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構造推定装置、構造推定方法、および、プログラム NEW

国内特許コード P180015434
整理番号 (AF16P011)
掲載日 2018年11月5日
出願番号 特願2017-539181
出願日 平成28年9月7日(2016.9.7)
国際出願番号 JP2016076246
国際公開番号 WO2017043503
国際出願日 平成28年9月7日(2016.9.7)
国際公開日 平成29年3月16日(2017.3.16)
優先権データ
  • 特願2015-179892 (2015.9.11) JP
発明者
  • 鈴木 宗村
  • 増谷 佳孝
  • 阿原 一志
  • 植田 琢也
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 構造推定装置、構造推定方法、および、プログラム NEW
発明の概要 医用画像上において、対象とする膜内に存在する複数の点を取得し、複数の点を含む多面体の初期形状を作成し、点における法線を取得し、点の座標および法線に基づいて、動径基底関数を用いて等値面を作成することで膜構造を推定する。
従来技術、競合技術の概要


従来から、医用画像から手術用のシミュレーションモデルを生成する技術が開示されている。



特許文献1に記載のモデル生成方法においては、医用画像から取得される幾何情報に基づく臓器モデルを生成し、CT、MRI等の医用画像では映らない膜の形状をもつテンプレートモデルを操作して、臓器モデルの周りに配置することで、シミュレーション時に実際の手術に近い状態を再現する技術が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、構造推定装置、構造推定方法、および、プログラムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
医用画像上において、対象とする膜内に存在する複数の点を取得する点取得手段と、
前記複数の点を含む多面体の初期形状を作成する初期形状作成手段と、
前記点における法線を取得する法線取得手段と、
前記点の座標および前記法線に基づいて、動径基底関数を用いて等値面を作成することで膜構造を推定する膜構造推定手段と、
を備えたことを特徴とする構造推定装置。

【請求項2】
請求項1に記載の構造推定装置において、
前記初期形状作成手段は、
座標に対応した所定数のラベルに基づいて、前記複数の点を含む前記多面体の前記初期形状を作成することを特徴とする構造推定装置。

【請求項3】
請求項2に記載の構造推定装置において、
前記初期形状作成手段は、
前記点同士の前記ラベルに応じた接続関係性、前記点同士の距離、および、前記点を端点とする前記多面体の辺の最大数に基づいて、前記複数の点を含む前記多面体の前記初期形状を作成することを特徴とする構造推定装置。

【請求項4】
請求項1から3のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記法線取得手段は、
前記点から基準点を選択し、所定数の前記基準点近傍の前記点を選択し、前記基準点と前記基準点近傍の点とから構成される所定数の三角形の法線を算出し、前記所定数の三角形の法線の平均である平均法線を算出し、前記平均法線を前記基準点における前記法線として取得することを特徴とする構造推定装置。

【請求項5】
請求項2に記載の構造推定装置において、
前記法線取得手段は、
更に、同一の前記ラベルが付与された前記点における前記法線から基準法線を決定し、前記基準法線の向き、および、前記点同士の隣接関係に基づいて、前記同一のラベルが付与された前記点における前記法線の向きを修正することを特徴とする構造推定装置。

【請求項6】
請求項1から3のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記法線取得手段は、
更に、前記点から基準点を選択し、ガウス関数を用いて、前記基準点の隣接頂点となる前記点における法線に対して、前記基準点と前記隣接頂点との距離に応じた重み付けを行い、前記重み付けに基づいて、前記基準点における前記法線の平滑化を行うことを特徴とする構造推定装置。

【請求項7】
請求項1から3のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記点取得手段は、
更に、前記医用画像上において、前記多面体の辺の端点となる2つの前記点の間に、所定数の補助点を取得し、
前記法線取得手段は、
前記補助点の位置に基づいて、前記点における法線を取得することを特徴とする構造推定装置。

【請求項8】
請求項1から3のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記法線取得手段は、
前記複数の点から選択した前記点である選択点における前記法線を取得することを特徴とする構造推定装置。

【請求項9】
請求項8に記載の構造推定装置において、
前記法線取得手段は、
前記初期形状を表示させて、ユーザに前記複数の点から前記選択点を選択させ、前記選択点における前記法線を取得することを特徴とする構造推定装置。

【請求項10】
請求項8または9に記載の構造推定装置において、
前記法線取得手段は、
前記多面体を構成する前記選択点を含む面に基づいて、前記選択点における前記法線を取得することを特徴とする構造推定装置。

【請求項11】
請求項1から3のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記法線取得手段は、
前記初期形状を表示させて、ユーザに前記点の追加および/または削除をさせ、前記点における前記法線を取得することを特徴とする構造推定装置。

【請求項12】
請求項2に記載の構造推定装置において、
前記点取得手段は、
前記医用画像上において、前記所定数のラベル毎に、対象とする前記膜内に存在する前記複数の点を取得することを特徴とする構造推定装置。

【請求項13】
請求項1から11のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記点取得手段は、
前記医用画像上において、領域拡張法により前記膜以外の構造上の点を抽出することで、対象とする前記膜内に存在する前記複数の点を取得することを特徴とする構造推定装置。

【請求項14】
請求項1から8のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記点取得手段は、
前記医用画像を表示させて、ユーザに前記医用画像上における対象とする前記膜内に存在する点を入力させ、前記複数の点を取得することを特徴とする構造推定装置。

【請求項15】
請求項1から8のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記点取得手段は、
前記医用画像を表示させて、ユーザに前記医用画像上における対象とする前記膜を示す線を入力させ、前記線上の点を特定することで、前記複数の点を取得することを特徴とする構造推定装置。

【請求項16】
請求項1から15のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記膜構造推定手段は、
前記点の座標および前記法線に基づいて、前記動径基底関数に基づくRBF補間を用いて前記等値面を作成することで前記膜構造を推定することを特徴とする構造推定装置。

【請求項17】
請求項1から8のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記膜構造推定手段は、
更に、前記膜構造を表示させて、ユーザに前記点の追加および/または削除をさせることを特徴とする構造推定装置。

【請求項18】
請求項1から8のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記膜構造推定手段は、
更に、前記膜構造を表示させて、ユーザに前記法線の変更、追加および/または削除をさせることを特徴とする構造推定装置。

【請求項19】
請求項1から18のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記膜構造推定手段により推定された前記膜構造に基づいて、前記医用画像を再構成した再構成画像を作成する画像再構成手段と、
前記再構成画像を出力させる画像出力手段と、
を更に備えたことを特徴とする構造推定装置。

【請求項20】
請求項19に記載の構造推定装置において、
前記画像再構成手段は、
前記膜構造推定手段により推定された前記膜構造に基づいて、前記膜の範囲を切り出した前記再構成画像を作成することを特徴とする構造推定装置。

【請求項21】
請求項19に記載の構造推定装置において、
前記画像再構成手段は、
更に、ボリュームレンダリング法により、前記医用画像から膜以外の構造を描出した前記再構成画像を作成することを特徴とする構造推定装置。

【請求項22】
請求項19から21のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記画像再構成手段は、
更に、前記膜構造推定手段により推定された前記膜構造の確からしさを示す値を取得し、
前記画像出力手段は、
更に、前記膜構造の確からしさを示す値を表示させることを特徴とする構造推定装置。

【請求項23】
請求項1から22のいずれか一つに記載の構造推定装置において、
前記医用画像は、
前記膜構造のコントラストが視覚的に識別できないCT画像またはMRI画像であることを特徴とする構造推定装置。

【請求項24】
医用画像上において、対象とする膜内に存在する複数の点を取得する点取得ステップと、
前記複数の点を含む多面体の初期形状を作成する初期形状作成ステップと、
前記点における法線を取得する法線取得ステップと、
前記点の座標および前記法線に基づいて、動径基底関数を用いて等値面を作成することで膜構造を推定する膜構造推定ステップと、
を含むことを特徴とする構造推定方法。

【請求項25】
医用画像上において、対象とする膜内に存在する複数の点を取得する点取得ステップと、
前記複数の点を含む多面体の初期形状を作成する初期形状作成ステップと、
前記点における法線を取得する法線取得ステップと、
前記点の座標および前記法線に基づいて、動径基底関数を用いて等値面を作成することで膜構造を推定する膜構造推定ステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 数学と諸分野の協働によるブレークスルーの探索 領域
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