JP2023166931A - 装着体設計支援装置、装着体設計支援方法、及び、装着体設計支援プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
装着体設計支援装置は、基準方向情報受付部と、位置情報受付部と、投影位置情報取得部と、平滑曲面情報取得部と、装着体形状情報生成部と、を備える。
位置情報受付部は、基準方向に直交する平面である基準平面における、装着体に対応する領域である装着体対応領域の位置を表す位置情報を受け付ける。
装着体形状情報生成部は、取得された平滑曲面情報に基づいて、平滑曲面の少なくとも一部を装着体が有するように装着体の三次元形状を表す装着体形状情報を生成する。
装着体設計支援方法は、
生体構成面に対して基準となる方向である基準方向を表す基準方向情報を受け付け、
基準方向に直交する平面である基準平面における、装着体に対応する領域である装着体対応領域の位置を表す位置情報を受け付け、
生体構成面の三次元形状を表す生体構成面形状情報と、受け付けられた基準方向情報と、受け付けられた位置情報と、に基づいて、基準平面における装着体対応領域内の複数の標本位置が基準方向にて生体構成面にそれぞれ投影された複数の投影位置を表す投影位置情報を取得し、
取得された投影位置情報に基づいて、複数の投影位置を制御点群として用いることにより定められる平滑な曲面である平滑曲面を表す平滑曲面情報を取得し、
取得された平滑曲面情報に基づいて、平滑曲面の少なくとも一部を装着体が有するように装着体の三次元形状を表す装着体形状情報を生成する、
ことを含む。
生体構成面に対して基準となる方向である基準方向を表す基準方向情報を受け付け、
基準方向に直交する平面である基準平面における、装着体に対応する領域である装着体対応領域の位置を表す位置情報を受け付け、
生体構成面の三次元形状を表す生体構成面形状情報と、受け付けられた基準方向情報と、受け付けられた位置情報と、に基づいて、基準平面における装着体対応領域内の複数の標本位置が基準方向にて生体構成面にそれぞれ投影された複数の投影位置を表す投影位置情報を取得し、
取得された投影位置情報に基づいて、複数の投影位置を制御点群として用いることにより定められる平滑な曲面である平滑曲面を表す平滑曲面情報を取得し、
取得された平滑曲面情報に基づいて、平滑曲面の少なくとも一部を装着体が有するように装着体の三次元形状を表す装着体形状情報を生成する、
ことを含む。
(概要)
第1実施形態の装着体設計支援装置は、生体を構成する部分の表面である生体構成面に装着される装着体の設計を支援する。
装着体設計支援装置は、基準方向情報受付部と、位置情報受付部と、投影位置情報取得部と、平滑曲面情報取得部と、装着体形状情報生成部と、を備える。
位置情報受付部は、基準方向に直交する平面である基準平面における、装着体に対応する領域である装着体対応領域の位置を表す位置情報を受け付ける。
装着体形状情報生成部は、取得された平滑曲面情報に基づいて、平滑曲面の少なくとも一部を装着体が有するように装着体の三次元形状を表す装着体形状情報を生成する。
また、上記装着体設計支援装置によれば、装着体が平滑曲面の少なくとも一部を有するように装着体形状情報が生成される。従って、生体構成面に十分に適合できる装着体の設計を支援できる。
次に、第1実施形態の装着体設計支援装置について、より詳細に説明する。
図1に表されるように、装着体設計支援装置10は、バスBU1を介して互いに接続された、処理装置11、記憶装置12、入力装置13、及び、出力装置14を備える。例えば、装着体設計支援装置10は、コンピュータ(換言すると、情報処理装置)により構成される。なお、コンピュータは、サーバ型コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、ラップトップ型コンピュータ、又は、タブレット型コンピュータであってよい。また、コンピュータは、据置型ゲーム機、携帯型ゲーム機、テレビ受像機、又は、スマートフォン等の少なくとも一部であってよい。また、装着体設計支援装置10は、互いに通信可能に接続された複数の装置により構成されてもよい。
装着体設計支援装置10は、生体を構成する部分の表面である生体構成面に装着される装着体の設計を支援する。本例では、生体を構成する部分は、骨折している部位を含む骨である。本例では、装着体は、骨接合用プレートである。なお、生体を構成する部分は、骨折している部位を含まない骨、又は、皮膚であってもよい。また、例えば、装着体は、装具、又は、運動を補助するための運動補助具であってもよい。
本例では、生体構成面形状情報生成部101は、生体を構成する部分の三次元形状を表す生体構成部形状情報に基づいて生体構成面形状情報を生成する。例えば、生体構成部形状情報は、CT(Computed Tomography)、MRI(Magnetic Resonance Imaging)、CR(Computed Radiography)、又は、DR(Digital Radiography)と呼ばれる技術を用いて取得されてよい。例えば、生体構成部形状情報は、DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)と呼ばれる規格に従った情報であってよい。
位置情報受付部103は、基準方向RDに直交する平面である基準平面PLにおける、装着体に対応する領域である装着体対応領域ARの位置を表す位置情報を受け付ける。
本例では、位置情報、及び、基準方向情報は、装着体設計支援装置10のユーザによって入力装置13を介して入力される。
また、短辺方向間隔、及び、長辺方向間隔は、装着体設計支援装置10のユーザによって入力装置13を介して入力された情報に基づいて設定されてもよい。
本例では、第1投影位置補正処理において、投影位置情報取得部104は、N個の標本位置SP-1~SP-Nのそれぞれに対して、当該標本位置SP-nである着目標本位置SP-nに対する投影位置PP-nの基準方向RDにおける成分である基準方向成分と、基準値と、の差の大きさが閾値よりも大きい場合、当該着目標本位置SP-nに対する投影位置PP-nを、当該着目標本位置SP-nに隣接する標本位置に対する投影位置である隣接投影位置に基づいて補正する。nは、1乃至Nの整数を表す。
このようにして、投影位置情報取得部104は、第1投影位置補正処理を実行する。
本例では、第2投影位置補正処理において、投影位置情報取得部104は、N個の標本位置SP-1~SP-Nに対するN個の投影位置PP-1~PP-Nの基準方向成分を二値化することにより、N個の標本位置SP-1~SP-Nのそれぞれに、第1値又は第2値からなる2つの値のいずれかを割り当てる。更に、第2投影位置補正処理において、投影位置情報取得部104は、N個の標本位置SP-1~SP-Nのそれぞれに対して、当該標本位置SP-nである着目標本位置SP-nに割り当てられた値と異なる値が、当該着目標本位置SP-nに隣接するすべての標本位置に割り当てられた場合、当該着目標本位置SP-nに対する投影位置PP-nを、当該着目標本位置SP-nに隣接する標本位置に対する投影位置である隣接投影位置に基づいて補正する。
このようにして、投影位置情報取得部104は、第2投影位置補正処理を実行する。
本例では、第3投影位置補正処理において、投影位置情報取得部104は、N個の標本位置SP-1~SP-Nのそれぞれに対して、当該標本位置SP-nである着目標本位置SP-nを通るとともに基準方向RDにて延在する直線上に生体構成面BSが存在しない場合、当該着目標本位置SP-nに対する投影位置PP-nを、当該着目標本位置SP-nに隣接する標本位置に対する投影位置に基づいて決定する。
このようにして、投影位置情報取得部104は、第3投影位置補正処理を実行する。
なお、装着体設計支援装置10の機能は、異常通知情報出力部107を含まなくてもよい。
装着体設計支援装置10の機能の説明は、以下の装着体設計支援装置10の動作の説明によって補足されてよい。
次に、装着体設計支援装置10の動作について、図14乃至図17を参照しながら説明する。
装着体設計支援装置10は、装着体設計支援装置10のユーザにより入力装置13を介して入力される実行指示に従って、図14に表される処理を実行する。
先ず、装着体設計支援装置10は、生体構成面形状情報を生成する(図14のステップS101)。
装着体設計支援装置10は、処理異常条件が成立しない場合、ステップS105にて「No」と判定し、ステップS106へ進む。
なお、装着体設計支援装置10は、第1投影位置補正処理の前に、第2投影位置補正処理を実行してもよい。
基準方向成分差が0よりも小さい場合、装着体設計支援装置10は、ステップS307にて「Yes」と判定し、基準方向成分差の大きさが、ステップS304にて決定された第1閾値よりも大きいか否かを判定する(図16のステップS308)。
また、投影位置PP-nの基準方向成分が二値化閾値以上である場合、装着体設計支援装置10は、ステップS406にて「No」と判定し、第2値を表す第2値情報を着目標本位置SP-nと対応付けて保持することにより、着目標本位置SP-nに第2値を割り当てる(図17のステップS408)。
このようにして、装着体設計支援装置10は、図14のステップS106にて、投影位置補正処理を実行する。
次いで、装着体設計支援装置10は、ステップS110にて生成された交差立体情報に基づいて装着体形状情報を生成する(図14のステップS111)。
次いで、装着体設計支援装置10は、図14の処理を終了する。
装着体設計支援装置10は、基準方向情報受付部102と、位置情報受付部103と、投影位置情報取得部104と、平滑曲面情報取得部105と、装着体形状情報生成部106と、を備える。
位置情報受付部103は、基準方向RDに直交する平面である基準平面PLにおける、装着体に対応する領域である装着体対応領域ARの位置を表す位置情報を受け付ける。
装着体形状情報生成部106は、取得された平滑曲面情報に基づいて、平滑曲面SSの少なくとも一部を装着体が有するように装着体の三次元形状を表す装着体形状情報を生成する。
また、装着体設計支援装置10によれば、装着体が平滑曲面SSの少なくとも一部を有するように装着体形状情報が生成される。従って、生体構成面BSに十分に適合できる装着体の設計を支援できる。
これに対し、装着体設計支援装置10によれば、投影位置PP-nの基準方向RDにおける成分と、基準値と、の差の大きさが過大である投影位置PP-nを補正できる。従って、平滑曲面SSの生体構成面BSに対する適合度が過度に低くなることを抑制できる。
これに対し、装着体設計支援装置10によれば、投影位置PP-nの基準方向RDにおける成分が、当該投影位置PP-nに隣接する投影位置と過度に大きく異なる投影位置PP-nを補正できる。従って、平滑曲面SSの生体構成面BSに対する適合度が過度に低くなることを抑制できる。
これに対し、装着体設計支援装置10によれば、標本位置SP-nを通るとともに基準方向RDにて延在する直線上に生体構成面BSが存在しない場合、当該標本位置SP-nに対する投影位置PP-nが、当該投影位置PP-nに隣接する投影位置に基づいて決定される。従って、平滑曲面SSの生体構成面BSに対する適合度が過度に低くなることを抑制できる。
11 処理装置
12 記憶装置
13 入力装置
14 出力装置
101 生体構成面形状情報生成部
102 基準方向情報受付部
103 位置情報受付部
104 投影位置情報取得部
105 平滑曲面情報取得部
106 装着体形状情報生成部
107 異常通知情報出力部
AR 装着体対応領域
BS 生体構成面
BU1 バス
CC 交差立体
MC1 第1移動立体
MC2 第2移動立体
PL 基準平面
PP-1~PP-N 投影位置
RD 基準方向
SC-1,SC-3,SC-13,SC-15 隅拡張補助位置
SP-1~SP-N 標本位置
SR-3,SR-6,SR-9,SR-12,SR-15,SL-1,SL-4,SL-7,SL-10,SL-13 長辺拡張補助位置
SS 平滑曲面
SU-1,SU-2,SU-3,SD-13,SD-14,SD-15 短辺拡張補助位置
Claims (10)
- 生体を構成する部分の表面である生体構成面に装着される装着体の設計を支援する装着体設計支援装置であって、
前記生体構成面に対して基準となる方向である基準方向を表す基準方向情報を受け付ける基準方向情報受付部と、
前記基準方向に直交する平面である基準平面における、前記装着体に対応する領域である装着体対応領域の位置を表す位置情報を受け付ける位置情報受付部と、
前記生体構成面の三次元形状を表す生体構成面形状情報と、前記受け付けられた基準方向情報と、前記受け付けられた位置情報と、に基づいて、前記基準平面における前記装着体対応領域内の複数の標本位置が前記基準方向にて前記生体構成面にそれぞれ投影された複数の投影位置を表す投影位置情報を取得する投影位置情報取得部と、
前記取得された投影位置情報に基づいて、前記複数の投影位置を制御点群として用いることにより定められる平滑な曲面である平滑曲面を表す平滑曲面情報を取得する平滑曲面情報取得部と、
前記取得された平滑曲面情報に基づいて、前記平滑曲面の少なくとも一部を前記装着体が有するように前記装着体の三次元形状を表す装着体形状情報を生成する装着体形状情報生成部と、
を備える、装着体設計支援装置。 - 請求項1に記載の装着体設計支援装置であって、
前記装着体形状情報生成部は、前記平滑曲面を前記基準方向に沿って第1距離だけ移動させることにより形成される第1移動立体と、前記装着体対応領域を前記基準方向に沿って前記第1距離よりも長い第2距離だけ移動させることにより形成される第2移動立体と、が交差することにより生成される交差立体の三次元形状を表す交差立体情報を生成し、前記生成された交差立体情報に基づいて前記装着体形状情報を生成する、装着体設計支援装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の装着体設計支援装置であって、
前記装着体対応領域は、長方形状であり、
前記複数の標本位置は、格子状に位置する、装着体設計支援装置。 - 請求項3に記載の装着体設計支援装置であって、
前記平滑曲面情報取得部は、前記装着体対応領域の外縁を構成する4つの辺のそれぞれに対して、当該辺、及び、前記基準方向のそれぞれに直交し、且つ、前記装着体対応領域の外方へ向かう方向である拡張方向へ、当該辺上に位置する標本位置に対する投影位置を移動させた補助位置を、前記複数の投影位置に加えて前記制御点群として用いる、装着体設計支援装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の装着体設計支援装置であって、
前記投影位置情報取得部は、前記複数の標本位置の1つである着目標本位置に対する投影位置の前記基準方向における成分と、基準値と、の差の大きさが閾値よりも大きい場合、当該着目標本位置に対する投影位置を、当該着目標本位置に隣接する標本位置に対する投影位置に基づいて補正する、装着体設計支援装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の装着体設計支援装置であって、
前記投影位置情報取得部は、前記複数の標本位置に対する前記複数の投影位置の前記基準方向における成分を二値化することにより、前記複数の標本位置のそれぞれに、第1値又は第2値からなる2つの値のいずれかを割り当てるとともに、前記複数の標本位置の1つである着目標本位置に割り当てられた値と異なる値が、当該着目標本位置に隣接するすべての標本位置に割り当てられた場合、当該着目標本位置に対する投影位置を、当該着目標本位置に隣接する標本位置に対する投影位置に基づいて補正する、装着体設計支援装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の装着体設計支援装置であって、
前記投影位置情報取得部は、前記複数の標本位置の1つである着目標本位置を通るとともに前記基準方向にて延在する直線上に前記生体構成面が存在しない場合、当該着目標本位置に対する投影位置を、当該着目標本位置に隣接する標本位置に対する投影位置に基づいて決定する、装着体設計支援装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の装着体設計支援装置であって、
前記複数の標本位置の総数に対する、前記複数の標本位置のうちの、当該標本位置を通るとともに前記基準方向にて延在する直線上に前記生体構成面が存在しない標本位置の数の比が異常閾値よりも大きい場合、前記装着体形状情報を正常に生成できない旨を表す異常通知情報を出力する異常通知情報出力部を備える、装着体設計支援装置。 - 生体を構成する部分の表面である生体構成面に装着される装着体の設計を支援する装着体設計支援方法であって、
前記生体構成面に対して基準となる方向である基準方向を表す基準方向情報を受け付け、
前記基準方向に直交する平面である基準平面における、前記装着体に対応する領域である装着体対応領域の位置を表す位置情報を受け付け、
前記生体構成面の三次元形状を表す生体構成面形状情報と、前記受け付けられた基準方向情報と、前記受け付けられた位置情報と、に基づいて、前記基準平面における前記装着体対応領域内の複数の標本位置が前記基準方向にて前記生体構成面にそれぞれ投影された複数の投影位置を表す投影位置情報を取得し、
前記取得された投影位置情報に基づいて、前記複数の投影位置を制御点群として用いることにより定められる平滑な曲面である平滑曲面を表す平滑曲面情報を取得し、
前記取得された平滑曲面情報に基づいて、前記平滑曲面の少なくとも一部を前記装着体が有するように前記装着体の三次元形状を表す装着体形状情報を生成する、
ことを含む、装着体設計支援方法。 - 生体を構成する部分の表面である生体構成面に装着される装着体の設計を支援する処理をコンピュータに実行させる装着体設計支援プログラムであって、
前記処理は、
前記生体構成面に対して基準となる方向である基準方向を表す基準方向情報を受け付け、
前記基準方向に直交する平面である基準平面における、前記装着体に対応する領域である装着体対応領域の位置を表す位置情報を受け付け、
前記生体構成面の三次元形状を表す生体構成面形状情報と、前記受け付けられた基準方向情報と、前記受け付けられた位置情報と、に基づいて、前記基準平面における前記装着体対応領域内の複数の標本位置が前記基準方向にて前記生体構成面にそれぞれ投影された複数の投影位置を表す投影位置情報を取得し、
前記取得された投影位置情報に基づいて、前記複数の投影位置を制御点群として用いることにより定められる平滑な曲面である平滑曲面を表す平滑曲面情報を取得し、
前記取得された平滑曲面情報に基づいて、前記平滑曲面の少なくとも一部を前記装着体が有するように前記装着体の三次元形状を表す装着体形状情報を生成する、
ことを含む、装着体設計支援プログラム。
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