JP5131790B2 - Surgery simulation apparatus, surgery simulation method, and program - Google Patents

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Abstract

A device for simulating surgery after acquiring information about a three-dimensional object to which elasticity information is added by using two-dimensional image created by a medical apparatus such as a CT, an MRI, or a PET.  For the surgery simulation, from a first mesh information set and a surgery information set, a second mesh information set corresponding to a deformed shape is acquired.

Description

本発明は、三次元の物体を示す画像を出力したり、三次元の物体を示す画像に対して操作したりできる手術シミュレーション装置等に関するものである。   The present invention relates to a surgical simulation apparatus and the like that can output an image showing a three-dimensional object or operate an image showing a three-dimensional object.

CTやMRIなどによって計測された患者の医用画像集合(三次元画像)を用いて手術プロセスを表現し、手術計画、術中支援、臨床教育、患者への説明などに用いることが考えられている。一方、手術シミュレーションにおいて、医用画像集合には含まれない人体の形状(構造)や物理特性、手術内容に関する情報を取り扱い、手術シミュレーションのユーザである医師が望む形で表現する必要がある。   It is considered that a surgical process is expressed using a set of medical images (three-dimensional images) of a patient measured by CT, MRI, etc., and used for surgical planning, intraoperative support, clinical education, explanation to a patient, and the like. On the other hand, in a surgical simulation, it is necessary to handle information on the shape (structure), physical characteristics, and surgical content of a human body that is not included in a medical image set, and express it in a form desired by a doctor who is a user of the surgical simulation.

かかる要求を受けて、従来、三次元物体の変形を指示する変形指示に基づいて、格納している三次元物体の第一メッシュ情報を変形し、第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得部と、前記第二メッシュ情報に基づいて、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得し、格納している3Dボクセル情報から変形後の各点の色情報を決定し、決定した各点の色情報に基づいて、第一スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第二スライス情報群を取得し、当該第二スライス情報群を表示する情報処理装置があった。かかる情報処理装置により、三次元物体の形状の変化を、表面及び内部の色情報を伴って、実時間で描出することができた(特許文献1参照)。   In response to such a request, conventionally, second mesh information acquisition is performed in which first mesh information of a stored three-dimensional object is deformed and second mesh information is acquired based on a deformation instruction that instructs deformation of the three-dimensional object. A first slice information group that is a plurality of slice information based on the second mesh information and the color information of each point after deformation is determined from the stored 3D voxel information. There has been an information processing apparatus that sets new color information for each point of the first slice information group based on the color information of the point, acquires the second slice information group, and displays the second slice information group. With this information processing apparatus, the change in the shape of the three-dimensional object can be depicted in real time with the color information on the surface and inside (see Patent Document 1).

また、X線CT装置におけるCT値から、生体組織の柔軟性、堅牢性を硬さで表現することを可能にする技術があった(特許文献2参照)。この技術は、計測された被測定物質のX線吸収値を入力する入力手段と、複数の参照物質についてX線吸収値データと硬さデータの対応関係を記憶する対応関係記憶手段と、前記入力された被測定物質のX線吸収値から前記対応関係を用いて被測定物質の硬さに変換する演算を行う演算手段と、その変換された被測定物質の硬さを出力する出力手段を備えている物質硬さ測定装置である。   In addition, there has been a technique that enables the flexibility and robustness of a living tissue to be expressed by hardness from the CT value in the X-ray CT apparatus (see Patent Document 2). This technique includes input means for inputting measured X-ray absorption values of a substance to be measured, correspondence storage means for storing correspondence relations between X-ray absorption value data and hardness data for a plurality of reference substances, and the input A calculating means for calculating the hardness of the measured substance from the X-ray absorption value of the measured substance using the correspondence relationship, and an output means for outputting the converted hardness of the measured substance It is a material hardness measuring device.

WO2006/013813(第1頁、第1図等)WO 2006/013813 (first page, FIG. 1 etc.) 特開2002−310945(第1頁、第1図等)JP 2002-310945 (first page, FIG. 1 etc.)

しかしながら、従来の装置においては、手術に特有の情報である手術情報を用いて、適切に手術のシミュレーションを行うことができなかった。   However, in the conventional apparatus, it is not possible to appropriately simulate the operation using the operation information that is information specific to the operation.

また、従来の装置においては、シミュレーションのために対象領域の抽出、表面定義などを経て、メッシュ形式などで明確に形状を定義することが必要であった。また、物理条件(弾性値や境界条件など)の設定も必要であり、情報処理装置に対して、生体の弾性分布を手作業で定義したり、手術のプロセスを表現したりする等のために時間を要していた。   Further, in the conventional apparatus, it is necessary to define the shape clearly in a mesh format or the like through extraction of a target region, surface definition, and the like for simulation. It is also necessary to set physical conditions (such as elastic values and boundary conditions), so that the information processing device can manually define the elastic distribution of the living body, express the surgical process, etc. It took time.

また、医療現場では、手術の頻度の多さ等から、映画などのように人手と時間を割いてデータ(例えば、弾性情報など)を準備することはできず、迅速に手術シミュレーションが実施できることが強く望まれていた。また、医師が、メッシュなどの工学的な専門知識を必要とせずに実施できることが望まれていた。   Also, in the medical field, due to the frequency of surgery, etc., it is not possible to prepare data (for example, elasticity information) by manpower and time as in movies, etc., and surgery simulation can be performed quickly. It was strongly desired. Further, it has been desired that doctors can carry out without requiring engineering expertise such as mesh.

本第一の発明の手術シミュレーション装置は、三次元の物体のボリュームテクスチャである3Dボクセル情報を複数の平面で切り出した結果の二次元の画像データに基づいて構成される情報であるスライス情報であり、位置を示す情報である位置情報と色についての情報である色情報を有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を有するスライス情報群を格納し得るスライス情報群格納部と、三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報を格納し得る第一メッシュ情報格納部と、手術に関する情報である手術情報を格納し得る手術情報格納部と、スライス情報群格納部のスライス情報群を出力するスライス情報群出力部と、スライス情報群出力部が出力したスライス情報群の所定の点または領域に対する指示であり、手術に関する指示である手術指示を受け付ける指示受付部と、指示受付部が受け付けた手術指示と手術情報に基づいて、第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得部と、第二メッシュ情報に基づいて、スライス情報群格納部から、色情報を有しない複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する第一スライス情報群取得部と、第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の各点であり、3Dボクセル情報の点に対応する各点の色情報を決定する色情報決定部と、色情報決定部が決定した各点の色情報に基づいて、第一スライス情報群取得部が取得した第一スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得部と、第二スライス情報群を出力する変形物体出力部とを具備する手術シミュレーション装置である。   The surgery simulation apparatus according to the first aspect of the present invention is slice information that is information configured based on two-dimensional image data obtained by cutting out 3D voxel information, which is a volume texture of a three-dimensional object, in a plurality of planes. A slice information group storage unit that can store a slice information group having a plurality of slice information composed of information on a plurality of points having position information that is information indicating a position and color information that is information about a color; A first mesh information storage unit that can store first mesh information that is information of a three-dimensional mesh of the original object, a surgery information storage unit that can store surgery information that is information about surgery, and a slice information group storage unit A slice information group output unit for outputting a slice information group, and an instruction for a predetermined point or region of the slice information group output by the slice information group output unit Yes, an instruction reception unit that receives an operation instruction that is an instruction related to an operation, and based on the operation instruction and operation information received by the instruction reception unit, the first mesh information is deformed, and the second mesh information that configures the deformed shape is First slice information group acquisition for acquiring a second slice information group that is a plurality of slice information that does not have color information from the slice information group storage unit based on the second mesh information acquisition unit and the second mesh information to be acquired And a color information determination unit that determines color information of each point corresponding to a point of 3D voxel information, which is each point of a plurality of slice information constituting the first slice information group, and a color information determination unit Based on the color information of each point, second slice information that sets new color information for each point of the first slice information group acquired by the first slice information group acquisition unit and acquires the second slice information group An acquisition unit, a surgical simulation apparatus for and a deformed object output portion that outputs the second slice information group.

かかる構成により、手術情報を用いて手術シミュレーションが可能となる。   With this configuration, surgery simulation can be performed using surgery information.

また、本第二の発明の手術シミュレーション装置は、第一の発明に対して、人体の構造を示す情報であり、人体の部分の位置を示す情報である人体特徴点位置情報を有する解剖学的情報を格納し得る解剖学的情報格納部と、解剖学的情報を用いて、第一メッシュ情報を補正し、新たな第一メッシュ情報を構成するメッシュ情報補正部とをさらに具備し、第二メッシュ情報取得部は、指示受付部が受け付けた手術指示と手術情報に基づいて、メッシュ情報補正部が構成した新たな第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する手術シミュレーション装置である。   The surgical simulation apparatus according to the second aspect of the present invention is an anatomical structure having human body feature point position information, which is information indicating the structure of the human body and information indicating the position of the human body part. An anatomical information storage unit that can store information; and a mesh information correction unit that corrects the first mesh information using the anatomical information and forms new first mesh information; The mesh information acquisition unit deforms the new first mesh information configured by the mesh information correction unit based on the operation instruction and the operation information received by the instruction reception unit, and acquires the second mesh information constituting the deformed shape. This is a surgical simulation device.

かかる構成により、手術情報を用いて、精度の高い手術シミュレーションが可能となる。   With this configuration, it is possible to perform highly accurate surgery simulation using surgery information.

また、本第三の発明の手術シミュレーション装置は、第一の発明に対して、手術情報は、切開創の位置を示す情報である切開創位置情報を有し、第二メッシュ情報取得部は、指示受付部が受け付けた手術指示と手術情報が有する切開創位置情報に基づいて、第一メッシュ情報内の点であり、切開創位置情報に対応する点のうち、切開創の左側にある点は左側に移動し、切開創の右側にある点は右側に移動して、切開創が開くように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する手術シミュレーション装置である。   Further, in the surgery simulation apparatus of the third invention, in contrast to the first invention, the surgery information has incision position information which is information indicating the position of the incision, and the second mesh information acquisition unit Based on the surgical instruction received by the instruction receiving unit and the incision position information included in the surgical information, the point in the first mesh information, and the point on the left side of the incision wound among the points corresponding to the incision wound position information is A surgical simulation device that moves to the left side, moves the point on the right side of the incision to the right side, deforms the second mesh information so that the incision opens, and acquires the second mesh information constituting the deformed shape is there.

かかる構成により、手術情報を用いて、切開の手術シミュレーションが可能となる。   With this configuration, it is possible to perform an incision surgery simulation using surgery information.

また、本第四の発明の手術シミュレーション装置は、第一の発明に対して、手術情報は、ひねる動作が行われる点または領域の情報である捻り位置情報を有し、第二メッシュ情報取得部は、指示受付部が受け付けた手術指示と手術情報が有する捻り位置情報に基づいて、第一メッシュ情報内の点であり、捻り位置情報に対応する点を移動して、捻るように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する手術シミュレーション装置である。   Further, in the surgery simulation apparatus of the fourth invention, compared to the first invention, the surgery information has twist position information which is information of a point or a region where a twisting operation is performed, and a second mesh information acquisition unit Is a point in the first mesh information based on the operation instruction received by the instruction receiving unit and the torsion position information included in the operation information, and the second mesh is moved so that the point corresponding to the torsion position information is moved and twisted It is a surgery simulation apparatus which deforms information and acquires the second mesh information which constitutes the deformed shape.

かかる構成により、手術情報を用いて、ひねる動作の手術シミュレーションが可能となる。   With this configuration, a surgical simulation of a twisting operation can be performed using the surgical information.

また、本第五の発明の手術シミュレーション装置は、第一の発明に対して、手術情報は、つまむ動作が行われる点または領域の情報である摘み位置情報を有し、第二メッシュ情報取得部は、指示受付部が受け付けた手術指示と手術情報が有する摘み位置情報に基づいて、第一メッシュ情報内の点であり、摘み位置情報に対応する点を移動して、摘むように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する手術シミュレーション装置である。   Further, in the surgery simulation apparatus of the fifth invention, the surgery information has pick position information which is information of a point or an area where a pinch operation is performed, and the second mesh information acquisition unit, relative to the first invention Is a point in the first mesh information based on the operation instruction received by the instruction receiving unit and the operation position information included in the operation information, and the second mesh information is moved to move the point corresponding to the operation position information. It is a surgery simulation device which acquires the 2nd mesh information which changes shape and constitutes the shape which changed.

かかる構成により、手術情報を用いて、つまむ動作の手術シミュレーションが可能となる。   With this configuration, it is possible to perform a surgical simulation of a pinch operation using surgical information.

また、本第六の発明の手術シミュレーション装置は、第一から第五いずれかの発明に対して、人体の構造を示す情報であり、人体の部分の位置を示す情報である人体特徴点位置情報を有する解剖学的情報を格納し得る解剖学的情報格納部と、前記解剖学的情報を用いて、前記第一メッシュ情報を補正し、新たな第一メッシュ情報を構成するメッシュ情報補正部とをさらに具備する手術シミュレーション装置である。   Further, the surgery simulation apparatus of the sixth aspect of the invention is human body feature point position information which is information indicating the structure of the human body and information indicating the position of the part of the human body with respect to any one of the first to fifth aspects of the invention. An anatomical information storage unit that can store anatomical information, a mesh information correction unit that corrects the first mesh information using the anatomical information, and constitutes new first mesh information; The surgical simulation apparatus further comprising:

かかる構成により、被験者に合致した第一メッシュ情報を用いて、適切に手術シミュレーションができる。   With this configuration, it is possible to appropriately perform a surgery simulation using the first mesh information that matches the subject.

また、本第七の発明の手術シミュレーション装置は、第一から第六いずれかの発明に対して、複数の各スライス情報を構成する各点に対して、弾性についての情報である弾性情報を付加し、位置情報と弾性情報とを少なくとも有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を構成する弾性情報付加部をさらに具備し、スライス情報群出力部は、弾性情報付加部が構成したスライス情報群を出力し、指示受付部は、スライス情報群出力部が出力したスライス情報群の所定の点または領域に対する指示を受け付け、指示に対応する点または領域を構成する点の、1以上の位置情報を取得する位置情報取得部と、位置情報取得部が取得した1以上の位置情報と対になる1以上の弾性情報を取得する弾性情報取得部と、弾性情報取得部が取得した1以上の弾性情報を出力する弾性情報出力部とをさらに具備する手術シミュレーション装置である。   In addition, the surgery simulation apparatus according to the seventh aspect of the invention adds elasticity information, which is information about elasticity, to each point constituting each piece of slice information with respect to any one of the first to sixth aspects. And an elastic information adding unit that configures a plurality of slice information composed of information of a plurality of points having at least position information and elasticity information, and the slice information group output unit is configured by the elastic information adding unit The slice information group is output, and the instruction reception unit receives an instruction for a predetermined point or region of the slice information group output by the slice information group output unit, and includes one or more points constituting the point or region corresponding to the instruction A position information acquisition unit that acquires position information, an elastic information acquisition unit that acquires one or more pieces of elasticity information paired with one or more pieces of position information acquired by the position information acquisition unit, and an elasticity information acquisition unit A surgical simulation apparatus further comprising an elasticity information output unit for outputting one or more elastic information.

かかる構成により、三次元の物体の画像に対して、弾性情報を自動的に付加することができる。そのために、例えば、手術シミュレーションの前に、弾性情報を手入力する多大な手間を省くことができる。   With this configuration, elasticity information can be automatically added to an image of a three-dimensional object. For this reason, for example, it is possible to save a great deal of time and effort to manually input elasticity information before a surgical simulation.

また、本第八の発明の手術シミュレーション装置は、第一の発明に対して、三次元の物体の三次元空間をサンプリングする点を構成する位置情報を有するサンプリング位置情報を、複数取得するサンプリング位置情報取得部をさらに具備し、第一メッシュ情報格納部に格納されている第一メッシュ情報は、複数のサンプリング位置情報により構成される手術シミュレーション装置である。   Further, the surgical simulation apparatus of the eighth invention is a sampling position for acquiring a plurality of sampling position information having position information constituting a point for sampling a three-dimensional space of a three-dimensional object, relative to the first invention. The first mesh information further comprising an information acquisition unit and stored in the first mesh information storage unit is a surgical simulation device configured by a plurality of sampling position information.

かかる構成により、変形のために必要なメッシュ情報も自動取得ができる。そのために、例えば、手術シミュレーションの前に、明確に三次元形状を定義する必要がなく、例えば、医用画像集合を与えるだけで、手術シミュレーションが実現できる。   With this configuration, mesh information necessary for deformation can be automatically acquired. Therefore, for example, it is not necessary to clearly define a three-dimensional shape before the surgery simulation. For example, the surgery simulation can be realized only by providing a medical image set.

また、本第九の発明の手術シミュレーション装置は、第七または第八の発明に対して、弾性情報付加部は、複数の各スライス情報を構成する各点のCT値を用いて、弾性情報を取得する弾性情報取得手段と、弾性情報取得手段が取得した弾性情報を、複数の各スライス情報を構成する各点に対して付加する弾性情報付加手段とを具備する手術シミュレーション装置である。   Further, in the surgery simulation apparatus of the ninth aspect of the invention, in contrast to the seventh or eighth aspect of the invention, the elasticity information adding unit uses the CT value of each point constituting a plurality of pieces of slice information to obtain elasticity information. An operation simulation apparatus comprising: elasticity information acquisition means to acquire; and elasticity information addition means for adding the elasticity information acquired by the elasticity information acquisition means to each point constituting each of a plurality of pieces of slice information.

かかる構成により、複数の各スライス情報を構成する各点の色情報(例えば、濃淡値)を用いて、弾性情報を自動的に取得できる。そのため、簡単に相当程度の精度を有する弾性情報を自動生成できる。   With this configuration, elasticity information can be automatically acquired using color information (for example, gray value) of each point constituting a plurality of pieces of slice information. Therefore, it is possible to automatically generate elasticity information having a considerable degree of accuracy.

また、本第十の発明の手術シミュレーション装置は、第七の発明に対して、1以上の特異点を示す情報である特異点情報を受け付ける特異点情報受付部をさらに具備し、弾性情報付加部は、1以上の特異点からの距離を取得する距離取得手段をさらに具備し、弾性情報取得手段は、複数の各スライス情報を構成する各点の色情報と、距離取得手段が取得した距離を用いて弾性情報を取得する手術シミュレーション装置である。   Further, the surgery simulation apparatus of the tenth aspect of the invention further includes a singular point information receiving unit that receives singular point information that is information indicating one or more singular points, as compared with the seventh aspect, and an elastic information adding unit Further includes a distance acquisition unit that acquires a distance from one or more singular points, and the elasticity information acquisition unit calculates the color information of each point constituting each of the plurality of slice information and the distance acquired by the distance acquisition unit. It is a surgery simulation device that uses it to acquire elasticity information.

かかる構成により、特異点(例えば、腫瘍のある点)からの距離を用いて、弾性情報を自動的に決定できる。そのために、例えば、腫瘍のある患者の手術シミュレーションを精度高く行なうことができる。   With this configuration, elasticity information can be automatically determined using the distance from a singular point (for example, a point with a tumor). Therefore, for example, a surgical simulation of a patient with a tumor can be performed with high accuracy.

本発明による手術シミュレーション装置によれば、適切な手術シミュレーションが可能となる。   According to the surgery simulation apparatus of the present invention, appropriate surgery simulation can be performed.

以下、情報処理装置等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of an information processing apparatus and the like will be described with reference to the drawings. In addition, since the component which attached | subjected the same code | symbol in embodiment performs the same operation | movement, description may be abbreviate | omitted again.

(実施の形態1)   (Embodiment 1)

本実施の形態において、弾性情報を自動的に付加し、当該弾性情報を用いて、シミュレーションを行うことができる情報処理装置について説明する。また、本実施の形態において、メッシュ情報も自動取得する情報処理装置について説明する。つまり、本実施の形態において、シミュレーション前に、三次元形状を定義せずに、弾性マップと局所的な空間の変形、歪みによって三次元画像上に物理現象を表現することにより、例えば、簡単に手術シミュレーションを行える情報処理装置について説明する。なお、本実施の形態において、例えば、CT値などの生体情報を用いて、弾性情報を決定する情報処理装置について説明する。   In the present embodiment, an information processing apparatus capable of automatically adding elasticity information and performing simulation using the elasticity information will be described. In the present embodiment, an information processing apparatus that automatically acquires mesh information will be described. In other words, in this embodiment, before the simulation, the physical phenomenon is expressed on the three-dimensional image by the deformation and distortion of the elastic map and the local space without defining the three-dimensional shape. An information processing apparatus capable of performing surgical simulation will be described. In this embodiment, for example, an information processing apparatus that determines elasticity information using biological information such as a CT value will be described.

図1は、本実施の形態における情報処理装置1のブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram of an information processing apparatus 1 in the present embodiment.

情報処理装置1は、入出力機器100、スライス情報群格納部101、第一メッシュ情報格納部102、弾性情報付加部103、サンプリング位置情報取得部104、第一メッシュ情報蓄積部105、指示受付部106、スライス情報群出力部107、位置情報取得部108、弾性情報取得部109、第二メッシュ情報取得部110、第一スライス情報群取得部111、色情報決定部112、第二スライス情報群取得部113、弾性情報出力部114、変形物体出力部115、物体情報格納部116、スライス情報群取得部117を具備する。   The information processing apparatus 1 includes an input / output device 100, a slice information group storage unit 101, a first mesh information storage unit 102, an elastic information addition unit 103, a sampling position information acquisition unit 104, a first mesh information storage unit 105, and an instruction reception unit. 106, slice information group output unit 107, position information acquisition unit 108, elasticity information acquisition unit 109, second mesh information acquisition unit 110, first slice information group acquisition unit 111, color information determination unit 112, second slice information group acquisition Unit 113, elasticity information output unit 114, deformed object output unit 115, object information storage unit 116, and slice information group acquisition unit 117.

弾性情報付加部103は、弾性情報取得手段1031、弾性情報付加手段1032を具備する。   The elasticity information addition unit 103 includes elasticity information acquisition means 1031 and elasticity information addition means 1032.

色情報決定部112は、対応点決定手段1121、色情報決定手段1122を具備する。   The color information determination unit 112 includes corresponding point determination means 1121 and color information determination means 1122.

入出力機器100は、出力されているスライス情報群に対する所定の点または領域に対する指示を入力し、かつ、弾性情報出力部114の出力を受け付け、当該出力に対応する力ベクトルを出力する。「対応する力ベクトルを出力する」ことは、例えば、モータ駆動により実現する。入出力機器100は、例えば、PHANToM(ファントム)や振動する入力機器等である。なお、例えば、出力が画面出力である場合、入出力機器100は、例えば、マウスとディスプレイである。入出力機器100は、2以上の機器から構成されていても良い。また、入出力機器100は、情報処理装置1に含まれると考えても、含まれないと考えても良い。なお、図1のブロック図において、情報処理装置1は入出力機器100を含む場合の図である。領域に対する指示は、例えば、手術の器具である術具のイメージを示す術具メタファを用いて、複数の点(ノード)を含む領域に対する指示である。術具メタファは、手術で利用されるはさみやピンセットの図柄を有する画像データでも良いし、直方体や球などの形状を有する図形データや三次元画像データ等でも良い。なお、術具メタファは、図示していない。術具メタファについては、例えば、特許文献1を参照のこと。   The input / output device 100 inputs an instruction for a predetermined point or region with respect to the output slice information group, receives the output of the elasticity information output unit 114, and outputs a force vector corresponding to the output. “Output the corresponding force vector” is realized by motor drive, for example. The input / output device 100 is, for example, a PHANToM (phantom) or a vibrating input device. For example, when the output is a screen output, the input / output device 100 is, for example, a mouse and a display. The input / output device 100 may be composed of two or more devices. Further, the input / output device 100 may be considered to be included or not included in the information processing apparatus 1. In the block diagram of FIG. 1, the information processing apparatus 1 includes an input / output device 100. The instruction for the region is, for example, an instruction for the region including a plurality of points (nodes) using a surgical instrument metaphor indicating an image of a surgical instrument that is a surgical instrument. The surgical instrument metaphor may be image data having scissors or tweezers patterns used in surgery, graphic data having a shape such as a rectangular parallelepiped or a sphere, or three-dimensional image data. The surgical instrument metaphor is not shown. For the surgical instrument metaphor, see, for example, Patent Document 1.

物体情報格納部116は、三次元の物体のボリュームテクスチャである3Dボクセル情報を格納し得る。3Dボクセル情報は、例えば、CTやMRIやPETなどの医用機器により取得される二次元画像の集合である。3Dボクセル情報は、例えば、CTやMRIなどで、人体の脳や、身体の中を撮影した二次元画像の集合である。3Dボクセル情報は、例えば、(x,y,z,col,弾性率)で構成される点の情報である。(x,y,z,col、弾性率)の(x,y,z)は、三次元空間内での座標情報である。「col」は、当該点の色情報である。「弾性率」は、当該点の弾力を示す値であり、弾性情報の一例である。なお、弾性率は、例えば、ヤング率であるが、剛性率、体積弾性率などとしても良い。また、弾性情報の例として、例えば、ヤング率、ポワソン比、破断値、摩擦係数などがある。点の情報は、アルファ値などの透明度についての情報である透明度情報を含んでも良い。3Dボクセル情報は、ここでは、点の間隔がなく、詰まっている点の情報であることが好適であるが、離散的な点の情報でも良い。なお、3Dボクセル情報は、(x,y,z,col)であり、弾性情報は、3Dボクセル情報への付加情報として保持していても良い。かかる場合も、3Dボクセル情報が弾性情報を有する、と考えても良い。物体情報格納部116は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。さらに、CT(コンピュータ断層撮影(Computed Tomography))は、放射線など(X線)を利用して物体を走査しコンピュータを用いて処理し、物体の内部画像を構成する技術である。CTには、ポジトロン断層法(PET)や単一光子放射断層撮影(SPECT)、や核磁気共鳴画像法(MRI)などの、コンピュータを用いて断面像を得る各種検査法を含む。   The object information storage unit 116 can store 3D voxel information that is a volume texture of a three-dimensional object. The 3D voxel information is a set of two-dimensional images acquired by a medical device such as CT, MRI, or PET. The 3D voxel information is, for example, a set of two-dimensional images obtained by photographing the human brain or the inside of the body by CT or MRI. The 3D voxel information is, for example, information on a point constituted by (x, y, z, col, elastic modulus). (X, y, z) of (x, y, z, col, elastic modulus) is coordinate information in a three-dimensional space. “Col” is color information of the point. “Elastic modulus” is a value indicating the elasticity of the point, and is an example of elasticity information. The elastic modulus is, for example, Young's modulus, but may be a rigidity modulus, a volume elastic modulus, or the like. Examples of elasticity information include, for example, Young's modulus, Poisson's ratio, rupture value, friction coefficient, and the like. The point information may include transparency information that is information about transparency such as an alpha value. Here, the 3D voxel information is preferably information on points that are clogged with no interval between points, but may be information on discrete points. The 3D voxel information is (x, y, z, col), and the elasticity information may be held as additional information to the 3D voxel information. In such a case, it may be considered that the 3D voxel information has elasticity information. The object information storage unit 116 is preferably a non-volatile recording medium, but can also be realized by a volatile recording medium. Further, CT (Computed Tomography) is a technique that scans an object using radiation or the like (X-rays) and processes it using a computer to construct an internal image of the object. CT includes various examination methods for obtaining cross-sectional images using a computer, such as positron tomography (PET), single photon emission tomography (SPECT), and nuclear magnetic resonance imaging (MRI).

スライス情報群取得部117は、物体情報格納部116に格納されている3Dボクセル情報から、視線に対して垂直で、かつ間隔が一定の複数のスライス情報を切り出し、スライス情報群を取得し、スライス情報群格納部101に少なくとも一時的に格納する。「視線に対して垂直である」とは、三次元物体が表示されている画面に垂直なベクトルである視線ベクトルに対して垂直である、ことである。なお、スライス情報は、平面を構成する点の情報の集合であり、通常、点間の間隔がなく、詰まっている。スライス情報群取得部117は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。スライス情報群取得部117の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The slice information group acquisition unit 117 extracts a plurality of slice information that is perpendicular to the line of sight and has a constant interval from the 3D voxel information stored in the object information storage unit 116, acquires a slice information group, At least temporarily stored in the information group storage unit 101. “Perpendicular to the line of sight” means being perpendicular to the line of sight vector, which is a vector perpendicular to the screen on which the three-dimensional object is displayed. Note that the slice information is a set of information of points constituting the plane, and is usually packed with no space between the points. The slice information group acquisition unit 117 can usually be realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the slice information group acquisition unit 117 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

スライス情報群格納部101は、複数のスライス情報を有するスライス情報群を格納し得る。スライス情報は、三次元の物体のボリュームテクスチャである3Dボクセル情報を複数の平面で切り出した結果の二次元の画像データに基づいて構成される情報である。スライス情報は、位置を示す情報である位置情報と色についての情報である色情報を有する複数の点の情報から構成される。また、スライス情報は、位置情報と色情報と弾性情報を有することが好適である。なお、スライス情報群格納部101は、物体情報格納部116に格納されている3Dボクセル情報から、取得されたスライス情報群を格納していても良い。さらに、スライス情報群は、スライス情報群取得部117が取得しても良い。   The slice information group storage unit 101 can store a slice information group having a plurality of slice information. The slice information is information configured based on two-dimensional image data obtained by cutting out 3D voxel information, which is a volume texture of a three-dimensional object, on a plurality of planes. The slice information includes position information that is information indicating a position and information on a plurality of points that have color information that is information about a color. The slice information preferably includes position information, color information, and elasticity information. Note that the slice information group storage unit 101 may store a slice information group acquired from 3D voxel information stored in the object information storage unit 116. Furthermore, the slice information group acquisition unit 117 may acquire the slice information group.

スライス情報群格納部101は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。スライス情報群格納部101にスライス情報が記憶される過程は問わない。例えば、記録媒体を介してスライス情報がスライス情報群格納部101で記憶されるようになってもよく、通信回線等を介して送信されたスライス情報がスライス情報群格納部101で記憶されるようになってもよく、あるいは、入力デバイスを介して入力されたスライス情報がスライス情報群格納部101で記憶されるようになってもよい。   The slice information group storage unit 101 is preferably a nonvolatile recording medium, but can also be realized by a volatile recording medium. The process in which slice information is stored in the slice information group storage unit 101 does not matter. For example, slice information may be stored in the slice information group storage unit 101 via a recording medium, and slice information transmitted via a communication line or the like may be stored in the slice information group storage unit 101. Alternatively, the slice information input via the input device may be stored in the slice information group storage unit 101.

第一メッシュ情報格納部102は、三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報を格納し得る。三次元メッシュの情報は、三次元物体を構成する点の情報の集合である。三次元メッシュの情報は、間隔が空いている点の情報の集合である。ここでの点の情報は、通常、(x,y,z,col,弾性情報)のデータ構造を有する情報である。ただし、点の情報は、(x,y,z)という座標情報のみでも良い。第一メッシュ情報は、後述する複数のサンプリング位置情報により構成されることは好適である。第一メッシュ情報格納部102は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。第一メッシュ情報格納部102に第一メッシュ情報が記憶される過程は問わない。例えば、記録媒体を介して第一メッシュ情報が第一メッシュ情報格納部102で記憶されるようになってもよく、通信回線等を介して送信された第一メッシュ情報が第一メッシュ情報格納部102で記憶されるようになってもよく、あるいは、入力デバイスを介して入力された第一メッシュ情報が第一メッシュ情報格納部102で記憶されるようになってもよい。   The first mesh information storage unit 102 can store first mesh information that is information about a three-dimensional mesh of a three-dimensional object. The three-dimensional mesh information is a set of information on points constituting the three-dimensional object. The information of the three-dimensional mesh is a set of information on points that are spaced apart. The point information here is usually information having a data structure of (x, y, z, col, elasticity information). However, the point information may be only coordinate information (x, y, z). The first mesh information is preferably composed of a plurality of sampling position information described later. The first mesh information storage unit 102 is preferably a nonvolatile recording medium, but can also be realized by a volatile recording medium. The process in which the first mesh information is stored in the first mesh information storage unit 102 does not matter. For example, the first mesh information may be stored in the first mesh information storage unit 102 via the recording medium, and the first mesh information transmitted via the communication line or the like is stored in the first mesh information storage unit. 102 may be stored, or the first mesh information input through the input device may be stored in the first mesh information storage unit 102.

弾性情報付加部103は、複数の各スライス情報を構成する各点に対して、弾性についての情報である弾性情報を、自動的に付加する。そして、弾性情報付加部103は、位置情報と色情報と弾性情報とを有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を構成する。弾性情報付加部103は、構成した複数のスライス情報をスライス情報群格納部101に蓄積する処理を行っても良い。また、弾性情報付加部103は、物体情報格納部116に格納されている3Dボクセル情報の各点に対して、弾性情報を付加しても良い。弾性情報付加部103が3Dボクセル情報の各点に対して弾性情報を付加する場合も、複数の各スライス情報を構成する各点に対して弾性についての情報である弾性情報を付加することと同意義であると考える。複数の各スライス情報を構成する各点は、3Dボクセル情報の各点でもあるからである。弾性情報付加部103は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。弾性情報付加部103の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The elasticity information adding unit 103 automatically adds elasticity information, which is information about elasticity, to each point constituting each of a plurality of pieces of slice information. The elasticity information adding unit 103 configures a plurality of pieces of slice information including information on a plurality of points having position information, color information, and elasticity information. The elasticity information adding unit 103 may perform processing for accumulating a plurality of configured slice information in the slice information group storage unit 101. The elasticity information adding unit 103 may add elasticity information to each point of the 3D voxel information stored in the object information storage unit 116. Even when the elasticity information adding unit 103 adds elasticity information to each point of the 3D voxel information, it is the same as adding elasticity information, which is information about elasticity, to each point constituting each piece of slice information. I think it is significant. This is because each point constituting each of the plurality of pieces of slice information is also each point of 3D voxel information. The elastic information adding unit 103 can be usually realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the elasticity information adding unit 103 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

弾性情報取得手段1031は、複数の各スライス情報を構成する各点(3Dボクセル情報の各点でも良い)の色情報を用いて、弾性情報を取得する。色情報とは、例えば、濃淡値である。弾性情報取得手段1031は、例えば、CT医用機器により取得される二次元画像の集合から取得された各スライス情報の各点が有するCT値(濃淡値の一例)に従って、例えば、濃い色ほど弾性情報を大きくし、薄い色ほど弾性情報を小さくするように、弾性情報を決定する。弾性情報取得手段1031は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。弾性情報取得手段1031の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The elasticity information acquisition unit 1031 acquires elasticity information using color information of each point (may be each point of 3D voxel information) constituting a plurality of pieces of slice information. The color information is, for example, a gray value. For example, according to the CT value (an example of the gray value) that each point of each slice information acquired from the set of two-dimensional images acquired by the CT medical device has, for example, the darker the color, the elastic information acquisition unit 1031 has elasticity information for the darker color The elasticity information is determined so that the elasticity information becomes smaller as the color becomes lighter. The elastic information acquisition unit 1031 can be usually realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the elasticity information acquisition unit 1031 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

弾性情報付加手段1032は、弾性情報取得手段1031が取得した弾性情報を、複数の各スライス情報を構成する各点(3Dボクセル情報の各点でも良い)に対して付加する。弾性情報付加手段1032は、例えば、スライス情報を構成する各点の構造(x,y,z,col,弾性情報)のうち、「弾性情報」を埋める処理を行う。弾性情報付加手段1032は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。弾性情報付加手段1032の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The elasticity information adding unit 1032 adds the elasticity information acquired by the elasticity information acquiring unit 1031 to each point (may be each point of 3D voxel information) constituting each piece of slice information. For example, the elasticity information adding unit 1032 performs a process of filling “elasticity information” in the structure (x, y, z, col, elasticity information) of each point constituting the slice information. The elastic information adding means 1032 can be usually realized by an MPU, a memory or the like. The processing procedure of the elasticity information adding means 1032 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

サンプリング位置情報取得部104は、三次元の物体の三次元空間をサンプリングする点を構成する位置情報を有するサンプリング位置情報を、複数取得する。サンプリング位置情報取得部104は、例えば、三次元の物体の三次元空間をX軸、Y軸、Z軸を10等分し、三次元空間内に点を構成し、当該点を示す位置情報をサンプリング位置情報としても良い。この点は、三次元の物体内または三次元の物体上の点であることは好適である。また、サンプリング位置情報取得部104は、例えば、三次元の物体の三次元空間をX,Y,Zのそれぞれの軸を10の幅で区切り、区切った交点の位置情報をサンプリング位置情報としても良い。その他、サンプリング位置情報取得部104がサンプリング位置情報を取得するアルゴリズムは問わない。サンプリング位置情報取得部104は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。サンプリング位置情報取得部104の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The sampling position information acquisition unit 104 acquires a plurality of sampling position information having position information that constitutes a point at which a three-dimensional space of a three-dimensional object is sampled. For example, the sampling position information acquisition unit 104 divides the three-dimensional space of the three-dimensional object into 10 equal parts on the X-axis, Y-axis, and Z-axis, configures points in the three-dimensional space, and stores position information indicating the points. Sampling position information may be used. This point is preferably a point in or on a three-dimensional object. Further, the sampling position information acquisition unit 104 may, for example, divide the three-dimensional space of the three-dimensional object by dividing each axis of X, Y, and Z by 10 widths and use the position information of the divided intersection as the sampling position information. . In addition, the algorithm by which the sampling position information acquisition unit 104 acquires the sampling position information does not matter. The sampling position information acquisition unit 104 can usually be realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the sampling position information acquisition unit 104 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

第一メッシュ情報蓄積部105は、サンプリング位置情報取得部104が取得した複数のサンプリング位置情報を用いて、当該第一メッシュ情報を第一メッシュ情報格納部102に蓄積する。例えば、サンプリング位置情報は、第一メッシュ情報を構成する各点である。第一メッシュ情報蓄積部105は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。第一メッシュ情報蓄積部105の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The first mesh information accumulation unit 105 accumulates the first mesh information in the first mesh information storage unit 102 using the plurality of sampling position information acquired by the sampling position information acquisition unit 104. For example, the sampling position information is each point constituting the first mesh information. The first mesh information storage unit 105 can usually be realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the first mesh information storage unit 105 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

指示受付部106は、指示を受け付ける。指示受付部106は、例えば、スライス情報群出力部107が出力したスライス情報群の所定の点または領域に対する指示を受け付ける。指示受付部106は、後述する手術指示を受け付けても良い。手術指示とは、手術に関する指示であり、例えば、切開する、ひねる、つまむ、などの指示である。または、指示受付部106が受け付ける手術指示は、一通りの指示でも良い。指示の入力手段は、上記の入出力機器100、キーボードやマウスやテンキーやメニュー画面によるもの等、何でも良い。指示受付部106は、キーボード等の入力手段のデバイスドライバーや、メニュー画面の制御ソフトウェア等で実現され得る。   The instruction receiving unit 106 receives an instruction. For example, the instruction receiving unit 106 receives an instruction for a predetermined point or region of the slice information group output by the slice information group output unit 107. The instruction receiving unit 106 may receive a surgical instruction to be described later. The operation instruction is an instruction related to an operation, for example, an instruction for incision, twisting, pinching and the like. Alternatively, the surgical instruction received by the instruction receiving unit 106 may be a single instruction. The instruction input means may be anything such as the input / output device 100, a keyboard, a mouse, a numeric keypad, or a menu screen. The instruction receiving unit 106 can be realized by a device driver for input means such as a keyboard, control software for a menu screen, or the like.

スライス情報群出力部107は、弾性情報付加部103が構成したスライス情報群を出力する。ここで、出力とは、ディスプレイへの表示、プロジェクターを用いた投影、外部の装置(表示装置)への送信、音出力、記録媒体への蓄積、他の処理装置や他のプログラム等への処理結果の引渡し等を含む概念である。スライス情報群出力部107は、ディスプレイやスピーカー等の出力デバイスを含むと考えても含まないと考えても良い。スライス情報群出力部107は、出力デバイスのドライバーソフトまたは、出力デバイスのドライバーソフトと出力デバイス等で実現され得る。   The slice information group output unit 107 outputs the slice information group configured by the elasticity information adding unit 103. Here, output refers to display on a display, projection using a projector, transmission to an external device (display device), sound output, storage in a recording medium, processing to other processing devices or other programs, etc. It is a concept that includes delivery of results. The slice information group output unit 107 may or may not include an output device such as a display or a speaker. The slice information group output unit 107 can be implemented by output device driver software, or output device driver software and an output device.

位置情報取得部108は、指示受付部106が受け付けた指示に対応する点または領域を構成する点の、1以上の位置情報を取得する。位置情報取得部108は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。位置情報取得部108の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The position information acquisition unit 108 acquires one or more pieces of position information of a point corresponding to the instruction received by the instruction receiving unit 106 or a point constituting an area. The position information acquisition unit 108 can be usually realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the position information acquisition unit 108 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

弾性情報取得部109は、位置情報取得部108が取得した1以上の位置情報と対になる1以上の弾性情報を取得する。かかる1以上の弾性情報は、スライス情報群格納部101に格納されているスライス情報群を構成する点の情報に含まれる弾性情報であり、位置情報取得部108が取得した1以上の位置情報と対になる1以上の弾性情報である。弾性情報取得部109が取得する弾性情報に対応する位置情報は、位置情報取得部108が取得したすべての位置情報でなくても良い。弾性情報取得部109は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。弾性情報取得部109の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The elasticity information acquisition unit 109 acquires one or more elasticity information pairs with the one or more position information acquired by the position information acquisition unit 108. The one or more pieces of elasticity information are elasticity information included in the information of points constituting the slice information group stored in the slice information group storage unit 101, and the one or more pieces of position information acquired by the position information acquisition unit 108 One or more pieces of elasticity information to be paired. The position information corresponding to the elasticity information acquired by the elasticity information acquisition unit 109 may not be all the position information acquired by the position information acquisition unit 108. The elasticity information acquisition unit 109 can be usually realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the elasticity information acquisition unit 109 is usually realized by software, and the software is recorded in a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

第二メッシュ情報取得部110は、指示受付部106が受け付けた指示に基づいて、第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。第二メッシュ情報のデータ構造は、通常、第一メッシュ情報と同じである。第二メッシュ情報取得部110が、第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する処理は、通常、有限要素法による処理であり、公知技術であるので、詳細な説明は省略する。第二メッシュ情報取得部110は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。第二メッシュ情報取得部110の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The second mesh information acquisition unit 110 deforms the first mesh information based on the instruction received by the instruction reception unit 106, and acquires the second mesh information constituting the deformed shape. The data structure of the second mesh information is usually the same as the first mesh information. The process in which the second mesh information acquisition unit 110 acquires the second mesh information that deforms the first mesh information and configures the deformed shape is usually a process by a finite element method, and is a known technique. The detailed explanation is omitted. The second mesh information acquisition unit 110 can usually be realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the second mesh information acquisition unit 110 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

第一スライス情報群取得部111は、第二メッシュ情報に基づいて、スライス情報群格納部101から、色情報を有しない複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。第一スライス情報群取得部111は、第一メッシュ情報に対して変形したメッシュ情報である第二メッシュ情報から構成される三次元物体をスライスして取得できる情報であるスライス情報を複数取得する。かかるスライス情報間の間隔は一定であることが好適である。また、複数のスライス情報は、視線ベクトルに対して垂直であることが好適である。また、第一スライス情報群を構成するスライス情報が色情報を有しない、とは、最終的に表示されない色であるダミーの色の色情報を有することも含む。第一スライス情報群取得部111は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。第一スライス情報群取得部111の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The first slice information group acquisition unit 111 acquires a first slice information group, which is a plurality of slice information having no color information, from the slice information group storage unit 101 based on the second mesh information. The first slice information group acquisition unit 111 acquires a plurality of slice information that is information that can be acquired by slicing a three-dimensional object composed of second mesh information that is mesh information deformed with respect to the first mesh information. It is preferable that the interval between the slice information is constant. The plurality of slice information is preferably perpendicular to the line-of-sight vector. Further, the fact that the slice information constituting the first slice information group does not have color information includes having dummy color information that is a color that is not finally displayed. The first slice information group acquisition unit 111 can usually be realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the first slice information group acquisition unit 111 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

色情報決定部112は、第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の各点であり、3Dボクセル情報の点に対応する各点の色情報を決定する。3Dボクセル情報の点に対応する各点は、3Dボクセル情報中の点であり、変形前の点である。色情報決定部112は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。色情報決定部112の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The color information determination unit 112 determines the color information of each point that corresponds to each point of the 3D voxel information that is each point of the plurality of slice information constituting the first slice information group. Each point corresponding to a point of 3D voxel information is a point in the 3D voxel information and is a point before deformation. The color information determination unit 112 can usually be realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the color information determination unit 112 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

対応点決定手段1121は、第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の各点に対応する、3Dボクセル情報の中の各点を決定する。なお、この3Dボクセル情報の中の各点は、変形前の各点である。対応点決定手段1121は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。対応点決定手段1121の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   Corresponding point determination means 1121 determines each point in the 3D voxel information corresponding to each point of the plurality of slice information constituting the first slice information group. In addition, each point in this 3D voxel information is each point before a deformation | transformation. Corresponding point determination means 1121 can usually be realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the corresponding point determination unit 1121 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

色情報決定手段1122は、対応点決定手段1121が決定した3Dボクセル情報の中の各点の色情報を取得する。色情報決定手段1122は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。色情報決定手段1122の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The color information determination unit 1122 acquires color information of each point in the 3D voxel information determined by the corresponding point determination unit 1121. The color information determination unit 1122 can be usually realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the color information determination unit 1122 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

第二スライス情報群取得部113は、色情報決定部112が決定した各点の色情報に基づいて、第一スライス情報群取得部111が取得した第一スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第二スライス情報群を取得する。つまり、第二スライス情報群取得部113は、第一スライス情報群取得部111が取得した第一スライス情報群の各点に新たな色情報として、色情報決定部112が決定した各点の色情報を設定する。かかる色情報を設定した複数のスライス情報が第二スライス情報群である。第二スライス情報群取得部113は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。第二スライス情報群取得部113の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The second slice information group acquisition unit 113 adds a new color to each point of the first slice information group acquired by the first slice information group acquisition unit 111 based on the color information of each point determined by the color information determination unit 112. Information is set and the second slice information group is acquired. That is, the second slice information group acquisition unit 113 uses the color of each point determined by the color information determination unit 112 as new color information for each point of the first slice information group acquired by the first slice information group acquisition unit 111. Set the information. A plurality of slice information set with such color information is a second slice information group. The second slice information group acquisition unit 113 can be usually realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the second slice information group acquisition unit 113 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

弾性情報出力部114は、弾性情報取得部109が取得した1以上の弾性情報を出力する。弾性情報の出力とは、弾性情報に基づいて、力についての情報(例えば、力ベクトル)を出力することでも良いし、弾性情報を表示することでも良いし、弾性情報に対応する色で表示すること等でも良い。つまり、弾性情報出力部114は、例えば、弾性情報取得部109が取得した1以上の弾性情報に基づいて、力についての情報(例えば、力ベクトル)を出力する。出力とは、ファントムなどの入出力機器100への信号の送付、ディスプレイへの表示、プリンタへの印字、音出力、外部の装置への送信等を含む概念である。ここでの音出力は、例えば、力を音の強弱で表現した出力である。弾性情報出力部114は、ソフトウェアや、ディスプレイやスピーカー等の出力デバイスのドライバーソフトまたは、出力デバイスのドライバーソフトと出力デバイス等で実現され得る。   The elasticity information output unit 114 outputs one or more elasticity information acquired by the elasticity information acquisition unit 109. The output of elasticity information may be output of information about force (for example, force vector) based on elasticity information, may display elasticity information, or is displayed in a color corresponding to elasticity information. It may be good. That is, the elasticity information output unit 114 outputs information about force (for example, a force vector) based on one or more elasticity information acquired by the elasticity information acquisition unit 109, for example. The output is a concept including sending a signal to the input / output device 100 such as a phantom, displaying on a display, printing on a printer, outputting sound, sending to an external device, and the like. The sound output here is, for example, an output in which force is expressed by the strength of sound. The elastic information output unit 114 can be realized by software, driver software of an output device such as a display or a speaker, or driver software of an output device and an output device.

変形物体出力部115は、第二スライス情報群を出力する。出力とは、ディスプレイへの表示、プリンタへの印字、外部の装置(例えば、表示装置を具備する装置)への送信、記録媒体への蓄積等を含む概念である。表示は、ディスプレイやプロジェクターなどへの出力を言う。第二スライス情報群の表示態様は問わない。変形物体出力部115は、第二スライス情報群を構成する複数のスライスの中で、ディスプレイの奥行きの深い方のスライスから順に出力することが好適である。変形物体出力部115は、ディスプレイやスピーカー等の出力デバイスを含むと考えても含まないと考えても良い。変形物体出力部115は、出力デバイスのドライバーソフトまたは、出力デバイスのドライバーソフトと出力デバイス等で実現され得る。   The deformed object output unit 115 outputs the second slice information group. The output is a concept including display on a display, printing on a printer, transmission to an external device (for example, a device having a display device), storage on a recording medium, and the like. Display refers to output to a display or projector. The display mode of the second slice information group is not limited. It is preferable that the deformed object output unit 115 sequentially outputs the slices having the deepest display depth among the plurality of slices constituting the second slice information group. The deformed object output unit 115 may or may not include an output device such as a display or a speaker. The deformed object output unit 115 can be implemented by output device driver software, or output device driver software and an output device.

次に、情報処理装置1の動作について図2のフローチャートを用いて説明する。   Next, the operation of the information processing apparatus 1 will be described using the flowchart of FIG.

(ステップS201)指示受付部106は、入出力機器100(キーボードやマウスなども場合もあり得る)からの指示を受け付けたか否かを判断する。指示を受け付ければステップS202に行き、指示を受け付けなければステップS201に戻る。   (Step S201) The instruction receiving unit 106 determines whether an instruction from the input / output device 100 (a keyboard or a mouse may be used) is received. If an instruction is accepted, the process goes to step S202, and if no instruction is accepted, the process returns to step S201.

(ステップS202)指示受付部106は、ステップS201で受け付けた指示が、情報処理装置1(例えば、手術シミュレーション)の起動指示であるか否かを判断する。起動指示であればステップS203に行き、起動指示でなければステップS205に行く。   (Step S202) The instruction receiving unit 106 determines whether or not the instruction received in step S201 is a start instruction for the information processing apparatus 1 (for example, surgery simulation). If it is a start instruction, go to step S203, and if it is not a start instruction, go to step S205.

(ステップS203)サンプリング位置情報取得部104および第一メッシュ情報蓄積部105は、メッシュ蓄積処理を行う。メッシュ蓄積処理について、図3のフローチャートを用いて説明する。   (Step S203) The sampling position information acquisition unit 104 and the first mesh information accumulation unit 105 perform a mesh accumulation process. The mesh accumulation process will be described with reference to the flowchart of FIG.

(ステップS204)弾性情報付加部103は、弾性情報付加処理を行う。弾性情報付加処理について、図4のフローチャートを用いて説明する。   (Step S204) The elasticity information adding unit 103 performs elasticity information adding processing. The elasticity information adding process will be described with reference to the flowchart of FIG.

(ステップS205)指示受付部106は、ステップS201で受け付けた指示が、スライス情報群の出力指示であるか否かを判断する。出力指示であればステップS206に行き、出力指示でなければステップS208に行く。   (Step S205) The instruction receiving unit 106 determines whether or not the instruction received in step S201 is an instruction to output a slice information group. If it is an output instruction, go to step S206, and if it is not an output instruction, go to step S208.

(ステップS206)スライス情報群出力部107は、スライス情報群格納部101からスライス情報群を読み出す。   (Step S206) The slice information group output unit 107 reads the slice information group from the slice information group storage unit 101.

(ステップS207)スライス情報群出力部107は、ステップS206で読み出したスライス情報群を出力する。ステップS201に戻る。なお、スライス情報群の出力により、三次元物体が表示される。   (Step S207) The slice information group output unit 107 outputs the slice information group read out in step S206. The process returns to step S201. A three-dimensional object is displayed by outputting the slice information group.

(ステップS208)指示受付部106は、ステップS201で受け付けた指示が、三次元物体の回転指示であるか否かを判断する。回転指示であればステップS209に行き、回転指示でなければステップS212に行く。   (Step S208) The instruction receiving unit 106 determines whether or not the instruction received in step S201 is a rotation instruction for a three-dimensional object. If it is a rotation instruction, the process proceeds to step S209, and if it is not a rotation instruction, the process proceeds to step S212.

(ステップS209)スライス情報群取得部117は、ステップS201で受け付けた回転指示に基づいて、視線ベクトルを取得する。視線ベクトルは、ディスプレイの表示面と垂直のベクトルである。回転指示は、マウス等の入出力機器100により入力される。マウスで三次元物体を回転させる処理は公知技術による処理であるので、詳細な説明は省略する。   (Step S209) The slice information group acquisition unit 117 acquires a line-of-sight vector based on the rotation instruction received in step S201. The line-of-sight vector is a vector perpendicular to the display surface of the display. The rotation instruction is input by the input / output device 100 such as a mouse. Since the process of rotating the three-dimensional object with the mouse is a process according to a known technique, a detailed description thereof is omitted.

(ステップS210)スライス情報群取得部117は、物体情報格納部116に格納されている3Dボクセル情報から、視線ベクトルに対して垂直で、かつ間隔が一定の複数のスライス情報を切り出し、スライス情報群を取得する。スライス情報の間隔の値は予め格納されている、とする。   (Step S210) The slice information group acquisition unit 117 cuts out a plurality of slice information that is perpendicular to the line-of-sight vector and has a constant interval from the 3D voxel information stored in the object information storage unit 116. To get. Assume that the interval value of slice information is stored in advance.

(ステップS211)スライス情報群取得部117は、ステップS207で取得したスライス情報群を、スライス情報群格納部101に、少なくとも一時蓄積する。ステップS207に行く。   (Step S211) The slice information group acquisition unit 117 at least temporarily accumulates the slice information group acquired in step S207 in the slice information group storage unit 101. Go to step S207.

(ステップS212)指示受付部106は、ステップS201で受け付けた指示が、点または領域の指示であるか否かを判断する。点または領域の指示であればステップS213に行き、点または領域の指示でなければステップS201に戻る。なお、点または領域の指示方法は、マウスを利用した方法など、問わない。   (Step S212) The instruction receiving unit 106 determines whether or not the instruction received in step S201 is a point or region instruction. If it is a point or area instruction, the process goes to step S213, and if it is not a point or area instruction, the process returns to step S201. Note that the point or region indication method may be any method using a mouse.

(ステップS213)位置情報取得部108は、ステップS201で受け付けた指示に対応する点、または領域を構成する点の、1以上の位置情報を取得する。   (Step S213) The position information acquisition unit 108 acquires one or more pieces of position information of a point corresponding to the instruction received in Step S201 or a point constituting an area.

(ステップS214)弾性情報取得部109は、位置情報取得部108が取得した1以上の位置情報と対になる1以上の弾性情報を、スライス情報群格納部101の各スライス情報、または物体情報格納部116の3Dボクセル情報から取得する。まず、弾性情報取得部109は、1以上の位置情報を有する点を、各スライス情報または3Dボクセル情報から検索する。次に、検索により得た点の弾性情報を取得する。   (Step S214) The elasticity information acquisition unit 109 stores one or more pieces of elasticity information paired with one or more pieces of position information acquired by the position information acquisition unit 108, and stores each piece of slice information or object information in the slice information group storage unit 101. Obtained from the 3D voxel information of the unit 116. First, the elasticity information acquisition unit 109 searches for points having one or more pieces of position information from each slice information or 3D voxel information. Next, the elasticity information of the point obtained by the search is acquired.

(ステップS215)弾性情報出力部114は、弾性情報取得部109が取得した1以上の弾性情報から出力する弾性情報を演算して、算出する。弾性情報出力部114が取得する弾性情報と、出力する弾性情報が異なる情報でも良い。例えば、取得する弾性情報が弾性率であり、出力する弾性情報が力であっても良い。この場合、弾性情報出力部114は、1または2以上の弾性情報の平均値を算出し、出力する弾性情報としても良い。また、例えば、弾性情報出力部114は、1以上の弾性情報の最大値を出力する弾性情報としても良い。また、例えば、弾性情報出力部114は、1以上の弾性情報の最小値を出力する弾性情報としても良い。その他、弾性情報出力部114は、1以上の弾性情報(e,e・・・、e)をパラメータに用いた所定の関数f(f(e,e・・・、e))により、出力する弾性情報を算出しても良い。(Step S215) The elasticity information output unit 114 calculates and calculates elasticity information output from one or more elasticity information acquired by the elasticity information acquisition unit 109. The elasticity information acquired by the elasticity information output unit 114 may be different from the elasticity information to be output. For example, the elastic information to be acquired may be an elastic modulus, and the elastic information to be output may be a force. In this case, the elasticity information output unit 114 may calculate an average value of one or more elasticity information and output the elasticity information. For example, the elasticity information output unit 114 may be elasticity information that outputs a maximum value of one or more elasticity information. Further, for example, the elasticity information output unit 114 may be elasticity information that outputs a minimum value of one or more elasticity information. In addition, the elasticity information output unit 114 has a predetermined function f (f (e 1 , e 2 ..., E n ) using one or more pieces of elasticity information (e 1 , e 2 ..., E n ) as parameters. )), The elastic information to be output may be calculated.

(ステップS216)弾性情報出力部114は、ステップS212で取得した1以上の弾性情報を、入出力機器100(通常、PHANToM)に出力する。   (Step S216) The elasticity information output unit 114 outputs the one or more elasticity information acquired in Step S212 to the input / output device 100 (usually PHANToM).

(ステップS217)入出力機器100は、モータ駆動により振動する。かかる処理により、ユーザに弾性が伝わる。   (Step S217) The input / output device 100 vibrates by driving the motor. By such processing, elasticity is transmitted to the user.

(ステップS218)変形物体出力部115は、変形されたスライス情報群(三次元物体)を出力する。かかる処理を変形処理と言い、図5、図6のフローチャートを用いて説明する。三次元物体の変形処理は、ステップS201における指示に対応する。つまり、例えば、ユーザが、PHANToMにより、ある点または領域を押下した際、押下した強さ(または、時間など)により、三次元物体は変形する。ステップS207に行く。   (Step S218) The deformed object output unit 115 outputs a deformed slice information group (three-dimensional object). Such processing is called deformation processing and will be described with reference to the flowcharts of FIGS. The deformation process of the three-dimensional object corresponds to the instruction in step S201. That is, for example, when the user presses a certain point or region with PHANToM, the three-dimensional object is deformed depending on the pressed strength (or time). Go to step S207.

なお、図2のフローチャートにおいて、ステップS215の変形処理は、ステップS213の前に行っても良い。   In the flowchart of FIG. 2, the deformation process in step S215 may be performed before step S213.

また、図2のフローチャートにおいて、ステップS203のメッシュ蓄積処理と、ステップS204の弾性情報付加処理のうちのどちらか一方のみを実行しても良い。かかる場合、通常、他方の処理に対応する手作業(データ作成)を行う必要がある。   Further, in the flowchart of FIG. 2, only one of the mesh accumulation process in step S203 and the elasticity information addition process in step S204 may be executed. In such a case, it is usually necessary to perform manual work (data creation) corresponding to the other process.

さらに、図2のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。   Further, in the flowchart of FIG. 2, the processing is ended by powering off or interruption for aborting the processing.

次に、ステップS203のメッシュ蓄積処理について、図3のフローチャートを用いて説明する。   Next, the mesh accumulation process of step S203 will be described using the flowchart of FIG.

(ステップS301)サンプリング位置情報取得部104は、三次元空間における分割幅x,y,zを取得する。分割幅x,y,zは、それぞれX軸、Y軸、Z軸を分割する場合の間隔を示す値である。サンプリング位置情報取得部104は、例えば、三次元空間のX軸、Y軸、Z軸の最大値を取得し、予め決められた分割数(n)を読み出し、X軸、Y軸、Z軸のそれぞれの最大値をn等分する分割幅x,y,zを取得する。   (Step S301) The sampling position information acquisition unit 104 acquires the division widths x, y, and z in the three-dimensional space. The division widths x, y, and z are values indicating intervals when dividing the X axis, the Y axis, and the Z axis, respectively. For example, the sampling position information acquisition unit 104 acquires the maximum values of the X axis, the Y axis, and the Z axis in the three-dimensional space, reads a predetermined division number (n), and reads the X axis, the Y axis, and the Z axis. A division width x, y, z that divides each maximum value into n equal parts is acquired.

(ステップS302)サンプリング位置情報取得部104は、カウンタiに1を代入する。   (Step S302) The sampling position information acquisition unit 104 substitutes 1 for a counter i.

(ステップS303)サンプリング位置情報取得部104は、iはn以下であるか否かを判断する。「i<=n」であればステップS304に行き、「i<=n」でなければ上位処理にリターンする。   (Step S303) The sampling position information acquisition unit 104 determines whether i is n or less. If “i <= n”, the process proceeds to step S304, and if “i <= n”, the process returns to the upper process.

(ステップS304)サンプリング位置情報取得部104は、カウンタjに1を代入する。   (Step S304) The sampling position information acquisition unit 104 substitutes 1 for a counter j.

(ステップS305)サンプリング位置情報取得部104は、jはn以下であるか否かを判断する。「j<=n」であればステップS306に行き、「j<=n」でなければステップS313に行く。   (Step S305) The sampling position information acquisition unit 104 determines whether j is n or less. If “j <= n”, go to step S306, and if “j <= n”, go to step S313.

(ステップS306)サンプリング位置情報取得部104は、カウンタkに1を代入する。   (Step S306) The sampling position information acquisition unit 104 assigns 1 to the counter k.

(ステップS307)サンプリング位置情報取得部104は、kはn以下であるか否かを判断する。「k<=n」であればステップS308に行き、「k<=n」でなければステップS312に行く。   (Step S307) The sampling position information acquisition unit 104 determines whether k is n or less. If “k <= n”, go to step S308, and if “k <= n”, go to step S312.

(ステップS308)サンプリング位置情報取得部104は、三次元の物体の三次元空間をサンプリングする点を構成する位置情報を有するサンプリング位置情報を算出する。サンプリング位置情報取得部104は、サンプリング位置情報((i−1)×x,(i−1)×y,(i−1)×z)を算出する。   (Step S308) The sampling position information acquisition unit 104 calculates sampling position information having position information constituting points for sampling the three-dimensional space of the three-dimensional object. The sampling position information acquisition unit 104 calculates sampling position information ((i−1) × x, (i−1) × y, (i−1) × z).

(ステップS309)サンプリング位置情報取得部104は、サンプリング位置情報((i−1)×x,(i−1)×y,(i−1)×z)が示す点が、三次元の物体内(その表面上も含む)に存在するか否かを判断する。三次元の物体内に存在すればステップS310に行き、三次元の物体内に存在しなければステップS311に行く。   (Step S309) The sampling position information acquisition unit 104 determines that the point indicated by the sampling position information ((i−1) × x, (i−1) × y, (i−1) × z) is within a three-dimensional object. It is determined whether or not it exists (including on its surface). If it exists in the three-dimensional object, the process goes to step S310, and if it does not exist in the three-dimensional object, the process goes to step S311.

(ステップS310)第一メッシュ情報蓄積部105は、サンプリング位置情報取得部104が取得したサンプリング位置情報を用いて第一メッシュ情報を構成し、当該第一メッシュ情報を第一メッシュ情報格納部102に蓄積する。第一メッシュ情報が、例えば、(x,y,z)の構造を有する場合、第一メッシュ情報蓄積部105は、サンプリング位置情報((i−1)×x,(i−1)×y,(i−1)×z)を、そのまま第一メッシュ情報格納部102に蓄積する。   (Step S310) The first mesh information storage unit 105 configures the first mesh information using the sampling position information acquired by the sampling position information acquisition unit 104, and stores the first mesh information in the first mesh information storage unit 102. accumulate. When the first mesh information has a structure of (x, y, z), for example, the first mesh information accumulation unit 105 performs sampling position information ((i−1) × x, (i−1) × y, (I-1) × z) is stored in the first mesh information storage unit 102 as it is.

(ステップS311)サンプリング位置情報取得部104は、カウンタkを1、インクリメントする。ステップS307に戻る。   (Step S311) The sampling position information acquisition unit 104 increments the counter k by 1. The process returns to step S307.

(ステップS312)サンプリング位置情報取得部104は、カウンタjを1、インクリメントする。ステップS305に戻る。   (Step S312) The sampling position information acquisition unit 104 increments the counter j by one. The process returns to step S305.

(ステップS313)サンプリング位置情報取得部104は、カウンタiを1、インクリメントする。ステップS303に戻る。   (Step S313) The sampling position information acquisition unit 104 increments the counter i by one. The process returns to step S303.

なお、図3のフローチャートは、メッシュ蓄積処理の一例に過ぎない。第一メッシュ情報を構成するサンプリング位置情報をどのようなアルゴリズムで取得するかは問わない。後述するような4面体を構成する外部の点を示す情報をサンプリング位置情報としても良い。   Note that the flowchart of FIG. 3 is merely an example of a mesh accumulation process. It does not matter what algorithm is used to acquire the sampling position information constituting the first mesh information. Information indicating external points constituting the tetrahedron as described later may be used as the sampling position information.

また、図3のフローチャートにおいて、X軸、Y軸、Z軸の分割数はすべて同じであったが、異なっていても良い。   In the flowchart of FIG. 3, the number of divisions of the X axis, the Y axis, and the Z axis are all the same, but may be different.

さらに、図3のフローチャートにおいて、ステップS309における判断処理は必須ではない。   Furthermore, in the flowchart of FIG. 3, the determination process in step S309 is not essential.

次に、ステップS204の弾性情報付加処理について、図4のフローチャートを用いて説明する。   Next, the elasticity information addition process of step S204 is demonstrated using the flowchart of FIG.

(ステップS401)弾性情報付加部103を構成する弾性情報取得手段1031は、カウンタiに1を代入する。   (Step S401) The elasticity information acquisition means 1031 constituting the elasticity information adding unit 103 substitutes 1 for the counter i.

(ステップS402)弾性情報取得手段1031は、複数の各スライス情報を構成する各点の中で、i番目の点が存在するか否かを判断する。i番目の点が存在すればステップS403に行き、i番目の点が存在しなければ上位処理にリターンする。なお、複数の各スライス情報は、スライス情報群格納部101に格納されているスライス情報である。また、弾性情報取得手段1031は、物体情報格納部116内の3Dボクセル情報を構成する各点の中で、i番目の点が存在するか否かを判断しても良い。   (Step S402) The elasticity information acquisition means 1031 determines whether or not the i-th point exists among the points constituting each of the plurality of pieces of slice information. If the i-th point exists, the process proceeds to step S403, and if the i-th point does not exist, the process returns to the upper process. The plurality of pieces of slice information are slice information stored in the slice information group storage unit 101. Further, the elasticity information acquisition unit 1031 may determine whether or not the i-th point exists among the points constituting the 3D voxel information in the object information storage unit 116.

(ステップS403)弾性情報取得手段1031は、i番目の点の色情報を取得する。なお、ここでは、弾性情報取得手段1031が取得する色情報は、色情報のうちの濃淡の値だけでも良い。   (Step S403) The elasticity information acquisition means 1031 acquires the color information of the i-th point. Here, the color information acquired by the elasticity information acquisition unit 1031 may be only the shade value of the color information.

(ステップS404)弾性情報取得手段1031は、色情報から弾性情報を算出する演算式「f(色情報)」を読み出し、当該演算式に色情報を代入し、弾性情報を取得する。なお、ここで演算式に代入する色情報は、ステップS403で取得した色情報である。   (Step S404) The elasticity information acquisition means 1031 reads an arithmetic expression “f (color information)” for calculating elasticity information from the color information, substitutes the color information for the arithmetic expression, and acquires elasticity information. Here, the color information to be substituted into the arithmetic expression is the color information acquired in step S403.

(ステップS405)弾性情報付加手段1032は、ステップS404で取得した弾性情報を書き込む。つまり、スライス情報群格納部101のスライス情報を構成する各点は、例えば、(x,y,z,色情報,弾性情報)の構造を有することとなる。弾性情報取得手段1031は、例えば、(x,y,z,色情報,弾性情報)のうちの弾性情報を書き込む。   (Step S405) The elasticity information adding means 1032 writes the elasticity information acquired in step S404. That is, each point constituting the slice information in the slice information group storage unit 101 has a structure of (x, y, z, color information, elasticity information), for example. The elasticity information acquisition unit 1031 writes, for example, elasticity information of (x, y, z, color information, elasticity information).

(ステップS406)弾性情報取得手段1031は、カウンタiを1、インクリメントする。ステップS402に戻る。   (Step S406) The elasticity information acquisition means 1031 increments the counter i by 1. The process returns to step S402.

なお、図4のフローチャートにおいて、スライス情報を構成する各点のデータ構造は問わない。   In the flowchart of FIG. 4, the data structure of each point constituting the slice information is not limited.

次に、ステップS218における変形処理について図5、図6のフローチャートを用いて説明する。   Next, the deformation process in step S218 will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

(ステップS501)第二メッシュ情報取得部110は、第一メッシュ情報格納部102から第一メッシュ情報を読み出す。   (Step S <b> 501) The second mesh information acquisition unit 110 reads the first mesh information from the first mesh information storage unit 102.

(ステップS502)第二メッシュ情報取得部110は、ステップS201で受け付けた指示に基づいて、ステップS501で読み出した第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。変形指示に基づいてメッシュ情報を変形する処理は、公知技術(有限要素法の技術)であるので、詳細な説明は省略する。   (Step S502) The second mesh information acquisition unit 110 deforms the first mesh information read in Step S501 based on the instruction received in Step S201, and acquires second mesh information constituting the deformed shape. Since the process of deforming the mesh information based on the deformation instruction is a known technique (technique of the finite element method), detailed description thereof is omitted.

(ステップS503)第一スライス情報群取得部111は、ステップS502で取得した第二メッシュ情報に基づいて、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。第二メッシュ情報が構成する三次元物体をスライスし、複数の平面の情報を得る。かかる平面の情報がスライス情報である。スライス情報は、座標情報(x,y,z)で示される点の集合であり、色情報は有さない。かかる場合、第一スライス情報群取得部111は、視線ベクトルに対して垂直となり、所定の間隔で、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。   (Step S503) The first slice information group acquisition unit 111 acquires a first slice information group, which is a plurality of slice information, based on the second mesh information acquired in step S502. A three-dimensional object formed by the second mesh information is sliced to obtain information on a plurality of planes. Such plane information is slice information. The slice information is a set of points indicated by coordinate information (x, y, z), and has no color information. In such a case, the first slice information group acquisition unit 111 acquires a first slice information group that is a plurality of slice information at a predetermined interval that is perpendicular to the line-of-sight vector.

(ステップS504)第二スライス情報群取得部113は、第二スライス情報群を取得する。かかる処理の詳細については、図6のフローチャートを用いて説明する。   (Step S504) The second slice information group acquisition unit 113 acquires a second slice information group. Details of such processing will be described with reference to the flowchart of FIG.

(ステップS505)変形物体出力部115は、ステップS504で取得した第二スライス情報群を出力する。上位関数にリターンする。   (Step S505) The deformed object output unit 115 outputs the second slice information group acquired in Step S504. Return to upper function.

次に、ステップS504における第二スライス情報群を取得する処理について、図6のフローチャートを用いて説明する。   Next, the process of acquiring the second slice information group in step S504 will be described using the flowchart of FIG.

(ステップS601)第二スライス情報群取得部113は、カウンタiに1を代入する。   (Step S601) The second slice information group acquisition unit 113 substitutes 1 for a counter i.

(ステップS602)第二スライス情報群取得部113は、i番目のスライス情報(未処理のスライス情報)が、第一スライス情報群の中に存在するか否かを判断する。i番目のスライス情報が存在すればステップS603に行き、i番目のスライス情報が存在しなければ上位関数にリターンする。   (Step S602) The second slice information group acquisition unit 113 determines whether or not the i-th slice information (unprocessed slice information) exists in the first slice information group. If the i-th slice information exists, the process goes to step S603, and if the i-th slice information does not exist, the process returns to the upper function.

(ステップS603)第二スライス情報群取得部113は、カウンタjに1を代入する。   (Step S603) The second slice information group acquisition unit 113 substitutes 1 for a counter j.

(ステップS604)第二スライス情報群取得部113は、i番目のスライス情報の中に未処理のj番目の点があるかどうか判断する。j番目の点が存在すればステップS605に行き、j番目の点が存在しなければステップS609に飛ぶ。なお、「未処理」とは、色情報を設定していないことを言う。   (Step S604) The second slice information group acquisition unit 113 determines whether there is an unprocessed j-th point in the i-th slice information. If the jth point exists, the process proceeds to step S605, and if the jth point does not exist, the process jumps to step S609. “Unprocessed” means that no color information is set.

(ステップS605)対応点決定手段1121は、i番目のスライス情報の中のj番目の点に対応する点であり、3Dボクセル情報中の点を決定する。3Dボクセル情報中の点とは、変形前の点である。なお、j番目の点は、変形後の点である。3Dボクセル情報中の点を決定するアルゴリズムの例の詳細は、後述する。   (Step S605) Corresponding point determination means 1121 is a point corresponding to the j-th point in the i-th slice information, and determines a point in the 3D voxel information. The point in 3D voxel information is a point before a deformation | transformation. Note that the jth point is a point after deformation. Details of an example algorithm for determining points in 3D voxel information will be described later.

(ステップS606)色情報決定手段1122は、ステップS605で決定した3Dボクセル情報中の点の色情報を取得する。   (Step S606) The color information determination unit 1122 acquires the color information of the point in the 3D voxel information determined in step S605.

(ステップS607)色情報決定手段1122は、ステップS606で取得した色情報を、i番目のスライス情報の中のj番目の点の色情報に設定する。   (Step S607) The color information determination unit 1122 sets the color information acquired in step S606 as the color information of the j-th point in the i-th slice information.

(ステップS608)第二スライス情報群取得部113は、カウンタjを1、インクリメントする。ステップS604に戻る。   (Step S608) The second slice information group acquisition unit 113 increments the counter j by 1. The process returns to step S604.

(ステップS609)第二スライス情報群取得部113は、カウンタiを1、インクリメントする。ステップS602に戻る。   (Step S609) The second slice information group acquisition unit 113 increments the counter i by 1. The process returns to step S602.

以下、本実施の形態における情報処理装置1の具体的な動作について説明する。情報処理装置1において、例えば、三次元物体は、心臓や肺などの臓器である。そして、例えば、図7に示す医用画像の集合(三次元画像)が、物体情報格納部116に格納されている。この医用画像の集合は、CTによって計測された患者の医用画像の集合である。ここでの3Dボクセル情報を構成する各点のデータ構造は(x、y、z,col)である。ここで、「x」は三次元空間におけるx座標値、「y」は三次元空間におけるy座標値、「z」は三次元空間におけるz座標値、colは点の色を示す情報である。   Hereinafter, a specific operation of the information processing apparatus 1 in the present embodiment will be described. In the information processing apparatus 1, for example, the three-dimensional object is an organ such as a heart or a lung. For example, a set of medical images (three-dimensional images) illustrated in FIG. 7 is stored in the object information storage unit 116. This set of medical images is a set of medical images of a patient measured by CT. The data structure of each point constituting the 3D voxel information here is (x, y, z, col). Here, “x” is an x-coordinate value in the three-dimensional space, “y” is a y-coordinate value in the three-dimensional space, “z” is a z-coordinate value in the three-dimensional space, and col is information indicating the color of the point.

次に、ユーザは、情報処理装置1に対して、起動指示を入力した、とする。すると、指示受付部106は、起動指示を受け付ける。   Next, it is assumed that the user inputs an activation instruction to the information processing apparatus 1. Then, the instruction receiving unit 106 receives an activation instruction.

次に、サンプリング位置情報取得部104と第一メッシュ情報蓄積部105は、以下のようにメッシュ蓄積処理を行う。メッシュ蓄積処理により、第一メッシュ情報格納部102に第一メッシュ情報が蓄積される。   Next, the sampling position information acquisition unit 104 and the first mesh information accumulation unit 105 perform mesh accumulation processing as follows. The first mesh information is accumulated in the first mesh information storage unit 102 by the mesh accumulation process.

サンプリング位置情報取得部104は、例えば、三次元空間内の点であり、4面体の外側の点の位置情報を自動的に取得する、とする。つまり、心臓や肺などの臓器は三次元物体であり、4面体(正4面体)の集合で近似できる。したがって、ここでは、説明の簡単化のために、図8(a)に示す4面体を変形させる場合について説明する。図8(a)において、A,B,C,Oの4点を有する。点Pは、4面体の内部のある点である。つまり、サンプリング位置情報取得部104は、三次元空間内を4面体の集合に分割し、その4面体を構成する外側の点の位置情報を自動的に取得する。なお、サンプリング位置情報取得部104は、正4面体の各辺の長さを予め保持している。そして、三次元空間内を正4面体の集合に分割し、その4面体を構成する外側の点の位置情報を自動的に取得する処理は公知技術であるので、詳細な説明を省略する。サンプリング位置情報取得部104が取得した位置情報の例は、図9に示す。そして、第一メッシュ情報蓄積部105は、サンプリング位置情報取得部104が取得した図9のサンプリング位置情報を、第一メッシュ情報格納部102に蓄積する。なお、第一メッシュ情報は、例えば、4面体の外側および内側の点の情報(点の間は間隔があいている)の集合であっても良い。   For example, the sampling position information acquisition unit 104 is a point in a three-dimensional space and automatically acquires position information of a point outside the tetrahedron. That is, organs such as the heart and lungs are three-dimensional objects and can be approximated by a set of tetrahedrons (regular tetrahedrons). Therefore, here, in order to simplify the description, a case where the tetrahedron shown in FIG. 8A is deformed will be described. In FIG. 8A, there are four points A, B, C, and O. Point P is a point inside the tetrahedron. That is, the sampling position information acquisition unit 104 divides the inside of the three-dimensional space into a set of tetrahedrons, and automatically acquires the position information of the outer points constituting the tetrahedron. Note that the sampling position information acquisition unit 104 holds the length of each side of the regular tetrahedron in advance. Since the process of dividing the three-dimensional space into a set of regular tetrahedrons and automatically acquiring the position information of the outer points constituting the tetrahedron is a known technique, detailed description thereof is omitted. An example of the position information acquired by the sampling position information acquisition unit 104 is shown in FIG. Then, the first mesh information accumulation unit 105 accumulates the sampling position information of FIG. 9 acquired by the sampling position information acquisition unit 104 in the first mesh information storage unit 102. Note that the first mesh information may be, for example, a set of information on the points outside and inside the tetrahedron (the points are spaced apart).

次に、弾性情報付加部103は、以下に示す弾性情報付加処理を行う。つまり、弾性情報取得手段1031は、図7に示す2以上の医療用画像の集合(物体情報格納部116に格納されている)の各点に対して、色情報を取得する。   Next, the elasticity information addition part 103 performs the elasticity information addition process shown below. That is, the elasticity information acquisition unit 1031 acquires color information for each point of a set of two or more medical images (stored in the object information storage unit 116) shown in FIG.

次に、弾性情報取得手段1031は、取得した色情報から弾性情報を算出する演算式「f(色情報)」を読み出し、当該演算式に色情報を代入し、弾性情報を取得する。   Next, the elasticity information acquisition unit 1031 reads an arithmetic expression “f (color information)” for calculating elasticity information from the acquired color information, substitutes the color information for the arithmetic expression, and acquires elasticity information.

次に、弾性情報付加手段1032は、取得した弾性情報を、3Dボクセル情報の各点に対して書き込む。そして、3Dボクセル情報の各点は、(x,y,z,色情報,弾性情報)の構造を有することとなる。   Next, the elasticity information adding means 1032 writes the acquired elasticity information to each point of the 3D voxel information. Each point of the 3D voxel information has a structure of (x, y, z, color information, elasticity information).

弾性情報付加部103は、色情報の取得、弾性情報の取得、および弾性情報の書き込みをすべての点に対して行う。以上の処理により、自動的に弾性情報が付加される。   The elasticity information adding unit 103 performs acquisition of color information, acquisition of elasticity information, and writing of elasticity information for all points. By the above processing, elasticity information is automatically added.

次に、ユーザは、スライス情報群の出力指示を入力した、とする。すると、指示受付部106はスライス情報群の出力指示を受け付ける。   Next, it is assumed that the user has input a slice information group output instruction. Then, the instruction receiving unit 106 receives an instruction to output a slice information group.

次に、スライス情報群取得部117は、図10に示すように、視線ベクトルに対して垂直となり、所定の間隔(スライス情報群取得部117は、当該間隔を予め保持している。)で、複数のスライス情報であるスライス情報群を、3Dボクセル情報から取得する。スライス情報群取得部117は、表示対象の三次元物体の位置「minD」と「maxD」を求め、所定の間隔「D」でスライスし、複数のスライス情報を取得する。スライス情報は、点の情報の集合である。また、スライス情報を構成する点間の間隔はない。つまり、スライス情報により示される平面は、点の情報により詰まっている。ここでの点の情報は、位置情報(x,y,z)を有し、色情報を有さない。その結果、スライス情報群取得部117は、図11に示すスライス情報群を取得する。スライス情報群は、スライス情報S,スライス情報S,スライス情報Sなどを有する。なお、視線ベクトルに対して垂直にスライス情報を取得するのは、ユーザがスライス情報の集合を見た場合に、間引いたスライス情報でも、立体的に見えるようにするためである。また、所定の間隔で、間引いたスライス情報を取得するのは、表示処理の高速化のためである。また、一定の間隔でスライス情報を取得するのは、高品質な三次元物体を表示するためである。なお、視線ベクトルは、画面に対して垂直のベクトルであり、指示受付部106が回転指示を受け付けた場合、当該回転指示に応じて変化する。Next, as shown in FIG. 10, the slice information group acquisition unit 117 is perpendicular to the line-of-sight vector and has a predetermined interval (the slice information group acquisition unit 117 holds the interval in advance). A slice information group which is a plurality of slice information is acquired from the 3D voxel information. The slice information group acquisition unit 117 obtains the positions “minD” and “maxD” of the three-dimensional object to be displayed, slices at a predetermined interval “D”, and acquires a plurality of slice information. The slice information is a set of point information. Further, there is no interval between points constituting the slice information. That is, the plane indicated by the slice information is filled with point information. The point information here has position information (x, y, z) and no color information. As a result, the slice information group acquisition unit 117 acquires the slice information group shown in FIG. The slice information group includes slice information S 1 , slice information S 2 , slice information S 3 and the like. Note that the slice information is acquired perpendicularly to the line-of-sight vector so that when the user looks at the set of slice information, even the thinned slice information can be seen stereoscopically. Moreover, the thinned slice information is acquired at a predetermined interval in order to speed up display processing. The reason why the slice information is acquired at regular intervals is to display a high-quality three-dimensional object. The line-of-sight vector is a vector perpendicular to the screen, and changes in accordance with the rotation instruction when the instruction receiving unit 106 receives the rotation instruction.

そして、スライス情報群取得部117は、取得した図11のスライス情報群を、少なくとも一時的に、スライス情報群格納部101に格納する。   Then, the slice information group acquisition unit 117 stores the acquired slice information group of FIG. 11 in the slice information group storage unit 101 at least temporarily.

次に、スライス情報群出力部107は、スライス情報群格納部101のスライス情報群を出力する。ここで、出力されたスライス情報群により、ユーザは、三次元の四面体を認識できる。なお、スライス情報群出力部107がスライス情報群を出力するトリガーは、ユーザ指示でも良いし、外部装置からの命令の受信等でも良い。そのトリガーは問わない。   Next, the slice information group output unit 107 outputs the slice information group in the slice information group storage unit 101. Here, the user can recognize a three-dimensional tetrahedron from the output slice information group. Note that the trigger for the slice information group output unit 107 to output the slice information group may be a user instruction, reception of a command from an external device, or the like. The trigger does not matter.

次に、ユーザは、出力されているスライス情報群に対する所定の点または領域に対する指示を入力し、表示されている三次元の四面体を変形しようとする、とする。かかる指示を変形指示という。ここでは、変形指示は、例えば、情報処理装置1が具備するファントムで入力する。ファントムでの入力は、例えば、図8(a)に示す4面体の点Oを左横に所定の力で押下する入力である。そして、指示受付部106は、変形指示を受け付ける。かかる入力により、図8(a)に示す4面体は、図8(b)に示すような4面体になる。そして、かかる変形指示に基づいて、第二メッシュ情報取得部110は、図9の第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。第二メッシュ情報を図12に示す。つまり、第二メッシュ情報は、図8(b)の4面体を示す情報である。なお、第一メッシュ情報を変形し、第二メッシュ情報を取得する処理は、有限要素法による公知技術であるので詳細な説明は省略する。   Next, it is assumed that the user inputs an instruction for a predetermined point or region with respect to the output slice information group and tries to deform the displayed three-dimensional tetrahedron. Such an instruction is called a deformation instruction. Here, the deformation instruction is input by, for example, a phantom included in the information processing apparatus 1. The input with the phantom is, for example, an input of pressing a tetrahedron point O shown in FIG. 8A to the left with a predetermined force. The instruction receiving unit 106 receives a deformation instruction. By such input, the tetrahedron shown in FIG. 8A becomes a tetrahedron as shown in FIG. And based on this deformation | transformation instruction | indication, the 2nd mesh information acquisition part 110 deform | transforms the 1st mesh information of FIG. 9, and acquires the 2nd mesh information which comprises the deformed shape. The second mesh information is shown in FIG. That is, the second mesh information is information indicating the tetrahedron in FIG. In addition, since the process which deform | transforms 1st mesh information and acquires 2nd mesh information is a well-known technique by a finite element method, detailed description is abbreviate | omitted.

次に、色情報の取得処理について説明する。図8(a),(b)にあるように、メッシュ要素内部のある点Pが、変形指示の入力によってP'に変位したとき、P'の色情報には3Dボクセル情報内のPの位置にある色情報を割り当てる必要がある。変形前後においてメッシュ内部の任意点の各頂点からの相対位置が変化しないとすれば、変形前後の内部点P,P'の位置は共通のパラメータs,t,uを用いて、次のように各エッジの線形結合として表すことができる。   Next, color information acquisition processing will be described. As shown in FIGS. 8A and 8B, when a point P inside the mesh element is displaced to P ′ by the input of the deformation instruction, the position of P in the 3D voxel information is included in the color information of P ′. Needs to be assigned color information. If the relative position from any vertex of the arbitrary point inside the mesh does not change before and after the deformation, the positions of the internal points P and P ′ before and after the deformation use the common parameters s, t and u as follows: It can be expressed as a linear combination of each edge.

OP=sOA+tOB+uOC 式(1)     OP = sOA + tOB + uOC Formula (1)

O'P'=sO'A'+tO'B'+uO'C' 式(2)     O′P ′ = sO′A ′ + tO′B ′ + uO′C ′ Formula (2)

ここで、対応点決定手段1121は、式(2)を解いて、変形後のメッシュから内部の点P'を定義するパラメータs,t,uを求め、式(1)から変形前の位置Pを得る。そして、位置Pに対応する色情報を、3Dボクセル情報から取得する。そして、色情報決定手段1122は、対応点決定手段1121が決定した第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の中の各点の色情報を取得し、設定する。その結果、図13の変形後の各スライス情報を構成する各点は、色情報を有することとなる。   Here, the corresponding point determination unit 1121 solves the equation (2) to obtain the parameters s, t, u defining the internal point P ′ from the deformed mesh, and the position P before the deformation from the equation (1). Get. Then, the color information corresponding to the position P is acquired from the 3D voxel information. Then, the color information determination unit 1122 acquires and sets color information of each point in the plurality of slice information constituting the first slice information group determined by the corresponding point determination unit 1121. As a result, each point constituting each piece of slice information after deformation in FIG. 13 has color information.

以上の処理において、メッシュ情報を構成するノード(点)に変位が生じたり、メッシュ情報の再構成が行われたりした場合でも、シミュレーション前後において、要素内の点の各ノードからの相対位置が求められる限り、内部の任意点における色情報が再現可能である。   In the above processing, even when a node (point) constituting the mesh information is displaced or the mesh information is reconfigured, the relative position of the point in the element from each node is obtained before and after the simulation. As long as it is possible, color information at an arbitrary point inside can be reproduced.

次に、変形物体出力部115は、第二スライス情報群を出力する。かかる処理により、変形指示を受け付けた後の三次元物体がリアルタイムに出力される。変形指示の受け付けと変形後の三次元物体の出力を繰り返すことで、例えば、医療分野における生体機能解析やリアルタイムの手術シミュレーション等が可能となる。   Next, the deformed object output unit 115 outputs the second slice information group. With this process, the three-dimensional object after receiving the deformation instruction is output in real time. By repeatedly receiving the deformation instruction and outputting the deformed three-dimensional object, for example, biological function analysis in the medical field, real-time surgery simulation, and the like are possible.

次に、位置情報取得部108は、受け付けた指示(変形指示)に対応する点、または領域を構成する点の、1以上の位置情報を取得する。ここでは、例えば、点Oの位置情報を取得する。そして、次に、弾性情報取得部109は、位置情報取得部108が取得した点Oの位置情報と対になる1以上の弾性情報(e)を、スライス情報群格納部101の各スライス情報、または物体情報格納部116の3Dボクセル情報から取得する。   Next, the position information acquisition unit 108 acquires one or more pieces of position information of a point corresponding to the received instruction (deformation instruction) or a point constituting the region. Here, for example, the position information of the point O is acquired. Next, the elasticity information acquisition unit 109 converts each piece of slice information in the slice information group storage unit 101 into one or more pieces of elasticity information (e) paired with the position information of the point O acquired by the position information acquisition unit 108. Alternatively, it is obtained from 3D voxel information in the object information storage unit 116.

次に、弾性情報出力部114は、弾性情報取得部109が取得した1以上の弾性情報から出力する力ベクトルを演算して、算出する。なお、弾性情報取得部109が取得した弾性情報が1つである場合、弾性情報出力部114は、通常、当該弾性情報をそのまま出力(例えば、後述するファントムへの出力)する。   Next, the elasticity information output unit 114 calculates and calculates a force vector output from one or more elasticity information acquired by the elasticity information acquisition unit 109. Note that when the elasticity information acquisition unit 109 has one piece of elasticity information, the elasticity information output unit 114 normally outputs the elasticity information as it is (for example, output to a phantom described later).

次に、弾性情報出力部114は、取得した力ベクトルを、ファントムに出力する。そして、ファントムは、力ベクトルに対応して、モータを駆動する。そして、ユーザは、ファントムを使用して、与えた押し込みに対して得られる反力を感じることができる。   Next, the elasticity information output unit 114 outputs the acquired force vector to the phantom. Then, the phantom drives the motor in response to the force vector. And a user can feel the reaction force obtained with respect to the given pushing using a phantom.

以上、本実施の形態によれば、3Dボクセル情報を与えるだけで、自動的に弾性情報が付加され、ユーザが出力されている三次元物体に対して操作した場合、弾性情報が出力される。かかる情報処理装置1を手術のシミュレーションに利用した場合、例えば、CTやMRIやPETなどの医用機器により取得される二次元画像の集合を、情報処理装置1に与えるだけで、手術のシミュレーションが可能になる。   As described above, according to the present embodiment, elasticity information is automatically added only by giving 3D voxel information, and elasticity information is output when a user operates a three-dimensional object being output. When such an information processing apparatus 1 is used for a surgical simulation, for example, a surgical simulation can be performed simply by giving the information processing apparatus 1 a set of two-dimensional images acquired by medical equipment such as CT, MRI, and PET. become.

また、本実施の形態によれば、メッシュに生じた変形や破壊を、表面及び内部の色情報を伴って実時間で描出することができる。また、三次元の物体の弾性に関する情報を扱うことができる。具体的には、ファントムなどの入出力機器を用いて、出力されている三次元物体を押したり、掴んだりした場合に、その押したり、掴んだりした箇所の硬さを感じながら三次元物体の形状を変えることができる。また、本実施の形態によれば、3Dボクセル情報から取得したスライス情報群と、メッシュ情報を用いて、リアルタイムの三次元物体の変形を、硬さを感じながらシミュレーションできる。つまり、元画像のボクセルデータ(3Dボクセル情報)と対象領域のメッシュデータ(メッシュ情報)の両方を使用し、変形後のメッシュ要素をテクスチャマップされた断面の重なりによって表現することによって、物体表面・内部構造の高精細な描画を行え、かつ三次元物体を構成する各点、または/およびスライス情報群を構成する各点が弾性情報を有することにより、ユーザは、三次元物体の硬さを感じながら、当該三次元物体の変形をシミュレーションできる。また、本実施の形態によれば、有限要素法を代表とする力学計算アルゴリズムに対応し、専用のグラフィクスカードを必要とせずに、汎用PC上で、例えば、256×256×256 voxelからなるボリュームデータに対して、なめらかな変形アニメーションを生成することができる。   Moreover, according to this Embodiment, the deformation | transformation and destruction which arose in the mesh can be drawn in real time with the surface and internal color information. In addition, information on the elasticity of a three-dimensional object can be handled. Specifically, when an input / output device such as a phantom is used to push or grab the output 3D object, the 3D object is felt while feeling the hardness of the pushed / gripped part. The shape can be changed. In addition, according to the present embodiment, it is possible to simulate real-time deformation of a three-dimensional object while feeling hardness using the slice information group acquired from 3D voxel information and mesh information. In other words, by using both the original image voxel data (3D voxel information) and the mesh data (mesh information) of the target region, the deformed mesh elements are represented by overlapping texture-mapped cross sections. The user can feel the hardness of the three-dimensional object because each point constituting the three-dimensional object and / or each point constituting the slice information group has elasticity information and can draw the internal structure with high definition. However, the deformation of the three-dimensional object can be simulated. Further, according to the present embodiment, a volume composed of, for example, 256 × 256 × 256 voxel on a general-purpose PC without using a dedicated graphics card, corresponding to a dynamic calculation algorithm typified by the finite element method. Smooth deformation animation can be generated for data.

なお、本実施の形態によれば、情報処理装置1は、弾性情報を自動的に付加し、かつメッシュ情報も自動取得した。しかし、情報処理装置1は、弾性情報のみ、自動的に取得し、メッシュ情報は手作業により構築するなどしても良い。また、情報処理装置1は、メッシュ情報のみ自動取得し、弾性情報は手作業により構築するなどしても良い。   Note that according to the present embodiment, the information processing apparatus 1 automatically adds elasticity information and also automatically acquires mesh information. However, the information processing apparatus 1 may automatically acquire only the elasticity information, and may construct the mesh information manually. Further, the information processing apparatus 1 may automatically acquire only mesh information, and elastic information may be manually constructed.

さらに、本実施の形態における処理は、ソフトウェアで実現しても良い。そして、このソフトウェアをソフトウェアダウンロード等により配布しても良い。また、このソフトウェアをCD−ROMなどの記録媒体に記録して流布しても良い。なお、このことは、本明細書における他の実施の形態においても該当する。なお、本実施の形態における情報処理装置1を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータを、三次元の物体のボリュームテクスチャである3Dボクセル情報を複数の平面で切り出した結果の二次元の画像データに基づいて構成される情報であるスライス情報であり、位置を示す情報である位置情報と色についての情報である色情報を有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を構成する各点に対して、弾性についての情報である弾性情報を付加し、位置情報と色情報と弾性情報とを有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を構成する弾性情報付加部と、前記弾性情報付加部が構成したスライス情報群を出力するスライス情報群出力部と、前記スライス情報群出力部が出力したスライス情報群の所定の点または領域に対する指示を受け付ける指示受付部と、前記指示に対応する点または領域を構成する点の、1以上の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報取得部が取得した1以上の位置情報と対になる1以上の弾性情報を取得する弾性情報取得部と、前記弾性情報取得部が取得した1以上の弾性情報に基づいて出力する弾性情報出力部として機能させるためのプログラム、である。   Furthermore, the processing in the present embodiment may be realized by software. Then, this software may be distributed by software download or the like. Further, this software may be recorded and distributed on a recording medium such as a CD-ROM. This also applies to other embodiments in this specification. Note that the software that implements the information processing apparatus 1 in the present embodiment is the following program. In other words, this program is slice information that is information configured based on two-dimensional image data obtained by cutting out 3D voxel information, which is a volume texture of a three-dimensional object, from a plurality of planes. Elasticity information, which is information about elasticity, is added to each point constituting a plurality of slice information composed of information of a plurality of points having position information, which is information indicating color, and color information, which is information about color. A plurality of pieces of slice information including position information, color information, and elasticity information, and a slice information group including the slice information group formed by the elasticity information addition unit. An information group output unit; an instruction reception unit that receives an instruction for a predetermined point or region of the slice information group output by the slice information group output unit; A position information acquisition unit that acquires one or more pieces of position information of a point corresponding to the instruction or a point that constitutes a region; And a program for functioning as an elastic information output unit that outputs based on one or more pieces of elastic information acquired by the elastic information acquisition unit.

また、上記プログラムは、前記指示受付部が受け付けた指示に基づいて、三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得部と、前記第二メッシュ情報に基づいて、記憶媒体から、色情報を有しない複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する第一スライス情報群取得部と、前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の各点であり、前記3Dボクセル情報の点に対応する各点の色情報を決定する色情報決定部と、前記色情報決定部が決定した各点の色情報に基づいて、前記第一スライス情報群取得部が取得した第一スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得部と、前記第二スライス情報群を出力する変形物体出力部として、コンピュータを、さらに機能させるためのプログラム、であることは好適である。   In addition, the program deforms the first mesh information, which is information about the three-dimensional mesh of the three-dimensional object, based on the instruction received by the instruction receiving unit, and obtains second mesh information constituting the deformed shape. A first mesh information acquisition unit that acquires, based on the second mesh information, a first slice information group acquisition unit that acquires a first slice information group that is a plurality of slice information without color information from the storage medium; The color information determination unit that determines the color information of each point that corresponds to each point of the 3D voxel information that is each point of the plurality of slice information constituting the first slice information group, and the color information determination unit determines A second slice information group that sets new color information for each point of the first slice information group acquired by the first slice information group acquisition unit and acquires a second slice information group based on the color information of each point And resulting unit, as a modification object output portion that outputs the second slice information group, the computer is suitably a program for further functions.

また、上記プログラムは、コンピュータを、三次元の物体の三次元空間をサンプリングする点を構成する位置情報を有するサンプリング位置情報を、複数取得するサンプリング位置情報取得部として、さらに機能させ、前記第一メッシュ情報は、前記複数のサンプリング位置情報により構成されることは好適である。   The program further causes the computer to function as a sampling position information acquisition unit that acquires a plurality of sampling position information having position information that constitutes a point at which a three-dimensional space of a three-dimensional object is sampled, and the first The mesh information is preferably composed of the plurality of sampling position information.

また、上記プログラムにおいて、前記弾性情報付加部は、前記複数の各スライス情報を構成する各点の色情報を用いて、弾性情報を取得する弾性情報取得手段と、前記弾性情報取得手段が取得した弾性情報を、前記複数の各スライス情報を構成する各点に対して付加する弾性情報付加手段とを具備するものとして、コンピュータを機能させるためのプログラム、であることは好適である。   Further, in the above program, the elasticity information adding unit acquires the elasticity information acquisition means for acquiring elasticity information using the color information of each point constituting the plurality of slice information, and the elasticity information acquisition means acquires the elasticity information. It is preferable that the program is a program for causing a computer to function as having elasticity information adding means for adding elasticity information to each point constituting each of the plurality of slice information.

(実施の形態2)   (Embodiment 2)

本実施の形態において、弾性情報を自動的に付加し、当該弾性情報を用いて、シミュレーションを行うことができる情報処理装置について説明する。また、本実施の形態において、特異点(例えば、腫瘍のある点)からのユーグリッド距離をパラメータとする関数を用いて、弾性情報を決定する情報処理装置について説明する。   In the present embodiment, an information processing apparatus capable of automatically adding elasticity information and performing simulation using the elasticity information will be described. In the present embodiment, an information processing apparatus that determines elasticity information using a function having a Eugrid distance from a singular point (for example, a point having a tumor) as a parameter will be described.

図14は、本実施の形態における情報処理装置2のブロック図である。情報処理装置2は、スライス情報群格納部101、第一メッシュ情報格納部102、弾性情報付加部203、サンプリング位置情報取得部104、第一メッシュ情報蓄積部105、指示受付部106、特異点情報受付部206、スライス情報群出力部107、位置情報取得部108、弾性情報取得部109、第二メッシュ情報取得部110、第一スライス情報群取得部111、色情報決定部112、第二スライス情報群取得部113、弾性情報出力部114、変形物体出力部115、物体情報格納部116、スライス情報群取得部117を具備する。   FIG. 14 is a block diagram of the information processing apparatus 2 in the present embodiment. The information processing apparatus 2 includes a slice information group storage unit 101, a first mesh information storage unit 102, an elasticity information addition unit 203, a sampling position information acquisition unit 104, a first mesh information storage unit 105, an instruction reception unit 106, and singular point information. Reception unit 206, slice information group output unit 107, position information acquisition unit 108, elasticity information acquisition unit 109, second mesh information acquisition unit 110, first slice information group acquisition unit 111, color information determination unit 112, second slice information A group acquisition unit 113, an elasticity information output unit 114, a deformed object output unit 115, an object information storage unit 116, and a slice information group acquisition unit 117 are provided.

弾性情報付加部203は、距離取得手段2031、弾性情報取得手段2032、弾性情報付加手段2033を具備する。   The elastic information adding unit 203 includes a distance acquisition unit 2031, an elastic information acquisition unit 2032, and an elastic information addition unit 2033.

特異点情報受付部206は、1以上の特異点を示す情報である特異点情報を受け付ける。特異点情報は、通常、1以上の点を示す情報であり、例えば、(x,y,z)の構造を有する1以上の点を示す情報である。また、特異点とは、例えば、腫瘍のある領域の点や、傷や手術痕のある領域の点などである。特異点情報の入力手段は、キーボードやマウスやテンキーやメニュー画面によるもの等、何でも良い。特異点情報受付部206は、キーボード等の入力手段のデバイスドライバーや、メニュー画面の制御ソフトウェア等で実現され得る。   The singularity information receiving unit 206 receives singularity information that is information indicating one or more singularities. The singular point information is usually information indicating one or more points, for example, information indicating one or more points having a structure of (x, y, z). Further, the singular point is, for example, a point in a region with a tumor or a point in a region with a wound or a surgical scar. The singularity information input means may be anything such as a keyboard, mouse, numeric keypad, or menu screen. The singularity information receiving unit 206 can be realized by a device driver of input means such as a keyboard, control software for a menu screen, or the like.

弾性情報付加部203は、1以上の特異点からの距離をパラメータとして、各点の弾性情報を決定し、当該弾性情報を各点に対して付加する。かかる場合、弾性情報付加部203は、「弾性情報=f(1以上の特異点からの距離)」の演算式の情報を格納しており、当該演算式に1以上の特異点からの距離を代入し、弾性情報を決定する。また、弾性情報付加部203は、1以上の特異点からの距離、および各点の色情報とをパラメータとして、各点の弾性情報を決定し、当該弾性情報を各点に対して付加することは好適である。かかる場合、弾性情報付加部203は、「弾性情報=f(1以上の特異点からの距離,色情報)」の演算式の情報を格納しており、当該演算式に1以上の特異点からの距離を代入し、弾性情報を決定する。なお、各点とは、複数の各スライス情報を構成する各点、または物体情報格納部116に格納されている3Dボクセル情報の各点である。弾性情報付加部203は、腫瘍のある領域の点などの特異点付近は、硬くなっていることを考慮した弾性情報を決定できる。   The elasticity information adding unit 203 determines the elasticity information of each point using a distance from one or more singular points as a parameter, and adds the elasticity information to each point. In this case, the elasticity information adding unit 203 stores information on an arithmetic expression “elasticity = f (distance from one or more singular points)”, and the distance from one or more singular points is stored in the arithmetic expression. Substitute and determine elasticity information. Further, the elasticity information adding unit 203 determines the elasticity information of each point using the distance from one or more singular points and the color information of each point as parameters, and adds the elasticity information to each point. Is preferred. In this case, the elasticity information adding unit 203 stores information on an arithmetic expression of “elasticity = f (distance from one or more singular points, color information)”, and the arithmetic expression includes one or more singular points. The elasticity information is determined by substituting the distance. Each point is each point constituting a plurality of pieces of slice information, or each point of 3D voxel information stored in the object information storage unit 116. The elasticity information adding unit 203 can determine elasticity information in consideration of the fact that the vicinity of a singular point such as a point in a region with a tumor is hard.

距離取得手段2031は、前記複数の各スライス情報を構成する各点と、1以上の特異点からの距離を取得する。複数の各スライス情報を構成する各点は、3Dボクセル情報の各点に含まれるので、距離取得手段2031は、3Dボクセル情報の各点と、1以上の特異点からの距離を取得しても良い。スライス情報を構成する各点(または、3Dボクセル情報の各点)が(x1,y1,z1)であり、特異点が(x2,y2,z2)である場合の距離を算出する技術は公知技術であるので説明を省略する。特異点が複数存在する場合、距離取得手段2031は、スライス情報を構成する各点(または、3Dボクセル情報の各点)と最も近い特異点との距離を取得しても良いし、スライス情報を構成する各点(または、3Dボクセル情報の各点)と複数の特異点との距離の平均値等を取得しても良い。かかる平均値等も、1以上の特異点からの距離である、と考える。距離取得手段2031は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。距離取得手段2031の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The distance acquisition unit 2031 acquires a distance from each point constituting each of the plurality of pieces of slice information and one or more singular points. Since each point constituting each of the plurality of slice information is included in each point of the 3D voxel information, the distance acquisition unit 2031 may acquire the distance from each point of the 3D voxel information and one or more singular points. good. A technique for calculating a distance when each point constituting slice information (or each point of 3D voxel information) is (x1, y1, z1) and a singular point is (x2, y2, z2) is a known technique Therefore, explanation is omitted. When there are a plurality of singular points, the distance acquisition unit 2031 may acquire the distance between each point constituting the slice information (or each point of the 3D voxel information) and the nearest singular point, or the slice information You may acquire the average value etc. of the distance of each point (or each point of 3D voxel information) to comprise, and a plurality of singular points. This average value is also considered to be a distance from one or more singular points. The distance acquisition unit 2031 can be usually realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the distance acquisition unit 2031 is usually realized by software, and the software is recorded in a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

弾性情報取得手段2032は、距離取得手段2031が取得した距離を用いて弾性情報を取得する。また、弾性情報取得手段2032は、複数の各スライス情報を構成する各点の色情報と、距離取得手段2031が取得した距離を用いて弾性情報を取得しても良い。弾性情報取得手段2032は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。弾性情報取得手段2032の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The elasticity information acquisition unit 2032 acquires elasticity information using the distance acquired by the distance acquisition unit 2031. Further, the elasticity information acquisition unit 2032 may acquire the elasticity information by using the color information of each point constituting each piece of slice information and the distance acquired by the distance acquisition unit 2031. The elastic information acquisition unit 2032 can be realized usually by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the elasticity information acquisition means 2032 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

次に、情報処理装置2の動作について、図15のフローチャートを用いて説明する。図15のフローチャートにおいて、図2のフローチャートと異なるステップについてのみ説明する。   Next, the operation of the information processing apparatus 2 will be described using the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 15, only steps different from the flowchart of FIG. 2 will be described.

(ステップS1501)特異点情報受付部206は、ステップS201で受け付けた指示(情報)が、特異点情報であるか否かを判断する。特異点情報であればステップS1502に行き、特異点情報でなければステップS202に行く。   (Step S1501) The singularity information reception unit 206 determines whether or not the instruction (information) received in step S201 is singularity information. If it is singular point information, go to step S1502, and if it is not singular point information, go to step S202.

(ステップS1502)特異点情報受付部206は、受け付けた特異点情報を、図示しない記憶媒体に少なくとも一時格納する。ステップS201に戻る。   (Step S1502) The singularity information reception unit 206 temporarily stores the received singularity information at least temporarily in a storage medium (not shown). The process returns to step S201.

(ステップS1503)弾性情報付加部203は、弾性情報付加処理を行う。弾性情報付加処理について、図16のフローチャートを用いて説明する。   (Step S1503) The elasticity information addition unit 203 performs elasticity information addition processing. The elasticity information adding process will be described with reference to the flowchart of FIG.

また、図15のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。   In the flowchart of FIG. 15, the process is ended by powering off or interruption for aborting the process.

次に、ステップS1503の弾性情報付加処理について、図16のフローチャートを用いて説明する。図16のフローチャートにおいて、図4のフローチャートと異なるステップについてのみ説明する。   Next, the elasticity information addition process of step S1503 is demonstrated using the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 16, only steps different from the flowchart of FIG. 4 will be described.

(ステップS1601)距離取得手段2031は、カウンタjに1を代入する。   (Step S1601) The distance acquisition unit 2031 substitutes 1 for the counter j.

(ステップS1602)距離取得手段2031は、j番目の特異点が存在するか否かを判断する。j番目の特異点が存在すればステップS1603に行き、j番目の特異点が存在しなければステップS1605に行く。   (Step S1602) The distance acquisition unit 2031 determines whether or not the j-th singular point exists. If the jth singular point exists, the process proceeds to step S1603, and if the jth singular point does not exist, the process proceeds to step S1605.

(ステップS1603)距離取得手段2031は、j番目の特異点と,i番目の点との距離を算出し、当該距離をメモリ上に配置する。   (Step S1603) The distance acquisition unit 2031 calculates the distance between the j-th singular point and the i-th point, and arranges the distance on the memory.

(ステップS1604)距離取得手段2031は、カウンタjを1、インクリメントする。ステップS1602に行く。   (Step S1604) The distance acquisition unit 2031 increments the counter j by 1. Go to step S1602.

(ステップS1605)距離取得手段2031は、メモリ上に存在する距離(ステップS1603で算出)のうち、最も近い距離(最小の距離)を取得する。この距離を、特異点との距離とする。   (Step S1605) The distance acquisition unit 2031 acquires the closest distance (minimum distance) among the distances (calculated in step S1603) existing on the memory. This distance is the distance from the singular point.

(ステップS1606)弾性情報取得手段2032は、演算式「弾性情報=f(色情報,距離)」の情報を読み出し、取得されている色情報、および距離を演算式に代入して、当該演算式を実行する。そして、弾性情報取得手段2032は、弾性情報を取得し、メモリ上に配置する。   (Step S1606) The elasticity information acquisition means 2032 reads the information of the arithmetic expression “elastic information = f (color information, distance)”, substitutes the acquired color information and distance into the arithmetic expression, and calculates the arithmetic expression. Execute. Then, the elasticity information acquisition unit 2032 acquires the elasticity information and arranges it on the memory.

なお、図16のフローチャートにおいて、演算式「弾性情報=f(色情報,距離)」のfは、通常、色情報が示す色が濃い色であるほど、硬くなるような弾性情報を取得する。また、fは、通常、距離が小さいほど、硬くなるような弾性情報を取得する。ただし、fの内容は問わない。さらに、fは、距離のみをパラメータとする関数でも良い。   In the flowchart of FIG. 16, f in the arithmetic expression “elastic information = f (color information, distance)” usually acquires elastic information that becomes harder as the color indicated by the color information is darker. Moreover, f acquires the elastic information which becomes hard, so that a distance is small normally. However, the content of f does not matter. Further, f may be a function having only distance as a parameter.

また、図16のフローチャートのステップS1605において、複数の特異点が存在する場合、i番目の点と、複数の特異点との距離のうち最小の距離を取得した。しかし、複数の特異点との距離の平均を取得するなど、他の距離に関する情報を取得しても良い。   In addition, in step S1605 of the flowchart of FIG. 16, when there are a plurality of singular points, the minimum distance among the distances between the i-th point and the plurality of singular points is acquired. However, you may acquire the information regarding other distances, such as acquiring the average of the distance with several singularities.

さらに、図16のフローチャートにおいて、距離の算出方法は問わない。   Further, in the flowchart of FIG. 16, the distance calculation method is not limited.

以下、本実施の形態における情報処理装置2の具体的な動作について説明する。情報処理装置2において、例えば、三次元物体は、心臓や肺などの臓器である。そして、実施の形態1で説明した情報処理装置1との差は、特異点の情報を用いて、弾性情報を自動付加する処理である。かかる弾性情報の自動付加処理について説明する。   Hereinafter, a specific operation of the information processing apparatus 2 in the present embodiment will be described. In the information processing apparatus 2, for example, the three-dimensional object is an organ such as a heart or a lung. The difference from the information processing apparatus 1 described in the first embodiment is a process of automatically adding elasticity information using singularity information. The process for automatically adding elasticity information will be described.

今、弾性情報取得手段2032は、演算式「弾性率=濃淡値*距離係数*定数」の情報を保持している。なお、演算式において、濃淡値は、色情報が有する濃淡値である。距離係数は、図17に示す距離係数グラフから取得できる距離係数である。弾性情報取得手段2032は、図17に示す距離係数グラフの情報を予め保持しており、特異点と点との距離(横軸の値)から距離係数を取得する。図17の距離係数グラフは、距離が一定値以上である場合、特異点(腫瘍など)が、各点の弾性情報に影響を及ぼさない(距離係数が1である)ことを示す。定数は、弾性情報をヤング率とするための定数であり、弾性情報取得手段2032が予め保持している。   Now, the elasticity information acquisition means 2032 holds the information of the arithmetic expression “elastic modulus = tone value * distance coefficient * constant”. In the arithmetic expression, the gray value is a gray value included in the color information. The distance coefficient is a distance coefficient that can be acquired from the distance coefficient graph shown in FIG. The elasticity information acquisition unit 2032 holds information of the distance coefficient graph shown in FIG. 17 in advance, and acquires the distance coefficient from the distance between the singular point and the point (value on the horizontal axis). The distance coefficient graph of FIG. 17 indicates that singular points (such as tumors) do not affect the elastic information of each point (distance coefficient is 1) when the distance is a certain value or more. The constant is a constant for converting the elasticity information to the Young's modulus, and is held in advance by the elasticity information acquisition unit 2032.

また、ユーザは、腫瘍のある点を示す情報である特異点情報(x,y,z)を入力した、とする。すると、特異点情報受付部206は、特異点情報(x,y,z)を受け付け、メモリ上に配置する。Further, it is assumed that the user inputs singular point information (x s , y s , z s ) that is information indicating a point where the tumor is present. Then, the singular point information receiving unit 206 receives the singular point information (x s , y s , z s ) and arranges it on the memory.

次に、ユーザは、情報処理装置1に対して、起動指示を入力した、とする。すると、指示受付部106は、起動指示を受け付ける。   Next, it is assumed that the user inputs an activation instruction to the information processing apparatus 1. Then, the instruction receiving unit 106 receives an activation instruction.

次に、サンプリング位置情報取得部104と第一メッシュ情報蓄積部105は、実施の形態1で説明したように、メッシュ蓄積処理を行う。   Next, the sampling position information acquisition unit 104 and the first mesh information accumulation unit 105 perform mesh accumulation processing as described in the first embodiment.

次に、弾性情報付加部203は、以下に示す弾性情報付加処理を行う。つまり、弾性情報取得手段2032は、例えば、図7に示す2以上の医療用画像の集合(物体情報格納部116に格納されている)の各点に対して、濃淡値を取得する。   Next, the elasticity information addition unit 203 performs the following elasticity information addition processing. That is, the elasticity information acquisition unit 2032 acquires a gray value for each point of a set of two or more medical images (stored in the object information storage unit 116) illustrated in FIG.

そして、距離取得手段2031は、特異点(x,y,z)と、各点との距離を算出する。Then, the distance acquisition unit 2031 calculates the distance between the singular point (x s , y s , z s ) and each point.

次に、弾性情報取得手段2032は、図17のグラフに対して、距離を用いて、距離係数を取得する。次に、弾性情報取得手段2032は、演算式「弾性率=濃淡値*距離係数*定数」に対して、各点ごとに、濃淡値、距離係数、定数を代入し、弾性率を取得する。   Next, the elasticity information acquisition means 2032 acquires a distance coefficient using the distance with respect to the graph of FIG. Next, the elasticity information acquisition means 2032 acquires the elasticity modulus by substituting the intensity value, distance coefficient, and constant for each point into the arithmetic expression “elastic modulus = density value * distance coefficient * constant”.

次に、弾性情報付加手段2033は、3Dボクセル情報の各点に対して弾性率を書き込む。そして、3Dボクセル情報の各点は、(x,y,z,色情報,弾性率)の構造を有することとなる。以上の処理により、自動的に弾性情報が付加される。   Next, the elastic information adding means 2033 writes the elastic modulus for each point of the 3D voxel information. Each point of 3D voxel information has a structure of (x, y, z, color information, elastic modulus). By the above processing, elasticity information is automatically added.

3Dボクセル情報の各点の構造が(x,y,z,色情報,弾性率)となった後の、情報処理装置2の動作については、実施の形態1で説明した動作と同様であるので、説明を省略する。   The operation of the information processing apparatus 2 after the structure of each point of the 3D voxel information becomes (x, y, z, color information, elastic modulus) is the same as the operation described in the first embodiment. The description is omitted.

以上、本実施の形態によれば、3Dボクセル情報を与えるだけで、自動的に弾性情報が付加され、ユーザが出力されている三次元物体に対して操作した場合、弾性情報が出力される。また、本実施の形態によれば、腫瘍などの生体の特性をも考慮した弾性情報が自動付加できる。かかる情報処理装置2を手術のシミュレーションに利用した場合、例えば、CTやMRIやPETなどの医用機器により取得される二次元画像の集合を、情報処理装置2に与えるだけで、精度の高い手術シミュレーションが可能になる。   As described above, according to the present embodiment, elasticity information is automatically added only by giving 3D voxel information, and elasticity information is output when a user operates a three-dimensional object being output. Further, according to the present embodiment, it is possible to automatically add elasticity information considering the characteristics of a living body such as a tumor. When such an information processing apparatus 2 is used for a surgical simulation, for example, a highly accurate surgical simulation can be performed simply by giving the information processing apparatus 2 a set of two-dimensional images acquired by a medical device such as CT, MRI, or PET. Is possible.

なお、本実施の形態における情報処理装置を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータを、三次元の物体のボリュームテクスチャである3Dボクセル情報を複数の平面で切り出した結果の二次元の画像データに基づいて構成される情報であるスライス情報であり、位置を示す情報である位置情報と色についての情報である色情報を有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を構成する各点に対して、弾性についての情報である弾性情報を付加し、位置情報と色情報と弾性情報とを有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を構成する弾性情報付加部と、前記弾性情報付加部が構成したスライス情報群を出力するスライス情報群出力部と、前記スライス情報群出力部が出力したスライス情報群の所定の点または領域に対する指示を受け付ける指示受付部と、前記指示に対応する点または領域を構成する点の、1以上の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報取得部が取得した1以上の位置情報と対になる1以上の弾性情報を取得する弾性情報取得部と、前記弾性情報取得部が取得した1以上の弾性情報に基づいて出力する弾性情報出力部として機能させるためのプログラム、である。   Note that the software that implements the information processing apparatus according to the present embodiment is the following program. In other words, this program is slice information that is information configured based on two-dimensional image data obtained by cutting out 3D voxel information, which is a volume texture of a three-dimensional object, from a plurality of planes. Elasticity information, which is information about elasticity, is added to each point constituting a plurality of slice information composed of information of a plurality of points having position information, which is information indicating color, and color information, which is information about color. A plurality of pieces of slice information including position information, color information, and elasticity information, and a slice information group including the slice information group formed by the elasticity information addition unit. An information group output unit; an instruction reception unit that receives an instruction for a predetermined point or region of the slice information group output by the slice information group output unit; A position information acquisition unit that acquires one or more pieces of position information of a point corresponding to the instruction or a point that constitutes a region, and one or more elastic information that is paired with one or more pieces of position information acquired by the position information acquisition unit And a program for functioning as an elastic information output unit that outputs based on one or more pieces of elastic information acquired by the elastic information acquisition unit.

また、上記プログラムにおいて、コンピュータを、1以上の特異点を示す情報である特異点情報を受け付ける特異点情報受付部としてさらに機能させ、前記弾性情報付加部は、前記1以上の特異点からの距離を取得する距離取得手段をさらに具備し、前記弾性情報取得手段は、前記複数の各スライス情報を構成する各点の色情報と、前記距離取得手段は取得した距離を用いて弾性情報を取得するようにコンピュータを機能させることは好適である。   In the above program, the computer is further caused to function as a singular point information receiving unit that receives singular point information that is information indicating one or more singular points, and the elastic information adding unit is a distance from the one or more singular points. The elasticity information acquisition means acquires the elasticity information using the color information of each point constituting each of the plurality of slice information and the distance acquisition means using the acquired distance. It is preferable to make the computer function as described above.

(実施の形態3)   (Embodiment 3)

本実施の形態において、弾性情報を自動的に付加し、当該弾性情報を用いて、シミュレーションを行うことができる情報処理装置について説明する。また、本実施の形態において、オペレーション(手術)法に関する情報を持つことができ、その情報を用いて、手術のシミュレーションが可能な情報処理装置について説明する。なお、オペレーション情報は、例えば、切開創に関する情報や、「ひねる」ことを示す情報や、「つまむ」ことを示す情報である。さらに、本実施の形態において、解剖学的情報(胸骨、肋骨などの位置の情報)を持つことができ、その情報を用いて、被手術者の生体に合致したデータに補正できる情報処理装置について説明する。   In the present embodiment, an information processing apparatus capable of automatically adding elasticity information and performing simulation using the elasticity information will be described. Further, in the present embodiment, an information processing apparatus that can have information related to an operation (surgery) method and can perform surgery simulation using the information will be described. The operation information is, for example, information related to the incision, information indicating “twist”, and information indicating “pinch”. Further, in the present embodiment, an information processing apparatus that can have anatomical information (positional information such as sternum and ribs) and can correct the data to match the living body of the subject using the information. explain.

図18は、本実施の形態における情報処理装置3のブロック図である。情報処理装置3は、スライス情報群格納部101、第一メッシュ情報格納部102、手術情報格納部301、解剖学的情報格納部302、弾性情報付加部103、メッシュ情報補正部303、指示受付部106、スライス情報群出力部107、位置情報取得部108、弾性情報取得部109、第二メッシュ情報取得部310、第一スライス情報群取得部111、色情報決定部112、第二スライス情報群取得部113、弾性情報出力部114、物体情報格納部116、スライス情報群取得部117を具備する。   FIG. 18 is a block diagram of the information processing apparatus 3 in the present embodiment. The information processing apparatus 3 includes a slice information group storage unit 101, a first mesh information storage unit 102, an operation information storage unit 301, an anatomical information storage unit 302, an elastic information addition unit 103, a mesh information correction unit 303, and an instruction reception unit. 106, slice information group output unit 107, position information acquisition unit 108, elasticity information acquisition unit 109, second mesh information acquisition unit 310, first slice information group acquisition unit 111, color information determination unit 112, second slice information group acquisition Unit 113, elasticity information output unit 114, object information storage unit 116, and slice information group acquisition unit 117.

手術情報格納部301は、手術情報を格納し得る。手術情報は、手術に関する情報である。手術情報は、例えば、被手術者の生体に関する情報であったり、被手術者の生体内の点や領域を示す情報であったりする。手術情報は、例えば、切開創の位置を示す情報である切開創位置情報を有する。つまり、手術情報は、切開創の形状、属性などの情報を有しても良い。また、手術情報は、力のかけ方などの物理条件を有しても良い。また、手術情報は、例えば、ひねる動作(手術の動作の一つ)が行われる点または領域の情報である捻り位置情報であっても良い。捻り位置情報は、点を特定する情報であり、例えば、(x,y,z)の座標情報や、点の識別子である。また、手術情報は、つまむ動作(手術の動作の一つ)が行われる点または領域の情報である摘み位置情報であっても良い。摘み位置情報も、点を特定する情報であり、例えば、(x,y,z)の座標情報や、点の識別子である。手術情報の属性とは、例えば、肩甲骨、胸骨最下部等の位置を示す位置情報であり、人体のランドマークとなる解剖学的な情報である。なお、位置情報は、例えば、(x,y,z)の座標情報や、点の識別子である。手術情報格納部301は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。手術情報格納部301に手術情報が記憶される過程は問わない。例えば、記録媒体を介して手術情報が手術情報格納部301で記憶されるようになってもよく、通信回線等を介して送信された手術情報が手術情報格納部301で記憶されるようになってもよく、あるいは、入力デバイスを介して入力された手術情報が手術情報格納部301で記憶されるようになってもよい。   The surgery information storage unit 301 can store surgery information. Surgery information is information regarding surgery. The surgery information is, for example, information related to the living body of the operated person or information indicating points or areas in the operating person's living body. The surgical information includes, for example, incision position information that is information indicating the position of the incision. That is, the surgery information may include information such as the shape and attributes of the incision. Further, the surgery information may have physical conditions such as how to apply force. In addition, the surgery information may be, for example, twist position information that is information on a point or a region where a twisting action (one of the surgical actions) is performed. The twist position information is information for specifying a point, for example, coordinate information of (x, y, z) or a point identifier. Further, the operation information may be pick position information that is information on a point or a region where a pinching operation (one of operation operations) is performed. The knob position information is also information for specifying a point, for example, coordinate information of (x, y, z) or a point identifier. The attribute of the operation information is, for example, position information indicating the position of the scapula, the lowest part of the sternum, and the like, and is anatomical information that becomes a landmark of the human body. The position information is, for example, coordinate information (x, y, z) or a point identifier. The surgical information storage unit 301 is preferably a non-volatile recording medium, but can also be realized by a volatile recording medium. The process in which the surgery information is stored in the surgery information storage unit 301 does not matter. For example, surgery information may be stored in the surgery information storage unit 301 via a recording medium, and surgery information transmitted via a communication line or the like is stored in the surgery information storage unit 301. Alternatively, the surgery information input via the input device may be stored in the surgery information storage unit 301.

解剖学的情報格納部302は、人体の構造を示す情報であり、人体の部分の位置を示す情報である人体特徴点位置情報を有する解剖学的情報を格納し得る。人体特徴点位置情報とは、例えば、胸骨、肋骨などの頂点位置を示す情報である。人体特徴点位置情報は、例えば、胸骨最上部、胸骨最下部、両肩甲骨最下部、両乳頭の6点の位置を示す情報である。解剖学的情報格納部302は、例えば、標準的な解剖学的情報と、手術を受ける個人の解剖学的情報とを格納している。解剖学的情報格納部302は、例えば、男女別や老若別に異なる標準的な解剖学的情報を保持していたり、人種別に異なる標準的な解剖学的情報を保持していたりすることは好適である。解剖学的情報格納部302は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。解剖学的情報格納部302に解剖学的情報が記憶される過程は問わない。例えば、記録媒体を介して解剖学的情報が解剖学的情報格納部302で記憶されるようになってもよく、通信回線等を介して送信された解剖学的情報が解剖学的情報格納部302で記憶されるようになってもよく、あるいは、入力デバイスを介して入力された解剖学的情報が解剖学的情報格納部302で記憶されるようになってもよい。   The anatomical information storage unit 302 is information indicating the structure of the human body, and can store anatomical information having human body feature point position information that is information indicating the position of the human body part. The human body feature point position information is information indicating apex positions of the sternum, ribs, and the like, for example. The human body feature point position information is information indicating the positions of six points, for example, the uppermost part of the sternum, the lowermost part of the sternum, the lowermost part of both shoulder blades, and both nipples. The anatomical information storage unit 302 stores, for example, standard anatomical information and anatomical information of individuals who undergo surgery. It is preferable that the anatomical information storage unit 302 holds, for example, standard anatomical information different for each gender or age group, or holds standard anatomical information different for each type of person. It is. The anatomical information storage unit 302 is preferably a nonvolatile recording medium, but can also be realized by a volatile recording medium. The process in which the anatomical information is stored in the anatomical information storage unit 302 does not matter. For example, the anatomical information may be stored in the anatomical information storage unit 302 via the recording medium, and the anatomical information transmitted via the communication line or the like is stored in the anatomical information storage unit. 302 may be stored, or anatomical information input via the input device may be stored in the anatomical information storage unit 302.

メッシュ情報補正部303は、解剖学的情報を用いて、第一メッシュ情報を補正し、新たな第一メッシュ情報を構成する。メッシュ情報補正部303は、例えば、被手術者の生体に合致するように、切開創位置情報を修正するなどの処理を行う。つまり、具体的には、メッシュ情報補正部303は、第一メッシュ情報格納部102に格納されている第一メッシュ情報(例えば、標準的な人体のメッシュ情報)と、解剖学的情報(例えば、標準的な解剖学的情報)と、入力された個人の解剖学的情報とを用いて、第一メッシュ情報を補正する。メッシュ情報補正部303は、個人の解剖学的情報と、標準的な解剖学的情報との差から、第一メッシュ情報(例えば、標準的な人体のメッシュ情報)を修正する。また、複数の解剖学的情報が解剖学的情報格納部302に格納されている場合、メッシュ情報補正部303は、一の解剖学的情報を選択し、当該選択した解剖学的情報を用いて、第一メッシュ情報を補正し、新たな第一メッシュ情報を構成する。メッシュ情報補正部303が一の解剖学的情報を選択する方法は問わない。ユーザからの指示に基づいて、一の解剖学的情報を選択しても良い。   The mesh information correction unit 303 corrects the first mesh information using the anatomical information, and configures new first mesh information. For example, the mesh information correction unit 303 performs processing such as correcting incision position information so as to match the living body of the patient. That is, specifically, the mesh information correction unit 303 includes first mesh information (for example, standard human body mesh information) stored in the first mesh information storage unit 102 and anatomical information (for example, The first mesh information is corrected using the standard anatomical information) and the input individual anatomical information. The mesh information correction unit 303 corrects the first mesh information (for example, standard human body mesh information) from the difference between the individual anatomical information and the standard anatomical information. When a plurality of anatomical information is stored in the anatomical information storage unit 302, the mesh information correction unit 303 selects one anatomical information and uses the selected anatomical information. The first mesh information is corrected to form new first mesh information. There is no limitation on the method by which the mesh information correction unit 303 selects one anatomical information. One anatomical information may be selected based on an instruction from the user.

さらに具体的には、メッシュ情報補正部303は、例えば、以下の数式1に示す評価関数の情報を保持しており、例えば、パラメータω=1.0、λ=10.0を代入し、メッシュ情報補正部303は、数式1の評価関数を実行し、最小二乗法を用いて、評価関数が最小となる第一メッシュ情報を補正する。なお、数式1の評価関数は、2次関数であるので、その最小問題を解けば、補正された第一メッシュ情報を導出できる。また、評価関数が2次関数の場合、それを最小とするp'(移動後の頂点)のセットは、一意に求めることができることは公知である。また、数式1の評価関数における「制約をかける特徴点」とは、ここでは、解剖学的情報である。

Figure 0005131790
More specifically, the mesh information correction unit 303 holds, for example, information on the evaluation function shown in the following formula 1, and substitutes parameters ω i = 1.0 and λ i = 10.0, for example. The mesh information correction unit 303 executes the evaluation function of Formula 1 and corrects the first mesh information that minimizes the evaluation function using the least square method. Since the evaluation function of Formula 1 is a quadratic function, the corrected first mesh information can be derived by solving the minimum problem. In addition, when the evaluation function is a quadratic function, it is known that a set of p ′ (vertex after movement) that minimizes the evaluation function can be obtained uniquely. Further, the “feature point to be constrained” in the evaluation function of Equation 1 is anatomical information here.
Figure 0005131790

メッシュ情報補正部303は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。メッシュ情報補正部303の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The mesh information correction unit 303 can be usually realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the mesh information correction unit 303 is usually realized by software, and the software is recorded in a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

なお、指示受付部106は、出力されているスライス情報群の所定の点または領域に対する指示であり、手術に関する指示である手術指示を受け付ける。手術指示とは、切開する、ひねる、つまむ、などの指示である。または、手術指示は、一通りの指示でも良い。つまり、ユーザは、切開する場合でも、ひねる場合でも、つまむ場合でも、同一の操作を行い、かかる操作を受け付けた点や領域が、動作識別子を有しても良い。動作識別子とは、例えば、「切開する(例えば、「1」)」「ひねる(例えば、「2」)」「つまむ(例えば、「3」)」などである。   The instruction receiving unit 106 is an instruction for a predetermined point or region of the output slice information group, and receives an operation instruction that is an instruction related to an operation. The surgical instruction is an instruction for incision, twisting, pinching and the like. Alternatively, the operation instruction may be a single instruction. That is, the user may perform the same operation regardless of whether the incision is performed, the twist is performed, or the user is pinched, and the point or area where the operation is received may have an action identifier. The action identifier is, for example, “incision (for example,“ 1 ”),“ twist (for example, “2”) ”,“ pinch (for example, “3”) ”, or the like.

第二メッシュ情報取得部310は、指示受付部106が受け付けた指示に基づいて、第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。特に、第二メッシュ情報取得部310は、指示受付部106が受け付けた手術指示と手術情報に基づいて、第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。   The second mesh information acquisition unit 310 deforms the first mesh information based on the instruction received by the instruction reception unit 106, and acquires the second mesh information constituting the deformed shape. In particular, the second mesh information acquisition unit 310 deforms the first mesh information based on the operation instruction and operation information received by the instruction reception unit 106, and acquires the second mesh information constituting the deformed shape.

第二メッシュ情報取得部310は、指示受付部106が受け付けた手術指示と手術情報が有する切開創位置情報に基づいて、第一メッシュ情報内の点であり、切開創位置情報に対応する点のうち、切開創の左側にある点は左側に移動し、切開創の右側にある点は右側に移動して、切開創が開くように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。   The second mesh information acquisition unit 310 is a point in the first mesh information based on the operation instruction received by the instruction reception unit 106 and the incision position information included in the operation information, and the point corresponding to the incision position information. Among them, the point on the left side of the incision moves to the left side, the point on the right side of the incision moves to the right side, and the second mesh information is deformed so that the incision opens. Get second mesh information.

第二メッシュ情報取得部310は、指示受付部106が受け付けた手術指示と手術情報が有する捻り位置情報に基づいて、第一メッシュ情報内の点であり、捻り位置情報に対応する点を移動して、捻るように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。なお、捻る場合の点の移動アルゴリズムは公知技術である。   The second mesh information acquisition unit 310 moves a point corresponding to the twist position information, which is a point in the first mesh information, based on the operation instruction received by the instruction reception unit 106 and the twist position information included in the operation information. Then, the second mesh information is deformed so as to be twisted, and the second mesh information constituting the deformed shape is acquired. Note that a point moving algorithm for twisting is a known technique.

第二メッシュ情報取得部310は、指示受付部106が受け付けた手術指示と手術情報が有する摘み位置情報に基づいて、第一メッシュ情報内の点であり、摘み位置情報に対応する点を移動して、摘むように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。なお、摘む場合の点の移動アルゴリズムは公知技術である。   The second mesh information acquisition unit 310 moves the point corresponding to the pick position information, which is a point in the first mesh information, based on the operation instruction received by the instruction reception unit 106 and the pick position information included in the operation information. Then, the second mesh information is deformed so as to be picked, and the second mesh information constituting the deformed shape is acquired. Note that a point moving algorithm for picking is a known technique.

第二メッシュ情報取得部310は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。第二メッシュ情報取得部310の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはROM等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The second mesh information acquisition unit 310 can usually be realized by an MPU, a memory, or the like. The processing procedure of the second mesh information acquisition unit 310 is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM. However, it may be realized by hardware (dedicated circuit).

次に、情報処理装置3の動作について説明する。情報処理装置3の動作は、情報処理装置1の動作と比較して、メッシュ補正処理が加わり、ステップS218の変形処理が異なる。したがって、メッシュ補正処理と変形処理のみについて説明する。   Next, the operation of the information processing apparatus 3 will be described. The operation of the information processing apparatus 3 is different from the operation of the information processing apparatus 1 in that a mesh correction process is added and the deformation process in step S218 is different. Therefore, only the mesh correction process and the deformation process will be described.

まず、メッシュ補正処理について、以下に説明する。メッシュ情報補正部303は、数式1の評価関数が最小となるように第一メッシュ情報を補正し、新しい第一メッシュ情報を取得し、少なくとも一時的に第一メッシュ情報格納部102に書き込む。ここで、「新しい第一メッシュ情報を書き込む」とは、第一メッシュ情報を更新する、という意味である。   First, the mesh correction process will be described below. The mesh information correction unit 303 corrects the first mesh information so that the evaluation function of Formula 1 is minimized, acquires new first mesh information, and writes it in the first mesh information storage unit 102 at least temporarily. Here, “writing new first mesh information” means updating the first mesh information.

次に、情報処理装置3の変形処理について、図19のフローチャートを用いて説明する。図19のフローチャートにおいて、図5のフローチャートと異なるステップについてのみ説明する。   Next, the deformation process of the information processing apparatus 3 will be described using the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 19, only the steps different from the flowchart of FIG. 5 will be described.

(ステップS1901)第二メッシュ情報取得部310は、第二メッシュ情報の取得処理を行う。第二メッシュ情報取得処理について、図20のフローチャートを用いて説明する。   (Step S1901) The second mesh information acquisition unit 310 performs acquisition processing of second mesh information. The second mesh information acquisition process will be described using the flowchart of FIG.

次に、ステップS1901の第二メッシュ情報取得処理について、図20のフローチャートを用いて説明する。   Next, the second mesh information acquisition process of step S1901 will be described using the flowchart of FIG.

(ステップS2001)第二メッシュ情報取得部310は、指示受付部106が受け付けた手術指示が、切開の指示であるか否かを判断する。切開の指示であればステップS2002に行き、切開の指示でなければステップS2007に行く。   (Step S2001) The second mesh information acquisition unit 310 determines whether or not the operation instruction received by the instruction reception unit 106 is an incision instruction. If it is an incision instruction, the process proceeds to step S2002. If it is not an incision instruction, the process proceeds to step S2007.

(ステップS2002)第二メッシュ情報取得部310は、指示受付部106が指示を受け付けた1以上の点(領域でも良い)を取得する。   (Step S2002) The second mesh information acquisition unit 310 acquires one or more points (or regions) for which the instruction receiving unit 106 has received an instruction.

(ステップS2003)第二メッシュ情報取得部310は、手術情報格納部301の切開創位置情報を取得する。   (Step S2003) The second mesh information acquisition unit 310 acquires the incision position information of the surgery information storage unit 301.

(ステップS2004)第二メッシュ情報取得部310は、ステップS2002で取得した1以上の点が、ステップS2003で取得した切開創位置情報と合致するか否かを判断する。合致すればステップS2005に行き、合致しなければステップS2006に行く。なお、「合致する」とは、指示が切開する指示であるための条件を満たすことである。さらに具体的には、例えば、「合致する」とは、ステップS2002で取得した1以上のすべての点が、切開創位置情報(例えば、1以上の点の集合)で構成される直線から、予め決められた閾値以内の距離を有することである。手術情報が、切開するための力の大きさなどの物理条件を有している場合、第二メッシュ情報取得部310は、当該物理条件に合致する入力があった場合のみ、「合致する」と判断しても良い。   (Step S2004) The second mesh information acquisition unit 310 determines whether one or more points acquired in step S2002 match the incision position information acquired in step S2003. If they match, go to step S2005, otherwise go to step S2006. “Match” means satisfying a condition for the instruction to be an incision instruction. More specifically, for example, “match” means that all the one or more points acquired in step S2002 are preliminarily determined from a straight line constituted by incision position information (for example, a set of one or more points). Having a distance within a predetermined threshold. When the surgical information has physical conditions such as the magnitude of force for incision, the second mesh information acquisition unit 310 determines that “match” only when there is an input that matches the physical conditions. You may judge.

(ステップS2005)第二メッシュ情報取得部310は、第一メッシュ情報格納部102から第一メッシュ情報を読み出し、当該第一メッシュ情報内の点であり、切開創位置情報に対応する点のうち、切開創の左側にある点は左側に移動し(予め決められた移動のアルゴリズムにより移動する)、切開創の右側にある点は右側に移動して(予め決められた移動のアルゴリズムにより移動する)、切開創が開くように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。上位処理にリターンする。予め決められた移動のアルゴリズムとは、切開のラインの中央部は大きく開き、両端部は小さく開いて両端部が尖った楕円形のような形状になるように点を移動するアルゴリズムである。   (Step S2005) The second mesh information acquisition unit 310 reads the first mesh information from the first mesh information storage unit 102, is a point in the first mesh information, and among the points corresponding to the incision position information, The point on the left side of the incision moves to the left (moves according to a predetermined movement algorithm) and the point on the right side of the incision moves to the right (moves according to a predetermined movement algorithm) The second mesh information is deformed so that the incision is opened, and second mesh information constituting the deformed shape is acquired. Return to upper process. The predetermined moving algorithm is an algorithm for moving a point so that the center portion of the incision line is wide open, both end portions are small open, and both end portions are shaped like an ellipse.

(ステップS2006)第二メッシュ情報取得部310は、エラー出力する。第二メッシュ情報取得部310は、例えば、切開する位置が間違っている旨を出力する。上位処理にリターンする。   (Step S2006) The second mesh information acquisition unit 310 outputs an error. For example, the second mesh information acquisition unit 310 outputs that the incision position is incorrect. Return to upper process.

(ステップS2007)第二メッシュ情報取得部310は、指示受付部106が受け付けた手術指示が、ひねりの指示であるか否かを判断する。ひねりの指示であればステップS2008に行き、ひねりの指示でなければステップS2013に行く。   (Step S2007) The second mesh information acquisition unit 310 determines whether or not the operation instruction received by the instruction reception unit 106 is a twist instruction. If the instruction is a twist, the process goes to step S2008. If the instruction is not a twist, the process goes to step S2013.

(ステップS2008)第二メッシュ情報取得部310は、指示受付部106が指示を受け付けた1以上の点(領域でも良い)を取得する。   (Step S2008) The second mesh information acquisition unit 310 acquires one or more points (or regions) for which the instruction receiving unit 106 has received an instruction.

(ステップS2009)第二メッシュ情報取得部310は、手術情報格納部301の捻り位置情報を取得する。   (Step S2009) The second mesh information acquisition unit 310 acquires the twist position information of the surgery information storage unit 301.

(ステップS2010)第二メッシュ情報取得部310は、ステップS2008で取得した1以上の点が、ステップS2009で取得した捻り位置情報と合致するか否かを判断する。合致すればステップS2011に行き、合致しなければステップS2012に行く。なお、「合致する」とは、指示が捻り指示であるための条件を満たすことである。さらに具体的には、例えば、「合致する」とは、ステップS2002で取得した1以上のすべての点が、捻る対象の領域の点であることである。   (Step S2010) The second mesh information acquisition unit 310 determines whether one or more points acquired in step S2008 match the twist position information acquired in step S2009. If they match, go to step S2011, and if not, go to step S2012. “Match” means satisfying a condition for the instruction to be a twist instruction. More specifically, for example, “match” means that all the one or more points acquired in step S2002 are the points of the region to be twisted.

(ステップS2011)第二メッシュ情報取得部310は、第一メッシュ情報格納部102から第一メッシュ情報を読み出し、当該第一メッシュ情報内の点であり、指示を受け付けた点(領域の1以上の点)が捻られたように変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。上位処理にリターンする。   (Step S2011) The second mesh information acquisition unit 310 reads the first mesh information from the first mesh information storage unit 102, is a point in the first mesh information, and has received an instruction (one or more points in the region). Point) is deformed as if twisted, and second mesh information constituting the deformed shape is acquired. Return to upper process.

(ステップS2012)第二メッシュ情報取得部310は、エラー出力する。第二メッシュ情報取得部310は、例えば、捻ることがきでない領域に捻る指示を入力した旨を出力する。上位処理にリターンする。   (Step S2012) The second mesh information acquisition unit 310 outputs an error. For example, the second mesh information acquisition unit 310 outputs a message indicating that a twist instruction has been input to an area that cannot be twisted. Return to upper process.

(ステップS2013)第二メッシュ情報取得部310は、指示受付部106が受け付けた手術指示が、つまみの指示であるか否かを判断する。つまみの指示であればステップS2014に行き、つまみの指示でなければステップS502に行く。   (Step S2013) The second mesh information acquisition unit 310 determines whether or not the operation instruction received by the instruction reception unit 106 is a knob instruction. If it is a knob instruction, the process proceeds to step S2014, and if it is not a knob instruction, the process proceeds to step S502.

(ステップS2014)第二メッシュ情報取得部310は、指示受付部106が指示を受け付けた1以上の点(領域でも良い)を取得する。   (Step S2014) The second mesh information acquisition unit 310 acquires one or more points (or regions) for which the instruction receiving unit 106 has received an instruction.

(ステップS2015)第二メッシュ情報取得部310は、手術情報格納部301の摘み位置情報を取得する。   (Step S2015) The second mesh information acquisition unit 310 acquires the pick position information in the surgery information storage unit 301.

(ステップS2016)第二メッシュ情報取得部310は、ステップS2008で取得した1以上の点が、ステップS2009で取得した摘み位置情報と合致するか否かを判断する。合致すればステップS2017に行き、合致しなければステップS2018に行く。なお、「合致する」とは、指示が摘み指示であるための条件を満たすことである。さらに具体的には、例えば、「合致する」とは、ステップS2002で取得した1以上のすべての点が、摘む対象の領域の点であることである。   (Step S2016) The second mesh information acquisition unit 310 determines whether or not one or more points acquired in step S2008 match the knob position information acquired in step S2009. If they match, go to step S2017, otherwise go to step S2018. Note that “match” means that the condition for the instruction to be a picking instruction is satisfied. More specifically, for example, “match” means that all the one or more points acquired in step S2002 are the points of the target area to be picked.

(ステップS2017)第二メッシュ情報取得部310は、第一メッシュ情報格納部102から第一メッシュ情報を読み出し、当該第一メッシュ情報内の点であり、指示を受け付けた点(領域の1以上の点)が摘まれたように変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。上位処理にリターンする。   (Step S2017) The second mesh information acquisition unit 310 reads the first mesh information from the first mesh information storage unit 102, is a point in the first mesh information, and has received an instruction (one or more points in the region). The second mesh information constituting the deformed shape is acquired. Return to upper process.

(ステップS2018)第二メッシュ情報取得部310は、エラー出力する。第二メッシュ情報取得部310は、例えば、摘むことがきでない領域に摘む指示を入力した旨を出力する。上位処理にリターンする。   (Step S2018) The second mesh information acquisition unit 310 outputs an error. For example, the second mesh information acquisition unit 310 outputs a message indicating that an instruction to pick a region that cannot be picked is input. Return to upper process.

以下、本実施の形態における情報処理装置3の具体的な動作について説明する。情報処理装置3において、例えば、三次元物体は、人体の胸部である。物体情報格納部116は、ある成人男性のCTボリュームデータを保持している。   Hereinafter, a specific operation of the information processing apparatus 3 in the present embodiment will be described. In the information processing apparatus 3, for example, the three-dimensional object is a human chest. The object information storage unit 116 holds CT volume data of a certain adult male.

そして、今、手術情報格納部301は、人体の胸部の中央部あたりの点の集合である切開創位置情報を格納している。また、解剖学的情報格納部302は、胸骨最上部、胸骨最下部、両肩甲骨最下部、両乳頭の6点の位置を示す情報を保持している。かかることを、図21で示す。図21(a)は、胸骨最上部の位置を示す情報、胸骨最下部の位置を示す情報が解剖学的情報であることを示す。図21(b)は、両肩甲骨最下部の位置を示す情報が解剖学的情報であることを示す。図21(c)は、両乳頭の位置を示す情報が解剖学的情報であることを示す。図21(d)は、切開創位置情報が示す点の情報を結んだ線である切開創を示す。なお、解剖学的情報(肩甲骨の位置情報、胸骨最下部の位置情報など)は、ユーザがマウス等の入力手段で入力しても良いし、画像処理により自動取得しても良い。画像処理により、特徴点を取得する技術は公知技術であるので、詳細な説明を省略する。   Now, the surgery information storage unit 301 stores incision position information that is a set of points around the center of the human chest. The anatomical information storage unit 302 holds information indicating the positions of six points of the sternum uppermost part, the sternum lowermost part, both shoulder blade lowermost parts, and both nipples. This is shown in FIG. FIG. 21A shows that the information indicating the position of the uppermost part of the sternum and the information indicating the position of the lowermost part of the sternum are anatomical information. FIG. 21B shows that the information indicating the position of the lowest part of both shoulder blades is anatomical information. FIG. 21C shows that the information indicating the positions of both nipples is anatomical information. FIG. 21 (d) shows an incision that is a line connecting point information indicated by the incision position information. Note that the anatomical information (scapula position information, position information at the bottom of the sternum, etc.) may be input by the user using an input means such as a mouse, or may be automatically acquired by image processing. Since a technique for acquiring feature points by image processing is a known technique, detailed description thereof is omitted.

そして、情報処理装置3は、図21(d)に示すような情報(以下、切開テンプレートと言う)を得たとする。切開テンプレートは、第一メッシュ情報から構成される形状の情報、弾性情報、切開創位置情報、解剖学的情報(6点の位置を示す情報)を有する。   Then, it is assumed that the information processing apparatus 3 obtains information (hereinafter referred to as an incision template) as illustrated in FIG. The incision template includes shape information composed of first mesh information, elasticity information, incision wound position information, and anatomical information (information indicating positions of six points).

かかる場合、メッシュ情報補正部303は、例えば、数式1の評価関数が最小になるように、第一メッシュ情報を補正し、新たな第一メッシュ情報を構成する。   In such a case, for example, the mesh information correction unit 303 corrects the first mesh information so as to minimize the evaluation function of Formula 1, and configures new first mesh information.

以上の状態において、ユーザは、情報処理装置3に対して、起動指示を入力した、とする。すると、指示受付部106は、起動指示を受け付ける。情報処理装置3は、物体情報格納部116のCTボリュームデータから実施の形態1で説明した処理により、弾性情報を自動付加し、第一メッシュ情報を自動取得した、とする。   In the above state, it is assumed that the user inputs an activation instruction to the information processing apparatus 3. Then, the instruction receiving unit 106 receives an activation instruction. It is assumed that the information processing apparatus 3 automatically adds the elasticity information and automatically acquires the first mesh information from the CT volume data in the object information storage unit 116 by the process described in the first embodiment.

次に、ユーザは、スライス情報群の出力指示を入力した、とする。すると、指示受付部106はスライス情報群の出力指示を受け付ける。すると、実施の形態1で説明した処理(情報処理装置1と同様の処理)により、情報処理装置3は、胸部の表示を行う。   Next, it is assumed that the user has input a slice information group output instruction. Then, the instruction receiving unit 106 receives an instruction to output a slice information group. Then, the information processing apparatus 3 displays the chest by the process described in the first embodiment (the same process as the information processing apparatus 1).

次に、ユーザは、切開創に沿って、切開する手術指示を入力した、とする。すると、第二メッシュ情報取得部310は、指示受付部106が指示を受け付けた1以上の点(領域でも良い)を取得する。   Next, it is assumed that the user inputs an operation instruction for incision along the incision. Then, the second mesh information acquisition unit 310 acquires one or more points (or regions) for which the instruction receiving unit 106 has received the instruction.

次に、第二メッシュ情報取得部310は、手術情報格納部301の切開創位置情報(図21(d)の切開創を示す点の集合)を取得する。   Next, the second mesh information acquisition unit 310 acquires incision position information (a set of points indicating an incision in FIG. 21D) in the surgery information storage unit 301.

そして、第二メッシュ情報取得部310は、指示を受け付けた1以上の点が、取得した切開創位置情報と合致する、と判断した、とする。   Then, it is assumed that the second mesh information acquisition unit 310 determines that one or more points for which the instruction has been received match the acquired incision position information.

そして、第二メッシュ情報取得部310は、第一メッシュ情報格納部102から第一メッシュ情報を読み出し、当該第一メッシュ情報内の点であり、切開創位置情報に対応する点のうち、切開創の左側にある点は左側に移動し(予め決められた移動のアルゴリズムにより移動する)、切開創の右側にある点は右側に移動して(予め決められた移動のアルゴリズムにより移動する)、切開創が開くように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する。   Then, the second mesh information acquisition unit 310 reads the first mesh information from the first mesh information storage unit 102, is a point in the first mesh information, and among the points corresponding to the incision position information, the incision wound information. The point on the left side of the eye will move to the left (move with a pre-determined movement algorithm), the point on the right side of the incision will move to the right (move with a pre-determined movement algorithm), and The second mesh information is deformed so that the wound opens, and second mesh information constituting the deformed shape is acquired.

そして、第一スライス情報群取得部111は、取得した第二メッシュ情報に基づいて、複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する。つまり、第一スライス情報群取得部111は、第二メッシュ情報が構成する三次元物体をスライスし、複数の平面の情報を得る。   And the 1st slice information group acquisition part 111 acquires the 1st slice information group which is several slice information based on the acquired 2nd mesh information. That is, the 1st slice information group acquisition part 111 slices the three-dimensional object which 2nd mesh information comprises, and acquires the information of several planes.

次に、実施の形態1で説明した処理と同様の処理により、第二スライス情報群取得部113は、第二スライス情報群を取得する。   Next, the second slice information group acquisition unit 113 acquires the second slice information group by the same processing as that described in the first embodiment.

そして、実施の形態1で説明した処理と同様の処理により、変形物体出力部115は、取得された第二スライス情報群を出力する。   Then, the deformed object output unit 115 outputs the acquired second slice information group by a process similar to the process described in the first embodiment.

その結果、出力は、図22(a)から図22(b)に変更され、切開創が開いた表示になる。なお、図22(b)の出力は、特徴点6点を制約条件とした評価関数(数式1)を用いて、医用画像に切開テンプレートを適合させ、その後に開創したものである。そして、図22(b)の出力は、像が削れていない、切開創が正しい位置にある、切開創から胸壁内部の空間が確認可能である、といった効果を奏する。   As a result, the output is changed from FIG. 22A to FIG. 22B, and the incision is opened. Note that the output in FIG. 22B is obtained by applying an incision template to a medical image using an evaluation function (Equation 1) with 6 feature points as a constraint, and then opening the medical image. The output shown in FIG. 22B has the effect that the image is not cut, the incision is in the correct position, and the space inside the chest wall can be confirmed from the incision.

なお、図23は、メッシュ情報補正部303が補正を行わなかった場合の出力例である。つまり、図23は、事前に用意した標準体型の第一メッシュ情報を用いた場合の出力例である。図23によれば、ボリュームが削れており(図23(a)の丸印参照)、かつ、メッシュと画像にずれが大きく、切開創の位置がずれている(図23(b)参照)ことが確認できる。これは、事前に用意した標準体型の第一メッシュ情報は、被験者の体にフィットしていないため、その体にフィットしていないテンプレート(第一メッシュ情報)の内部に相当する領域のみ可視化しているために発生する現象である。さらに詳細には、図23において、被験者が標準体型より太っており、被験者の三次元画像(または、被験者の体に合致した第一メッシュ情報と言っても良い。)に対して、標準体型の三次元画像(第一メッシュ情報)が小さいために、三次元画像の一部の箇所が削れている。なお、被験者の体にフィットした、補正された第一メッシュ情報を用いた場合は、上記のように、三次元画像の一部の箇所が削れることはない。   FIG. 23 shows an output example when the mesh information correction unit 303 does not perform correction. That is, FIG. 23 is an output example when the first standard mesh information prepared in advance is used. According to FIG. 23, the volume is shaved (see the circle in FIG. 23 (a)), the mesh and the image are greatly displaced, and the position of the incision is displaced (see FIG. 23 (b)). Can be confirmed. This is because the standard-form first mesh information prepared in advance does not fit the subject's body, so only the area corresponding to the inside of the template (first mesh information) that does not fit the body is visualized. This is a phenomenon that occurs. In more detail, in FIG. 23, the subject is thicker than the standard body shape, and the three-dimensional image of the subject (or the first mesh information that matches the body of the subject) may be the standard body shape. Since the three-dimensional image (first mesh information) is small, a part of the three-dimensional image is cut off. In addition, when the corrected 1st mesh information fitted to the test subject's body is used, as mentioned above, the one part location of a three-dimensional image is not shaved.

また、図24は、テンプレートを患者個人の体型に適合させ、特徴点と評価点の理論値との平均距離誤差を算出したことを説明する表である。「特徴点の平均誤差」とは、特徴点(例えば、乳首の位置)の補正前の距離誤差の平均である。図24において、成人男性Aの補正前の複数の特徴点と理論的な複数の特徴点との距離誤差の平均は、19.85(voxcel)であったが、成人男性Aの体型に補正することにより、補正後の複数の特徴点と理論的な複数の特徴点との距離誤差の平均が0.18(voxcel)となった、ことを示す。また、「評価点の平均誤差」とは、補正前の複数の評価点と理論的な複数の評価点との距離誤差の平均と、補正後の複数の評価点と理論的な複数の評価点との距離誤差の平均とを示す。図24において、成人男性Aの補正前の複数の評価点と理論的な複数の評価点との距離誤差の平均は、16.77(voxcel)であったが、成人男性Aの体型に補正することにより、補正後の複数の評価点と理論的な複数の評価点との距離誤差の平均が10.61(voxcel)となった、ことを示す。なお、評価点とは、特徴点ではないが、他の評価すべき人体上の点であり、例えば、臍の位置である。   FIG. 24 is a table for explaining that the average distance error between the feature point and the theoretical value of the evaluation point is calculated by adapting the template to the patient's individual body shape. The “average error of feature points” is an average of distance errors before correction of feature points (for example, nipple positions). In FIG. 24, the average of the distance errors between the plurality of feature points before correction of adult male A and the plurality of theoretical feature points was 19.85 (voxcel), but is corrected to the shape of adult male A. This indicates that the average distance error between the corrected plurality of feature points and the theoretical plurality of feature points is 0.18 (voxcel). “Average error of evaluation points” refers to the average of distance errors between multiple evaluation points before correction and multiple theoretical evaluation points, and multiple evaluation points after correction and multiple theoretical evaluation points. And the average distance error. In FIG. 24, the average of the distance error between the plurality of evaluation points before correction of adult male A and the plurality of theoretical evaluation points was 16.77 (voxcel), but is corrected to the body type of adult male A. This indicates that the average distance error between the corrected evaluation points and the theoretical evaluation points is 10.61 (voxcel). The evaluation point is not a feature point, but is another point on the human body to be evaluated, for example, the position of the umbilicus.

図24において、メッシュ情報補正部303が補正処理を行うことにより、成人男性A、Bの特徴点は、ほぼ理論値に一致し、評価点も適応前と比べ、患者の体型に近づいていることが分かる。なお、情報処理装置3を用いれば、成人男性A、Bの特徴点を、入力手段(例えば、マウスなど)により指定した後、ボリューム操作までは数分で作業可能となることが確認されている。   In FIG. 24, when the mesh information correction unit 303 performs correction processing, the feature points of the adult males A and B substantially match the theoretical values, and the evaluation points are closer to the patient's body shape than before adaptation. I understand. Note that it has been confirmed that if the information processing device 3 is used, the feature points of the adult males A and B can be operated in a few minutes after the input means (for example, a mouse) is specified until the volume operation. .

以上、本実施の形態によれば、3Dボクセル情報を与えるだけで、自動的に弾性情報が付加され、ユーザが出力されている三次元物体に対して操作した場合、弾性情報が出力される。また、本実施の形態によれば、手術情報を持つことができ、その手術情報を用いて、手術のシミュレーションが可能となる。また、本実施の形態によれば、患者の体型に合わせた手術シミュレーションが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, elasticity information is automatically added only by giving 3D voxel information, and elasticity information is output when a user operates a three-dimensional object being output. Further, according to the present embodiment, it is possible to have surgery information, and surgery can be simulated using the surgery information. Moreover, according to this Embodiment, the surgery simulation matched with the patient's body shape is attained.

また、従来、物体(臓器、頭、手、脚等の物体)を操作可能にするために、MRIなどの撮像装置で取得した三次元画像から、物体の輪郭を抽出してベクトル化していた。これをメッシュ化と呼ぶ。このメッシュ化の作業には、多大な労力を要していた。一方、本実施の形態の情報処理装置3では、予めメッシュを保持しておき、さらに、撮像対象物が一般的に有する特徴点(例えば、乳首や肩甲骨の突起部など)や手術情報(例えば、切開箇所と切開方向など)をメッシュ上に保持させておく。そのため、情報処理装置3では、特徴点や手術情報と第一メッシュ情報とを、三次元画像に適用することにより、メッシュ化の作業を大幅に省略できる。   Conventionally, in order to make an object (an object such as an organ, a head, a hand, and a leg) operable, the contour of the object is extracted and vectorized from a three-dimensional image acquired by an imaging apparatus such as MRI. This is called meshing. This meshing work required a lot of labor. On the other hand, in the information processing apparatus 3 according to the present embodiment, a mesh is held in advance, and further, feature points (e.g., a nipple or a scapula projection) generally possessed by an imaging target and surgical information (e.g. The incision location and incision direction are kept on the mesh. Therefore, in the information processing apparatus 3, the meshing operation can be largely omitted by applying the feature points, the operation information, and the first mesh information to the three-dimensional image.

なお、本実施の形態における情報処理装置3を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータを、三次元の物体のボリュームテクスチャである3Dボクセル情報を複数の平面で切り出した結果の二次元の画像データに基づいて構成される情報であるスライス情報であり、位置を示す情報である位置情報と色についての情報である色情報を有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を構成する各点に対して、弾性についての情報である弾性情報を付加し、位置情報と色情報と弾性情報とを有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を構成する弾性情報付加部と、前記弾性情報付加部が構成したスライス情報群を出力するスライス情報群出力部と、前記スライス情報群出力部が出力したスライス情報群の所定の点または領域に対する指示を受け付ける指示受付部と、前記指示に対応する点または領域を構成する点の、1以上の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報取得部が取得した1以上の位置情報と対になる1以上の弾性情報を取得する弾性情報取得部と、前記弾性情報取得部が取得した1以上の弾性情報に基づいて出力する弾性情報出力部として機能させるためのプログラム、である。   Note that the software that implements the information processing apparatus 3 in the present embodiment is the following program. In other words, this program is slice information that is information configured based on two-dimensional image data obtained by cutting out 3D voxel information, which is a volume texture of a three-dimensional object, from a plurality of planes. Elasticity information, which is information about elasticity, is added to each point constituting a plurality of slice information composed of information of a plurality of points having position information, which is information indicating color, and color information, which is information about color. A plurality of pieces of slice information including position information, color information, and elasticity information, and a slice information group including the slice information group formed by the elasticity information addition unit. An information group output unit; an instruction reception unit that receives an instruction for a predetermined point or region of the slice information group output by the slice information group output unit; A position information acquisition unit that acquires one or more pieces of position information of a point corresponding to the instruction or a point that constitutes a region; And a program for functioning as an elastic information output unit that outputs based on one or more pieces of elastic information acquired by the elastic information acquisition unit.

また、上記プログラムにおいて、前記指示受付部は、前記出力されているスライス情報群の所定の点または領域に対する指示であり、手術に関する指示である手術指示を受け付け、前記第二メッシュ情報取得部は、前記指示受付部が受け付けた手術指示と、記憶媒体に格納されている手術情報に基づいて、前記第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得するものとして、コンピュータを機能させるためのプログラム、であることは好適である。   In the above program, the instruction receiving unit is an instruction for a predetermined point or region of the output slice information group, receives a surgical instruction that is an instruction related to surgery, and the second mesh information acquisition unit is Based on the operation instruction received by the instruction reception unit and the operation information stored in the storage medium, the first mesh information is deformed, and the second mesh information constituting the deformed shape is acquired as a computer. It is preferable that the program is for functioning.

また、上記プログラムにおいて、前記手術情報は、切開創の位置を示す情報である切開創位置情報を有し、前記第二メッシュ情報取得部は、前記指示受付部が受け付けた手術指示と前記手術情報が有する切開創位置情報に基づいて、前記第一メッシュ情報内の点であり、切開創位置情報に対応する点のうち、切開創の左側にある点は左側に移動し、切開創の右側にある点は右側に移動して、切開創が開くように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得するものとして、コンピュータを機能させるためのプログラム、であることは好適である。   In the above program, the surgical information includes incision position information that is information indicating the position of the incision, and the second mesh information acquisition unit is configured to receive the operation instruction and the operation information received by the instruction reception unit. Is a point in the first mesh information based on the incision wound position information, and among the points corresponding to the incision wound position information, the point on the left side of the incision moves to the left side and the right side of the incision wound A certain point is a program for moving the computer to the right side, deforming the second mesh information so that the incision opens, and causing the computer to function as acquiring the second mesh information constituting the deformed shape. Is preferred.

また、上記プログラムにおいて、前記手術情報は、ひねる動作が行われる点または領域の情報である捻り位置情報を有し、前記第二メッシュ情報取得部は、前記指示受付部が受け付けた手術指示と前記手術情報が有する捻り位置情報に基づいて、前記第一メッシュ情報内の点であり、捻り位置情報に対応する点を移動して、捻るように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得するものとして、コンピュータを機能させるためのプログラム、であることは好適である。   Further, in the above program, the surgery information includes twist position information that is information on a point or a region where a twisting operation is performed, and the second mesh information acquisition unit includes the surgery instruction received by the instruction reception unit and the Based on the torsional position information included in the operation information, the points in the first mesh information are moved, the points corresponding to the torsional position information are moved, and the second mesh information is deformed so as to twist, and a deformed shape is configured. It is preferable that the second mesh information is a program for causing a computer to function.

また、上記プログラムにおいて、前記手術情報は、つまむ動作が行われる点または領域の情報である摘み位置情報を有し、前記第二メッシュ情報取得部は、前記指示受付部が受け付けた手術指示と前記手術情報が有する摘み位置情報に基づいて、前記第一メッシュ情報内の点であり、摘み位置情報に対応する点を移動して、摘むように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得するものとして、コンピュータを機能させるためのプログラム、であることは好適である。   Further, in the above program, the operation information includes pick position information that is information on a point or region where a pinch operation is performed, and the second mesh information acquisition unit includes the operation instruction received by the instruction reception unit and the operation instruction. Based on the picking position information included in the surgery information, the point in the first mesh information is moved, the point corresponding to the picking position information is moved, the second mesh information is deformed to pick, and a deformed shape is configured. It is preferable that the second mesh information is a program for causing a computer to function.

また、上記プログラムにおいて、コンピュータを、人体の構造を示す情報であり、人体の部分の位置を示す情報である人体特徴点位置情報を有する解剖学的情報を用いて、前記第一メッシュ情報を補正し、新たな第一メッシュ情報を構成するメッシュ情報補正部としてさらに機能させるプログラム、であることは好適である。   Further, in the above program, the first mesh information is corrected using anatomical information having human body feature point position information which is information indicating the structure of the human body and information indicating the position of the human body. It is preferable that the program further functions as a mesh information correction unit constituting new first mesh information.

また、図25は、本明細書で述べたプログラムを実行して、上述した実施の形態の情報処理装置等を実現するコンピュータの外観を示す。上述の実施の形態は、コンピュータハードウェア及びその上で実行されるコンピュータプログラムで実現され得る。図25は、このコンピュータシステム340の概観図であり、図26は、コンピュータシステム340の内部構成を示す図である。   FIG. 25 shows the external appearance of a computer that executes the program described in this specification to realize the information processing apparatus or the like according to the above-described embodiment. The above-described embodiments can be realized by computer hardware and a computer program executed thereon. FIG. 25 is an overview diagram of the computer system 340, and FIG. 26 is a diagram showing an internal configuration of the computer system 340.

図25において、コンピュータシステム340は、FDドライブ3411、CD−ROMドライブ3412を含むコンピュータ341と、キーボード342と、マウス343と、モニタ344とを含む。   25, the computer system 340 includes a computer 341 including an FD drive 3411 and a CD-ROM drive 3412, a keyboard 342, a mouse 343, and a monitor 344.

図26において、コンピュータ341は、FDドライブ3411、CD−ROMドライブ3412に加えて、MPU3413と、CD−ROMドライブ3412及びFDドライブ3411に接続されたバス3414と、ブートアッププログラム等のプログラムを記憶するためのROM3415と、アプリケーションプログラムの命令を一時的に記憶するとともに一時記憶空間を提供するためのRAM3416と、アプリケーションプログラム、システムプログラム、及びデータを記憶するためのハードディスク3417とを含む。ここでは、図示しないが、コンピュータ341は、さらに、LANへの接続を提供するネットワークカードを含んでも良い。   26, in addition to the FD drive 3411 and the CD-ROM drive 3412, the computer 341 stores an MPU 3413, a bus 3414 connected to the CD-ROM drive 3412 and the FD drive 3411, and a program such as a bootup program. ROM 3415 for storing, RAM 3416 for temporarily storing application program instructions and providing a temporary storage space, and a hard disk 3417 for storing application programs, system programs, and data. Although not shown here, the computer 341 may further include a network card that provides connection to the LAN.

コンピュータシステム340に、上述した実施の形態の情報処理装置等の機能を実行させるプログラムは、CD−ROM3501、またはFD3502に記憶されて、CD−ROMドライブ3412またはFDドライブ3411に挿入され、さらにハードディスク3417に転送されても良い。これに代えて、プログラムは、図示しないネットワークを介してコンピュータ341に送信され、ハードディスク3417に記憶されても良い。プログラムは実行の際にRAM3416にロードされる。プログラムは、CD−ROM3501、FD3502またはネットワークから直接、ロードされても良い。   A program that causes the computer system 340 to execute the functions of the information processing apparatus and the like of the above-described embodiment is stored in the CD-ROM 3501 or the FD 3502, inserted into the CD-ROM drive 3412 or the FD drive 3411, and further the hard disk 3417. May be transferred to. Alternatively, the program may be transmitted to the computer 341 via a network (not shown) and stored in the hard disk 3417. The program is loaded into the RAM 3416 at the time of execution. The program may be loaded directly from the CD-ROM 3501, the FD 3502, or the network.

プログラムは、コンピュータ341に、上述した実施の形態の情報処理装置等の機能を実行させるオペレーティングシステム(OS)、またはサードパーティープログラム等は、必ずしも含まなくても良い。プログラムは、制御された態様で適切な機能(モジュール)を呼び出し、所望の結果が得られるようにする命令の部分のみを含んでいれば良い。コンピュータシステム340がどのように動作するかは周知であり、詳細な説明は省略する。   The program does not necessarily include an operating system (OS) or a third-party program that causes the computer 341 to execute the functions of the information processing apparatus according to the above-described embodiment. The program only needs to include an instruction portion that calls an appropriate function (module) in a controlled manner and obtains a desired result. How the computer system 340 operates is well known and will not be described in detail.

なお、上記プログラムにおいて、情報を送信する送信ステップや、情報を受信する受信ステップなどでは、ハードウェアによって行われる処理、例えば、送信ステップにおけるモデムやインターフェースカードなどで行われる処理(ハードウェアでしか行われない処理)は含まれない。   In the above program, in a transmission step for transmitting information, a reception step for receiving information, etc., processing performed by hardware, for example, processing performed by a modem or an interface card in the transmission step (only performed by hardware). Not included) is not included.

また、上記プログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。   Further, the computer that executes the program may be singular or plural. That is, centralized processing may be performed, or distributed processing may be performed.

また、上記各実施の形態において、各処理(各機能)は、単一の装置(システム)によって集中処理されることによって実現されてもよく、あるいは、複数の装置によって分散処理されることによって実現されてもよい。   In each of the above embodiments, each process (each function) may be realized by centralized processing by a single device (system), or by distributed processing by a plurality of devices. May be.

また、上記各実施の形態において説明した情報処理装置は、主として、手術のシミュレーションで利用されるので、手術シミュレーション装置、と言い換えても良い。   Further, the information processing apparatus described in each of the above embodiments is mainly used in surgery simulation, and may be rephrased as a surgery simulation apparatus.

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible, and it goes without saying that these are also included in the scope of the present invention.

以上のように、本発明にかかる手術シミュレーション装置は、適切な手術シミュレーションができる、という効果を有し、例えば、手術用のシミュレーション装置等として有用である。   As described above, the surgical simulation apparatus according to the present invention has an effect that an appropriate surgical simulation can be performed, and is useful as, for example, a surgical simulation apparatus.

実施の形態1における情報処理装置のブロック図Block diagram of information processing apparatus according to Embodiment 1 同情報処理装置1の動作について説明するフローチャートA flowchart for explaining the operation of the information processing apparatus 1 同メッシュ蓄積処理の動作について説明するフローチャートA flowchart for explaining the operation of the mesh accumulation process 同弾性情報付加処理の動作について説明するフローチャートA flowchart for explaining the operation of the elasticity information addition processing 同変形処理の動作について説明するフローチャートFlow chart for explaining the operation of the deformation process 同変形処理の動作について説明するフローチャートFlow chart for explaining the operation of the deformation process 同医用画像の集合を示す図Diagram showing a set of medical images 同変形対象の三次元物体を構成する4面体を示す図The figure which shows the tetrahedron which comprises the three-dimensional object of the deformation | transformation object 同サンプリング位置情報取得部が取得した位置情報の例を示す図The figure which shows the example of the positional information which the sampling positional information acquisition part acquired 同第一スライス情報群を取得する際のイメージを示す図The figure which shows the image at the time of acquiring the same 1st slice information group 同スライス情報群を示す図Diagram showing the same slice information group 同第二メッシュ情報を示す図The figure which shows the second mesh information 同変形後のスライス情報群を示す図The figure which shows the slice information group after the deformation | transformation 実施の形態2における情報処理装置のブロック図Block diagram of an information processing apparatus according to Embodiment 2 同情報処理装置2の動作について説明するフローチャートA flowchart for explaining the operation of the information processing apparatus 2 同弾性情報付加処理の動作について説明するフローチャートA flowchart for explaining the operation of the elasticity information addition processing 同距離係数グラフを示す図Diagram showing the same distance coefficient graph 実施の形態3における情報処理装置3のブロック図Block diagram of information processing apparatus 3 according to Embodiment 3 同情報処理装置の動作について説明するフローチャートFlow chart for explaining the operation of the information processing apparatus 同第二メッシュ情報取得処理の動作について説明するフローチャートThe flowchart explaining the operation of the second mesh information acquisition process 同解剖学的情報を説明する図Diagram explaining the anatomical information 同切開した場合の動作を示す図The figure which shows the operation at the time of the incision 同メッシュ情報補正部による補正を行わなかった場合の出力例Output example when correction by the mesh information correction unit is not performed 同テンプレートを患者個人の体型に適合させることを説明する表を示す図The figure which shows the table explaining adapting the same template to the patient's individual figure 同コンピュータシステムの概観図Overview of the computer system 同コンピュータシステムの内部構成を示す図The figure which shows the internal configuration of the computer system

Claims (7)

三次元の物体のボリュームテクスチャである3Dボクセル情報を複数の平面で切り出した結果の二次元の画像データに基づいて構成される情報であるスライス情報であり、位置を示す情報である位置情報と色についての情報である色情報を有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を有するスライス情報群を格納し得るスライス情報群格納部と、
三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報を格納し得る第一メッシュ情報格納部と、
手術に関する指示である手術指示が入力される前に、手術に関する情報であり、切開創の位置を示す切開創位置情報または捻る位置を示す捻り位置情報または摘む位置を示す摘み位置情報を有する手術情報を、予め格納している手術情報格納部と、
前記スライス情報群格納部のスライス情報群を出力するスライス情報群出力部と、
前記スライス情報群出力部が出力したスライス情報群の所定の点または領域に対する指示であり、手術に関する指示である手術指示を受け付ける指示受付部と、
前記手術情報格納部から前記手術情報を読み出し、当該手術情報が有する切開創位置情報または捻り位置情報または摘み位置情報と前記指示受付部が受け付けた手術指示が示す点または領域とが合致するか否かを判断し、合致する場合に、前記第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得部と、
前記第二メッシュ情報に基づいて、前記スライス情報群格納部から、色情報を有しない複数のスライス情報である第一スライス情報群を取
得する第一スライス情報群取得部と、
前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の各点であり、前記3Dボクセル情報の点に対応する各点の色情報を決定する色情報決定部と、
前記色情報決定部が決定した各点の色情報に基づいて、前記第一スライス情報群取得部が取得した第一スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得部と、
前記第二スライス情報群を出力する変形物体出力部とを具備し、
前記手術情報は、
切開創の位置を示す情報である切開創位置情報、ひねる動作が行われる点または領域の情報である捻り位置情報、つまむ動作が行われる点または領域の情報である摘み位置情報のうちのいずれか1以上の情報を有し、
前記第二メッシュ情報取得部は、
前記指示受付部が受け付けた手術指示と前記手術情報が有する切開創位置情報に基づいて、前記第一メッシュ情報内の点であり、切開創位置情報に対応する点のうち、切開創の左側にある点は左側に移動し、切開創の右側にある点は右側に移動して、切開創が開くように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する処理、
前記指示受付部が受け付けた手術指示と前記手術情報が有する捻り位置情報に基づいて、前記第一メッシュ情報内の点であり、捻り位置情報に対応する点を移動して、捻るように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する処理、
前記指示受付部が受け付けた手術指示と前記手術情報が有する摘み位置情報に基づいて、前記第一メッシュ情報内の点であり、摘み位置情報に対応する点を移動して、摘むように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する処理のうちのいずれか1以上の処理を行う手術シミュレーション装置。
Position information and color, which is slice information that is information configured based on two-dimensional image data obtained by cutting out 3D voxel information that is a volume texture of a three-dimensional object on a plurality of planes, and is information indicating a position A slice information group storage unit capable of storing a slice information group having a plurality of slice information composed of information of a plurality of points having color information which is information about
A first mesh information storage unit capable of storing first mesh information which is information of a three-dimensional mesh of a three-dimensional object;
Surgery information, which is information related to the operation, including incision position information indicating the position of the incision, twist position information indicating the position to be twisted, or picking position information indicating the position to pick before the operation instruction, which is an instruction regarding the operation, is input. , A surgical information storage unit that stores in advance,
A slice information group output unit for outputting a slice information group in the slice information group storage unit;
An instruction receiving unit that receives an operation instruction that is an instruction related to surgery, which is an instruction for a predetermined point or region of the slice information group output by the slice information group output unit;
The surgery information is read from the surgery information storage unit, and the incision wound position information or the twist position information or the pick position information included in the surgery information matches the point or region indicated by the surgery instruction received by the instruction reception unit. The second mesh information acquisition unit that acquires the second mesh information that deforms the first mesh information and configures the deformed shape,
Based on the second mesh information, from the slice information group storage unit, a first slice information group acquisition unit that acquires a first slice information group that is a plurality of slice information without color information;
A color information determination unit for determining color information of each point corresponding to each point of the 3D voxel information, which is each point of the plurality of slice information constituting the first slice information group;
Based on the color information of each point determined by the color information determination unit, new color information is set for each point of the first slice information group acquired by the first slice information group acquisition unit, and the second slice information group A second slice information group acquisition unit for acquiring
A deformable object output unit for outputting the second slice information group,
The surgical information is
Incision position information that is information indicating the position of the incision, twist position information that is information of a point or region where a twisting operation is performed, or picking position information that is information of a point or region where a pinching operation is performed Have one or more pieces of information
The second mesh information acquisition unit
Based on the surgical instruction received by the instruction receiving unit and the incision wound position information included in the surgical information, the point in the first mesh information is located on the left side of the incision wound among the points corresponding to the incision wound position information. A process in which a point moves to the left side, a point on the right side of the incision moves to the right side, the second mesh information is deformed so that the incision opens, and the second mesh information constituting the deformed shape is acquired. ,
Based on the operation instruction received by the instruction reception unit and the twist position information included in the operation information, the second mesh point is a point in the first mesh information, and the point corresponding to the twist position information is moved and twisted. Processing to deform the mesh information and obtain second mesh information constituting the deformed shape;
Based on the operation instruction received by the instruction receiving unit and the pick position information included in the operation information, the second mesh is a point in the first mesh information, and the point corresponding to the pick position information is moved and picked. A surgical simulation apparatus that performs any one or more of the processes of deforming information and acquiring second mesh information constituting the deformed shape.
人体の構造を示す情報であり、人体の部分の位置を示す情報である人体特徴点位置情報を有する標準的な解剖学的情報と、手術を受ける個人の解剖学的情報とを格納し得る解剖学的情報格納部と、
前記標準的な解剖学的情報と前記個人の解剖学的情報との差を用いて、前記第一メッシュ情報を補正し、新たな第一メッシュ情報を構成するメッシュ情報補正部とをさらに具備し、
前記第二メッシュ情報取得部は、
前記指示受付部が受け付けた手術指示と前記手術情報に基づいて、前記メッシュ情報補正部が構成した新たな第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する請求項1記載の手術シミュレーション装置。
Anatomy that can store standard anatomical information having human body feature point position information, which is information indicating the structure of the human body, and information indicating the position of the human body part, and anatomical information of the individual undergoing surgery A scientific information storage,
A mesh information correction unit configured to correct the first mesh information by using a difference between the standard anatomical information and the individual anatomical information and configure new first mesh information; ,
The second mesh information acquisition unit
The new first mesh information formed by the mesh information correcting unit is deformed based on the operation instruction received by the instruction receiving unit and the operation information, and second mesh information constituting the deformed shape is acquired. The surgery simulation apparatus according to 1.
前記三次元の物体の三次元空間をサンプリングする点を構成する位置情報を有するサンプリング位置情報を、複数取得するサンプリング位置情報取得部をさらに具備し、
前記第一メッシュ情報格納部に格納されている第一メッシュ情報は、前記複数のサンプリング位置情報により構成される請求項1記載の手術シミュレーション装置。
A sampling position information acquisition unit for acquiring a plurality of sampling position information having position information constituting points for sampling the three-dimensional space of the three-dimensional object;
The surgical simulation apparatus according to claim 1, wherein the first mesh information stored in the first mesh information storage unit includes the plurality of sampling position information.
前記複数の各スライス情報を構成する各点に対して、弾性についての情報である弾性情報を付加し、位置情報と弾性情報とを少なくとも有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を構成する弾性情報付加部をさらに具備し、
前記スライス情報群出力部は、
前記弾性情報付加部が構成したスライス情報群を出力し、
前記指示受付部は、
前記スライス情報群出力部が出力したスライス情報群の所定の点または領域に対する指示を受け付け、
前記指示に対応する点または領域を構成する点の、1以上の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報取得部が取得した1以上の位置情報と対になる1以上の弾性情報を取得する弾性情報取得部と、
前記弾性情報取得部が取得した1以上の弾性情報を出力する弾性情報出力部とをさらに具備し、
前記弾性情報付加部は、
前記複数の各スライス情報を構成する各点のCT値を用いて、弾性情報を取得する弾性情報取得手段と、
前記弾性情報取得手段が取得した弾性情報を、前記複数の各スライス情報を構成する各点に対して付加する弾性情報付加手段とを具備する請求項1または請求項2記載の手術シミュレーション装置。
For each point constituting each of the plurality of slice information, elasticity information that is information on elasticity is added, and a plurality of slice information composed of information on a plurality of points having at least position information and elasticity information It further comprises an elastic information adding part to constitute,
The slice information group output unit includes:
Output the slice information group configured by the elastic information adding unit,
The instruction receiving unit
Accepting an instruction for a predetermined point or region of the slice information group output by the slice information group output unit,
A position information acquisition unit that acquires one or more pieces of position information of a point corresponding to the instruction or a point constituting an area;
An elasticity information acquisition unit that acquires one or more pieces of elasticity information paired with one or more pieces of position information acquired by the position information acquisition unit;
An elastic information output unit that outputs one or more pieces of elastic information acquired by the elastic information acquisition unit;
The elastic information adding unit is
Elastic information acquisition means for acquiring elastic information using CT values of points constituting each of the plurality of slice information;
The surgery simulation apparatus according to claim 1 or 2, further comprising: elasticity information adding means for adding the elasticity information acquired by the elasticity information acquiring means to each point constituting the plurality of pieces of slice information.
前記複数の各スライス情報を構成する各点に対して、弾性についての情報である弾性情報を付加し、位置情報と弾性情報とを少なくとも有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を構成する弾性情報付加部をさらに具備し、
前記スライス情報群出力部は、
前記弾性情報付加部が構成したスライス情報群を出力し、
前記指示受付部は、
前記スライス情報群出力部が出力したスライス情報群の所定の点または領域に対する指示を受け付け、
前記指示に対応する点または領域を構成する点の、1以上の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報取得部が取得した1以上の位置情報と対になる1以上の弾性情報を取得する弾性情報取得部と、
前記弾性情報取得部が取得した1以上の弾性情報を出力する弾性情報出力部とをさらに具備し、
腫瘍のある領域の点、または傷や手術痕のある領域の点である1以上の特異点を示す情報である特異点情報を受け付ける特異点情報受付部をさらに具備し、
前記弾性情報付加部は、
前記1以上の特異点からの距離を取得する距離取得手段をさらに具備し、
前記弾性情報取得手段は、
前記距離取得手段が取得した距離を用いて、距離が小さいほど硬くなるような弾性情報を取得する請求項1または請求項2記載の手術シミュレーション装置。
For each point constituting each of the plurality of slice information, elasticity information that is information on elasticity is added, and a plurality of slice information composed of information on a plurality of points having at least position information and elasticity information It further comprises an elastic information adding part to constitute,
The slice information group output unit includes:
Output the slice information group configured by the elastic information adding unit,
The instruction receiving unit
Accepting an instruction for a predetermined point or region of the slice information group output by the slice information group output unit,
A position information acquisition unit that acquires one or more pieces of position information of a point corresponding to the instruction or a point constituting an area;
An elasticity information acquisition unit that acquires one or more pieces of elasticity information paired with one or more pieces of position information acquired by the position information acquisition unit;
An elastic information output unit that outputs one or more pieces of elastic information acquired by the elastic information acquisition unit;
A singularity information receiving unit that receives singularity information that is information indicating one or more singularities that are points of a region with a tumor or a point of a region with a wound or a surgical scar,
The elastic information adding unit is
Further comprising distance acquisition means for acquiring a distance from the one or more singular points;
The elasticity information acquisition means
The surgery simulation apparatus according to claim 1 or 2, wherein the elasticity information is acquired using the distance acquired by the distance acquisition unit so that the elasticity information becomes harder as the distance is smaller.
スライス情報群出力部、指示受付部、第二メッシュ情報取得部、第一スライス情報群取得部、色情報決定部、第二スライス情報群取得部および変形物体出力部により実現される手術シミュレーション方法であって、
記憶媒体に、
三次元の物体のボリュームテクスチャである3Dボクセル情報を複数の平面で切り出した結果の二次元の画像データに基づいて構成される情報であるスライス情報であり、位置を示す情報である位置情報と色についての情報である色情報を有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を有するスライス情報群と、
三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報と、
手術に関する情報であり、切開創の位置を示す切開創位置情報または捻る位置を示す捻り位置情報または摘む位置を示す摘み位置情報を有する手術情報とを、手術に関する指示である手術指示が入力される前に格納しており、
前記スライス情報群出力部により、前記スライス情報群格納部のスライス情報群を出力するスライス情報群出力ステップと、
前記指示受付部により、前記スライス情報群出力ステップで出力されたスライス情報群の所定の点または領域に対する指示であり、手術に関する指示である手術指示を受け付ける指示受付ステップと、
前記第二メッシュ情報取得部により、前記記憶媒体から前記手術情報を読み出し、当該手術情報が有する切開創位置情報または捻り位置情報または摘み位置情報と前記指示受付ステップで受け付けられた手術指示が示す点または領域とが合致するか否かを判断し、合致する場合に、前記第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得ステップと、
前記第一スライス情報群取得部により、前記第二メッシュ情報に基づいて、前記記憶媒体から、色情報を有しない複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する第一スライス情報群取得ステップと、
前記色情報決定部により、前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の各点であり、前記3Dボクセル情報の点に対応する各点の色情報を決定する色情報決定ステップと、
前記第二スライス情報群取得部により、前記色情報決定ステップで決定された各点の色情報に基づいて、前記第一スライス情報群取得ステップで取得された第一スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得ステップと、
前記変形物体出力部により、前記第二スライス情報群を出力する変形物体出力ステップとを具備し、
前記手術情報は、
切開創の位置を示す情報である切開創位置情報、ひねる動作が行われる点または領域の情報である捻り位置情報、つまむ動作が行われる点または領域の情報である摘み位置情報のうちのいずれか1以上の情報を有し、
前記第二メッシュ情報取得ステップは、
前記指示受付ステップで受け付けられた手術指示と前記手術情報が有する切開創位置情報に基づいて、前記第一メッシュ情報内の点であり、切開創位置情報に対応する点のうち、切開創の左側にある点は左側に移動し、切開創の右側にある点は右側に移動して、切開創が開くように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する処理、
前記指示受付ステップで受け付けられた手術指示と前記手術情報が有する捻り位置情報に基づいて、前記第一メッシュ情報内の点であり、捻り位置情報に対応する点を移動して、捻るように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する処理、
前記指示受付ステップで受け付けられた手術指示と前記手術情報が有する摘み位置情報に基づいて、前記第一メッシュ情報内の点であり、摘み位置情報に対応する点を移動して、摘むように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する処理のうちのいずれか1以上の処理を行う手術シミュレーション方法。
A surgical simulation method realized by a slice information group output unit, an instruction reception unit, a second mesh information acquisition unit, a first slice information group acquisition unit, a color information determination unit, a second slice information group acquisition unit, and a deformed object output unit There,
In the storage medium,
Position information and color, which is slice information that is information configured based on two-dimensional image data obtained by cutting out 3D voxel information that is a volume texture of a three-dimensional object on a plurality of planes, and is information indicating a position A slice information group having a plurality of slice information composed of information of a plurality of points having color information which is information about
First mesh information, which is 3D mesh information of a 3D object,
Surgery instructions, which are instructions related to surgery, are information relating to surgery, and are surgical incision position information indicating the position of the incision, twisting position information indicating the position to be twisted, or surgery information having picking position information indicating the position to pick. Stored before and
A slice information group output step of outputting a slice information group of the slice information group storage unit by the slice information group output unit;
An instruction receiving step for receiving a surgical instruction that is an instruction related to a surgery, which is an instruction for a predetermined point or region of the slice information group output in the slice information group output step by the instruction receiving unit;
The surgical information is read from the storage medium by the second mesh information acquisition unit, and the surgical wound instructions received in the instruction receiving step and the incision wound position information, twist position information, or picking position information included in the surgical information indicate Or a second mesh information acquisition step of determining whether or not the region matches, and if matching, deforming the first mesh information and acquiring second mesh information constituting the deformed shape;
A first slice information group acquisition step of acquiring a first slice information group, which is a plurality of slice information having no color information, from the storage medium based on the second mesh information by the first slice information group acquisition unit. When,
A color information determination step of determining color information of each point corresponding to a point of the 3D voxel information which is each point of a plurality of slice information constituting the first slice information group by the color information determination unit;
Based on the color information of each point determined in the color information determination step, the second slice information group acquisition unit newly adds each point of the first slice information group acquired in the first slice information group acquisition step. A second slice information group acquisition step for setting the correct color information and acquiring the second slice information group;
A deformed object output step of outputting the second slice information group by the deformed object output unit;
The surgical information is
Incision position information that is information indicating the position of the incision, twist position information that is information of a point or region where a twisting operation is performed, or picking position information that is information of a point or region where a pinching operation is performed Have one or more pieces of information
The second mesh information acquisition step includes
Based on the surgical instruction received in the instruction receiving step and the incision position information included in the surgical information, the left side of the incision is a point in the first mesh information, and among the points corresponding to the incision position information The point on the left side moves to the left side, the point on the right side of the incision moves to the right side, the second mesh information is deformed so that the incision opens, and the second mesh information constituting the deformed shape is acquired. processing,
Based on the operation instruction received in the instruction reception step and the twist position information included in the operation information, the point in the first mesh information is moved and the point corresponding to the twist position information is moved and twisted. The process of deforming the two mesh information and acquiring the second mesh information constituting the deformed shape,
Based on the surgical instruction received in the instruction receiving step and the picking position information included in the surgical information, the second point is a point in the first mesh information, and the point corresponding to the picking position information is moved and picked. A surgical simulation method for performing any one or more of the processes of deforming mesh information and acquiring second mesh information constituting the deformed shape.
記憶媒体に、
三次元の物体のボリュームテクスチャである3Dボクセル情報を複数の平面で切り出した結果の二次元の画像データに基づいて構成される情報であるスライス情報であり、位置を示す情報である位置情報と色についての情報である色情報を有する複数の点の情報から構成される複数のスライス情報を有するスライス情報群と、
三次元の物体の三次元メッシュの情報である第一メッシュ情報と、
手術に関する情報であり、切開創の位置を示す切開創位置情報または捻る位置を示す捻り位置情報または摘む位置を示す摘み位置情報を有する手術情報とを、手術に関する指示である手術指示が入力される前に格納しており、
コンピュータを、
前記スライス情報群格納部のスライス情報群を出力するスライス情報群出力部と、
前記スライス情報群出力部が出力したスライス情報群の所定の点または領域に対する指示であり、手術に関する指示である手術指示を受け付ける指示受付部と、
前記手術情報格納部から前記手術情報を読み出し、当該手術情報が有する切開創位置情報または捻り位置情報または摘み位置情報と前記指示受付部が受け付けた手術指示が示す点または領域とが合致するか否かを判断し、合致する場合に、前記第一メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する第二メッシュ情報取得部と、
前記第二メッシュ情報に基づいて、前記スライス情報群格納部から、色情報を有しない複数のスライス情報である第一スライス情報群を取得する第一スライス情報群取得部と、
前記第一スライス情報群を構成する複数のスライス情報の各点であり、前記3Dボクセル情報の点に対応する各点の色情報を決定する色情報決定部と、
前記色情報決定部が決定した各点の色情報に基づいて、前記第一スライス情報群取得部が取得した第一スライス情報群の各点に新たな色情報を設定し、第二スライス情報群を取得する第二スライス情報群取得部と、
前記第二スライス情報群を出力する変形物体出力部として機能させるためのプログラムであり、前記手術情報は、
切開創の位置を示す情報である切開創位置情報、ひねる動作が行われる点または領域の情報である捻り位置情報、つまむ動作が行われる点または領域の情報である摘み位置情報のうちのいずれか1以上の情報を有し、
前記第二メッシュ情報取得部は、
前記指示受付部が受け付けた手術指示と前記手術情報が有する切開創位置情報に基づいて、前記第一メッシュ情報内の点であり、切開創位置情報に対応する点のうち、切開創の左側にある点は左側に移動し、切開創の右側にある点は右側に移動して、切開創が開くように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する処理、
前記指示受付部が受け付けた手術指示と前記手術情報が有する捻り位置情報に基づいて、前記第一メッシュ情報内の点であり、捻り位置情報に対応する点を移動して、捻るように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する処理、
前記指示受付部が受け付けた手術指示と前記手術情報が有する摘み位置情報に基づいて、前記第一メッシュ情報内の点であり、摘み位置情報に対応する点を移動して、摘むように第二メッシュ情報を変形し、変形した形状を構成する第二メッシュ情報を取得する処理のうちのいずれか1以上の処理を行うように、コンピュータを機能させるためのプログラム。
In the storage medium,
Position information and color, which is slice information that is information configured based on two-dimensional image data obtained by cutting out 3D voxel information that is a volume texture of a three-dimensional object on a plurality of planes, and is information indicating a position A slice information group having a plurality of slice information composed of information of a plurality of points having color information which is information about
First mesh information, which is 3D mesh information of a 3D object,
Surgery instructions, which are information related to surgery, are surgical incision position information indicating the position of the incision, or twisting position information indicating the position to be twisted, or surgery information having picking position information indicating the position to be picked. Stored before and
Computer
A slice information group output unit for outputting a slice information group in the slice information group storage unit;
An instruction receiving unit that receives an operation instruction that is an instruction related to surgery, which is an instruction for a predetermined point or region of the slice information group output by the slice information group output unit;
The surgery information is read from the surgery information storage unit, and the incision wound position information or the twist position information or the pick position information included in the surgery information matches the point or region indicated by the surgery instruction received by the instruction reception unit. The second mesh information acquisition unit that acquires the second mesh information that deforms the first mesh information and configures the deformed shape,
Based on the second mesh information, from the slice information group storage unit, a first slice information group acquisition unit that acquires a first slice information group that is a plurality of slice information without color information;
A color information determination unit for determining color information of each point corresponding to each point of the 3D voxel information, which is each point of the plurality of slice information constituting the first slice information group;
Based on the color information of each point determined by the color information determination unit, new color information is set for each point of the first slice information group acquired by the first slice information group acquisition unit, and the second slice information group A second slice information group acquisition unit for acquiring
A program for functioning as a deformed object output unit that outputs the second slice information group, the surgery information,
Incision position information that is information indicating the position of the incision, twist position information that is information of a point or region where a twisting operation is performed, or picking position information that is information of a point or region where a pinching operation is performed Have one or more pieces of information
The second mesh information acquisition unit
Based on the surgical instruction received by the instruction receiving unit and the incision wound position information included in the surgical information, the point in the first mesh information is located on the left side of the incision wound among the points corresponding to the incision wound position information. A process in which a point moves to the left side, a point on the right side of the incision moves to the right side, the second mesh information is deformed so that the incision opens, and the second mesh information constituting the deformed shape is acquired. ,
Based on the operation instruction received by the instruction reception unit and the twist position information included in the operation information, the second mesh point is a point in the first mesh information, and the point corresponding to the twist position information is moved and twisted. Processing to deform the mesh information and obtain second mesh information constituting the deformed shape;
Based on the operation instruction received by the instruction receiving unit and the pick position information included in the operation information, the second mesh is a point in the first mesh information, and the point corresponding to the pick position information is moved and picked. A program for causing a computer to function so as to perform any one or more of the processes of deforming information and acquiring second mesh information constituting a deformed shape.
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