｊ（図９）は、第９胸椎３３Ｉ及び第１０胸椎３３Ｊにまたがっている場合と、第９胸椎３３Ｉまで伸び出していない場合とがあるため、当該第９胸椎３３Ｉについては上中位及び下位のどちらの属性に含まれるか同定しない。
このようにして椎体同定部２２は、検出した複数の椎体から第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌを同定する。
なお、椎体同定部２２は、椎体の形状や傾き、椎体以外の硬骨３１又は軟骨３２の位置情報、並びに三次元画像データＤ１を基に、ユーザに第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌを同定させるようにしてもよい。
次に椎体同定部２２は、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、同定した複数の胸椎３３（第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌ）の形態学的な中心点４１（中心点４１Ａ〜中心点４１Ｌ）を検出する。ここで形態学的な中心点とは、例えば胸椎３３に内接する直方体の重心であり、形態学的な特徴に基づき検出される。
また椎体同定部２２は、図７（Ｃ）に示すように、中心点４１を通り、胸椎３３の上面と下面とを２等分する胸椎３３の断面において、互いに直交する任意の２方向から所定間隔ごとに胸椎３３の境界を走査する。
椎体同定部２２は、走査結果として、胸椎３３の境界を４点検出した走査方向を前後方向として設定し、該前後方向と直交する方向を左右方向に設定する。また椎体同定部２２は、中心点４１を基準に、境界を４点検出した方向を後方向として設定する。
そして椎体同定部２２は、中心点４１を基準に前方向として設定された胸椎３３の境界において曲率の最も大きい位置を前端点４２（４２Ａ〜４２Ｌ）として検出する。
但し、椎体同定部２２は、走査結果として、互いに直交する任意の２方向から胸椎３３の境界を４点検出できなかった場合、図７（Ｄ）に示すように、走査を行う方向をそれぞれ４５度傾け、再び同様の走査を行い、前後方向を設定する。
椎体同定部２２は、図８（Ａ）に示すように、胸椎３３の上面及び下面においても、中心点４１より前方向でその境界において曲率が最も大きい点を上前端点４３（４３Ａ〜４３Ｌ）及び下前端点４４（４４Ａ〜４４Ｌ）として検出する。
また椎体同定部２２は、例えば第４胸椎３３Ｄ及び第５胸椎３３Ｅを用いた図８（Ｂ）に示すように、前端点４２Ａ〜４２Ｌ、上前端点４３Ａ〜４３Ｌ及び下前端点４４Ａ〜４４Ｌを非線形補間した前端曲線４５を算出する。
椎体同定部２２は、同定した第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌの位置情報及び解剖学的名称、中心点４１Ａ〜４１Ｌ、前端点４２Ａ〜４２Ｌ、上前端点４３Ａ〜４３Ｌ、下前端点４４Ａ〜４４Ｌ及び前端曲線４５を椎体情報Ｄ１２として記憶部１５に記憶し、椎体同定処理を終了する。
（２−３）肋骨同定処理（胸郭同定処理）
ＣＰＵ１１は、椎体同定処理を終了すると、肋骨同定部２３（図２）により肋骨同定処理を実行する。この肋骨同定処理について詳しく説明する。
ここで、肋骨同定部２３は、胸郭同定部として機能する。
肋骨同定部２３は、記憶部１５に記憶された三次元骨格モデルデータＤ１１、及び椎体情報Ｄ１２を読み出し、三次元骨格モデル３０の硬骨３１から椎体情報Ｄ１２に基づいて肋骨を同定する。
ここで人の肋骨は、椎体の一部である胸椎から左右に伸びる弓形の骨格である。そこで肋骨同定部２３は、三次元骨格モデルデータＤ１１に基づく三次元骨格モデル３０の硬骨３１から、椎体情報Ｄ１２に基づく第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌのそれぞれに対して左右方向に延びる硬骨３１部分を検出する。
そして肋骨同定部２３は、検出した硬骨３１部分をトレースしていくことにより、図９に示すように、右第１肋骨３４Ａ〜右第１２肋骨３４Ｌ及び左第１肋骨３５Ａ〜左第１２肋骨３５Ｌを同定する。
因みに、右第１肋骨３４Ａ〜右第１２肋骨３４Ｌを特に区別しない場合、単に右肋骨３４とも呼ぶ。また左第１肋骨３５Ａ〜左第１２肋骨３５Ｌを特に区別しない場合、単に左肋骨３５とも呼ぶ。
肋骨同定部２３は、図１０（Ａ）に示すように、右肋骨３４及び左肋骨３５について所定間隔ごともしくは所定数ごとに面積が最小となる断面を算出し、その断面の中心点を算出する。肋骨同定部２３は、算出した右肋骨３４の複数の中心点を右肋骨中心点群５１（右第１肋骨中心点群５１Ａ〜右第１２肋骨中心点群５１Ｌ）として抽出し、左肋骨３６の複数の中心点を左肋骨中心点群５２（左第１肋骨中心点群５２Ａ〜左第１２肋骨中心点群５２Ｌ）として抽出する。
また肋骨同定部２３は、図１０（Ｂ）に示すように、右第１肋骨中心点群５１Ａ〜右第１２肋骨中心点群５１Ｌのそれぞれについて、対応する胸椎３３に最も近い２点と、それぞれ対応する左第１肋骨中心点群５２Ａ〜左第１２肋骨中心点群５２Ｌの胸椎３３に最も近い点とを通る平面を算出し、該平面と前端曲線４５との交点を右肋骨起始点制御点５３（右第１肋骨起始点制御点５３Ａ〜右第１２肋骨起始点制御点５３Ｌ）として検出する。
肋骨同定部２３は、左第１肋骨中心点群５２Ａ〜左第１２肋骨中心点群５２Ｌのそれぞれについて、対応する胸椎３３に最も近い２点と、対応する右第１肋骨中心点群５１Ａ〜右第１２肋骨中心点群５１Ｌの胸椎３３に最も近い点とを通る平面を算出し、該平面と前端曲線４５との交点を左肋骨起始点制御点５４（左第１肋骨起始点制御点５４Ａ〜左第１２肋骨起始点制御点５４Ｌ）（図示せず）として検出する。
肋骨同定部２３は、三次元骨格モデル３０の硬骨３１から同定した右第１肋骨３４Ａ〜右第１２肋骨３４Ｌ及び左第１肋骨３５Ａ〜左第１２肋骨３５Ｌの位置情報及び解剖学的名称、右第１肋骨中心点群５１Ａ〜右第１２肋骨中心点群５１Ｌ、左第１肋骨中心点群５２Ａ〜左第１２肋骨中心点群５２Ｌ、右第１肋骨起始点制御点５３Ａ〜右第１２肋骨起始点制御点５３Ｌ及び左第１肋骨起始点制御点５４Ａ〜左第１２肋骨起始点制御点５４Ｌを肋骨情報Ｄ１３として記憶部１５に記憶し、肋骨同定処理を終了する。
（２−４）肋軟骨同定処理（胸郭同定処理）
ＣＰＵ１１は、肋骨同定処理を終了すると、肋軟骨同定部２４（図２）により肋軟骨同定処理を実行する。この肋軟骨同定処理について詳しく説明する。
ここで、肋骨同定部２４は、胸郭同定部として機能する。
肋軟骨同定部２４は、記憶部１５に記憶された三次元骨格モデルデータＤ１１及び肋骨情報Ｄ１３を読み出し、三次元骨格モデル３０の軟骨３２から肋骨情報Ｄ１３に基づいて肋軟骨を同定する。
ここで、人の肋軟骨は、肋骨から胸骨まで延びる軟骨である。但し、浮肋骨である第１１肋骨及び第１２肋骨の前方端は肋軟骨と接続されていない。また第５肋軟骨〜第１０肋軟骨は結合している。
そこで肋軟骨同定部２４は、三次元骨格モデルデータＤ１１に基づく三次元骨格モデル３０の軟骨３２に対して、肋骨情報Ｄ１３に基づく右第１肋骨３４Ａ〜右第１０肋骨３４Ｊ及び左第１肋骨３５Ａ〜左第１０肋骨３５Ｊの前方端から左右に延びる軟骨３２部分を検出する。
因みに、右第１肋軟骨３６Ａ〜右第１０肋軟骨３６Ｊを特に区別しない場合、単に右肋軟骨３６とも呼ぶ。また左第１肋軟骨３７Ａ〜左第１０肋軟骨３７Ｊを特に区別しない場合、単に左肋軟骨３７とも呼ぶ。
そして肋軟骨同定部２４は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、検出した軟骨３２部分をトレースしていくことにより、右第１肋軟骨３６Ａ〜右第４肋軟骨３６Ｄ及び左第１肋軟骨３７Ａ〜左第４肋軟骨３７Ｄを同定すると共に、右第５肋軟骨〜右第１０肋軟骨及び左第５肋軟骨〜左第１０肋軟骨をそれぞれ一塊の肋軟骨群３８Ａ及び３８Ｂとして検出する。
肋軟骨同定部２４は、同定した右第１肋軟骨３６Ａ〜右第４肋軟骨３６Ｄ及び左第１肋軟骨３７Ａ〜左第４肋軟骨３７Ｄのそれぞれについて、所定間隔ごともしくは所定数ごとに面積が最小となる断面を算出し、その断面の中心点を算出する。肋軟骨同定部２４は、算出した所定間隔ごともしくは所定数ごとの複数の中心点を右第１肋軟骨中心点群６１Ａ〜右第４肋軟骨中心点群６１Ｄ及び左第１肋軟骨中心点群６２Ａ〜左第４肋軟骨中心点群６２Ｄとして抽出する。
但し、肋軟骨同定部２４は、右第５肋軟骨３６Ｅ及び左第５肋軟骨３７Ｅが第６肋軟骨以下と独立して抽出できた場合、右第５肋軟骨中心点群６１Ｅ及び左第５肋軟骨中心点群６２Ｅも同様に算出する。
肋軟骨同定部２４は、図１２（Ａ）に示すように、肋軟骨群３８Ａに対して、右肋骨３４側から胸骨側へ向けて所定間隔ごともしくは所定数ごとに矢状断面ＳＳを検出する。
そして肋軟骨同定部２４は、図１２（Ｂ）に示すように、矢状断面ＳＳにおける肋軟骨群３８Ａの独立した断面の最も前方にある最前点６３Ｅ〜６３Ｊをそれぞれ検出する。
ところで図１３（Ａ）に示すように、左右方向に連続する矢状断面ＳＳ１〜ＳＳ３において、矢状断面ＳＳ３のように肋軟骨群３８Ａにおける上下に隣接する肋軟骨同士（この場合、右第９肋軟骨と右第１０肋軟骨）が結合している場合がある。
このような場合、肋軟骨同定部２４は、図１３（Ｂ）に示すように、結合した肋軟骨同士の断面で最も前方にある最前点６３Ｉと、当該最前点６３Ｉが存在する前方向に凸な曲線以外の前方向に凸な曲線上で最も前方にある前極点６４とを検出する。
肋軟骨同定部２４は、最前点６３Ｉ及び前極点６４が存在する矢状断面ＳＳ３に隣接して肋軟骨同士が結合していない矢状断面ＳＳ２において、対応する上位肋軟骨の最前点６３Ｉとその肋軟骨の最下点との距離Ｈ１を算出する。
そして肋軟骨同定部２４は、矢状断面ＳＳ３での最前点６３Ｉ及び前極点６４間の距離Ｈ２と矢状断面ＳＳ２での距離Ｈ１とを比較し、距離Ｈ２が距離Ｈ１より大きい場合、２本の肋軟骨が結合していると認識し、前極点６４を下位肋軟骨の最前点６３Ｊとして検出する。因みに、複数の肋軟骨が結合している場合も同様にしてそれぞれの肋軟骨の最前点６３を検出する。
肋軟骨同定部２４は、図１２（Ｃ）に示すように、各矢状断面ＳＳにおいて検出した最前点６３Ｅ〜６３Ｊを通り、独立した肋軟骨の断面積が最小となる断面をそれぞれ算出し、その断面の肋軟骨中心点６５Ｅ〜６５Ｊを検出する。
但し上下に隣接する肋軟骨同士が結合している場合、その断面に対する肋軟骨中心点６５Ｅ〜６５Ｊは検出しない。従って右第５肋軟骨３６Ｅ〜右第７肋軟骨３６Ｇについては、一端が肋骨に接続され、他端が胸骨に接続されているため、一部の範囲で肋軟骨中心点６５Ｅ〜６５Ｇが検出できないものの、肋骨及び胸骨付近で肋軟骨中心点６５Ｅ〜６５Ｇが検出できる。
そこで肋軟骨同定部２４は、右第５肋軟骨３６Ｅ〜右第７肋軟骨３６Ｇの一部が上下に結合している箇所があるが、その部分については肋骨付近及び胸骨付近で検出した肋軟骨中心点６５Ｅ〜６５Ｇから補間できるので、この時点では右第５肋軟骨３６Ｅ〜右第７肋軟骨３６Ｇに対して検出した多数の肋軟骨中心点６５Ｅ〜６５Ｇをそれぞれまとめて右第５肋軟骨中心点群６１Ｅ〜右第７肋軟骨中心点群６１Ｇとして抽出する。
一方、右第８肋軟骨３６Ｈ〜右第１０肋軟骨３６Ｊについては、一端が肋骨に接続され、他端が上位肋軟骨に結合しているため、肋骨側から途中までの肋軟骨中心点６５Ｈ〜６５Ｊしか検出することができない。
そこで肋軟骨同定部２４は、図１４に示すように、例えば右第７肋軟骨３６Ｇにおける右第７肋軟骨中心点群６１Ｇの各点において、当該右第７肋軟骨中心点群６１Ｇの各点を非線形補間した右第７肋軟骨中心線６６Ｇと直交する右第７肋軟骨３６Ｇの断面ＣＳｇ（…、ＣＳｇ１〜ＣＳｇ６、…）を抽出する。また肋軟骨同定部２４は、右第７肋軟骨３６Ｇの断面ＣＳｇ（…、ＣＳｇ１〜ＣＳｇ６、…）における最下点６７Ｇ（…、６７Ｇ１〜６７Ｇ６、…）を肋骨側から胸骨側に順に検出する。
肋軟骨同定部２４は、例えば断面ＣＳｇ３のように右第７肋軟骨中心線６６Gとの交点が中心付近とされる領域に存在しない断面が現れた場合、肋骨側で当該断面ＣＳｇ３と隣接した断面ＣＳｇ２の最下点６７Ｇ２を接続開始点第１候補に設定する。
また肋軟骨同定部２４は、右第７肋軟骨中心線６６Gとの交点が中心付近とされる領域に存在しない断面ＣＳｇ（この場合、断面ＣＳｇ３）の胸骨側で、断面ＣＳｇ４のように再び右第７肋軟骨中心線６６Gとの交点が中心付近とされる領域に存在する断面が現れた場合、その断面ＣＳｇ４の最下点６７Ｇ４を接続終了点第１候補に設定する。
肋軟骨同定部２４は、同様にして、再び右第７肋軟骨中心線６６Gとの交点が中心付近とされる領域に存在しない断面ＣＳｇが現れた場合、当該断面ＣＳｇと隣接した肋骨側の断面ＣＳｇの最下点６７Ｇを接続開始点第２候補に設定し、再び右第７肋軟骨中心線６６Gとの交点が中心付近とされる領域に存在する断面ＣＳｇが現れた場合、その断面ＣＳｇの最下点６７Ｇを接続終了点第２候補に設定する。
次に肋軟骨同定部２４は、図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、右第８肋軟骨３６Ｈにおける右第８肋軟骨中心点群６１Ｈの各点において、当該右第８肋軟骨中心点群６１Ｈの各点を非線形補間した右第８肋軟骨中心線６６Ｈと直交する右第８肋軟骨３６Ｈの断面ＣＳｈ（…、ＣＳｈ１〜ＣＳｈ６、…）を抽出する。
また肋軟骨同定部２４は、右第８肋軟骨３６Ｈの断面ＣＳｈ（…、ＣＳｈ１〜ＣＳｈ６、…）における最下点６７Ｈ（…、６７Ｈ１〜６７Ｈ６、…）及び最上点６８Ｈ（…、６８Ｈ１〜６８Ｈ６、…）を肋骨側から胸骨側に順に検出する。
肋軟骨同定部２４は、図１６（Ａ）に示すように、第８肋軟骨３６Ｈの最下点６７Ｈ（…、６７Ｈ１〜６７Ｈ６、…）及び最上点６８Ｈ（…、６８Ｈ１〜６８Ｈ６、…）をそれぞれ非線形補間した最下線６９Ｈ及び最上線７０Ｈを右第７肋軟骨３６Ｈ側へ外挿し、当該最下線６９Ｈ及び最上線７０Ｈに最も近い接続開始点候補６７Ｇ（この場合、接続開始点第１候補６７Ｇ２）及び接続終了点候補６７Ｇ（この場合、接続終了点第２候補６７Ｇ１１）を右第８肋軟骨接続開始点及び右第８肋軟骨接続終了点として特定する。
肋軟骨同定部２４は、図１６（Ｂ）に示すように、第７肋軟骨３６Ｇの最下点６７Ｇ（…、６７Ｇ１〜６７Ｇ６、…、６７Ｇ１０、６７Ｇ１１、…）を非線形補間した最下線６９Ｇ上で、右第８肋軟骨接続開始点６７Ｇ２及び右第８肋軟骨接続終了点６７Ｇ１１間を２等分する点を関節点の一つである右第８肋軟骨接続点７１Ｈとして算出する。
肋軟骨同定部２４は、抽出した右第８肋軟骨接続点７１Ｈと、右第８肋軟骨中心点６５Ｈとをあわせて右第８肋軟骨中心点群６１Hとして検出する。
また肋軟骨同定部２４は、右第８肋軟骨接続開始点６７Ｇ２及び右第８肋軟骨接続終了点６７Ｇ１１間の最下線６９Ｇを境界として、他の肋軟骨と区別されている右第７肋軟骨上部の曲面から最下線６９Gを通るように、右第８肋軟骨と接続している下部の曲面を補間し、矢状断面ＳＳにおいて結合していた上位肋軟骨と下位肋軟骨とを分離することにより、右第７肋軟骨３６Ｇ及び右第８肋軟骨３６Ｈを同定する。
因みに、ここでは右第７肋軟骨３６Ｇに結合している右第８肋軟骨３６Ｈの右第８肋軟骨中心点群６１Ｈを算出し、右第７肋軟骨３６Ｇ及び右第８肋軟骨３６Ｈを同定した場合について説明したが、右第９肋軟骨３６Ｉ及び右第１０肋軟骨３６Ｊに関しても同様に、肋軟骨同定部２４は、右第９肋軟骨中心点群６１Ｉ及び右第１０肋軟骨中心点群６１Ｊを検出し、右第９肋軟骨３６Ｉ及び右第１０肋軟骨３６Ｊを同定する。
また肋軟骨同定部２４は、右第５肋軟骨３６Ｅ及び右第６肋軟骨３６Ｆについても、同様の方法により最下線６９Ｅ及び６９Ｆを境界として右第５肋軟骨３６Ｅ、右第６肋軟骨３６Ｆ、右第７肋軟骨３７Ｇを切り離し、右第５肋軟骨３６Ｅ及び右第６肋軟骨３６Ｆを同定する。
さらに肋軟骨同定部２４は、左第５肋軟骨３７Ｅ〜左第１０肋軟骨３７Ｊを一塊として検出した肋軟骨群３８Ｂに対しても同様にして、左第５肋軟骨３７Ｅ〜左第１０肋軟骨３７Ｊを同定すると共に、左第８肋軟骨接続点７２Ｈ〜左第１０肋軟骨接続点７２Ｊを含めた左第５肋軟骨中心点群６２Ｅ〜左第１０肋軟骨中心点群６２Ｊを検出する。
肋軟骨同定部２４は、三次元骨格モデル３０の軟骨３２から同定した右第１肋軟骨３６Ａ〜右第１０肋軟骨３６Ｊ及び左第１肋軟骨３７Ａ〜左第１０肋軟骨３７Ｊの位置情報及び解剖学的名称、及び右第１肋軟骨中心点群６１Ａ〜右第１０肋軟骨中心点群６１Ｊ及び左第１肋軟骨中心点群６２Ａ〜左第１０肋軟骨中心点群６２Ｊを肋軟骨情報Ｄ１４として記憶部１５に記憶する。
（２−５）胸骨同定処理（胸郭同定処理）
ＣＰＵ１１は、肋軟骨同定処理を終了すると、胸骨同定部２５（図２）により胸骨同定処理を実行する。この胸骨同定処理について詳しく説明する。
ここで、胸骨同定部２５は、胸郭同定部として機能する。
ここで、人の胸骨は、胸椎３３の前方にある前後に薄い硬骨である。そこで胸骨同定部２５は、記憶部１５に記憶された三次元骨格モデルデータＤ１１に基づく三次元骨格モデル３０の硬骨３１から、椎体情報Ｄ１２に基づく胸椎３３の高さ位置で前方にあり、前後に薄く、左右の幅が胸椎３３と同程度のものを胸骨柄、胸骨体及び剣状突起を区別せずに全て胸骨３９（図９）として同定する。
また胸骨同定部２５は、例えば右第４肋軟骨中心点群６１Ｄ及び左第４肋軟骨中心点群６２Ｄに対して非線形補間を行い、その結果得られる曲線上で胸骨３９内の所定間隔ごともしくは所定数ごとに補正点を取り、当該補正点を通る水平断面をそれぞれ抽出する。
そして胸骨同定部２５は、抽出した水平断面において、補正点を通り胸骨３９の前面及び後面を結ぶ最短の線分を算出し、その線分方向を厚み方向として当該線分の中点へ補正点を移動させる。胸骨同定部２５は、このようにして検出・移動された所定間隔ごともしくは所定数ごとの補正点をまとめて第４胸骨中心点群７３（図示せず）Ｄとして抽出する。
胸骨同定部２５は、同様にして第１胸骨中心点群７３Ａ〜第３胸骨中心点群７３Ｃ及び第５胸骨中心点群７３Ｅ〜第７胸骨中心点群７３Ｇも抽出する。
胸骨同定部２５は、三次元骨格モデル２０の硬骨３１から同定した胸骨３９の位置情報、及び第１胸骨中心点群７３Ａ〜第７胸骨中心点群７３Gを胸骨情報Ｄ１５として記憶部１５に記憶し、胸骨同定処理を終了する。
（２−６）体内空間分割処理
（２−６−１）関節点同定処理
ＣＰＵ１１は、胸骨同定処理を終了すると、体内空間分割部２６（図２）により体内空間分割処理を実行する。この体内空間分割処理は、関節点同定処理と体内空間抽出処理とを有する。最初に、関節点同定処理について詳しく説明する。
関節点同定処理では、体内空間分割部２６が関節点同定部として機能する。
体内空間分割部２６は、骨格抽出部２１により生成された三次元骨格モデルデータＤ１１、椎体同定部２２により生成された椎体情報Ｄ１２、肋骨同定部２３により生成された肋骨情報Ｄ１３、肋軟骨同定部２４により生成された肋軟骨情報Ｄ１４、及び胸骨同定部２５により生成された胸骨情報Ｄ１５を記憶部１５から読みだす。
因みに骨格抽出部２１により生成された三次元骨格モデルデータＤ１１、椎体同定部２２により生成された椎体情報Ｄ１２、肋骨同定部２３により生成された肋骨情報Ｄ１３、肋軟骨同定部２４により生成された肋軟骨情報Ｄ１４、及び胸骨同定部２５により生成された胸骨情報Ｄ１５を合わせて胸腹部骨格情報Ｄ１６と呼ぶ。
また、関節点の一つである右肋軟骨接続点７１及び左肋軟骨接続点７２は、肋軟骨同定部２４により既に算出されている。
体内空間分割部２６は、図１７に示すように、例えば、右第４肋骨中心点群５１Ｄ、左第４肋骨中心点群５２Ｄ、右第４肋骨起始点制御点５３Ｄ、左第４肋骨起始点制御点５４Ｄ、右第４肋軟骨中心点群６１Ｄ、左第４肋軟骨中心点群６２Ｄ及び第４胸骨中心点群７３Ｄを全て通り非線形補間した第４中心線８１Ｄを算出する。
体内空間分割部２６は、第４中心線８１Ｄ上において解剖学的に区別される骨格同士の接触点を検出する。
具体的に体内空間分割部２６は、第４中心線８１Ｄと右第４肋骨３４Ｄとの交点で第４胸椎３３Ｄに最も近接する点を右第４肋骨起始点８２Ｄとして抽出する。
また体内空間分割部２６は、第４中心線８１Ｄと右第４肋骨３４Ｄとの交点及び第４中心線８１Ｄと右第４肋軟骨３６Ｄとの交点から、互いに最も接近する交点の組を算出し、第４中心線８１Ｄ上で抽出した交点の組の中間に位置する点を右第４肋骨接触点８３Ｄとして抽出する。
体内空間分割部２６は、同様に、第４中心線８１Ｄと右第４肋軟骨３６Ｄ及び胸骨３９との互いに最も接近する交点の組を算出し、第４中心線８１Ｄ上で抽出した交点の組の中間に位置する点を右胸骨接触点８４Ｄとして抽出する。
さらに体内空間分割部２６は、第４中心点８１Ｄ上で、右第４肋骨起始点８２Ｄと右第４肋骨接触点８３Ｄとの中間に位置する点を右第４肋骨中点８５Ｄとして抽出する。
体内空間分割部２６は、同様にして、第４中心線８１Ｄと、左第４肋骨３５Ｄ、左第４肋軟骨３７Ｄ及び胸骨３９との交点を用いて、左第４肋骨起始点８６Ｄ、左第４肋骨接触点８７Ｄ、左胸骨接触点８８Ｄ及び左第４肋骨中点８９Ｄを設定する。
体内空間分割部２６は、このようにして胸郭としての胸椎３３、右肋骨３４、左肋骨３５、右肋軟骨３６、左肋軟骨３７及び胸骨３９を構成する骨格が互いに接する位置とされる関節点として右肋軟骨接続点７１、右肋骨起始点８２、右肋骨接触点８３、右胸骨接触点８４、左肋軟骨接続点７２、左肋骨起始点８６、左肋骨接触点８７及び左胸骨接触点８８を抽出する。
（２−６−２）体内空間抽出処理
次に、体内空間抽出処理について説明する。この体内空間抽出処理では、体内空間分割部２６が体内空間抽出部として機能する。
体内空間分割部２６は、第４胸椎３３Ｄの前端点４２Ｄと、右第４肋骨中点８５Ｄ、右第４肋骨接触点８３Ｄ、右胸骨接触点８４Ｄ、左胸骨接触点８８Ｄ、左第４肋骨接触点８７Ｄ及び左第４肋骨中点８９Ｄとをそれぞれ結ぶ線分９１Ｄ１〜９１Ｄ６により、第４中心線８１Ｄにより囲まれた第４曲面（断面）９０Ｄを前端点４２Ｄを中心として分割曲面９０Ｄ１〜９０Ｄ７に分割する。
体内空間分割部２６は、図１８に示すように、第４中心線８１Ｄ上の右第４肋骨中点８５Ｄと右第４肋骨接触点８３Ｄとの間、左第４肋骨中点８９Ｄと左第４肋骨接触点８７Ｄとの間、右第４肋骨接触点８３Ｄと右胸骨接触点８４Ｄとの間、左第４肋骨接触点８７Ｄと左胸骨接触点８８Ｄとの間、及び右胸骨接触点８４Ｄと左胸骨接触点８８Ｄとの間をそれぞれ所定分割数で分割する分割点１０１Ｄ(1,2.3.・・・,l)、１０２Ｄ(1,2.3.・・・,m)、１０３Ｄ(1,2.3.・・・,n)、１０４Ｄ(1,2.3.・・・,o)、１０５Ｄ(1,2.3.・・・,p)を配置する。
体内空間分割部２６は、第４胸椎３３Ｄの前端点４２Ｄとそれぞれ配置された分割点１０１Ｄ(1,2.3.・・・,l)、１０２Ｄ(1,2.3.・・・,m)、１０３Ｄ(1,2.3.・・・,n)、１０４Ｄ(1,2.3.・・・,o)、１０５Ｄ(1,2.3.・・・,p)とを結ぶ直線で、曲面９０Ｄの前方側である分割断面９０Ｄ２〜９０Ｄ６をより細かく放射状に配置された略三角形に分割する。
体内空間分割部２６は、図１９に示すように、第４中心線８１Ｄ上の右第４肋骨起始点８２Ｄと右第４肋骨中点８５Ｄとの間を所定分割数で分割する分割点１１１Ｄ(1,2.3.・・・,ｑ)を配置する。また体内空間分割部２６は、第４胸椎３３Ｄの前端点４２Ｄと右第４肋骨中点８５Ｄとを結ぶ線分（以下、これを右前後分割線と呼ぶ）９１Ｄ１上に、分割点１１１Ｄ(1,2.3.・・・,q)に１点加えた数だけ等間隔に分割点１１２Ｄ(1,2.3.・・・,q+1)を配置する。
体内空間分割部２６は、右第４肋骨起始点８２Ｄと、第４胸椎３２Ｄの前端点４２Ｄに隣接する右前後分割線９１Ｄ１上の分割点１１２Ｄ1とを直線で結ぶ。続いて順に分割点１１１Ｄ(1,2.・・・,n)と分割点１１２Ｄ(2.3.・・・,q+1)とをそれぞれ順に直線で結び、これらの略矢状断面方向の直線で第４分割断面９０Ｄ１を略四角形に分割する。ただし、分割の両端は略三角形に分割される。
また体内空間分割部２６は、第４中心線８１Ｄ上の左第４肋骨起始点８６Ｄと左第４肋骨中点８９Ｄとの間を所定分割数で分割する分割点１１３Ｄ(1,2.3.・・・,r)を配置する。体内空間分割部２６は、第４胸椎３３Ｄの前端点４２Ｄと左第４肋骨中点８９Ｄとを結ぶ線分（以下、これを左前後分割線と呼ぶ）９１Ｄ６上に、分割点１１３Ｄ(1,2.3.・・・,q)に１点加えた数だけ等間隔に分割点１１４Ｄ(1,2.3.・・・,r+1)を配置する。
体内空間分割部２６は、左第４肋骨起始点８６Ｄと、第４胸椎３２Ｄの前端点４２Ｄに隣接する左前後分割線９１Ｄ６上の分割点１１４Ｄ1とを直線で結ぶ。続いて順に分割点１１３Ｄ(1,2.3.・・・,r)と分割点１１４Ｄ(2.3.・・・,r+1)とをそれぞれ順に直線で結び、これらの略矢状断面方向の該直線で第４分割断面９０Ｄ７を略四角形に分割する。ただし、分割の両端は略三角形に分割される。
このように体内空間分割部２６は、第４曲面９０Ｄの後方側である第４分割断面９０Ｄ１及び９０Ｄ７を略四角形（一部略三角形）に分割する。
なお、ここでは第４曲面９０Ｄの分割について説明したが、体内空間分割部２６は、第４曲面９０Ｄ以外の曲面（第１曲面９０Ａ〜第３曲面９０Ｃ、第５曲面９０Ｅ〜第１２曲面９０Ｌ）についても第４断面９０Ｄの分割と同様に分割する。
但し、第８〜第１０肋軟骨と胸骨とは接続しておらず、また第１１及び第１２肋骨は肋軟骨と接続していないため、第４断面９０Ｄにおける第４中心線８１Ｄのように１つの曲線として中心線を算出することができない。
そこで体内空間分割部２６は、例えば、右第８肋骨中心点群５１Ｈ及び右第８肋軟骨中心点群６１Ｈを非線形補間して右第８中心線８１Ｈ１を算出すると共に、左第８肋骨中心点群５２Ｈ及び左第８肋軟骨中心点群６２Ｈを非線形補間して左第８中心線８１Ｈ２を算出する。同様に、右第９中心線８１Ｉ１〜右第１０中心線８１Ｊ１及び左第９中心線８１Ｉ２〜左第１０中心線８１Ｊ２を算出する。
また体内空間分割部２６は、例えば、右第１１肋骨中心点群５１Ｋを非線形補間して右第１１中心線８１Ｋ１を算出すると共に、左第１１肋骨中心点群５２Ｋを非線形補間して右第１１中心線８１Ｋ２を算出する。同様に、右第１２中心線８１Ｌ１及び左第１２中心線８１Ｌ２を算出する。
また、第８肋軟骨〜第１０肋軟骨は胸骨と接続しておらず、上位の肋軟骨に接続しているため第４曲面９０Ｄにおいて配置した分割点１０３及び１０４を同様に配置することができない。
そこで体内空間分割部２６は、例えば、右第８肋軟骨３６Ｈの右第８肋軟骨接続点７１Ｈに最も近接した第７中心線８１Ｇ上の分割点１０３Ｇを検出し、右第８肋軟骨接続点７１Ｈと検出した分割点１０３Ｇとを対応させ、右第７肋骨３４Ｇ側から対応させた分割点１０３Gまでと同数の分割点１０３Ｈを右第８中心線８１Ｈ１上に配置する。右第９中心線８１Ｉ１、右第１０中心線８１Ｊ１及び左第８中心線８１Ｈ２〜左第１０中心線８１Ｊ２についても同様に分割点１０３Ｉ、１０３Ｊ、１０４Ｈ〜１０４Ｊを配置する。
また第１１肋骨及び第１２肋骨は胸骨及び肋軟骨と接続しておらず、さらに肋骨自体も上位肋骨と比較して短いため、第４曲面９０Ｄにおいて配置した分割点１０１Ｄ及び１０２Ｄを同様に配置することができない。
そこで体内空間分割点２６は、例えば、右第１１肋骨３４Ｋにおける右第１１中心線８１Ｋ１の前端点を右第１１肋骨中点８５Ｋに設定し、右第１１中心線８１Ｋ１上に分割点１１１Ｋを配置する。右第１２中心線８１Ｌ１、左第１１中心線８１Ｋ２及び左第１２中心線８１Ｌ２についても同様に、分割点１１１Ｌ、１１３Ｋ及び１１３Ｌを配置する。
続いて体内空間分割部２６は、図２０に示すように、第１曲面９０Ａ〜第１２曲面９０Ｌに挟まれた体内空間１３０をそれぞれの第２曲面９０Ｂ〜第１１曲面９０Ｋにより第１分割空間１３０Ａ〜第１１分割空間１３０Ｋに分割する。
体内空間分割部２６は、分割した第１分割空間１３０Ａ〜第１１分割空間１３０Ｋをさらに細かく分割する。なお説明の便宜上、一例として、第４曲面９０Ｄと第５曲面９０Ｅとの挟まれた第４分割空間１３０Ｄの分割について説明するが、その他の分割空間についても同様に行うものとする。
具体的に体内空間分割部２６は、図２１に示すように、上下にそれぞれ対応する前端点４２Ｄと４２Ｅ、右第４肋骨起始点８２Ｄと右第５肋骨起始点８２Ｅ、右第４肋骨接触点８３Ｄと右第５肋骨接触点８３Ｅ、右胸骨接触点８４Ｄと８４Ｅ、右第４肋骨中点８５Ｄと右第５肋骨中点８５Ｅ、左第４肋骨起始点８６Ｄと左第５肋骨起始点８６Ｅ、左第４肋骨接触点８７Ｄと左第５肋骨接触点８７Ｅ、左胸骨接触点８８Ｄと８８Ｅ、左第４肋骨中点８９Ｄと左第５肋骨中点８９Ｅについて、それぞれ上下に対応する点を通るように非線形補間された曲線で結ぶ。
さらに体内空間分割部２６は、分割点１０１Ｄ(1,2.3.・・・,ｌ)、１０２Ｄ(1,2.3.・・・,ｍ)、１０３Ｄ(1,2.3.・・・,ｎ)、１０４Ｄ(1,2.3.・・・,o)、１０５Ｄ(1,2.3.・・・,ｐ)、１１１Ｄ(1,2.3.・・・,ｑ)、１１２Ｄ(1,2.3.・・・,ｑ＋１) 、１１３Ｄ(1,2.3.・・・,ｒ) 、１１４Ｄ(1,2.3.・・・,ｒ＋１)についても、上下に対応する分割点１０１Ｅ(1,2.3.・・・,ｌ)、１０２Ｅ(1,2.3.・・・,ｍ)、１０３Ｅ(1,2.3.・・・,ｎ)、１０４Ｅ(1,2.3.・・・,o)、１０５Ｅ(1,2.3.・・・,ｐ)、１１１Ｅ(1,2.3.・・・,ｑ)、１１２Ｅ(1,2.3.・・・,ｑ＋１) 、１１３Ｅ(1,2.3.・・・,ｒ) 、１１４Ｅ(1,2.3.・・・,ｒ＋１)と非線形補間された曲線で結ぶ。
体内空間分割部２６は、第４分割空間１３０Ｄの前方側を、第４曲面９０Ｄの前方側を分割した略三角形と、対応する第５断面９０Ｅを分割した略三角形と、略三角形の対応する頂点同士（一例として前端点４２Ｄと４２Ｅ、分割点１０１Ｄｌ−１と１０１Ｅｌ−１、分割点１０１Ｄｌと１０１Ｅｌ）を結ぶ曲線とに囲まれた略三角柱の空間に分割する。なお図２１においては、略三角柱を１つだけ図示しているが、同様の略三角柱が、第４曲面９０Ｄ及び第５曲面９０Ｅの前方側を分割した略三角形のペアについて全て形成される。
また体内空間分割部２６は、第４分割空間１３０Ｄの後方側を、第４曲面９０Ｄの後方側を分割した略四角形と、それぞれ対応する第５曲面９０Ｅを分割した略四角形と、対応する各頂点同士を結ぶ曲線とに囲まれた略四角柱（図示せず）の空間（一部略三角柱）に分割する。
そして体内空間分割部２６は、分割された略三角柱の上下方向の各辺、すなわち略三角柱の上下に対応する各頂点同士を結ぶ曲線上に、該曲線を所定分割数で分割する分割点１２１Ｖ(1,2,3,・・・,s)、１２２Ｖ(1,2,3,・・・,t)、１２３Ｖ(1,2,3,・・・,u)を配置する。
同様に体内空間分割部２６は、分割された略四角柱の上下方向の各辺、すなわち略四角柱の上下に対応する各頂点同士を結ぶ曲線上に、該曲線を所定分割数で分割する分割点１２４Ｖ(1,2,3,・・・,v)、１２５Ｖ(1,2,3,・・・,w)、１２６Ｖ(1,2,3,・・・,x) 、１２７Ｖ(1,2,3,・・・,y)（図示せず）を配置する。
このようにして体内空間分割部２６は、三次元骨格モデルデータＤ１１を基づいた硬骨３１及び軟骨３２に囲まれた体内空間１３０を、複数の略三角柱及び略四角柱に分割する。
体内空間分割部２６は、体内空間１３０を分割した全ての略三角柱及び略四角柱の位置情報、全ての分割点及び各点を結ぶ直線及び曲線の情報を体内空間分割情報Ｄ１７として記憶部１５に記憶し、体内空間分割処理を終了する。
（２−７）人体モデル変形処理
ＣＰＵ１１は、体内空間分割処理を終了すると、人体モデル変形部２７（図２）により人体モデル変形処理を実行する。この人体モデル変形処理について詳しく説明する。
人体モデル変形部２７は、骨格抽出部２１により生成された三次元骨格モデルデータＤ１１、椎体同定部２２により生成された椎体情報Ｄ１２、肋骨同定部２３により生成された肋骨情報Ｄ１３、肋軟骨同定部２４により生成された肋軟骨情報Ｄ１４、胸骨同定部２５により生成された胸骨情報Ｄ１５、及び体内空間分割部２６により生成された体内空間分割情報Ｄ１７を記憶部１５から読み出す。
ここで骨格抽出部２１により生成された三次元骨格モデルデータＤ１１、椎体同定部２２により生成された椎体情報Ｄ１２、肋骨同定部２３により生成された肋骨情報Ｄ１３、肋軟骨同定部２４により生成された肋軟骨情報Ｄ１４、胸骨同定部２５により生成された胸骨情報Ｄ１５、及び体内空間分割部２６により生成された体内空間分割情報Ｄ１７を合わせて三次元骨格同定モデルデータＤ１８と呼ぶ。
人体モデル変形部２７は、図２２に示すように、三次元骨格同定モデルデータＤ１８に基づいた三次元骨格モデル３０に対して、椎体情報Ｄ１２、肋骨情報Ｄ１３、肋軟骨情報Ｄ１４、胸骨情報Ｄ１５及び体内空間分割情報Ｄ１７を付加した三次元骨格同定モデル１４０を生成する。
また、人体モデル変形部２７は、記憶部１５から三次元標準人体モデル２００のデータ（以下、これを三次元標準人体モデルデータと呼ぶ）Ｄ３を読み出す。
この三次元標準人体モデル２００は、図２３に示すように、標準的な体型の人体を多数のボクセルにより三次元でモデル化したものであり、当該多数のボクセルごとに、骨格、関節、臓器等の人体を構成する生体組織を示す値がボクセル値（各器官データ）としてそれぞれ付加されている。さらに三次元標準人体モデル２００には、距離の次元を持った座標系が張られており、この座標系は人体モデル生成処理に依存しないグローバル座標系である。
また三次元標準人体モデルデータＤ３は、三次元標準人体モデル２００における椎体、肋骨、肋軟骨及び胸骨に囲まれた領域（以下、これを体内領域と呼ぶ）２０４の位置情報も含むようになされている。
さらに三次元標準人体モデル２００は、三次元骨格同定モデル１４０に対する分割と同様に体内領域２０４が分割されており、肋骨中点を基準として、体内領域２０４の前方側が略三角柱に、当該体内領域２０４の後方側が略四角柱にそれぞれが予め分割されている。
ここで体内領域２０４は、三次元骨格同定モデル１４０に基づく体内空間１３０と対応する位置にあり、その内部には、臓器等の生体組織（各器官）が含まれる。
人体モデル変形部２７は、図２４に示すように、例えば三次元標準人体モデル２００において分割された第４分割領域２０４Ｄの前方側の例えば略三角柱の６頂点（前端点２１０Ｄ、２１０Ｅ、分割点２１１Ｄｌ−１、２１１Ｅｌ−１、２１１Ｄｌ、２１１Ｅｌ）及び分割点２２１Ｖ(1,2,3,・・・,s)、２２２Ｖ(1,2,3,・・・,t)、２２３Ｖ(1,2,3,・・・,u)を標識点として設定する。
そして人体モデル変形部２７は、三次元骨格同定モデル１４０において分割された第４分割空間９０Ｄの前方側の対応する略三角柱（図２１）の６頂点（第４前端点４２Ｄと４２Ｅ、分割点１０１Ｄｌ−１と１０１Ｅｌ−１、分割点１０１Ｄｌと１０１Ｅｌ）及び１２１Ｖ(1,2,3,・・・,s)、１２２Ｖ(1,2,3,・・・,t)、１２３Ｖ(1,2,3,・・・,u)の位置へそれぞれ対応する標識点を変位させるように、非線形写像関数により臓器等の生体情報（各器官データ）が含まれる略三角柱を変形させる。また、第４分割領域２０４Ｄの前方側のその他略三角柱も同様に変形させる。
因みに図２４において、第４分割領域２０４Ｄにおける前端点２１０Ｄ、２１０Ｅ、分割点２１１Ｄｌ−１、２１１Ｅｌ−１、２１１Ｄｌ、２１１Ｅｌ、分割点２２１Ｖ(1,2,3,・・・,s)、２２２Ｖ(1,2,3,・・・,t)、２２３Ｖ(1,2,3,・・・,u)は、第４分割空間１３０Ｄ（図１６）における前端点４２Ｄ、４２Ｅ、分割点１０１Ｄｌ−１、１０１Ｅｌ−１、１０１Ｄｌ、１０１Ｅｌ、分割点１２１Ｖ(1,2,3,・・・,s)、１２２Ｖ(1,2,3,・・・,t)、１２３Ｖ(1,2,3,・・・,u)にそれぞれ対応する点である。
同様に人体モデル変形部２７は、三次元標準人体モデル２００において分割された第４分割領域２０４Ｄの後方側の略四角柱の８頂点及び分割点（図示せず）を標識点として設定する。そして人体モデル変形部２７は、三次元骨格同定モデル１４０において分割された第４分割空間１３０Ｄの後方側の対応する略四角柱の８頂点及び分割点（図示せず）の位置へ標識点を変位させるように、非線形写像関数により臓器等の生体情報（各器官データ）が含まれる略四角柱を変形させる。
人体モデル変形部２７は、三次元標準人体モデル２００の他の第１分割領域２０４Ａ〜第３分割領域２０４Ｃ、第５分割領域２０４Ｅ〜第１２分割領域２０４Ｌについても同様に変形させる。
人体モデル変形部２７は、例えば三次元標準人体モデル２００において第４胸椎２０３Ｄの中心点（図示せず）及び前端点２１０Ｄを標識点とし、三次元骨格同定モデル１４０における第４胸椎３３Ｄの中心点４１Ｄ及び前端点４２Ｄへ標識点を合わせるように、第４胸椎２０３Ｄを並進及び回転により移動させる。
また人体モデル変形部２７は、例えば三次元標準人体モデル２００において第４胸椎２０３Ｄの上前端点及び下前端点（図示せず）を標識点とし、三次元骨格同定モデル１４０における第４胸椎３３Ｄの上前端点４３Ｄ及び下前端点４４Ｄへ標識点を合わせるように、上前端点から下前端点の方向に２点間が伸縮した倍率に応じて第４胸椎２０３Ｄを伸縮させる。
人体モデル変形部２７は、三次元標準人体モデル２００において肋骨及び肋軟骨の中心点群（図示せず）の各点をそれぞれ通る鉛直方向及び水平方向の厚みを、三次元骨格同定モデル１４０における右肋骨３４、左肋骨３５、右肋軟骨３６及び左肋軟骨３７の中心点群５１、５２、６１、６２の各点をそれぞれ通る鉛直方向及び水平方向の厚みに合わせるように、三次元標準人体モデル２００における肋骨及び肋軟骨の太さを変形させ、変形されていない中心点群の間は、変形された箇所の太さを非線形補間により変形する。
また人体モデル変形部２７は、三次元標準人体モデル２００において第１右胸骨接触点〜第７右胸骨接触点及び第１左胸骨接触点〜第７左胸骨接触点（図示せず）を標識点とし、三次元骨格同定モデル１４０における右胸骨接触点８４Ａ〜８４Ｇ及び左胸骨接触点８８Ａ〜８８Ｇへ標識点を変位させ、変形されていない接触点の上下間は、右胸骨接触点から対応する左胸骨接触点の方向に２点間が伸縮した倍率を上下方向に非線形補間することにより胸骨２０５の幅を変形する。
さらに人体モデル変形部２７は、三次元標準人体モデル２００において胸骨中心点群（図示せず）を通る水平方向の厚みを、三次元骨格同定モデル１４０における胸骨中心点群７３を通る水平方向の厚みに合わせるように、三次元標準人体モデル２００における胸骨２０５の厚みを変形させ、変形されていない胸骨中心点群の上下間は、上下方向に対応する胸骨中心点群から変形した厚みの伸縮倍率を非線形補間することにより、胸骨２０５の厚みを変形する。
そして人体モデル変形部２７は、三次元標準人体モデル２００を変形させることにより得られた三次元被検者モデルのデータ（以下、これを三次元被検者モデルデータとも呼ぶ）Ｄ１９を記憶部１５（図２）に記憶する。
これにより三次元人体モデル生成装置１は、インターフェイス部１４を介して接続されたＶＲシミュレータ等に三次元被検者モデルデータＤ１９を送出し、当該三次元被検者モデルデータＤ１９に基づく三次元被検者モデルを用いた手術シミュレートを医師に行わせることができる。
ところで三次元人体モデル生成装置１は、三次元標準人体モデル２００の体内領域２０４を三次元骨格同定モデル１４０の体内空間１３０に合うよう変形することにより三次元被検者体モデルを生成する際、当該三次元標準人体モデル２００の具現化情報は変形に従って継承するようになされている。
また三次元人体モデル生成装置１は、三次元被検者モデルを生成した後、各ステップにおいて生成されたモデルデータ等をユーザが確認でき、さらにユーザが指定したステップへ戻り、そのステップから三次元人体モデル生成処理をやり直せるようになされている。
（３）三次元人体モデル生成処理手順
次に、上述した三次元人体モデル生成処理の手順についてフローチャートを用いて詳しく説明する。
すなわちＣＰＵ１１は、図２５に示すように、ルーチンＲＴ１の開始ステップからサブルーチンＳＲＴ１へ移り、骨格抽出部２１により骨格抽出処理を行う。
具体的には、ＣＰＵ１１は、図２６に示すように、サブルーチンＳＲＴ１の開始ステップから入って次のステップＳＰ１１へ移り、三次元画像データＤ１を記憶部１５から読み出し、当該三次元画像データＤ１に映し出された硬骨の濃淡レベルが「１」となるような所定の第１上限閾値及び第１下限閾値を設定し、次のステップＳＰ１２へ移る。
ステップＳＰ１２においてＣＰＵ１１は、三次元画像データＤ１に映し出された軟骨の濃淡レベルが「２」となるような所定の第２上限閾値及び第２下限閾値を設定し、次のステップＳＰ１３へ移る。
ステップＳＰ１３においてＣＰＵ１１は、三次元画像データＤ１に対して第１上限閾値、第１下限閾値、第２上限閾値及び第２下限閾値を用いて３値化処理を施し、次のステップＳＰ１４へ移る。
ステップＳＰ１４においてＣＰＵ１１は、３値化処理を施すことで得られた３値化画像Ｇ４（図４）から硬骨３１及び軟骨３２を抽出し、その結果得られる三次元骨格モデル３０を生成し、骨格抽出処理を終了して次のサブルーチンＳＲＴ２（図２５）へ移る。
サブルーチンＳＲＴ２においてＣＰＵ１１は、椎体同定部２２により椎体同定処理（胸郭同定ステップ及び椎体特徴点抽出ステップ）を行う。具体的には、ＣＰＵ１１は、図２７に示すように、サブルーチンＳＲＴ２の開始ステップから入って次のステップＳＰ２１へ移り、三次元骨格モデル３０と椎体テンプレートデータＤ２に基づく椎体テンプレートとをパターンマッチングすることにより、略円柱状でなる複数の椎体を検出し、次のステップＳＰ２２へ移る。
ステップＳＰ２２においてＣＰＵ１１は、検出した複数の椎体について形態学的な特徴に基づいて第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌ（図６）を同定し、次のステップＳＰ２３へ移る。
ステップＳＰ２３においてＣＰＵ１１は、第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌの形態学的な中心点４１Ａ〜４１Ｌ及び前方側で曲率がもっとも大きな前端点４２Ａ〜４２Ｌを検出し、次のステップＳＰ２４へ移る。
ステップＳＰ２４においてＣＰＵ１１は、第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌのそれぞれについて、上面及び下面において前方側で曲率が最も大きな上前端点４３Ａ〜４３Ｌ及び下前端点４４Ａ〜４４Ｌを検出し、次のステップＳＰ２５へ移る。
ステップＳＰ２５においてＣＰＵ１１は、前端点４２Ａ〜４２Ｌ、上前端点４３Ａ〜４３Ｌ及び下前端点４４Ａ〜４４Ｌを通る前端曲線４５を算出し、次のステップに移って椎体同定処理を終了して次のサブルーチンＳＲＴ３（図２５）へ移る。
サブルーチンＳＲＴ３においてＣＰＵ１１は、肋骨同定部２３により肋骨同定処理（胸郭同定ステップ）を行う。具体的には、ＣＰＵ１１は、図２８に示すように、サブルーチンＳＲＴ３の開始ステップから入って次のステップＳＰ３１へ移り、三次元骨格モデル３０における第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌから左右に伸びる硬骨３１部分を検出し、次のステップＳＰ３２へ移る。
ステップＳＰ３２においてＣＰＵ１１は、ステップＳＰ３１において検出された硬骨３１部分をトレースしていくことにより、右第１肋骨３４Ａ〜右第１２肋骨３４Ｌ及び左第１肋骨３５Ａ〜左第１２肋骨３５Ｌを同定し、次のステップＳＰ３３へ移る。
ステップＳＰ３３においてＣＰＵ１１は、右第１肋骨３４Ａ〜右第１２肋骨３４Ｌ及び左第１肋骨３５Ａ〜左第１２肋骨３５Ｌのそれぞれについて、所定間隔ごともしくは所定数ごとに面積が最小となる断面を算出し、その断面の中心点を合わせた右第１肋骨中心点群５１Ａ〜右第１２肋骨中心点群５１Ｌ及び左第１肋骨中心点群５２Ａ〜左第１２肋骨中心点群５２Ｌを検出し、次のステップＳＰ３４へ移る。
ステップＳＰ３４においてＣＰＵ１１は、右第１肋骨起始点制御点５３Ａ〜右第１２肋骨起始点制御点５３Ｌ及び左第１肋骨起始点制御点５４Ａ〜左第１２肋骨起始点制御点５４Ｌを検出し、肋骨同定処理を終了して次のサブルーチンＳＲＴ４（図２５）へ移る。
サブルーチンＳＲＴ４においてＣＰＵ１１は、肋軟骨同定部２４により肋軟骨同定処理（胸郭同定ステップ）を行う。具体的には、ＣＰＵ１１は、図２９に示すように、サブルーチンＳＲＴ４の開始ステップから入って次のステップＳＰ４１へ移り、右第１肋骨３４Ａ〜右第１０肋骨３４Ｊ及び左第１肋骨３５Ａ〜左第１０肋骨３５Ｊの前方端から左右に延びる軟骨３２部分を検出し、次のステップＳＰ４２へ移る。
ステップＳＰ４２においてＣＰＵ１１は、検出した軟骨３２部分をトレースしていくことにより、右第１肋軟骨３６Ａ〜右第４肋軟骨３６Ｄ及び左第１肋軟骨３７Ａ〜左第４肋軟骨３７Ｄを同定し、次のステップＳＰ４３へ移る。
ステップＳＰ４３においてＣＰＵ１１は、右第１肋軟骨３６Ａ〜右第４肋軟骨３６Ｄ及び左第１肋軟骨３７Ａ〜左第４肋軟骨３７Ｄのそれぞれについて所定間隔ごともしくは所定数ごとに面積が最小となる断面を算出し、その断面の中心点を合わせた右第１肋骨中心点群６１Ａ〜右第４肋軟骨中心点群６１Ｄ及び左第１肋軟骨中心点群６２Ａ〜左第４肋軟骨中心点群６２Ｄを検出し、次のステップＳＰ４４へ移る。
ステップＳＰ４４においてＣＰＵ１１は、ステップＳＰ４３と同様にして、右第５肋軟骨３６Ｅ〜右第１０肋軟骨３６Ｊ及び左第５肋軟骨３７Ｅ〜左第１０肋軟骨３７Ｊの右第５肋骨中心点群６１Ｅ〜右第１０肋軟骨中心点群６１Ｊ及び左第５肋軟骨中心点群６２Ｅ〜左第１０肋軟骨中心点群６２Ｊを検出し、次のステップＳＰ４５へ移る。
ステップＳＰ４５においてＣＰＵ１１は、一塊として検出した肋軟骨群３８Ａ及び３８Ｂからそれぞれの肋軟骨を切り離すことにより右第５肋軟骨３６Ｅ〜右第１０肋軟骨３６Ｊ及び左第５肋軟骨３７Ｅ〜左第１０肋軟骨３７Ｊを同定し、肋軟骨同定処理を終了して次のサブルーチンＳＲＴ５（図２５）へ移る。
サブルーチンＳＲＴ５においてＣＰＵ１１は、胸骨同定部２５により胸骨同定処理（胸郭同定ステップ）を行う。具体的には、ＣＰＵ１１は、図３０に示すように、サブルーチンＳＲＴ５の開始ステップから入って次のステップＳＰ５１へ移り、三次元骨格モデル３０における第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌの略前方にあり、前後方向に薄く、左右方向の幅がほぼ第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌと同程度の硬骨３１部分を胸椎３９として同定し、次のステップＳＰ５２へ移る。
ステップＳＰ５２においてＣＰＵ１１は、左右で対をなす右第１肋軟骨中心点群６１Ａ及び左第１肋軟骨中心点群６２Ａから右第７肋軟骨中心点群６１Ｇ及び左第７肋軟骨中心点群６２Ｇまでのそれぞれを非線形補間した曲線上で所定間隔ごとに厚み方向に中間の第１胸骨中心点群７３Ａ〜第７胸骨中心点群７３Ｇを検出し、胸骨同定処理を終了して次のサブルーチンＳＲＴ６（図２５）へ移る。
サブルーチンＳＲＴ６においてＣＰＵ１１は、体内空間分割部２６により体内空間分割処理（関節点同定ステップ及び体内空間抽出ステップ）を行う。ここで、関節点同定ステップは、図３１に示すＳＰ６１〜ＳＰ６２からなり、体内空間抽出ステップは、図３１に示すＳＰ６３〜ＳＰ６８からなる。具体的には、ＣＰＵ１１は、図３１に示すように、サブルーチンＳＲＴ６の開始ステップから入って次のステップＳＰ６１へ移り、例えば右第４肋骨中心点群５１Ｄ、左第４肋骨中心点群５２Ｄ、右第４肋骨起始点制御点５３Ｄ、左第４肋骨起始点制御点５４Ｄ、右第４肋軟骨中心点群６１Ｄ、左第４肋軟骨中心点群６２Ｄ及び第４胸骨中心点群７３Ｄを全て通る非線形補正した第４中心線８１Ｄを算出し、次のステップＳＰ６２へ移る。
ステップＳＰ６２においてＣＰＵ１１は、例えば第４中心線８１Ｄ上の右第４肋骨起始点８２Ｄ、右第４肋骨接触点８３Ｄ、右胸骨接触点８４Ｄ、右第４肋骨中点８５Ｄ、左第４肋骨起始点８６Ｄ、左第４肋骨接触点８７Ｄ、左胸骨接触点８８Ｄ及び左第４肋骨中点８９Ｄを検出し、次のステップＳＰ６３へ移る。
ステップＳＰ６３においてＣＰＵ１１は、例えば第４胸椎３３Ｄの第４前端点４２Ｄと、右第４肋骨接触点８３Ｄ、右胸骨接触点８４Ｄ、右第４肋骨中点８５Ｄ、左第４肋骨接触点８７Ｄ、左胸骨接触点８８Ｄ及び左第４肋骨中点８９Ｄとを結ぶ線分９１Ｄ１〜９１Ｄ６で第４曲面９０Ｄを第４分割曲面９０Ｄ１〜９０Ｄ７に分割し、次のステップＳＰ６４へ移る。
ステップＳＰ６４においてＣＰＵ１１は、例えば第４中心線８１Ｄ上に分割点１０１Ｄ(1,2.3.・・・,l)、１０２Ｄ(1,2.3.・・・,m)、１０３Ｄ(1,2.3.・・・,n)、１０４Ｄ(1,2.3.・・・,o)、１０５Ｄ(1,2.3.・・・,p)、１１１Ｄ(1,2.3.・・・,q)、分割点１１３Ｄ(1,2.3.・・・,r)を配置すると共に、右前後分割線９１Ｄ１及び左前後分割線９１Ｄ６上に、分割点１１２Ｄ(1,2.3.・・・,q+1)及び分割点１１４Ｄ(1,2.3.・・・,r+1)を配置し、次のステップＳＰ６５へ移る。
ステップＳＰ６５においてＣＰＵ１１は、第４胸椎３３Ｄの第４前端点４２Ｄとそれぞれ配置された分割点１０１Ｄ(1,2.3.・・・,l)、１０２Ｄ(1,2.3.・・・,m)、１０３Ｄ(1,2.3.・・・,n)、１０４Ｄ(1,2.3.・・・,o)、１０５Ｄ(1,2.3.・・・,p)とを結ぶ線分で、第４分割曲面９０Ｄ２〜９０Ｄ６をより細かい略三角形に分割し、次のステップＳＰ６６へ移る。
ステップＳＰ６６においてＣＰＵ１１は、例えば右第４肋骨起始点８２Ｄ及び分割点１１１Ｄ(1.2.・・・,q)と分割点１１２Ｄ(1,2.3.・・・,q+1)とをそれぞれ順に直線で結び、これらの直線で第４分割断面９０Ｄ１を略四角形に分割する。
またＣＰＵ１１は、左第４肋骨起始点８６Ｄ及び分割点１１３Ｄ(1,2.3.・・・,r)と分割点１１４Ｄ(1.2.・・・,r+1)とをそれぞれ順に直線で結び、該直線で第４分割断面９０Ｄ７を略四角形に分割し、次のステップＳＰ６７へ移る。
因みにステップＳＰ６１〜ＳＰ６６においては第４曲面９０Ｄの分割について説明したが、ＣＰＵ１１は、その他の第１曲面９０Ａ〜第３断面９０Ｃ、第５断面９０Ｄ〜第１２断面９０Ｌについても同様に行う。
ステップＳＰ６７においてＣＰＵ１１は、第１断面９０Ａ〜第１２断面９０Ｌにそれぞれ挟まれた体内空間１３０を第１分割空間１３０Ａ〜第１１分割空間１３０Ｋに分割する。そしてＣＰＵ１１は、例えば第４分割空間１３０Ｄの前方側を、第４断面９０Ｄの前方側を分割した三角形とそれぞれ対応する第５断面９０Ｅを分割した三角形と各頂点を結ぶ曲線とに囲まれた略三角柱の空間に分割する。
またＣＰＵ１１は、第４分割空間１３０Ｄの後方側を、第４断面９０Ｄの後方側を分割した四角形とそれぞれ対応する第５断面９０Ｅを分割した四角形と各頂点を結ぶ曲線とに囲まれた略四角柱の空間に分割し、次のステップＳＰ６８へ移る。
ステップＳＰ６８においてＣＰＵ１１は、分割された略三角柱の上下方向各辺、すなわち略三角柱の上下に対応する各頂点を結ぶ曲線に所定分割数で分割する分割点１２１Ｖ(1,2,3,・・・,s)、１２２Ｖ(1,2,3,・・・,t)、１２３Ｖ(1,2,3,・・・,u)を配置する。
同様にＣＰＵ１１は、分割された略四角柱の上下方向の各辺、すなわち略四角柱の上下に対応する各頂点同士を結ぶ曲線上に、該曲線を所定分割数で分割する分割点１２４Ｖ(1,2,3,・・・,v)、１２５Ｖ(1,2,3,・・・,w)、１２６Ｖ(1,2,3,・・・,x) 、１２７Ｖ(1,2,3,・・・,y)を配置し、体内空間分割処理を終了して次のサブルーチンＳＲＴ７（図２５）へ移る。
因みにステップＳＰ６７〜ＳＰ６８においては第４分割空間１３０Ｄの分割について説明したが、ＣＰＵ１１は、第１分割空間１３０Ａ〜第３分割空間１３０Ｃ、第５分割空間１３０Ｅ〜第１１分割空間１３０Ｋについても同様に行う。
サブルーチンＳＲＴ７においてＣＰＵ１１は、人体モデル変形部２７により人体モデル変形処理（人体モデル変形ステップ）を行う。具体的には、ＣＰＵ１１は、図３２に示すように、サブルーチンＳＲＴ７の開始ステップから入って次のステップＳＰ７１へ移り、例えば三次元標準人体モデル２００において分割された第４分割領域２０４Ｄの前方側の略三角柱の６頂点及び分割点を標識点として設定し、三次元骨格同定モデル１４０において分割された第４分割空間１３０Ｄの前方側の略三角柱（図１５）の６頂点及び分割点の位置へそれぞれ対応する標識点を変位させるように、非線形写像関数により臓器等の生体情報（各器官データ）が含まれる略三角柱を変形させる。
同様にＣＰＵ１１は、三次元標準人体モデル２００において詳細に分割された第４分割領域２０４Ｄの後方側の略四角柱の８頂点及び分割点を標識点として設定し、三次元骨格同定モデル１４０において詳細に分割された第４分割空間１３０Ｄの後方側の対応する略四角柱の８頂点及び分割点（図示せず）の位置へ標識点を変位させるように、非線形写像関数により臓器等の生体情報が含まれる略四角柱を変形させ、次のステップＳＰ７２へ移る。
因みにＣＰＵ１１は、同様にして、三次元標準人体モデル２００の第１分割領域２０４Ａ〜第３分割領域２０４Ｃ、第５分割領域２０４Ｅ〜第１１分割領域２０４Ｋについても同様に変形させる。
ステップＳＰ７２においてＣＰＵ１１は、三次元標準人体モデル２００の胸椎２０１を、それぞれ対応する三次元骨格同定モデル１４０における胸椎３３の位置及び大きさにそれぞれ移動及び変形し、次のステップＳＰ７３へ移る。
ステップＳＰ７３においてＣＰＵ１１は、三次元標準人体モデル２００の肋骨２０２、肋軟骨２０３及び胸骨２０５を、それぞれ対応する三次元骨格同定モデル１４０における右肋骨３４、左肋骨３５、右肋軟骨３６、左肋軟骨３７及び胸骨３９の位置及び大きさにそれぞれ移動及び変形し、次のステップへ移って処理を終了する。
（４）動作及び効果
以上の構成において、三次元人体モデル生成装置１は、ＣＴ装置やＭＲＩ装置によって撮像された三次元画像データＤ１を取得すると、当該三次元画像データＤ１に対して所定の第１上限閾値、第１下限閾値、第２上限閾値、第２下限閾値を用いて３値化処理を施すことにより、濃淡レベルが「１」及び「２」となった硬骨３１及び軟骨３２を抽出して三次元骨格モデル３０を生成する。
そして三次元人体モデル生成装置１は、三次元骨格モデル３０の硬骨３１から第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌを同定すると共に、椎体特徴点として第１前端点４２Ａ〜第１２前端点４２Ｌ、第１上前端点４３Ａ〜第１２上前端点４３Ｌ、第１下前端点４４Ａ〜第１２下前端点４４Ｌ及び前端曲線４５を抽出する。
また三次元人体モデル生成装置１は、三次元骨格モデル３０の硬骨３１から右第１肋骨３４Ａ〜右第１２肋骨３４Ｌ及び左第１肋骨３５Ａ〜左第１２肋骨３５Ｌを同定すると共に、肋骨特徴点として右第１肋骨中心点群５１Ａ〜右第１２肋骨中心点群５１Ｌ、左第１肋骨中心点群５２Ａ〜左第１２肋骨中心点群５２Ｌ、右第１肋骨起始点制御点５３Ａ〜右第１２肋骨起始点制御点５３Ｌ及び左第１肋骨起始点制御点５４Ａ〜左第１２肋骨起始点制御点５４Ｌを抽出する。
さらに三次元人体モデル生成装置１は、三次元骨格モデル３０の軟骨３２から右第１肋軟骨３６Ａ〜右第１０肋軟骨３６Ｊ及び左第１肋軟骨３７Ａ〜左第１０肋軟骨３７Ｊを同定すると共に、肋軟骨特徴点として右第１肋軟骨中心点群６１Ａ〜右第１０肋軟骨中心点群６１Ｊ及び左第１肋軟骨中心点群６２Ａ〜左第１０肋軟骨中心点群６２Ｊを抽出する。
さらに三次元人体モデル生成装置１は、三次元骨格モデル３０の硬骨３１から胸骨３９を同定すると共に、胸骨特徴点として第１胸骨中心点群７３Ａ〜第７胸骨中心点群７３Ｅを抽出する。
さらに三次元人体モデル生成装置１は、胸郭としての胸椎３３、右肋骨３４、左肋骨３５、右肋軟骨３６、左肋軟骨３７及び胸骨３９を構成する骨格が互いに接する位置とされる関節点としての右肋軟骨接続点７１、右肋骨起始点８２、右肋骨接触点８３、右胸骨接触点８４、左肋軟骨接続点７２、左肋骨起始点８６、左肋骨接触点８７及び左胸骨接触点８８を抽出する。
そして三次元人体モデル生成装置１は、椎体特徴点及び関節点に基づいて、胸郭としての胸椎３３、右肋骨３４、左肋骨３５、右肋軟骨３６、左肋軟骨３７及び胸骨３９が囲む体内空間１３０を分割する。
三次元人体モデル生成装置１は、三次元標準人体モデル２００の体内領域２０４を分割された体内空間１３０のそれぞれに合わせるよう変形し、その結果として、臓器等の生体情報（各器官データ）を含む三次元被検者モデルを生成する。
従って三次元人体モデル生成装置１は、従来のように、三次元画像データＤ１の濃淡レベルを基に対象臓器を抽出した後の抽出欠損や誤抽出を修正させたり、骨格から形態学的な位置関係により骨格の分割を行わせるなどの煩雑な作業をユーザに強いることなく、被検者ごとの三次元被検者モデルを容易に生成することができる。
また三次元人体モデル生成装置１は、三次元画像データＤ１から抽出した硬骨３１及び軟骨３２に囲まれた体内空間１３０の形状に合わせて、三次元標準人体モデル２００の体内領域２０４の形状を変形させるので、被検者ごとの体型を正確に再現した三次元被検者モデルを生成することができる。
これにより被検者ごとの体型を再現した三次元被検者モデルを用いて、ＶＲシミュレータや光造形装置により作製された被検者モデルにより手術トレーニングを例えば手術前に医師に行わせることができるので、内視鏡外科手術の安全性や手術品質をより向上させるよう貢献することができる。
ところで、三次元標準モデル２００の体内領域２０４を変形する際、被検者の三次元画像データＤ１に基づいて所定幅ごとに体内空間を分割し、該分割された体内空間の大きさに合わせて、三次元標準モデル２００の体内領域２０４を変形する方法が考えられる。
しかしながらこの方法では、体内空間の上下及び左右の幅のみしか考慮されておらず、被検者の背骨が左右にゆがんでいる場合などは、精度よく被検者ごとの三次元被検者モデルを生成することができない。
これに対して、三次元人体モデル生成装置１は、中心線８１Ｄ上に分割点１０１、１０２、１０３、１０４、１１１及び１１３を配置すると共に、右前後分割線９１Ａ１〜９１１２Ｌ１及び左前後分割線９１Ａ６〜９１Ｌ６上に、分割点１１２及び分割点１１４を配置する。
そして三次元人体モデル生成装置１は、第４前端点４２Ｄ、右肋骨起始点８２、右肋骨接触点８３、右胸骨接触点８４、右肋骨中点８５、左肋骨起始点８６、左肋骨接触点８７、左胸骨接触点８８、左肋骨中点８９及び分割点１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０５、１１１、１１２、１１３、１１４を用いて曲面９０を略三角形及び略四角形に分割し、互いに隣接する断面９０同士の略三角形及び略四角形同士により形成される略三角柱及び略四角柱で体内空間１３０を分割する。
これにより三次元人体モデル生成装置１は、胸椎３３、右肋骨３４、左肋骨３５、右肋軟骨３６、左肋軟骨３７、胸骨３９の位置及び向きを反映させて三次元被検者モデルを生成することができるので、よりいっそう精度よく三次元被検者モデルを生成することができる。
また三次元人体モデル生成装置１は、胸椎３３の前端点４２を基準として、体内空間１３０の前方側を放射状に略三角柱に分割し、当該体内空間１３０の後方側を前額面方向に略四角柱に分割したことにより、被検者の椎体や肋骨がゆがんでいる場合でも体内空間１３０を分割できなくなることを防止することができる。
また三次元人体モデル生成装置１は、各ステップにおいて生成されたモデルデータを読み出すことができる。さらにユーザが指定したステップへ戻り、三次元人体モデル生成処理を何度でもやり直すことができる。このため三次元人体モデル生成装置１は、誤った同定及び変形を減少させることができる。
以上の構成によれば、ＣＴ装置やＭＲＩ装置によって撮像された三次元画像データＤ１を基に胸椎３３、右肋骨３４、左肋骨３５、右肋軟骨３６、左肋軟骨３７、胸骨３９を同定すると共に、右肋骨起始点８２、右肋骨接触点８３、右胸骨接触点８４、右肋骨中点８５、左肋骨起始点８６、左肋骨接触点８７、左胸骨接触点８８、左肋骨中点８９を基に体内空間１３０を分割し、分割された体内空間１３０に合わせて標準的な体型の人体を三次元でモデル化した三次元標準人体モデル２００の体内領域２０４を変形させることにより三次元被検者モデルを生成する。これにより三次元人体モデル生成装置１は、被検者ごとの三次元被検者モデルを精度よく生成することができる。
（５）他の実施の形態
なお上述した実施の形態においては、例えば第４曲面９０Ｄにおいて、右第４肋骨起始点８２Ｄと右第４肋骨接触点８３Ｄとの中間に位置する右第４肋骨中点８５Ｄ、及び左第４肋骨起始点８６Ｄと左第４肋骨接触点８７Ｄとの中間に位置する左第４肋骨中点８９Ｄより前方側を略三角形に分割するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、前端点４２Ｄにおける接平面と第４中心点８１Ｄとが交わる位置より前方側を略三角形に分割するのであれば、第４中心線８１Ｄ上のどの位置から前方側を略三角形に分割してもよい。
また上述した実施の形態においては、第４曲面９０Ｄの前方側を略三角形に分割した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、前端点４２を基準として放射状に分割するのであればその形状は問わない。
さらに実施の形態においては、第４曲面９０Ｄの後方側を略四角形に分割した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第４曲面９０Ｄの後方側を前額方向に分割するのであればその形状は問わない。
また上述した実施の形態においては、体内空間抽出処理として例えば第４分割断面９０Ｄ２〜９０Ｄ６を第４前端点４２Ｄと分割点１０１、１０２、１０３、１０４及び１０５とを結ぶ略三角形に細かく分割し、また第４分割断面９０Ｄ１及び９０Ｄ７を略四角形に細かく分割するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、第４分割断面９０Ｄ１〜９０Ｄ７を分割せず、三次元標準人体モデル２００の前端点、右肋軟骨接続点、左肋軟骨接続点、右肋骨起始点、右肋骨接触点、右胸骨接触点、右肋骨中点、左肋骨起始点、左肋骨接触点、左胸骨接触点、左肋骨中点を標識点とし、対応する三次元骨格同定モデル１４０における前端点４２、右肋軟骨接続点７１、右肋骨起始点８２、右肋骨接触点８３、右胸骨接触点８４、右肋骨中点８５、左肋軟骨接続点７２、左肋骨起始点８６、左肋骨接触点８７、左胸骨接触点８８、左肋骨中点８９を患者固有点とすることを体内空間抽出処理とし、患者固有点に標識点を変位させるように、非線形写像関数により臓器等の生体情報（各器官データ）が含まれる三次元標準人体モデル２００を変形させるようにしてよい。
さらに上述した実施の形態においては、例えば右前後分割線９１Ｄ１を求める際に、前端点４２Ｄと結ぶ点を右第４肋骨中点８５Ｄとした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第４胸椎３３Ｄの前端点４２Ｄにおける接平面より前方の第４中心線８１Ｄ上であればよい。
さらに上述した実施の形態においては、非線形写像関数を用いて三次元人体モデル２００を変形させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、少なくとも一部に線形変形を用いても良い。
さらに上述した実施の形態においては、三次元画像データＤ１に対して所定の第１上限閾値、第１下限閾値、第２上限閾値及び第２下限閾値を用いて３値化処理を施すようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば水平断面画像ＣＧ１、矢状断面画像ＣＧ２及び前額断面画像ＣＧ３を参考に任意の第１上限閾値、第１下限閾値、第２上限閾値及び第２下限閾値をユーザに設定させるようにしても良い。
さらに上述した実施の形態においては、三次元画像データＤ１に対して３値化処理を施すようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、三次元画像データＤ１に対して硬骨３１のみを抽出する２値化処理を施すようにしてもよい。この場合、軟骨３２が抽出されないため肋軟骨を同定しない。
さらに上述した実施の形態においては、三次元画像データＤ１に対して３値化処理を施すようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、三次元画像データＤ１に対して硬骨３１及び軟骨３２を骨格として抽出する２値化処理を施すようにしてもよい。この場合、骨格から肋骨及び肋軟骨を区別せずに同定することになる。
さらに上述した実施の形態においては、胸椎３３を直交する２方向から走査することにより前後方向を決定するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、三次元骨格モデル３０の前後、上下及び左右方向を三次元画像データＤ１に含まれる撮影条件から設定するようにしてもよいし、前後、上下、左右方向設定後の三次元骨格モデル３０をユーザが座標軸周りで回転させることによってモデル体位の微調整を行わせるようにしても良い。
さらに上述した実施の形態においては、三次元骨格モデル３０、三次元標準人体モデル２００が複数のボクセルを三次元的に配置することにより構成されるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばワイヤフレームデータやサーフェースデータによって構成されるようにしても良い。
例えばワイヤフレームデータを用いる場合、椎体、肋骨、関節、臓器等の各器官データを異なるワイヤフレームで構成することにより実現することができる。
さらに上述した実施の形態においては、断層画像の各画素に対応するサイズのボクセルを生成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、画素サイズより小さなボクセルサイズにしても良いし、またより大きなボクセルサイズにしても良い。
さらに上述した実施の形態においては、第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌの第１中心点４１Ａ〜第１２中心点４１Ｌとして、当該第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌの形態学的な中点を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌの幾何学的な重心を第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌの第１中心点４１Ａ〜第１２中心点４１Ｌとして用いるようにしても良い。
さらに上述した実施の形態においては、例えば、三次元骨格モデル１４０において複数の椎体から第１胸椎３３Ａ〜第１２胸椎３３Ｌを同定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば第３胸椎３３Ｃ〜第７胸椎３３Ｇを同定するようにしても良い。
さらに上述した実施の形態においては、三次元画像データＤ１に対して３値化処理を施すことにより得られた３値化画像Ｇ４の濃淡レベルが「１」である画素を硬骨３１として抽出し、濃淡レベルが「２」である画素を軟骨３２として抽出して三次元骨格モデル３０を生成するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、３値化画像Ｇ４の濃淡レベルが「１」及び「２」である画素を抽出し、当該画素に対応するボクセルを三次元的に配置した硬骨３１及び軟骨３２に対してスムージング処理を施して三次元骨格モデル３０を生成するようにしても良い。このようにすることで、３値化画像Ｇ４から抽出した硬骨３１及び軟骨３２の表面に発生する凹凸を除去することができる。
さらに上述した実施の形態においては、各ステップにおいて生成されたモデルデータ等のユーザによる確認及び三次元人体モデル生成処理のやり直しを始めるステップのユーザによる指定を三次元被検者モデルを生成した後に行うようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、任意のステップとステップとの間において、モデルデータ等の確認及びやり直しステップの指定を行えるようにしても良い。
さらに上述した実施の形態においては、三次元人体モデル生成処理を実行する際、ソフトウェア構成としての骨格抽出部２１、椎体同定部２２、肋骨同定部２３、肋軟骨同定部２４、胸骨同定部２５、体内空間分割部２６及び人体モデル変形部２７として機能するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ハードウェア構成でなる骨格抽出部２１、椎体同定部２２、肋骨同定部２３、肋軟骨同定部２４、胸骨同定部２５、体内空間分割部２６及び人体モデル変形部２７により三次元人体モデル生成処理を実行するようにしても良い。
さらに上述した実施の形態においては、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２又は記憶部１５に格納されている三次元人体モデル生成処理プログラムに従い、上述した三次元人体モデル生成処理を行うようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、記憶媒体からインストールしたり、インターネットからダウンロードした三次元人体モデル生成処理プログラム、その他種々のルートによってインストールした三次元人体モデル生成処理プログラムに従って上述した三次元人体モデル生成処理を行うようにしても良い。
さらに上述した実施の形態においては、胸郭同定部として椎体同定部２２、肋骨同定部２３、肋軟骨同定部２４、胸骨同定部２５が機能し、椎体特徴点抽出部として椎体同定部２２が機能し、関節点同定部及び体内空間抽出部として体内空間分割部２６が機能し、人体モデル変形部として人体モデル変形部２７が機能することによって本発明の三次元人体モデル生成装置としての三次元人体モデル生成装置１を構成するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、この他種々の構成でなる胸郭同定部、関節点同定部、椎体同定部、体内空間分割部及び人体モデル変形部によって本発明の三次元人体モデル生成装置を構成するようにしても良い。
本発明の三次元人体モデル生成装置１は、例えば医療分野に適用することができる。
１……三次元人体モデル生成装置、１１……ＣＰＵ、１２……ＲＯＭ、１３……ＲＡＭ、１４……インターフェイス部、１５……記憶部、１６……表示部、１７……バス、２１……骨格抽出部、２２……椎体同定部、２３……胸骨・肋骨同定部、２４……肋軟骨同定部、２５……体内空間分割部、２６……人体モデル変形部、３０……三次元骨格モデル、３１……硬骨、３２……軟骨、３３……胸椎、３４……右肋骨、３５……左肋骨、３６……右肋軟骨、３７……左肋軟骨、３９……胸骨、４１……中心点、４２……前端点、４３……上前端点、４４……下前端点、４５……前端曲線、５１……右肋骨中心点群、５２……左肋骨中心点群、５３……右肋骨起始点制御点、５４……左肋骨起始点制御点、６１……右肋軟骨中心点群、６２……左肋軟骨中心点群、６３……最前点、６４……前極点、６５……肋軟骨断面中心点、６６……右第７肋軟骨中心線、６７……最下点、６８……最上点、６９……最下線、７０……最上線、７３……胸骨中心点群、８１……中心線、８２……右肋骨起始点、８３……右肋骨接触点、８４……右胸骨接触点、８５……右肋骨中点、８６……左肋骨起始点、８７……左肋骨接触点、８８……左胸骨接触点、８９……左肋骨中点、９０……曲面、９１……線分、分割点……１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１１１、１１２、１１３，１１４、１３０……体内空間、１４０……三次元骨格同定モデル、２００……三次元標準人体モデル、２０４……体内領域。

Claims (9)

  1. 骨格に囲まれた体内空間データと、該体内空間データに関連付けられた各器官データとを含む体内領域データを備える三次元標準人体モデルと、
    人体の断層像を示す三次元画像データから胸郭を同定する胸郭同定部と、
    上記胸郭同定部により同定された胸郭から複数の椎体の椎体特徴点を抽出する椎体特徴点抽出部と、
    上記胸郭同定部により同定された胸郭から該胸郭を構成する複数の骨格の関節点を同定する関節点同定部と、
    上記椎体特徴点と上記関節点に基づいて上記胸郭が囲む体内空間全体又は一部を抽出する体内空間抽出部と、
    上記体内領域データを上記体内空間抽出部により抽出された体内空間に合わせるように変形させる人体モデル変形部と
    を有することを特徴とする三次元人体モデル生成装置。
  2. 上記椎体特徴点は、
    上記複数の椎体における形態学的な中心点を通る平面断面上の椎体境界で最も前方とされる前端点を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の三次元人体モデル生成装置。
  3. 上記体内空間抽出部は、
    上記前端点を基準に後方側の上記体内空間を複数の分割空間に左右方向へ分割する
    ことを特徴とする請求項２に記載の三次元人体モデル生成装置。
  4. 上記体内空間抽出部は、
    上記前端点を基準に前方側の上記体内空間を複数の分割空間に上記前端点を中心として放射状に分割する
    ことを特徴とする請求項２又は３に記載の三次元人体モデル生成装置。
  5. 上記体内空間抽出部は、
    上記関節点で分割する
    ことを特徴とする請求項３又は４に記載の三次元人体モデル生成装置。
  6. 上記体内空間抽出部は、
    上記関節点間を等間隔に分割する
    ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の三次元人体モデル生成装置。
  7. 上記体内空間抽出部は、
    上記椎体特徴点、及び上記椎体特徴点と同一の肋骨順位に属する上記関節点を含む曲面により上記体内空間を複数の分割空間に上下方向へ分割する
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の三次元人体モデル生成装置。
  8. 人体の断層像を示す三次元画像データから胸郭を同定する胸郭同定ステップと、
    上記胸郭同定ステップにより同定された胸郭から複数の椎体の椎体特徴点を抽出する椎体特徴点抽出ステップと、
    上記胸郭同定ステップにより同定された胸郭から該胸郭を構成する複数の骨格の関節点を同定する関節点同定ステップと、
    上記椎体特徴点と上記関節点に基づいて上記胸郭が囲む体内空間全体又は一部を抽出する体内空間抽出ステップと、
    骨格に囲まれた体内空間データと該体内空間データに関連付けられた各器官データとを含む体内領域データを備える三次元標準人体モデルの体内領域データを、上記体内空間抽出ステップにより抽出された体内空間に合わせるように変形させる人体モデル変形ステップと
    を有することを特徴とする三次元人体モデル生成方法。
  9. コンピュータに対して、
    人体の断層像を示す三次元画像データから胸郭を同定する胸郭同定ステップと、
    上記胸郭同定ステップにより同定された胸郭から複数の椎体の椎体特徴点を抽出する椎体特徴点抽出ステップと、
    上記胸郭同定ステップにより同定された胸郭から該胸郭を構成する複数の骨格の関節点を同定する関節点同定ステップと、
    上記椎体特徴点と上記関節点に基づいて上記胸郭が囲む体内空間全体又は一部を抽出する体内空間抽出ステップと、
    骨格に囲まれた体内空間データと該体内空間データに関連付けられた各器官データとを含む体内領域データを備える三次元標準人体モデルの体内領域データを、上記体内空間抽出ステップにより抽出された体内空間に合わせるように変形させる人体モデル変形ステップと
    を実行させる三次元人体モデル生成プログラム。
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