JP5239037B2 - 3次元造形モデル作製方法および医療・医学・研究・教育用支援ツール - Google Patents
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Description
診療方針の決定、医療教育、医学研究の場などでのニーズが高まっている。特に、3次元造形モデルを利用した3次元視覚化の場合、視覚だけでなく、立体形状を実際に手に触れて見ることで、コンピュータ画像では伝えきれない多くの情報を伝えることができる。
Imaging and Communications in Medicine)を用い、3次元形状データを製作し、それをもとにして、粉末積層式造型機により石膏ベースの材料にて、高速、高精度の医療用の3次元造形モデルを作製することが知られている。
しかしながら、内部構造を有する肝臓などの複雑な臓器の柔らかさの模擬や、臓器等を扱う医師や看護師に対する臓器等の感触情報の提供が行えないといった問題があった。
また一方で、複数樹脂の同時噴射により、硬性樹脂と柔軟性樹脂を組み合わせ、機械的性質の異なる樹脂を用いた3次元造形モデルを作製できる3次元プリンタが知られている。かかる3次元プリンタを用いて、その形状構造に関して表面のみならずその内部構造まで再現できるようになっている。しかしながら、内部構造を有する肝臓などの複雑な臓器の柔軟性、若しくは骨などの硬さを再現できるものは少ない。
1)医用診断装置により得られた2次元データの輝度情報から造形対象の生体部位の3次元形状を抽出し、生体部位とその内部構造部位の3次元形状データを作成する形状データ作成ステップ
2)モデリング機能により生体部位とその内部構造部位の3次元形状データを編集する形状データ編集ステップ
3)生体部位および内部構造部位に対して、それぞれプリミティブ形状を指定する内部構造パターンとパターンサイズとパターン間隔を少なくともパラメータとして含む感触等価パラメータテーブルを作成するテーブル作成ステップ
4)生体部位と内部構造部位毎に造形に用いるモデル材の素材種別及び配合比率ならびにサポート材の素材種別を定義し感触等価パラメータテーブルに追加する素材種別定義ステップ
5)感触等価パラメータテーブルのパラメータからプリミティブ形状データを生成し、データ編集ステップにより得られた生体部位および内部構造部位の部位データと、プリミティブ形状データとの論理和,論理差,論理積のいずれかのブーリアン演算を行うブーリアン演算ステップ
6)ブーリアン演算ステップにより得られた生体部位および内部構造部位の3次元形状データに基づき、素材種別定義ステップにより定義された素材を用いて3次元プリンタにより造形する造形ステップ
and Communications in Medicine)を用い、2次元データの輝度情報から造形対象の生体部位の3次元形状を抽出する。
ここで、MRI画像は、CT画像よりも軟部組織の分解能が高いので、多くの組織の物性値が取得可能である。また、PETは主に癌診断等に利用されており、CT/MRI画像と併用して癌化した臓器の3次元造形モデルを作製する場合に利用する。CT画像やMRI画像、PET画像のいずれかを用いてもよく、また組み合わせてもよい。一方を生体部位の輪郭に、他方を内部構造部位の組織画像用としてもよい。
診療方針の決定、医療教育、医学研究の場での活用を想定している。文字・記号の追加処理を3次元形状データに施すことにより、患者等の個人情報や撮影日などを文字情報として3次元造形モデルに付加することができる。また、マーキング符号の追加処理を3次元形状データに施すことにより、インフォームドコンセント、診療方針の決定に有用な情報を3次元造形モデルに付加することができる。また、スケーラの追加処理を3次元形状データに施すことにより、診療方針の決定や実際の手術の際に役立つ情報を3次元造形モデルに付加することができる。また、バーコードの追加処理を3次元形状データに施すことにより、患者情報を3次元造形モデルに付加することができる。
ここで、生体部位とは、人や動物に限らず、植物など生体組織をいう。例えば、人の場合、生体部位としては肝臓や心臓などの臓器が挙げられる。その他、犬や猫のペットなどの臓器、植物の果実が挙げられる。また、内部構造部位とは、生体組織の内部にある構造部位であり、例えば、骨や脂肪や血管などである。
また、パターンサイズ定義とは、プリミティブ形状物の大きさであり、例えば、球体であれば半径、直方体であれば高さと幅と厚みで定義する。また、パターン間隔定義とは、それぞれのプリミティブ形状物の配置間隔であり、例えば、隣接するプリミティブ形状物の重心間の距離や側面間の距離で定義する。
ここで、素材は、例えば樹脂が好適に用いられる。樹脂は、硬性樹脂や柔軟性樹脂などが選択できる。但し、樹脂に限定されず、石膏粉末、プラスチック粉末、金属粉末、ワックスでも構わない。例えば、素材として樹脂を用いる場合を想定する場合、3次元造形を行う3次元プリンタ側の制約により、使用できる樹脂を自由に選択できるというものではない。このため、素材の配合比率を定義して、樹脂の配合ができるようにした。
また、モデル材は、少なくとも1種が透光性素材から成ることが好ましい。透光性素材によって内部構造の透見が可能となり、空間認識向上が図られる。これは、内部構造の把握を容易なものとして、インフォームドコンセント、 診療方針の決定、医学研究、医療教育などに役立たせるべく、モデル材は、少なくとも1種が透光性素材から成るものとする。
ここで、ブーリアン演算とは、3次元コンピュータグラフィックスやCADにおいて、体積を持った形状同士の和、差、積の集合演算により造形する演算方法である。また、論理和は他の形状と一体化するように作用する演算方法であり、論理差は他の形状を削るように作用する演算方法であり、論理積は他の形状と重なる部分を残すように作用する演算方法である。
本発明の特徴は、造形モデルに用いる素材の堅さを実物の感触に近似させるように、感触等価パラメータを定義し、それに従ってブーリアン演算を行うことにより実物に近い感触の素材を定義することである。
3次元プリンタは、3次元のオブジェクトを造形するプリンタであり、アクリル系光硬化樹脂を使用したインクジェット紫外線硬化方式のものや、ABS樹脂を使用した熱溶解積層方式のものや、パウダーを使用した粉末固着方式のものがあるが、これらに限定されず、複数の素材を用いて3次元造形が可能なものであれば構わない。
また、モデル材に用いる素材は、色、光透過性、高軟質性、X線透過性、超音波の感受性、シンチレーションの感受性、熱線の感受性、導電性などのパラメータを制御できるような多種多様の素材から選択できることが好ましい。
例えば、生体部位を2分割できるようにすることで、2分割断面部分から、内部構造だけを抜き取り出せることが可能になる。これにより内部構造のみをより詳細に確認できる。
第1軟質性素材が定義された部位データと、第2軟質性素材が定義されたプリミティブ形状データとの論理和とは、例えば、サポート材のような柔らかい素材に、ゴムライクな柔らかい素材を加えることをいう。求める柔らかさや切削・切開感をゴムライクなモデル材で作成したプリミティブ形状を混ぜ合わせることで、実際の柔らかさと近い等価な感触を再現させる。上述の如く、プリミティブ形状の種類は、円柱、楕円中、直方体、立方体、多角柱、球体、くさび形状体、角錐、円錐など幾何学的な基本形状のものと、基本形状の組み合わせた形状や独自形状など応用形状があり、様々である。このプリミティブ形状の種類や大きさ、混ぜ合わせる個数・量、混ぜ合わせ方を調整して柔らかさを加減して求める感覚を作り出す。
これは主に、脂肪、筋肉、血管などの柔らかい組織感を再現するのに有用である。
これは主に、脂肪、筋肉、血管などの柔らかい組織感を再現するのに有用である。
第1硬質性素材が定義された部位データと第2硬質性素材が定義されたプリミティブ形状データとの論理和とは、硬い造形材に更に硬い造形材を加えることをいう。求める硬さを硬質性の造形材で作成したプリミティブ形状を混ぜ合わせることで、実際の硬さと近い等価な感触を再現させる。プリミティブ形状の種類や大きさ、混ぜ合わせる個数・量、混ぜ合わせ方を調整して硬さを加減して求める感覚を作り出す。
これは主に、骨などの硬い組織感を再現し、また切削や切開感を再現するのに有用である。
第1硬質性素材が定義された部位データと、素材が定義されないプリミティブ形状データとの論理差とは、硬い造形材で作成する形状部位の中身を細かなプリミティブ形状で抜き去ることをいう。実際に近い切削・切開感に近い等価な感触を再現させる。抜き去るプリミティブ形状の種類や大きさ、抜き去る個数・量、抜き去り方を調整して硬さを加減して求める感覚を作り出す。
これは主に、骨などの硬い組織感を再現し、また切削や切開感を再現するのに有用である。
上述した本発明の3次元造形モデル作製方法におけるテーブル作成ステップにおいて、生体部位が肝臓の場合、内部構造部位として、肝実質、肝静脈、門脈、たん管、病変部位から選択された1以上の部位に、内部構造パターン定義とパターンサイズ定義とパターン間隔定義が行われる。
生体部位が肝臓の場合、少なくとも、肝動脈、肝静脈、門脈、さらに病状部位に定義が行われるのが好ましい。肝実質、胆管の定義が行われるのが更に好ましい。
妊娠中の胎児に関して感触を再現した造形を行うことにより、出生前診断や帝王切開の安全性の確認や、出産時に臍帯(へその緒)が胎児の首に巻きつかないか否かの判断、出産手順の確認などが行える。また、作製した3次元造形モデルは、出産後の記念になり造形アルバムとして利用できる。
乳癌部位の硬さを再現することにより、医療教育の一環として乳癌検査のトレーニングや、実際の患者への病状説明に利用できる。
皮膚、内部の皮下脂肪や血管の柔らかさの感触を再現することにより、医師や看護師等の注射、採血のトレーニングに利用できる。
また、作製したものは、義手や義足として利用できる。
食道、気管の形状と感触を再現することにより、肺炎患者等に対する医師や看護師等の吸引チューブの挿入のトレーニングに利用できる。
顔の美容整形内容の整形手術前の確認に利用できる。
顔の美容整形内容の整形手術前の確認に利用できる。
作製した3次元造形モデルをスライスした個々のパーツを重ねたものにすることで、全体形状と断面構造を同時に把握でき、診療支援や医療教育ツールとして有用である。
作製した3次元造形モデルをスライスした個々のパーツを重ねたものにすることで、全体形状と断面構造を同時に把握でき、診療支援や医療教育ツールとして有用である。
本発明の3次元造形モデル作製プログラムは、少なくとも2種類のモデル材として素材を用いる3次元プリンタを用いて、3次元造形モデルを作製するプログラムであって、コンピュータに、下記a)〜e)の手順を実行させるものである。
a)医用診断装置により得られた2次元データの輝度情報から造形対象の生体部位の3次元形状を抽出し、生体部位とその内部構造部位の3次元形状データを生成する形状データ作成手順
b)モデリング機能により3次元形状データを編集する形状データ編集手順
c)生体部位および内部構造部位に対して、それぞれプリミティブ形状を指定する内部構造パターンとパターンサイズとパターン間隔を少なくともパラメータとして含む感触等価パラメータの入力を促し感触等価パラメータテーブルを生成するテーブル作成手順
d)生体部位と内部構造部位毎に造形に用いるモデル材の素材種別及び配合比率の入力を促し感触等価パラメータテーブルに追加定義する素材種別定義手順
e)感触等価パラメータテーブルのパラメータからプリミティブ形状データを生成し、データ編集手順により得られた生体部位および内部構造部位の部位データと、プリミティブ形状データとの論理和,論理差,論理積のいずれかのブーリアン演算を行うブーリアン演算手順
さらに、医学教育の方面では、本発明により作製された3次元造形モデルを実際に手にとって臓器の立体構造やその感触を理解でき、特に感触を疑似体験できる。
(S1)医用診断装置の2次元データの輝度情報から造形対の3次元形状を抽出する。
CT或いはMRI装置からDICOMフォーマットの輝度情報を含む断層画像のドット情報を取得し、それらの断層画像を積層して造形対象の生体部位の3次元形状を抽出する。
(S2)生体部位とその内部構造部位の3次元形状データを作成する。
市販されている3次元画像CADソフトウェアを利用して、生体部位とその内部構造部位の3次元形状データを、パッチ面向きの調整、不要シェルの削除、隙間の補完、パッチの間引き、輪郭形状のスムージング処理などを行って、STLデータ形式でデータを作成する。
(S3)モデリング機能により3次元形状データを編集する。
市販されている3次元画像CADソフトウェアを利用して、文字・記号の追加により、患者等の個人情報や撮影日などを文字情報として3次元形状データに付加する。マーキング符号の追加により、診療方針の決定などに有用な情報を3次元形状データに付加する。スケーラの追加により、実際の手術の際に役立つ情報を3次元形状データに付加する。バーコードの追加により、患者情報を3次元形状データに付加する。
(S4)生体部位・内部構造部位毎に感触等価パラメータテーブルを作成する。
市販の表作成ソフトウェアを利用して、感触等価パラメータテーブルを作成する。感触等価パラメータテーブルは、プリミティブ形状を指定する内部構造パターン定義と、パターンサイズ定義と、パターン間隔定義を定義する。内部構造パターンはいくつかのパターンが事前に用意されており、それをユーザーがパターン番号などで選択する。
(S5)生体部位・内部構造部位毎に造形に用いるモデル材の素材種別及び配合比率を定義する。
また、モデル材に用いる素材として樹脂を用いる場合は、色、光透過性、高軟質性、X線透過性、超音波の感受性、シンチレーションの感受性、熱線の感受性、導電性などのパラメータを制御できるような多種多様の樹脂から選択できる。また、サポート材も造形用のモデル材として利用できる。
モデル材として2種類の樹脂を同時噴射できる場合、モデル材の樹脂を2つ選択すると共に、それらの配合比率(例えば、樹脂A:樹脂B=1:3)を定義する。
(S6)感触等価パラメータテーブルのパラメータからプリミティブ形状データを生成する。
感触等価パラメータテーブル情報から、プリミティブ形状を決定する。プリミティブ形状はモデル材で形を作るものと、モデル材で形成されるものではなく、サポート材で形を作るものや、サポート材を除去することによりモデル形状からプリミティブ形状を抜き去るものがある。
(S7)生体部位・内部構造部位の部位データとプリミティブ形状データとのブーリアン演算を行う。
モデル材またはサポート材で作成された部位データに対して、プリミティブ形状を加えたり、抜き去りしたりする。
(S8)定義された素材を用いて3次元プリンタにより造形する。
市販されている3次元プリンタを活用して3次元造形モデルを作製する。例えば、3次元プリンタとして、OBJET社製の3次元プリンタを用いることができる。目的とする3次元造形モデルの内部構造のそれぞれの3次元形状データと定義された素材を用いて、3次元プリンタにより造形する。
3次元形状モデル設計2には、表示部6を介してユーザーに樹脂種別の入力を促す樹脂種別入力部21と、感触等価パラメータテーブルの構成要素である内部構成パラメータの入力を促す内部構成パラメータ入力部22と、ブーリアン演算を行うブーリアン演算部23がある。
図3に示すように、3次元造形モデル作製方法のフローは、可視化部分の設定(S12〜S14)と感触近似部分の設定(S21〜S23)の2段の構成になっており、それらは並行して行う。
まず、CT/MRI装置の出力データ(DICOMデータ)の輝度情報から、造形対象の生体部位の三次元形状を抽出しデータ化する(S11)。そして、可視化部分の設定として、人体部位とその内部器官毎にSTLデータを作成する(S12)。STLデータを修正する(S13)。モデリング機能によりSTLデータを編集する(S14)。図3のフローの場合、S13とS14は両方実施する。なお、S13を省略してS14だけを実施してもかまわない
これら可視化部分の設定と感触近似部分の設定が終了すると、ブーリアン演算(S23)を行う。このブーリアン演算後の3次元形状データを3次元プリンタに送り3次元造形モデルを造形する(S15)。
CT又はMRI装置(CT/MRI装置41)からDICOMデータ42を取り込む。形状データ作成手順(S41)によりコンピュータ内部のHDDにSTLデータのファイルとして保存する。市販の3次元形状ソフトでSTLデータを読み込んでモデリング機能などで形状データを編集する(形状データ編集手順:S42)。
また、これらの作業に続いて、もしくは、これらの作業と並行して、コンピュータ端末にて市販の表作成ソフト45を用いて、感触等価パラメータテーブルを作成する(テーブル作成手順:S43)。また、樹脂種別と配合比率をテーブルとして入力する(樹脂種別定義手順:S44)。S43とS44の手順によって、感触等価パラメータのデータベース(D/B)が作成される。そして、ブーリアン演算手順によって目的とする3次元造形モデルを作製する。
図7(1)(a)は正常の骨の造形モデルの画像を示している。また、図7(1)(b)の表は、正常の骨の造形モデルの感触等価パラメータテーブルの一例を示している。図7(1)(b)によれば、内部構造パターンとしてプリミティブ形状の立方体を定義している。パターンサイズは1.5mmで、パターン間隔は1mmである。使用する樹脂は、樹脂Aと樹脂Bを1対1に配合した樹脂である。
この場合、生体部位である骨自体の形状を樹脂Aと樹脂Bを1対1に配合した樹脂で構成し、プリミティブ形状の立方体との論理差をとって、立方体を抜き去ることで骨の硬さと等価な造形モデルを作製する。ここで、パターンサイズは立方体の1辺の長さとなる。またパターン間隔は立方体の側面と側面の間隔になる。
この場合、生体部位である骨自体の形状を樹脂Aと樹脂Bを1対1に配合した樹脂で構成し、プリミティブ形状の立方体との論理差をとって、立方体を抜き去ることで骨の硬さと等価な造形モデルを作製する。ここで、パターンサイズは立方体の1辺の長さとなる。またパターン間隔は立方体の側面と側面の間隔になる。
骨粗鬆症の骨の造形モデルは、正常の骨の造形モデルと比べて、抜き去るプリミティブ形状の体積が大きく、かつ、隙間が大きくなることで、硬さを調節する。
妊婦の腹部91のモデル材として軟質の透光性樹脂を用い、さらに妊婦の腹部91を実物の感触に近似させるように、感触等価パラメータに従って妊婦の腹部91の内部に内部構造パターンを設けている。また、胎児92についても、実物の感触に近似させるように、感触等価パラメータに従って胎児92の内部に内部構造パターンを設けている。
診療方針の決定、診療支援や医療教育や医学研究や一般教育の支援ツールとして有用である。感触を疑似体験できることから解剖学や外科学の教材としても有用である。例えば、血管と実質臓器をゴムライクな軟性樹脂で造形したものは、立体解剖を手にとって把握することができる支援ツールだけでなく、ラパロ用手術トレーニングボックス内に設置することで鏡視下手技のトレーニングに最適なシミュレーターとして有用である。
12 形状データ編集ステップ
13 テーブル作成ステップ
14 素材種別定義ステップ
15 ブーリアン演算ステップ
16 造形ステップ
51 標準文字・記号
52 スケーラ
61 骨モデル
62 筋肉モデル
70 積層物
71 軸
73 所定の厚さでスライスしたもの
80 肝実質
91 妊婦の腹部
92 胎児
101 頭蓋骨
102 耳の軟骨
103 鼻の軟骨
104 上腕骨
105 心臓
110 皮質骨部分
112 海綿骨表面部分
114 海綿骨内部
Claims (20)
- モデル材として少なくとも2種類の素材を用いる3次元プリンタを用いて、3次元造形モデルを作製する方法であって、
1)医用診断装置により得られた2次元データの輝度情報から造形対象の生体部位の3次元形状を抽出し、生体部位とその内部構造部位の3次元形状データを作成する形状データ作成ステップと、
2)モデリング機能により生体部位とその内部構造部位の前記3次元形状データを編集する形状データ編集ステップと、
3)前記生体部位および前記内部構造部位に対して、それぞれプリミティブ形状を指定する内部構造パターンとパターンサイズとパターン間隔を少なくともパラメータとして含む感触等価パラメータテーブルを作成するテーブル作成ステップと、
4)前記生体部位と前記内部構造部位毎に造形に用いるモデル材の素材種別及び配合比率を定義し前記感触等価パラメータテーブルに追加する素材種別定義ステップと、
5)前記感触等価パラメータテーブルのパラメータからプリミティブ形状データを生成し、前記データ編集ステップにより得られた生体部位および内部構造部位の部位データと、前記プリミティブ形状データとの論理和,論理差,論理積のいずれかのブーリアン演算を行うブーリアン演算ステップと、
6)前記ブーリアン演算ステップにより得られた生体部位および内部構造部位の3次元形状データに基づき、前記素材種別定義ステップにより定義された素材を用いて、前記3次元プリンタにより造形する造形ステップと、
を少なくとも備えた3次元造形モデル作製方法。 - 前記モデル材は、少なくとも1種が透光性素材から成ることを特徴とする請求項1に記載の3次元造形モデル作製方法。
- 前記形状データ編集ステップは、文字・記号の追加処理、マーキング符号の追加処理、スケーラの追加処理、バーコードの追加処理の少なくとも何れかが含まれることを特徴とする請求項1に記載の3次元造形モデル作製方法。
- 前記形状データ作成ステップにおいて、前記内部構造部位の3次元形状サイズを前記生体部位の内部構造部位の体積よりも縮小させることを特徴とする請求項1に記載の3次元造形モデル作製方法。
- 生体部位および内部構造部位の少なくとも1つに軟質性の感触を付与させる場合、前記ブーリアン演算ステップにおいて、
第1軟質性素材が定義された部位データと、第2軟質性素材が定義されたプリミティブ形状データとの論理和を行う、
若しくは、
第1軟質性素材が定義された部位データと、素材が定義されないプリミティブ形状データとの論理差を行う、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の3次元造形モデル作製方法。 - 生体部位および内部構造部位の少なくとも1つに硬質性の感触を付与させる場合、前記ブーリアン演算ステップにおいて、
第1硬質性素材が定義された部位データと、第2硬質性素材が定義されたプリミティブ形状データとの論理和を行う、
若しくは、
第1硬質性素材が定義された部位データと、素材が定義されないプリミティブ形状データとの論理差を行う、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の3次元造形モデル作製方法。 - 生体部位および内部構造部位の少なくとも1つに硬質性の感触を付与させる場合、前記ブーリアン演算ステップにおいて、第1硬質性素材が定義された部位データと、第1軟質性素材が定義されたプリミティブ形状データとの論理和、若しくは論理差を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の3次元造形モデル作製方法。
- 前記テーブル作成ステップにおいて、前記生体部位が肝臓の場合、前記内部構造部位として、肝実質、肝静脈、門脈、たん管、病変部位から選択された1以上の部位に、前記内部構造パターン定義とパターンサイズ定義とパターン間隔定義が行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の3次元造形モデル作製方法。
- 前記テーブル作成ステップにおいて、前記生体部位が妊婦の腹部の場合、前記内部構造部位として、子宮、胎児、臍帯(へその緒)、胎盤、羊水、血管、皮下脂肪から選択された1以上の部位に、前記内部構造パターン定義とパターンサイズ定義とパターン間隔定義が行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の3次元造形モデル作製方法。
- 前記テーブル作成ステップにおいて、前記生体部位が乳房部の場合、前記内部構造部位として、皮下脂肪、乳腺、乳管、リンパ管、リンパ節、乳癌部位から選択された1以上の部位に、前記内部構造パターン定義とパターンサイズ定義とパターン間隔定義が行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の3次元造形モデル作製方法。
- 前記テーブル作成ステップにおいて、前記生体部位が四肢部の場合、前記内部構造部位として、四肢・関節を構成する皮膚、皮下脂肪、動脈、静脈、筋肉、骨、腱から選択された1以上の部位に、前記内部構造パターン定義とパターンサイズ定義とパターン間隔定義が行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の3次元造形モデル作製方法。
- 前記テーブル作成ステップにおいて、前記生体部位が咽喉部の場合、前記内部構造部位として、食道、気管、軟骨から選択された1以上の部位に、前記内部構造パターン定義とパターンサイズ定義とパターン間隔定義が行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の3次元造形モデル作製方法。
- 前記テーブル作成ステップにおいて、前記生体部位が顔面部の場合、前記内部構造部位として、皮膚、皮下脂肪、筋肉、軟骨、骨、血管から選択された1以上の部位に、前記内部構造パターン定義とパターンサイズ定義とパターン間隔定義が行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の3次元造形モデル作製方法。
- 前記テーブル作成ステップにおいて、前記生体部位が歯と歯茎の場合、前記内部構造部位として、歯、歯肉、歯槽骨、血管、神経、顎の骨、顎の筋肉、舌から選択された1以上の部位に、前記内部構造パターン定義とパターンサイズ定義とパターン間隔定義が行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の3次元造形モデル作製方法。
- 前記テーブル作成ステップにおいて、前記生体部位が消化管の場合、前記内部構造部位として、消化管の内壁あるいは外壁に、前記内部構造パターン定義とパターンサイズ定義とパターン間隔定義が行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の3次元造形モデル作製方法。
- 前記テーブル作成ステップにおいて、前記生体部位が頭部の場合、前記内部構造部位として、毛髪、眼球、脳、脳の血管、皮膚、皮下脂肪、筋肉、耳の軟骨、鼻の軟骨、頭蓋骨から選択された1以上の部位に、前記内部構造パターン定義とパターンサイズ定義とパターン間隔定義が行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の3次元造形モデル作製方法。
- 請求項1〜3のいずれかの3次元造形モデル作製方法によって得られた3次元造形モデルを所定の厚さでスライスしたことを特徴とする医療・医学・研究・教育用支援ツール。
- 請求項1〜3のいずれかの3次元造形モデル作製方法によって得られた3次元造形モデルを所定の厚さでスライスしたものを元の3次元形状となるように積層し、軸を通して軸周りに回動自在としたことを特徴とする医療・医学・研究・教育用支援ツール。
- 医用診断装置により得られた2次元データの輝度情報から造形対象の生体部位の3次元形状を抽出し、生体部位とその内部構造部位の3次元形状データを作成する形状データ作成ステップと、
モデリング機能により前記3次元形状データを編集する形状データ編集ステップと、
前記生体部位と前記内部構造部位毎に造形に用いるモデル材の素材種別及び配合比率を定義し前記感触等価パラメータテーブルに追加する素材種別定義ステップと、
前記素材種別定義ステップにより定義された素材を用いて前記3次元プリンタにより造形する造形ステップと、
を備え、モデル材として少なくとも2種類の素材を用いる3次元プリンタを用いた3次元造形モデルの作製方法によって得られた3次元造形モデルを、所定の厚さでスライスしたものを元の3次元形状となるように積層し、軸を通して軸周りに回動自在としたことを特徴とする医療・医学・研究・教育用支援ツール。 - モデル材として少なくとも2種類の素材を用いる3次元プリンタを用いて、3次元造形モデルを作製するプログラムであって、
コンピュータに、
医用診断装置により得られた2次元データの輝度情報から造形対象の生体部位の3次元形状を抽出し、生体部位とその内部構造部位の3次元形状データを生成する形状データ作成手順と、
モデリング機能により前記3次元形状データを編集する形状データ編集手順と、
前記生体部位および前記内部構造部位に対して、それぞれプリミティブ形状を指定する内部構造パターンとパターンサイズとパターン間隔を少なくともパラメータとして含む感触等価パラメータの入力を促し感触等価パラメータテーブルを生成するテーブル作成手順と、
前記生体部位と前記内部構造部位毎に造形に用いるモデル材の素材種別及び配合比率の入力を促し前記感触等価パラメータテーブルに追加定義する素材種別定義手順と、
前記感触等価パラメータテーブルのパラメータからプリミティブ形状データを生成し、前記データ編集手順により得られた生体部位および内部構造部位の部位データと、前記プリミティブ形状データとの論理和,論理差,論理積のいずれかのブーリアン演算を行うブーリアン演算手順と、
を実行させるための3次元造形モデル作製プログラム。
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