JP2012135411A - Method and apparatus for designing artificial bone for skull bone filling, and program - Google Patents

Method and apparatus for designing artificial bone for skull bone filling, and program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form an artificial bone which can be accurately filled into a void as an area produced by skin atrophy or excision of the brain.SOLUTION: An artificial bone outer shape data acquisition part 22 acquires artificial bone outer shape data 31 corresponding to a defective part 101a of the skull bone 101. A skin shape data acquisition part 23 acquires skin shape data 32 of the skin surface at a skin part 103 based on a part of pixel density corresponding to the skin part 103 in a cross section image of the head part 100. An artificial bone inner face shape data forming part 24 forms artificial bone inner face shape data 33 of an inside face of the artificial bone in accordance with the shape of the skin surface on the surface of the defective part 101a based on the skin shape data 32. An artificial bone thickness data forming part 25 forms thickness data 34 of the artificial bone to fill up between the outer shape of the artificial bone and the inside face of the artificial bone based on the artificial bone outer shape data 31 and the artificial bone inner face shape data 33.

Description

本発明は、頭蓋骨における欠損部を補填する人工骨を設計するための、頭蓋骨補填人工骨の設計方法、頭蓋骨補填人工骨の設計装置、及びプログラムに関する。   The present invention relates to a method for designing a skull-complementing artificial bone, a device for designing a skull-complementing artificial bone, and a program for designing an artificial bone that compensates for a defect in the skull.

従来より、事故や疾病の治療のために頭蓋骨の一部が欠損し或いは切除されて頭蓋骨に欠損部が発生した場合に、その頭蓋骨における欠損部を補填する人工骨が用いられている。このような頭蓋骨における欠損部を補填する人工骨を設計するための設計方法或いは設計システムとして、特許文献1或いは特許文献2に開示されたものが知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an artificial bone that compensates for a defect in a skull when a defect occurs in the skull when a part of the skull is lost or removed due to treatment of an accident or disease has been used. As a design method or design system for designing an artificial bone that fills a defect in such a skull, one disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2 is known.

特許文献1に開示された設計方法においては、まず、頭蓋骨の複数の断層データを基に頭蓋骨の三次元データが作成される。そして、その三次元データにおいて、対称面で分割したときに得られる欠損部を有する半体と欠損部を有さない半体とが仮想される。更に、欠損部を有さない半体を上記対称面を中心とした面対称な位置に反転させたときに欠損部を有する半体と重ならない部分を抽出することで、欠損部に対応する人工骨の外形が決定される。また、人工骨の厚みについては、欠損部を有さない半体の厚みをもとに予測される。そして、欠損部付近の軟部組織の形状データと、欠損部を有さない半体で欠損部と対称な位置に存在する部分の付近の軟部組織の形状データとのうちの少なくとも一方を利用して、人工骨の厚みを厚くする或いは薄くするといった補正が行われる。   In the design method disclosed in Patent Document 1, first, three-dimensional data of the skull is created based on a plurality of tomographic data of the skull. Then, in the three-dimensional data, a half body having a missing portion and a half body not having the missing portion obtained when divided on a symmetry plane are hypothesized. Furthermore, by extracting a part that does not overlap with the half that has the defect when the half that does not have the defect is inverted to a plane-symmetrical position with the symmetry plane as the center, an artificial part corresponding to the defect is extracted. The outline of the bone is determined. Further, the thickness of the artificial bone is estimated based on the thickness of the half body having no defect. And using at least one of the shape data of the soft tissue near the defect part and the shape data of the soft tissue near the part of the half that does not have the defect part and is located symmetrically with the defect part Then, correction is performed such as increasing or decreasing the thickness of the artificial bone.

特許文献2に開示された設計システムにおいては、まず、頭部における複数の断層位置での断層画像のそれぞれにて、予め定められた濃度レベルの画素領域が頭蓋骨の骨部候補領域として抽出され、骨部候補領域のうち面積最大のものが確定骨部領域として選択される。そして、その確定骨部領域のうち、人体外面側に臨む外形線のみを用いて、最終的に骨部として定めるべき領域の外形線情報である骨部外形線情報が生成される。更に、各断層位置毎の骨部外形線情報に基づいて、頭蓋骨の欠損部の三次元形状データが生成される。そして、欠損部が頭蓋骨を左右に二分したうちの片側にのみ存在する場合であれば、鏡像コピーによる欠損部復元が行われるように、欠損部の三次元形状データの生成が行われる。   In the design system disclosed in Patent Document 2, first, in each of the tomographic images at a plurality of tomographic positions in the head, a pixel region having a predetermined density level is extracted as a bone part candidate region of the skull, The bone area candidate area having the largest area is selected as the confirmed bone area. Then, bone outline information that is outline information of an area to be finally determined as a bone part is generated using only the outline that faces the outer surface of the human body in the determined bone area. Furthermore, three-dimensional shape data of the defect portion of the skull is generated based on the bone outline information for each tomographic position. If the missing part exists only on one side of the skull divided into right and left, the three-dimensional shape data of the missing part is generated so that the missing part is restored by mirror image copy.

特開2005−160646号公報JP 2005-160646 A 特開2001−92950号公報JP 2001-92950 A

頭蓋骨の一部の欠損或いは切除によって頭蓋骨に欠損部が発生した場合には、特許文献1或いは特許文献2で開示されたような方法或いはシステムなどによって設計された人工骨が補填されることになる。そして、欠損部に人工骨を補填した際においては、皮膚萎縮或いは脳の切除により生じた領域としての空隙が、死腔として、人工骨の内側に発生し易い。このような死腔の発生は、感染のリスクを高める可能性がある。   When a defect occurs in the skull due to a partial defect or excision of the skull, an artificial bone designed by the method or system disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2 is supplemented. . When the artificial bone is filled in the defect, a void as a region caused by skin atrophy or brain resection is likely to occur inside the artificial bone as a dead space. The occurrence of such dead spaces can increase the risk of infection.

特許文献1に開示された設計方法では、人工骨の厚みは、頭蓋骨における欠損部が無い部分の厚みをもとに予測され、欠損部付近の軟部組織、或いは、欠損部と対称な位置の部分の付近の軟部組織の形状データを利用して、厚くする或いは薄くするといった補正が行われる。このため、特許文献1の設計方法は、人工骨の厚みを増減する補正が行われるにとどまる方法のため、皮膚萎縮或いは脳の切除により生じた領域としての空隙を正確に埋めることが可能な人工骨を形成することが困難であり、人工骨の内側に死腔が発生し易いという問題がある。   In the design method disclosed in Patent Document 1, the thickness of the artificial bone is estimated based on the thickness of the portion of the skull where there is no defect, and the soft tissue near the defect or the portion symmetrical to the defect Using the shape data of the soft tissue in the vicinity of, correction such as thickening or thinning is performed. For this reason, the design method of Patent Document 1 is a method that only corrects to increase or decrease the thickness of the artificial bone, so that an artificial space that can accurately fill a void as a region caused by skin atrophy or brain resection is possible. It is difficult to form a bone, and there is a problem that a dead space is likely to be generated inside the artificial bone.

また、特許文献2に開示された設計システムでは、各断層位置毎の骨部外形線情報に基づいて欠損部の三次元形状データが生成され、欠損部が頭蓋骨の左右の片側に存在する場合は、鏡像コピーによる欠損部復元により、欠損部の三次元形状データの生成が行われる。このため、特許文献2の設計システムは、鏡像コピーによる欠損部復元によって欠損部の三次元形状データの生成が行われるにとどまるため、皮膚萎縮或いは脳の切除により生じた領域としての空隙を正確に埋めることが可能な人工骨を形成することが困難であり、人工骨の内側に死腔が発生し易いという問題がある。   Further, in the design system disclosed in Patent Document 2, when the three-dimensional shape data of the defect is generated based on the bone outline information for each tomographic position, and the defect exists on one side of the skull By generating the defect part by mirror image copy, the three-dimensional shape data of the defect part is generated. For this reason, since the design system of Patent Document 2 only generates the three-dimensional shape data of the defect part by restoring the defect part by mirror image copy, the void as the region caused by skin atrophy or brain resection is accurately determined. There is a problem that it is difficult to form an artificial bone that can be buried, and a dead space is likely to be generated inside the artificial bone.

本発明は、上記実情に鑑みることにより、皮膚萎縮或いは脳の切除により生じた領域としての空隙を正確に埋めることが可能な人工骨を形成でき、死腔の発生を防止することができる、頭蓋骨補填人工骨の設計方法、頭蓋骨補填人工骨の設計装置、及びプログラムを提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention can form an artificial bone that can accurately fill a void as a region caused by skin atrophy or brain resection, and can prevent the occurrence of a dead space. It is an object of the present invention to provide a design method for a replacement artificial bone, a design apparatus for a skull replacement artificial bone, and a program.

上記目的を達成するための第1発明に係る頭蓋骨補填人工骨の設計方法は、頭蓋骨における欠損部を補填する人工骨を設計するための、頭蓋骨補填人工骨の設計方法に関する。そして、第1発明に係る頭蓋骨補填人工骨の設計方法は、患者の頭蓋骨の欠損部に対応する人工骨の外形のデータである人工骨外形データを取得する、人工骨外形データ取得ステップと、前記患者の頭部の断面画像における皮膚部分に対応する画素濃度の部分に基づいて、当該皮膚部分における皮膚表面の形状データである皮膚形状データを取得する、皮膚形状データ取得ステップと、前記皮膚形状データに基づいて、前記欠損部の表面における皮膚表面の形状に沿った前記人工骨の内側の面の形状データである人工骨内面形状データを形成する、人工骨内面形状データ形成ステップと、前記人工骨外形データと前記人工骨内面形状データとに基づいて、当該人工骨外形データが取得された前記人工骨の外形と当該人工骨内面形状データが形成された前記人工骨の内側の面との間を埋める前記人工骨の厚みデータを形成する、人工骨厚みデータ形成ステップと、を備えていることを特徴とする。   The skull replacement artificial bone design method according to the first aspect of the present invention for achieving the above object relates to a skull replacement artificial bone design method for designing an artificial bone that fills a defect in the skull. And the method for designing a skull-complementary artificial bone according to the first invention includes an artificial bone contour data acquisition step for acquiring artificial bone contour data, which is data of the contour of an artificial bone corresponding to a defect of a skull of a patient, Skin shape data acquisition step for acquiring skin shape data, which is shape data of the skin surface in the skin portion, based on a pixel density portion corresponding to the skin portion in the cross-sectional image of the patient's head; and the skin shape data An artificial bone inner surface shape data forming step for forming artificial bone inner surface shape data which is shape data of the inner surface of the artificial bone along the shape of the skin surface on the surface of the defect portion, and the artificial bone Based on the outer shape data and the artificial bone inner surface shape data, the outer shape of the artificial bone from which the artificial bone outer shape data is acquired and the inner surface shape data of the artificial bone are shaped. Is the form the thickness data of the artificial bone to fill between the inner surface of the artificial bone was, characterized in that it and a artificial bone thickness data forming step.

この発明によると、頭部の断面画像における皮膚部分に対応する画素濃度の部分に基づいて皮膚表面の形状データが取得され、それに基づき、欠損部の表面における皮膚表面の形状に沿った人工骨の内側の面の形状データが形成される。そして、それらの形状データに基づき、人工骨の外形と人工骨の内側の面との間を埋める人工骨の厚みデータが形成される。このため、皮膚萎縮或いは脳の切除により生じた領域としての空隙を正確に埋めることが可能な形状の人工骨を形成することができる。これにより、死腔の発生が防止されることになる。   According to the present invention, the shape data of the skin surface is acquired based on the pixel density portion corresponding to the skin portion in the cross-sectional image of the head, and based on the acquired shape data of the artificial bone along the shape of the skin surface on the surface of the defect portion The shape data of the inner surface is formed. Based on the shape data, artificial bone thickness data for filling the space between the outer shape of the artificial bone and the inner surface of the artificial bone is formed. For this reason, it is possible to form an artificial bone having a shape capable of accurately filling a void as a region caused by skin atrophy or brain resection. As a result, the generation of dead space is prevented.

第2発明に係る頭蓋骨補填人工骨の設計方法は、第1発明の頭蓋骨補填人工骨の設計方法において、前記皮膚形状データ取得ステップにおいて、前記患者の頭部の平行な断面における複数の前記断面画像毎に、前記患者の頭蓋骨中における所定の一点である中心位置から放射状に延びる複数の仮想の線と前記皮膚部分における皮膚表面とが交わる交点を曲線で連続させて形成した曲線データを取得することで、前記皮膚形状データが取得されることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a skull replacement artificial bone design method according to the first aspect of the invention, wherein in the skin shape data acquisition step, the plurality of cross-sectional images in a parallel cross section of the patient's head. Obtaining curve data formed by continuously forming a plurality of intersections where a plurality of virtual lines extending radially from a central position, which is a predetermined point in the skull of the patient, and the skin surface in the skin portion are curved. Thus, the skin shape data is acquired.

この発明によると、断面画像毎に頭蓋骨中の中心位置から放射状に延びる仮想の線と皮膚表面とが交わる交点を曲線で連続させることで得られる曲線データを取得することで、皮膚形状データを容易に取得することができる。   According to the present invention, skin shape data can be easily obtained by acquiring curve data obtained by continuing the intersection point where a virtual line extending radially from the center position in the skull and the skin surface intersect with each other for each cross-sectional image. Can be obtained.

第3発明に係る頭蓋骨補填人工骨の設計装置は、頭蓋骨における欠損部を補填する人工骨を設計するための、頭蓋骨補填人工骨の設計装置に関する。そして、第3発明に係る頭蓋骨補填人工骨の設計装置は、患者の頭蓋骨の欠損部に対応する人工骨の外形のデータである人工骨外形データを取得する、人工骨外形データ取得部と、前記患者の頭部の断面画像における皮膚部分に対応する画素濃度の部分に基づいて、当該皮膚部分における皮膚表面の形状データである皮膚形状データを取得する、皮膚形状データ取得部と、前記皮膚形状データに基づいて、前記欠損部の表面における皮膚表面の形状に沿った前記人工骨の内側の面の形状データである人工骨内面形状データを形成する、人工骨内面形状データ形成部と、前記人工骨外形データと前記人工骨内面形状データとに基づいて、当該人工骨外形データが取得された前記人工骨の外形と当該人工骨内面形状データが形成された前記人工骨の内側の面との間を埋める前記人工骨の厚みデータを形成する、人工骨厚みデータ形成部と、を備えていることを特徴とする。この第3発明によると、第1発明と同様の効果を奏することができる。   A skull replacement artificial bone design apparatus according to a third aspect of the present invention relates to a skull replacement artificial bone design apparatus for designing an artificial bone that fills a defect in a skull. And the skull replacement artificial bone design device according to the third invention comprises an artificial bone contour data acquisition unit for acquiring artificial bone contour data which is data of the contour of an artificial bone corresponding to a defect portion of a skull of a patient, A skin shape data acquisition unit that acquires skin shape data that is shape data of the skin surface in the skin portion based on a pixel density portion corresponding to the skin portion in a cross-sectional image of the patient's head, and the skin shape data An artificial bone inner surface shape data forming unit for forming artificial bone inner surface shape data which is shape data of the inner surface of the artificial bone along the shape of the skin surface on the surface of the defect portion, and the artificial bone Based on the outer shape data and the artificial bone inner surface shape data, the artificial bone outer shape from which the artificial bone outer shape data was acquired and the artificial bone formed with the artificial bone inner surface shape data To form a thickness data of the artificial bone to fill the space between the inner surface, characterized in that it comprises a synthetic bone thickness data forming unit. According to the third aspect of the invention, the same effect as that of the first aspect of the invention can be achieved.

第4発明に係るプログラムは、頭蓋骨における欠損部を補填する人工骨の設計を、コンピュータによって実行するためのプログラムに関する。そして、第4発明に係るプログラムは、前記コンピュータに、患者の頭蓋骨の欠損部に対応する人工骨の外形のデータである人工骨外形データを取得する、人工骨外形データ取得ステップと、前記患者の頭部の断面画像における皮膚部分に対応する画素濃度の部分に基づいて、当該皮膚部分における皮膚表面の形状データである皮膚形状データを取得する、皮膚形状データ取得ステップと、前記皮膚形状データに基づいて、前記欠損部の表面における皮膚表面の形状に沿った前記人工骨の内側の面の形状データである人工骨内面形状データを形成する、人工骨内面形状データ形成ステップと、前記人工骨外形データと前記人工骨内面形状データとに基づいて、当該人工骨外形データが取得された前記人工骨の外形と当該人工骨内面形状データが形成された前記人工骨の内側の面との間を埋める前記人工骨の厚みデータを形成する、人工骨厚みデータ形成ステップと、を実行させることを特徴とする。この第4発明によると、第1発明と同様の効果を奏することができる。   A program according to a fourth aspect of the present invention relates to a program for executing, by a computer, the design of an artificial bone that fills a defect in a skull. And the program which concerns on 4th invention acquires the artificial bone external shape data which is the data of the external shape of the artificial bone corresponding to the defect | deletion part of a patient's skull in the said computer, The artificial bone external shape data acquisition step, Based on the skin shape data acquisition step for acquiring skin shape data, which is shape data of the skin surface in the skin portion, based on the portion of the pixel density corresponding to the skin portion in the cross-sectional image of the head, and based on the skin shape data Forming an artificial bone inner surface shape data which is shape data of the inner surface of the artificial bone along the shape of the skin surface on the surface of the defect portion, and the artificial bone outer shape data forming step; And the artificial bone inner surface shape data, the artificial bone outer shape data from which the artificial bone outer shape data was acquired and the artificial bone inner surface shape data. Wherein forming the thickness data of the artificial bone to fill the space between the formed the inner surface of the artificial bone, characterized in that to perform the artificial bone thickness data forming step. According to the fourth aspect of the invention, the same effect as that of the first aspect of the invention can be achieved.

本発明によると、皮膚萎縮或いは脳の切除により生じた領域としての空隙を正確に埋めることが可能な人工骨を形成でき、死腔の発生を防止することができる、頭蓋骨補填人工骨の設計方法、頭蓋骨補填人工骨の設計装置、及びプログラムを提供することができる。   According to the present invention, an artificial bone capable of accurately filling a void as a region caused by skin atrophy or brain resection can be formed, and a dead bone cavity can be prevented from being generated. It is possible to provide a skull replacement artificial bone design apparatus and program.

本発明の一実施の形態に係る頭蓋骨補填人工骨の設計装置を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a skull replacement artificial bone designing apparatus according to an embodiment of the present invention. 頭蓋骨に欠損部が発生した状態の患者の頭部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the patient's head in the state which the defect | deletion part generate | occur | produced in the skull. 図2に示す患者の頭部における頭蓋骨を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the skull in the patient's head shown in FIG. 図1に示す設計装置の作動フロー及び本実施形態における頭蓋骨補填人工骨の設計方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the operation | movement flow of the design apparatus shown in FIG. 1, and the design method of the skull replacement artificial bone in this embodiment. 図1に示す設計装置の作動及び本実施形態の設計方法におけるCT画像データ取得ステップで得られるデータを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the data obtained by the operation | movement of the design apparatus shown in FIG. 1, and the CT image data acquisition step in the design method of this embodiment. 図1に示す設計装置の作動及び本実施形態の設計方法における人工骨外形データ取得ステップで得られる人工骨外形データを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the artificial bone external shape data obtained by the operation | movement of the design apparatus shown in FIG. 1, and the artificial bone external shape data acquisition step in the design method of this embodiment. 図1に示す設計装置の作動及び本実施形態の設計方法における皮膚形状データ取得ステップで得られる皮膚形状データを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the skin shape data obtained by the operation | movement of the design apparatus shown in FIG. 1, and the skin shape data acquisition step in the design method of this embodiment. 図1に示す設計装置の皮膚形状データ取得部における皮膚形状データが取得される処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process in which the skin shape data acquisition part in the skin shape data acquisition part of the design apparatus shown in FIG. 1 is acquired. 図1に示す設計装置の皮膚形状データ取得部における皮膚形状データが取得される処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process in which the skin shape data acquisition part in the skin shape data acquisition part of the design apparatus shown in FIG. 1 is acquired. 図1に示す設計装置の作動及び本実施形態の設計方法における人工骨内面形状データ形成ステップで得られる人工骨内面形状データを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the artificial bone inner surface shape data obtained by the operation | movement of the design apparatus shown in FIG. 1, and the artificial bone inner surface shape data formation step in the design method of this embodiment. 図1に示す設計装置の作動及び本実施形態の設計方法における人工骨厚みデータ形成ステップで得られる厚みデータを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the thickness data obtained by the operation | movement of the design apparatus shown in FIG. 1, and the artificial bone thickness data formation step in the design method of this embodiment.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明は、頭蓋骨における欠損部を補填する人工骨を設計するための、頭蓋骨補填人工骨の設計方法及び頭蓋骨補填人工骨の設計装置として、また、頭蓋骨における欠損部を補填する人工骨の設計をコンピュータによって実行するためのプログラムとして、広く適用することができるものである。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention provides a design method for a skull-complementing artificial bone and a design device for a skull-complementing artificial bone for designing an artificial bone that compensates for a defect in the skull, and also a design of an artificial bone that compensates for the defect in the skull. The present invention can be widely applied as a program to be executed by a computer.

尚、本実施形態の設計方法(頭蓋骨補填人工骨の設計方法)は、本実施形態の設計装置(頭蓋骨補填人工骨の設計装置)が作動することによって実施されることになる。また、本実施形態のプログラムは、頭蓋骨における欠損部を補填する人工骨の設計をコンピュータである本実施形態の設計装置によって実行するためのプログラムとして構成されている。そして、本実施形態では、本実施形態のプログラムが本実施形態の設計装置によって実行されることによって、本実施形態の設計方法が実施されることになる。   In addition, the design method of this embodiment (the method of designing a skull-complementing artificial bone) is performed by the operation of the design device of this embodiment (a device for designing a skull-complementing artificial bone). Moreover, the program of this embodiment is comprised as a program for performing the design of the artificial bone which compensates the defect | deletion part in a skull by the design apparatus of this embodiment which is a computer. And in this embodiment, the design method of this embodiment is implemented by the program of this embodiment being performed by the design apparatus of this embodiment.

図1は、本発明の一実施の形態に係る頭蓋骨補填人工骨の設計装置1(以下、単に「設計装置1」ともいう)の構成を模式的に示すブロック図である。また、図2は、事故や疾病の治療のために頭蓋骨の一部が欠損し或いは切除されて頭蓋骨に欠損部が発生した状態の患者の頭部100を示す模式図である。そして、図3は、図2に示す患者の頭部100における頭蓋骨101を示す模式図である。   FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a skull-repair artificial bone designing device 1 (hereinafter also simply referred to as “designing device 1”) according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a patient's head 100 in a state where a part of the skull is lost or excised for the treatment of an accident or a disease and a defect is generated in the skull. 3 is a schematic diagram showing the skull 101 in the patient's head 100 shown in FIG.

図1に示す設計装置1は、図3に示すように欠損部101aが発生した頭蓋骨101に関して、その欠損部101aを補填する人工骨を設計するための装置として用いられる。尚、図2に示すように、頭蓋骨101における骨の一部が欠落した部分である欠損部101aの表面は、皮膚で覆われた状態となっている。   The design apparatus 1 shown in FIG. 1 is used as an apparatus for designing an artificial bone that compensates for the defect 101a with respect to the skull 101 in which the defect 101a has occurred as shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 2, the surface of the defect | deletion part 101a which is a part which the bone | frame part in the skull 101 lost is in the state covered with the skin.

設計装置1には、図示しないCPU(Central Processing Unit)、メモリ等の記憶装置、入出力インターフェース、等が設けられている。これにより、設計装置1においては、図1に示すように、CT画像データ取得部21、人工骨外形データ取得部22、皮膚形状データ取得部23、人工骨内面形状データ形成部24、人工骨厚みデータ形成部25、記憶部26、等が備えられている。尚、CT画像データ取得部21、人工骨外形データ取得部22、皮膚形状データ取得部23、人工骨内面形状データ形成部24、人工骨厚みデータ形成部25は、CPUとメモリ等の記憶装置に格納された所定のプログラムとによって構成される。そして、設計装置1のCPUが、CT画像データ取得部21、人工骨外形データ取得部22、皮膚形状データ取得部23、人工骨内面形状データ形成部24、人工骨厚みデータ形成部25として機能し、処理を行うことになる。また、設計装置1におけるメモリ等の記憶装置が、記憶部26として機能することになる。   The design apparatus 1 is provided with a CPU (Central Processing Unit), a storage device such as a memory, an input / output interface, and the like (not shown). Thereby, in the design apparatus 1, as shown in FIG. 1, CT image data acquisition part 21, artificial bone external shape data acquisition part 22, skin shape data acquisition part 23, artificial bone inner surface shape data formation part 24, artificial bone thickness A data forming unit 25, a storage unit 26, and the like are provided. The CT image data acquisition unit 21, the artificial bone outer shape data acquisition unit 22, the skin shape data acquisition unit 23, the artificial bone inner surface shape data formation unit 24, and the artificial bone thickness data formation unit 25 are stored in a storage device such as a CPU and a memory. And a predetermined program stored therein. The CPU of the design apparatus 1 functions as a CT image data acquisition unit 21, an artificial bone outer shape data acquisition unit 22, a skin shape data acquisition unit 23, an artificial bone inner surface shape data formation unit 24, and an artificial bone thickness data formation unit 25. Will be processed. In addition, a storage device such as a memory in the design apparatus 1 functions as the storage unit 26.

設計装置1は、図示しないユーザによる入力装置12からの入力操作に基づいて処理を開始し、設計装置1の処理が実行されることで、人工骨の設計が行われることになる。尚、設計装置1は、入力装置12及び表示装置13に接続されている。   The design device 1 starts processing based on an input operation from the input device 12 by a user (not shown), and the artificial bone is designed by executing the processing of the design device 1. The design device 1 is connected to the input device 12 and the display device 13.

入力装置12は、ユーザによる設計装置1に対する操作を入力するための装置である。入力装置12は、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、等の入力機器として設けられる。ユーザは、入力装置12を用いて、設計装置1に対して、人工骨の設計に必要な所定のデータを入力することができるとともにその設計装置1の操作を行うことができる。また、表示装置13は、例えば、表示画面を備えたディスプレイ装置として設けられ、設計装置1の制御に基づいて処理結果を表示する。   The input device 12 is a device for inputting an operation on the design device 1 by a user. The input device 12 is provided as an input device such as a keyboard or a pointing device such as a mouse. A user can input predetermined data necessary for designing an artificial bone to the design device 1 using the input device 12 and can operate the design device 1. The display device 13 is provided as a display device having a display screen, for example, and displays a processing result based on the control of the design device 1.

以下、設計装置1におけるCT画像データ取得部21、人工骨外形データ取得部22、皮膚形状データ取得部23、人工骨内面形状データ形成部24、人工骨厚みデータ形成部25、記憶部26での処理について、設計装置1が作動することで実施される本実施形態の設計方法とともに説明する。   Hereinafter, the CT image data acquisition unit 21, the artificial bone outer shape data acquisition unit 22, the skin shape data acquisition unit 23, the artificial bone inner surface shape data formation unit 24, the artificial bone thickness data formation unit 25, and the storage unit 26 in the design apparatus 1 The processing will be described together with the design method of the present embodiment that is implemented by operating the design apparatus 1.

図4は、設計装置1の作動フロー及び本実施形態の設計方法を示すフロー図である。本実施形態の設計方法は、CT画像データ取得ステップS101、人工骨外形データ取得ステップS102、皮膚形状データ取得ステップS103、人工骨内面形状データ形成ステップS104、人工骨厚みデータ形成ステップS105、等を備えて構成されている。   FIG. 4 is a flowchart showing the operation flow of the design apparatus 1 and the design method of the present embodiment. The design method of this embodiment includes CT image data acquisition step S101, artificial bone outer shape data acquisition step S102, skin shape data acquisition step S103, artificial bone inner surface shape data formation step S104, artificial bone thickness data formation step S105, and the like. Configured.

本実施形態では、設計装置1におけるCPUにより、設計装置1のメモリに記憶された本実施形態のプログラムが読みだされて実行される。これにより、本実施形態のプログラムが、コンピュータである設計装置1に上記の各ステップ(S101〜S105)を実行させ、本実施形態の設計方法が実施される。   In the present embodiment, the CPU of the design apparatus 1 reads and executes the program of the present embodiment stored in the memory of the design apparatus 1. Thereby, the program of this embodiment makes the design apparatus 1 which is a computer perform each said step (S101-S105), and the design method of this embodiment is implemented.

CT画像データ取得部21は、CT画像データ11を取得するように構成されている。そして、設計装置1にてCT画像データ取得部21としての処理が行われることで、CT画像データ取得ステップS101が実行されることになる。   The CT image data acquisition unit 21 is configured to acquire the CT image data 11. And the CT image data acquisition step S101 is performed by the process as the CT image data acquisition unit 21 being performed in the design apparatus 1.

尚、CT画像データ11は、X線CT(Computed Tomography)装置による患者の頭部100の断層撮影によって得られ、患者の頭部100の上下方向に垂直な断面であって互いに平行な断面における複数の断面画像のデータとして構成されている。そして、このCT画像データ11は、例えば、CF(Compact Flash)及びSD(Secure Digital)等の半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク(Flexible Disk)等の磁気記録媒体、又はCD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)等の光学記録媒体に記録された状態でこれらの記録媒体等から読みだされ、CT画像データ取得部21によって取得される。或いは、CT画像データ11は、上記の各断面画像のフィルム等からイメージスキャナ(図示せず)を介して画像データとして読み取られ、CT画像データ取得部21によって取得される。   The CT image data 11 is obtained by tomography of the patient's head 100 using an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, and is a plurality of cross-sections perpendicular to the vertical direction of the patient's head 100 and parallel to each other. It is comprised as data of a cross-sectional image. The CT image data 11 is, for example, a semiconductor storage device such as CF (Compact Flash) and SD (Secure Digital), a magnetic recording medium such as a flexible disk, or a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory). ) And the like recorded in an optical recording medium and the like, and acquired by the CT image data acquisition unit 21. Alternatively, the CT image data 11 is read as image data from the above-described film or the like of each cross-sectional image via an image scanner (not shown) and acquired by the CT image data acquisition unit 21.

図5は、CT画像データ取得部21によって取得されたCT画像データ11における1つの断面データを説明するための図であって、その断面データとして、対応する断面画像を模式的に例示した図である。尚、図5の模式図に示す断面は、頭蓋骨101の欠損部101aに対応する位置での断面を示している。そして、図5に示すように、断面画像には、欠損部101aが開口した頭蓋骨101、頭蓋骨101の内部に配置される脳102、欠損部101aも含めて頭蓋骨101の周囲を覆う皮膚部分103の断面が表れている。   FIG. 5 is a diagram for explaining one cross-sectional data in the CT image data 11 acquired by the CT image data acquisition unit 21, and schematically showing a corresponding cross-sectional image as the cross-sectional data. is there. The cross section shown in the schematic diagram of FIG. 5 is a cross section at a position corresponding to the defect 101a of the skull 101. As shown in FIG. 5, the cross-sectional image includes a skull 101 with an opening of the defect 101 a, a brain 102 disposed inside the skull 101, and a skin portion 103 covering the periphery of the skull 101 including the defect 101 a. The cross section appears.

図6は、人工骨外形データ取得部22によって面形状データとして取得された人工骨外形データ31を説明するための図であって、その人工骨外形データ31を含む図5に対応する断面データとして、対応する断面画像を模式的に示す図である。人工骨外形データ取得部22は、患者の頭蓋骨101の欠損部101aに対応する人工骨の外形データである人工骨外形データ31を取得するように構成されている。そして、設計装置1にて人工骨外形データ取得部22としての処理が行われることで、人工骨外形データ取得ステップS102が実行されることになる。   FIG. 6 is a diagram for explaining the artificial bone outline data 31 acquired as the surface shape data by the artificial bone outline data acquisition unit 22, and includes cross-sectional data corresponding to FIG. 5 including the artificial bone outline data 31. FIG. 3 is a diagram schematically showing a corresponding cross-sectional image. The artificial bone contour data acquisition unit 22 is configured to acquire artificial bone contour data 31 that is contour data of an artificial bone corresponding to the defect 101a of the skull 101 of the patient. And the artificial bone external shape data acquisition step S102 will be performed by the process as the artificial bone external shape data acquisition part 22 being performed in the design apparatus 1. FIG.

尚、人工骨外形データ取得部22では、例えば、頭部100を左右方向において中央位置で二分する仮想の中央面C(図6にて中央面Pの位置を一点鎖線Cで示す)を想定し、中央面Pにて分離される頭蓋骨101のうち欠損部101aが無い無欠損部分101bの骨の外形に基づいて、人工骨外形データ31が取得されてもよい。この場合、無欠損部分101bの外形を中央面Cにて面対称位置に反転させた仮想の骨外形線を想定し、この骨外形線における欠損部101aを塞ぐように配置される部分に基づいて、人工骨外形データ31が取得されてもよい。また、上記の骨外形線における欠損部101aを塞ぐように配置された部分について、更に、図6の断面における縦横比を変更する等によって補正が行われ、人工骨外形データ31が取得されてもよい。   The artificial bone contour data acquisition unit 22 assumes, for example, a virtual center plane C that bisects the head 100 at the center position in the left-right direction (the position of the center plane P is indicated by a dashed line C in FIG. 6). The artificial bone outline data 31 may be acquired based on the outline of the bone of the non-defect portion 101b having no defect 101a among the skulls 101 separated by the central plane P. In this case, a virtual bone outline is assumed in which the outline of the non-defect portion 101b is inverted to a plane-symmetrical position on the center plane C, and based on the portion arranged to close the defect portion 101a in the bone outline. The artificial bone outline data 31 may be acquired. Further, even if the portion arranged so as to close the defect portion 101a in the bone outline is corrected by changing the aspect ratio in the cross section of FIG. 6 or the like, the artificial bone contour data 31 is acquired. Good.

図7は、皮膚形状データ取得部23によって取得された皮膚形状データ32を説明するための図であって、その皮膚形状データ32を含む図6に対応する断面データとして、対応する断面画像を模式的に示す図である。皮膚形状データ取得部23は、患者の頭部100の断面画像における皮膚部分103に対応する画素濃度の部分に基づいて、皮膚部分103における皮膚表面の形状データである皮膚形状データ32を取得するように構成されている。そして、設計装置1にて皮膚形状データ取得部23としての処理が行われることで、皮膚形状データ取得ステップS103が実行されることになる。   FIG. 7 is a diagram for explaining the skin shape data 32 acquired by the skin shape data acquisition unit 23, and schematically shows a corresponding cross-sectional image as the cross-sectional data corresponding to FIG. 6 including the skin shape data 32. FIG. The skin shape data acquisition unit 23 acquires skin shape data 32 that is shape data of the skin surface in the skin portion 103 based on the pixel density portion corresponding to the skin portion 103 in the cross-sectional image of the patient's head 100. It is configured. And the skin shape data acquisition step S103 will be performed by the process as the skin shape data acquisition part 23 being performed in the design apparatus 1. FIG.

図8及び図9は、皮膚形状データ取得ステップS103を実行する皮膚形状データ取得部23における皮膚形状データ32が取得される処理を説明するための図である。皮膚形状データ取得ステップS103においては、患者の頭部100の平行な断面Pにおける複数の断面画像毎に、患者の頭蓋骨101中における所定の一点である中心位置Mから放射状に延びる複数の仮想の線である放射線Rと皮膚部分103における皮膚表面とが交わる交点Qを曲線で連続させて形成した曲線データが取得される。そして、各断面Pに対応する各曲線データにおいて、頭部100の上下方向に沿う方向で隣り合う曲線データにおける隣接する交点Q同士が結合されことで、面形状データとして皮膚形状データ32が取得されることになる。   FIGS. 8 and 9 are diagrams for explaining the process of acquiring the skin shape data 32 in the skin shape data acquiring unit 23 that executes the skin shape data acquiring step S103. In the skin shape data acquisition step S103, for each of a plurality of cross-sectional images in the parallel cross-section P of the patient's head 100, a plurality of virtual lines extending radially from the center position M, which is a predetermined point in the patient's skull 101. Curve data formed by continuing the intersection point Q where the radiation R and the skin surface in the skin portion 103 intersect with each other in a curve is acquired. And in each curve data corresponding to each cross section P, skin shape data 32 is acquired as surface shape data by combining adjacent intersections Q in curve data adjacent in the direction along the vertical direction of the head 100. Will be.

尚、図8においては、面形状データとして得られる皮膚形状データ32について、頭部100における一部に対応する部分のみを二点鎖線で模式的に示している。また、図8では、放射線Rについては、頭部100の上下方向に対して垂直な方向に延びる一部の放射線Rのみを模式的に図示しており、他の放射線Rの図示を省略している。また、図9では、図7に示す断面における放射線Rと交点Qとの関係を示しており、放射線Rについては、図9に示す断面に対しては交点Qにて斜めに交差するため、図9における断面に対する投影図として図示している。また、図9では、無欠損部分101b側において皮膚部分103と交差する放射線R及び交点Qの図示を省略している。また、図8及び図9では、断面P、放射線R、及び交点Qについては、分かりやすく示すため、実際に設定される断面P、放射線R、及び交点Qの数よりも数を減らして図示している。   In FIG. 8, with respect to the skin shape data 32 obtained as the surface shape data, only a portion corresponding to a part of the head 100 is schematically shown by a two-dot chain line. Further, in FIG. 8, as for the radiation R, only a part of the radiation R extending in a direction perpendicular to the vertical direction of the head 100 is schematically illustrated, and illustration of other radiation R is omitted. Yes. 9 shows the relationship between the radiation R and the intersection point Q in the cross section shown in FIG. 7. Since the radiation R crosses the cross section shown in FIG. 9 is shown as a projection view with respect to the cross section in FIG. In FIG. 9, the radiation R and the intersection point Q that intersect with the skin portion 103 on the non-defect portion 101b side are not shown. 8 and 9, the cross section P, the radiation R, and the intersection point Q are illustrated with a number smaller than the number of the actually set cross sections P, radiation R, and the intersection point Q in order to easily understand. ing.

尚、人工骨外形データ取得部22が人工骨外形データ31を取得する処理についても、上記の皮膚形状データ取得部23に関して図8及び図9にて説明した処理と同様に行われてもよい。この場合、図8及び図9にて説明した処理と同様の処理によって無欠損部分101bの骨の外形の形状データが取得される。そして、無欠損部分101bの骨の外形の形状データに基づいて、中央面Cにて面対称位置に反転させて欠損部101aを塞ぐ部分を抽出し、人工骨外形データ31が取得される。   Note that the process in which the artificial bone outline data acquisition unit 22 acquires the artificial bone outline data 31 may be performed in the same manner as the process described with reference to FIGS. In this case, the shape data of the outer shape of the bone of the defect-free portion 101b is acquired by the same processing as the processing described with reference to FIGS. Then, based on the shape data of the outer shape of the bone of the non-defect portion 101b, the portion that is reversed to the plane symmetry position on the central plane C and blocks the defect portion 101a is extracted, and the artificial bone outer shape data 31 is acquired.

図10は、人工骨内面形状データ形成部24によって形成された人工骨内面形状データ33を説明するための図であって、その人工骨内面形状データ33を含む図7に対応する断面データとして、対応する断面画像を模式的に示す図である。人工骨内面形状データ形成部24は、皮膚形状データ32に基づいて、欠損部101aの表面における皮膚表面の形状に沿った人工骨の内面の面の形状データである人工骨内面形状データ33を形成するように構成されている。そして、設計装置1にて人工骨内面形状データ形成部24としての処理が行われることで、人工骨内面形状データ形成ステップS104が実行されることになる。   FIG. 10 is a diagram for explaining the artificial bone inner surface shape data 33 formed by the artificial bone inner surface shape data forming unit 24. As cross-sectional data corresponding to FIG. It is a figure which shows a corresponding cross-sectional image typically. Based on the skin shape data 32, the artificial bone inner surface shape data forming unit 24 forms artificial bone inner surface shape data 33, which is the shape data of the inner surface of the artificial bone along the shape of the skin surface on the surface of the defect 101a. Is configured to do. And the artificial bone inner surface shape data formation step S104 is performed by performing the process as the artificial bone inner surface shape data forming unit 24 in the design apparatus 1.

尚、人工骨内面形状データ形成部24では、例えば、人工骨内面形状データ33の中央部分の形状データは、皮膚形状データ32のうち欠損部101aに対応する皮膚表面に沿った部分の形状データによって形成される。そして、各断面P(図8を参照)における人工骨内面形状データ33の端部近傍の形状データは、頭蓋骨101における欠損部101aの縁部分に対して連続するとともに、人工骨外形データ31とも連続するように補正されて形成される。   In the artificial bone inner surface shape data forming unit 24, for example, the shape data of the central portion of the artificial bone inner surface shape data 33 is determined by the shape data of the portion along the skin surface corresponding to the defect 101a in the skin shape data 32. It is formed. The shape data in the vicinity of the end portion of the artificial bone inner surface shape data 33 in each cross section P (see FIG. 8) is continuous with the edge portion of the defect 101a in the skull 101 and is also continuous with the artificial bone outer shape data 31. It is corrected so as to be formed.

図11は、人工骨厚みデータ形成部25によって形成された厚みデータ34を説明するための図であって、その厚みデータ34を含む図10に対応する断面データとして、対応する断面画像を模式的に示す図である。人工骨厚みデータ形成部25は、人工骨外形データ31と人工骨内面形状データ33とに基づいて、人工骨外形データ31が取得された人工骨の外形と人工骨内面形状データ33が取得された人工骨の内側の面との間を埋める人工骨の厚みデータ34を形成するように構成されている。そして、設計装置1にて人工骨厚みデータ形成部25としての処理が行われることで、人工骨厚みデータ形成ステップS105が実行されることになる。尚、図11に示す断面では、厚みデータ34の断面について、斜線でハッチングをした領域として図示している。   FIG. 11 is a diagram for explaining the thickness data 34 formed by the artificial bone thickness data forming unit 25. As a cross-sectional data corresponding to FIG. FIG. Based on the artificial bone outer shape data 31 and the artificial bone inner surface shape data 33, the artificial bone thickness data forming unit 25 acquires the artificial bone outer shape and the artificial bone inner surface shape data 33 from which the artificial bone outer shape data 31 has been acquired. The artificial bone thickness data 34 is formed so as to fill the space between the inner surface of the artificial bone. And the artificial bone thickness data formation step S105 will be performed by the process as the artificial bone thickness data formation part 25 being performed in the design apparatus 1. FIG. In the cross section shown in FIG. 11, the cross section of the thickness data 34 is illustrated as a hatched area.

記憶部26は、CT画像データ取得部21、人工骨外形データ取得部22、皮膚形状データ取得部23、人工骨内面形状データ形成部24、人工骨厚みデータ形成部25にてそれぞれ取得又は形成されたデータを記憶するように構成されている。そして、設計装置1においては、記憶部26に記憶されたデータが設計装置1の制御に基づいて表示装置13の表示画面に表示され、ユーザが確認できるように構成されている。   The storage unit 26 is acquired or formed by the CT image data acquisition unit 21, the artificial bone outer shape data acquisition unit 22, the skin shape data acquisition unit 23, the artificial bone inner surface shape data formation unit 24, and the artificial bone thickness data formation unit 25, respectively. Configured to store the data. The design device 1 is configured such that the data stored in the storage unit 26 is displayed on the display screen of the display device 13 based on the control of the design device 1 and can be confirmed by the user.

また、記憶部26に記憶された人工骨外形データ31、人工骨内面形状データ33、厚みデータ34については、設計データ14として外部の記録媒体等に出力されて記録される。この設計データ14に基づいて、セラミックス或いはポリエチレン(PE)等の医療材料を用いた成形体が製造され、更に、その成形体の加工が行われることで、患者の頭蓋骨101における欠損部101aを補填する人工骨が、製造されることになる。   Further, the artificial bone outer shape data 31, the artificial bone inner surface shape data 33, and the thickness data 34 stored in the storage unit 26 are output and recorded as design data 14 on an external recording medium or the like. Based on this design data 14, a molded body using a medical material such as ceramics or polyethylene (PE) is manufactured, and the molded body is further processed to compensate for the defect 101a in the skull 101 of the patient. An artificial bone is manufactured.

尚、本実施形態のプログラムは、上述したCT画像データ取得ステップS101、人工骨外形データ取得ステップS102、皮膚形状データ取得ステップS103、人工骨内面形状データ形成ステップS104、及び人工骨厚みデータ形成ステップS105を設計装置1に実行させるように構成されていればよい。そして、本実施形態のプログラムが、設計装置1等のコンピュータにインストールされ、実行されることによって、本実施形態の設計方法が実施されることになる。   The program of the present embodiment includes the above-described CT image data acquisition step S101, artificial bone outer shape data acquisition step S102, skin shape data acquisition step S103, artificial bone inner surface shape data formation step S104, and artificial bone thickness data formation step S105. May be configured to cause the design apparatus 1 to execute. Then, the program of the present embodiment is installed in a computer such as the design apparatus 1 and executed, whereby the design method of the present embodiment is performed.

また、本実施形態のプログラムは、記録媒体に記録された状態で流通しても良いし、インターネット上でデータとして流通してもよい。また、記録媒体の具体例としては、CF(Compact Flash)及びSD(Secure Digital)等の汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク(Flexible Disk)等の磁気記録媒体、又はCD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)などの光学記録媒体が挙げられる。   Further, the program of the present embodiment may be distributed in a state recorded on a recording medium, or may be distributed as data on the Internet. Specific examples of the recording medium include general-purpose semiconductor storage devices such as CF (Compact Flash) and SD (Secure Digital), magnetic recording media such as a flexible disk, or CD-ROM (Compact Disk Read). An optical recording medium such as “Only Memory”.

以上説明したように、本実施形態の設計装置1、設計方法、及びプログラムによると、頭部100の断面画像における皮膚部分103に対応する画素濃度の部分に基づいて皮膚表面の形状データ(皮膚形状データ31)が取得され、それに基づき、欠損部101aの表面における皮膚表面の形状に沿った人工骨の内側の面の形状データ(人工骨内面形状データ33)が形成される。そして、それらの形状データ(31、33)に基づき、人工骨の外形と人工骨の内側の面との間を埋める人工骨の厚みデータ34が形成される。このため、皮膚萎縮或いは脳の切除により生じた領域としての空隙を正確に埋めることが可能な形状の人工骨を形成することができる。これにより、死腔の発生が防止されることになる。   As described above, according to the design device 1, the design method, and the program of the present embodiment, the shape data (skin shape) of the skin surface based on the pixel density portion corresponding to the skin portion 103 in the cross-sectional image of the head 100. Data 31) is acquired, and based on this, shape data (artificial bone inner surface shape data 33) of the inner surface of the artificial bone along the shape of the skin surface on the surface of the defect 101a is formed. Based on the shape data (31, 33), artificial bone thickness data 34 for filling the space between the outer shape of the artificial bone and the inner surface of the artificial bone is formed. For this reason, it is possible to form an artificial bone having a shape capable of accurately filling a void as a region caused by skin atrophy or brain resection. As a result, the generation of dead space is prevented.

また、本実施形態の設計装置1、設計方法、及びプログラムによると、断面画像毎に頭蓋骨101中の中心位置Mから放射状に延びる仮想の放射線Rと皮膚表面とが交わる交点Qを曲線で連続させることで得られる曲線データを取得することで、皮膚形状データ32を容易に取得することができる。   Further, according to the design device 1, the design method, and the program of the present embodiment, the intersection point Q where the virtual radiation R extending radially from the center position M in the skull 101 and the skin surface intersect with each other in a cross-sectional image is made continuous with a curve. By acquiring the curve data obtained in this way, the skin shape data 32 can be easily acquired.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. For example, the following modifications may be made.

(1)前述の実施形態では、頭部の断面画像データとしてCT画像データが用いられる形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、頭部の断面画像データとしてCT画像データ以外のデータが用いられる形態であってもよい。例えば、頭部の断面画像データとしてMRI(Magnetic Resonance Imaging)によって得られた画像データが用いられる形態であってもよい。 (1) In the above-described embodiment, an example in which CT image data is used as the cross-sectional image data of the head has been described as an example, but this need not be the case, and other than CT image data may be used as the cross-sectional image data of the head. The form in which data is used may be used. For example, image data obtained by MRI (Magnetic Resonance Imaging) may be used as the cross-sectional image data of the head.

(2)また、人工骨内面形状データの中央部分の形状データについては、皮膚形状データに基づいて形成されるものであればよく、前述の実施形態のように皮膚形状データのうち欠損部に対応する皮膚表面に沿った部分の形状データによって形成される形態でなくてもよい。この場合、例えば、人工骨内面形状データの中央部分の形状データが、皮膚形状データのうち欠損部に対応する皮膚表面に沿った部分の形状データに対して一定のギャップを介して広がる形状として形成されるような形状データであってもよい。 (2) In addition, the shape data of the central portion of the artificial bone inner surface shape data may be formed based on the skin shape data, and corresponds to the missing portion of the skin shape data as in the above-described embodiment. The shape formed by the shape data of the portion along the surface of the skin is not necessary. In this case, for example, the shape data of the central portion of the artificial bone inner surface shape data is formed as a shape that spreads through a certain gap with respect to the shape data of the portion along the skin surface corresponding to the missing portion in the skin shape data. Such shape data may be used.

本発明は、頭蓋骨における欠損部を補填する人工骨を設計するための、頭蓋骨補填人工骨の設計方法、頭蓋骨補填人工骨の設計装置、及びプログラムとして、広く適用することができるものである。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied as a skull replacement artificial bone design method, a skull replacement artificial bone design device, and a program for designing an artificial bone that fills a defect in a skull.

1 頭蓋骨補填人工骨の設計装置
22 人工骨外形データ取得部
23 皮膚形状データ取得部
24 皮膚内面形状データ形成部
25 人工骨厚みデータ形成部
100 頭部
101 頭蓋骨
101a 欠損部
103 皮膚部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Skull replacement artificial bone design apparatus 22 Artificial bone external shape data acquisition part 23 Skin shape data acquisition part 24 Skin inner surface shape data formation part 25 Artificial bone thickness data formation part 100 Head 101 Skull 101a Defect part 103 Skin part

Claims (4)

頭蓋骨における欠損部を補填する人工骨を設計するための、頭蓋骨補填人工骨の設計方法であって、
患者の頭蓋骨の欠損部に対応する人工骨の外形のデータである人工骨外形データを取得する、人工骨外形データ取得ステップと、
前記患者の頭部の断面画像における皮膚部分に対応する画素濃度の部分に基づいて、当該皮膚部分における皮膚表面の形状データである皮膚形状データを取得する、皮膚形状データ取得ステップと、
前記皮膚形状データに基づいて、前記欠損部の表面における皮膚表面の形状に沿った前記人工骨の内側の面の形状データである人工骨内面形状データを形成する、人工骨内面形状データ形成ステップと、
前記人工骨外形データと前記人工骨内面形状データとに基づいて、当該人工骨外形データが取得された前記人工骨の外形と当該人工骨内面形状データが形成された前記人工骨の内側の面との間を埋める前記人工骨の厚みデータを形成する、人工骨厚みデータ形成ステップと、
を備えていることを特徴とする、頭蓋骨補填人工骨の設計方法。
A design method for a skull-complementing artificial bone for designing an artificial bone that compensates for a defect in the skull,
Artificial bone contour data acquisition step for acquiring artificial bone contour data, which is data of the contour of the artificial bone corresponding to the defect portion of the skull of the patient;
A skin shape data acquisition step of acquiring skin shape data, which is shape data of the skin surface in the skin portion, based on a pixel density portion corresponding to the skin portion in the cross-sectional image of the patient's head;
An artificial bone inner surface shape data forming step for forming artificial bone inner surface shape data, which is shape data of an inner surface of the artificial bone along the shape of the skin surface on the surface of the defect based on the skin shape data; ,
Based on the artificial bone outer shape data and the artificial bone inner surface shape data, the outer shape of the artificial bone from which the artificial bone outer shape data was acquired, and the inner surface of the artificial bone on which the artificial bone inner surface shape data was formed, Forming a thickness data of the artificial bone that fills the gap, forming an artificial bone thickness data; and
A method for designing a skull-complementary artificial bone, comprising:
請求項1に記載の頭蓋骨補填人工骨の設計方法であって、
前記皮膚形状データ取得ステップにおいて、前記患者の頭部の平行な断面における複数の前記断面画像毎に、前記患者の頭蓋骨中における所定の一点である中心位置から放射状に延びる複数の仮想の線と前記皮膚部分における皮膚表面とが交わる交点を曲線で連続させて形成した曲線データを取得することで、前記皮膚形状データが取得されることを特徴とする、頭蓋骨補填人工骨の設計方法。
A method for designing a skull-complementary artificial bone according to claim 1,
In the skin shape data acquisition step, for each of the plurality of cross-sectional images in a parallel cross section of the patient's head, a plurality of virtual lines extending radially from a central position, which is a predetermined point in the patient's skull, and the A method for designing a skull-complementary artificial bone, wherein the skin shape data is acquired by acquiring curve data formed by continuously forming intersection points where the skin surface of the skin portion intersects with a curve.
頭蓋骨における欠損部を補填する人工骨を設計するための、頭蓋骨補填人工骨の設計装置であって、
患者の頭蓋骨の欠損部に対応する人工骨の外形のデータである人工骨外形データを取得する、人工骨外形データ取得部と、
前記患者の頭部の断面画像における皮膚部分に対応する画素濃度の部分に基づいて、当該皮膚部分における皮膚表面の形状データである皮膚形状データを取得する、皮膚形状データ取得部と、
前記皮膚形状データに基づいて、前記欠損部の表面における皮膚表面の形状に沿った前記人工骨の内側の面の形状データである人工骨内面形状データを形成する、人工骨内面形状データ形成部と、
前記人工骨外形データと前記人工骨内面形状データとに基づいて、当該人工骨外形データが取得された前記人工骨の外形と当該人工骨内面形状データが形成された前記人工骨の内側の面との間を埋める前記人工骨の厚みデータを形成する、人工骨厚みデータ形成部と、
を備えていることを特徴とする、頭蓋骨補填人工骨の設計装置。
A design device for a skull-complementing artificial bone for designing an artificial bone that compensates for a defect in the skull,
An artificial bone contour data acquisition unit for acquiring artificial bone contour data that is data of the contour of the artificial bone corresponding to the defect portion of the skull of the patient;
A skin shape data acquisition unit that acquires skin shape data, which is shape data of the skin surface of the skin portion, based on a pixel density portion corresponding to the skin portion in the cross-sectional image of the patient's head;
An artificial bone inner surface shape data forming unit that forms, based on the skin shape data, artificial bone inner surface shape data that is shape data of an inner surface of the artificial bone along the shape of the skin surface on the surface of the defect; ,
Based on the artificial bone outer shape data and the artificial bone inner surface shape data, the outer shape of the artificial bone from which the artificial bone outer shape data was acquired, and the inner surface of the artificial bone on which the artificial bone inner surface shape data was formed, Forming an artificial bone thickness data forming the artificial bone thickness data,
An apparatus for designing a skull-complementary artificial bone, comprising:
頭蓋骨における欠損部を補填する人工骨の設計を、コンピュータによって実行するためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
患者の頭蓋骨の欠損部に対応する人工骨の外形のデータである人工骨外形データを取得する、人工骨外形データ取得ステップと、
前記患者の頭部の断面画像における皮膚部分に対応する画素濃度の部分に基づいて、当該皮膚部分における皮膚表面の形状データである皮膚形状データを取得する、皮膚形状データ取得ステップと、
前記皮膚形状データに基づいて、前記欠損部の表面における皮膚表面の形状に沿った前記人工骨の内側の面の形状データである人工骨内面形状データを形成する、人工骨内面形状データ形成ステップと、
前記人工骨外形データと前記人工骨内面形状データとに基づいて、当該人工骨外形データが取得された前記人工骨の外形と当該人工骨内面形状データが形成された前記人工骨の内側の面との間を埋める前記人工骨の厚みデータを形成する、人工骨厚みデータ形成ステップと、
を実行させることを特徴とする、プログラム。
A program for executing, by a computer, the design of an artificial bone that fills a defect in a skull,
In the computer,
Artificial bone contour data acquisition step for acquiring artificial bone contour data, which is data of the contour of the artificial bone corresponding to the defect portion of the skull of the patient;
A skin shape data acquisition step of acquiring skin shape data, which is shape data of the skin surface in the skin portion, based on a pixel density portion corresponding to the skin portion in the cross-sectional image of the patient's head;
An artificial bone inner surface shape data forming step for forming artificial bone inner surface shape data, which is shape data of an inner surface of the artificial bone along the shape of the skin surface on the surface of the defect based on the skin shape data; ,
Based on the artificial bone outer shape data and the artificial bone inner surface shape data, the outer shape of the artificial bone from which the artificial bone outer shape data was acquired, and the inner surface of the artificial bone on which the artificial bone inner surface shape data was formed, Forming a thickness data of the artificial bone that fills the gap, forming an artificial bone thickness data; and
A program characterized by having executed.
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