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1、(10)申请公布号 CN 103702613 A (43)申请公布日 2014.04.02 CN 103702613 A (21)申请号 201280036433.1 (22)申请日 2012.07.05 2011-165453 2011.07.28 JP A61B 6/03(2006.01) G06T 1/00(2006.01) (71)申请人 松下电器产业株式会社 地址 日本大阪府 (72)发明人 今中良一 高山强 竹村知晃 今西劲峰 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 薛凯 (54) 发明名称 切割模拟装置以及切割模拟程序 (57) 摘要 本发明的 。
2、PC(1) 具备断层图像信息获取部 (6)、 存储器(9)、 体绘制运算部(13)、 显示器(2)、 鼠标 (4) 和体素标记设定部 (18)。断层图像信息 获取部 (6) 获取断层图像信息。存储器 (9) 保存 断层图像信息的体素信息。体绘制运算部 (13) 基于体素信息在与视线垂直的方向上对体素信息 采样。显示器 (2) 显示体绘制运算部 (13) 的运 算结果。鼠标 (4) 输入显示器 (2) 所显示的肝脏 (22)的切割指示。 体素标记设定部(18)根据鼠标 (4) 的切割指示显示肝脏 (22) 的切割后的状态， 对于切割部分(C)中包含的肝脏(22)内部的血管 (23)， 在切割后也。
3、以切割前的状态进行显示。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.01.22 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/004378 2012.07.05 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/014868 JA 2013.01.31 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 10 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书10页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103702613 A CN 103702613 A 1/1 页 2 1. 一种切割模拟装置， 其具备 ： 断。
4、层图像信息获取部， 其获取断层图像信息 ； 存储器， 其与所述断层图像信息获取部连接， 保存所述断层图像信息的体素信息 ； 体绘制运算部， 其与所述存储器连接， 基于所述体素信息在与视线垂直的方向上对体 素信息进行采样 ； 显示部， 其显示所述体绘制运算部的运算结果 ； 输入部， 其被输入针对所述显示部上显示的切割对象物的切割指示 ； 和 显示控制部， 其基于所述输入部中被输入的切割指示， 将所述切割对象物的切割后的 状态显示在所述显示部， 并且对于所述切割对象物的内部包含的非切割对象物， 即便包含 在基于所述切割指示的切割部分中的情况下， 在切割后也以切割前的状态使其显示在所述 显示部。 2。
5、. 根据权利要求 1 所述的切割模拟装置， 其中， 在所述切割部分包含所述非切割对象物的情况下， 所述显示控制部将所述切割部分的 体素数据替换为所述非切割对象物的体素数据来显示在所述显示部。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的切割模拟装置， 其中， 对与所述切割对象物以及所述非切割对象物对应的体素信息， 附加设定了在所述显示 部显示时的颜色信息， 所述显示控制部使所述非切割对象物以与所述切割对象物的颜色不同的颜色显示在 所述显示部。 4. 根据权利要求 1 至 3 任一项所述的切割模拟装置， 其中， 对所述切割对象物以及所述非切割对象物设定了 CT 值的范围， 该 CT 值的范围表示对 被。
6、摄体照射 X 射线时的空间上的 X 射线吸收的程度， 所述显示控制部基于经由所述输入部所输入的所述 CT 值， 将期望的所述切割对象物 以及所述非切割对象物显示在所述显示部。 5. 根据权利要求 1 至 4 任一项所述的切割模拟装置， 其中， 所述切割对象物中包括脏器或者骨骼。 6. 根据权利要求 1 至 5 任一项所述的切割模拟装置， 其中， 所述非切割对象物中包括血管、 神经。 7. 一种切割模拟程序， 使计算机执行切割模拟方法， 该切割模拟方法包括 ： 获取步骤， 获取断层图像信息 ； 体绘制步骤， 基于所述断层图像信息的体素信息在与视线垂直的方向上对体素信息采 样 ； 第 1 显示步骤。
7、， 显示所述体绘制的运算结果 ； 和 第 2 显示步骤， 基于针对所述显示的切割对象物而输入的切割指示， 将所述切割对象 物的切割后的状态显示在所述显示部， 并且对于所述切割对象物的内部包含的非切割对象 物， 即便包含在基于所述切割指示的切割部分中的情况下， 在切割后也以切割前的状态使 其显示在所述显示部。 权 利 要 求 书 CN 103702613 A 2 1/10 页 3 切割模拟装置以及切割模拟程序 技术领域 0001 本发明涉及例如医疗从业者进行手术模拟时灵活使用的切割模拟装置以及切割 模拟程序。 背景技术 0002 在医疗现场为了进行更为妥当的手术， 能够进行手术模拟的切割模拟装置。
8、被灵活 利用。 0003 现有的切割模拟装置例如具备 ： 断层图像信息获取部， 获取通过 X 射线 CT 图像或 核磁共振图像 (MRI 图像 )、 PET( 阳电子放射断层法 ) 而取得的图像等的断层图像信息 ； 存 储器， 其与断层图像信息获取部连接 ； 体绘制运算部， 其与存储器连接 ； 显示器， 显示体绘 制运算部的运算结果 ； 和输入部， 针对在显示器显示的显示对象物进行切割指示。 0004 例如， 专利文献 1 中公开了通过输入部对在显示器被三维显示的显示对象物进行 切割指示的手术模拟系统。 0005 此外， 专利文献 2 中公开了一种图像处理装置， 即便在三维显示中想要观察的部 。
9、位 ( 肿瘤等 ) 被其他构造物 ( 血管等 ) 遮挡的情况下， 通过使其他构造物进行半透明显示 也能够良好地显示想要观察的部位。 0006 【在先技术文献】 0007 【专利文献】 0008 【专利文献 1】 JP 特开平 5-123327 号公报 0009 【专利文献 2】 JP 特开 2003-91735 号公报 0010 【发明的概要】 0011 但是， 在上述现有的结构中， 存在以下所示的问题。 0012 即， 在上述专利文献 2 所公开的图像处理装置中， 尽管能够从所有方向识别肿瘤 等特定区域的形状， 但是关于对其进行切割时的显示控制却没有任何公开。 0013 由此， 在由专利文献。
10、2的图像处理装置所显示的三维显示中， 通过专利文献1的手 术模拟系统针对脏器等切割对象物进行切割的情况下， 仅仅能够以该脏器的内部所存在的 血管、 神经等也一起被切割的状态进行显示。 因此， 进行了切割模拟的医生等无法信息共享 对于实际手术有益的信息， 有可能无法进行有效的手术模拟。 发明内容 0014 本发明的课题在于提供一种使脏器等切割对象物的内部所存在的血管、 神经等非 切割对象物在切割后仍可视化、 从而能够详细地表现实际的手术过程的切割模拟装置以及 切割模拟程序。 0015 第 1 发明涉及的切割模拟装置具备断层图像信息获取部、 存储器、 体绘制运算部、 显示部、 输入部和显示控制部。。
11、断层图像信息获取部获取断层图像信息。存储器与断层图 像信息获取部连接， 保存断层图像信息的体素信息。 体绘制运算部与存储器连接， 基于体素 说 明 书 CN 103702613 A 3 2/10 页 4 信息在与视线垂直的方向上对体素信息进行采样。显示部显示体绘制运算部的运算结果。 输入部被输入针对显示部上显示的切割对象物的切割指示。 显示控制部基于输入部中被输 入的切割指示， 将切割对象物的切割后的状态显示在显示部， 并且对于切割对象物的内部 包含的非切割对象物， 即便包含在切割指示的切割部分中的情况下， 在切割后也以切割前 的状态使其显示在显示部。 0016 在此， 例如在使用多个X射线C。
12、T图像对特定的脏器周边进行三维显示的状态下实 施切割模拟时， 在切割包含特定的脏器(切割对象物)及其内部的血管等(非切割对象物) 的双方在内的部分的情况下， 进行控制使得仅作为切割对象物的特定脏器被切割， 对于血 管等的非切割对象物， 以切割前的状态原样显。 0017 在此， 上述断层图像中例如包括使用X射线CT、 MRI、 PET等医用设备所获取的二维 图像。 此外， 在切割对象物与非切割对象物之间的关系中， 例如包括脏器和其内部存在的血 管、 神经等的关系。 0018 由此， 例如在实施对三维显示的脏器的一部分进行切割的模拟时， 现有技术中， 以 切割脏器的同时甚至该脏器的内部存在的血管和。
13、神经等的组织被切割的状态进行切割后 的显示， 但根据本发明， 仅作为切割对象物的脏器被切割， 其内部存在的非切割对象物即血 管等以切割前的状态原样显示。 0019 由此， 例如在医生等实施外科手术前， 能够在多个医生等之间信息共享在包含患 者的实际手术部位在内的三维图像中切割部分中的血管等的位置。其结果， 能够对实际的 手术过程进行详细的模拟来显示。 0020 第 2 发明涉及的切割模拟装置在第 1 发明涉及的切割模拟装置的基础上， 在切割 部分包含非切割对象物的情况下， 显示控制部将切割部分的体素数据替换为非切割对象物 的体素数据来显示在显示部。 0021 在此， 在模拟上的切割处理后的显示。
14、控制中， 对于切割部分中包含的非切割对象 物， 将切割部分的体素数据替换为非切割对象物的体素数据进行显示。 0022 由此， 对于切割部分中包含的切割对象物， 直接显示被切割处理后的状态， 另一方 面， 对于切割部分中包含的非切割对象物， 显示切割前的状态。由此， 医生等能够在正确识 别切割部分中包含的血管、 神经等非切割对象物的位置的状态下实施实际的手术。 0023 第 3 发明涉及的切割模拟装置在第 1 或者第 2 发明涉及的切割模拟装置的基础 上， 对与切割对象物以及非切割对象物对应的体素信息， 附加设定了在显示部显示时的颜 色信息。并且， 显示控制部将非切割对象物以与切割对象物的颜色不。
15、同的颜色显示在显示 部。 0024 在此， 为了将切割处理了切割部分之后仍被显示的非切割对象物、 与按照进行了 切割处理的状态被显示的切割对象物区别开识别， 例如使用红色来显示血管等非切割对象 物， 使用不同颜色的红黑色来显示脏器等切割对象物。 0025 由此， 进行了模拟的医生等能够更为明确地识别在成为切割对象物的脏器的切割 部分中作为非切割对象物的血管等是如何存在的。 0026 第 4 发明涉及的切割模拟装置在第 1 至第 3 发明的任一个涉及的切割模拟装置的 基础上， 对切割对象物以及非切割对象物设定CT值的范围， 该CT值的范围表示对被摄体照 射 X 射线时的空间上的 X 射线吸收的程。
16、度。并且， 显示控制部基于经由输入部所输入的 CT 说 明 书 CN 103702613 A 4 3/10 页 5 值， 将期望的切割对象物以及非切割对象物显示在显示部。 0027 在此， 对于作为切割对象物的脏器等、 作为非切割对象物的血管或神经等， 分别指 定预先所设定的 CT 值的范围， 从而切换在显示部显示的显示对象物 ( 切割对象物、 非切割 对象物 )。 0028 在此， 上述 CT 值是将人体中的 X 射线吸收程度数值化的结果， 表示为将水设定为 0 的相对值 ( 单位 ： HU)。例如， 肝脏的 CT 值为 60 70HU， 肾脏的 CT 值为 30 40HU， 血液 的 CT。
17、 值为 30 50HU， 骨骼的 CT 值为 500 1000HU。 0029 由此， 例如通过鼠标、 键盘等输入部对实际进行手术的脏器等输入 CT 值的范围， 从而能够在显示部容易显示期望的脏器等， 能够实施上述的切割模拟。 0030 第 5 发明涉及的切割模拟装置在第 1 至第 4 发明的任一个所涉及的切割模拟装置 的基础上， 切割对象物中包含脏器或者骨骼。 0031 在此， 作为成为实施上述切割模拟的对象的切割对象物， 使用肝脏、 肾脏、 胰脏、 十二指肠、 胃、 大肠、 小肠等脏器、 或者骨骼。 0032 由此， 能够针对需要外科手术的希望的脏器、 骨骼， 实施上述的切割模拟。 003。
18、3 第 6 发明涉及的切割模拟装置在第 1 至第 5 发明的任一个所涉及的切割模拟装置 的基础上， 非切割对象物中包括血管、 神经。 0034 在此， 作为成为实施上述切割模拟的对象的非切割对象物， 例如使用作为切割对 象物的脏器内部存在的血管、 神经等。 0035 由此， 能够明确地识别出需要手术的脏器等切割部分中包含的血管等如何存在。 0036 第7发明涉及的切割模拟程序使计算机执行包括获取步骤、 体绘制步骤、 第1显示 步骤和第 2 显示步骤的切割模拟方法。在获取步骤中获取断层图像信息。在体绘制步骤 中， 基于断层图像信息的体素信息在与视线垂直的方向上对体素信息采样。在第 1 显示步 骤。
19、中， 显示体绘制的运算结果。在第 2 显示步骤中， 基于针对显示的切割对象物而输入的切 割指示， 将切割对象物的切割后的状态显示在显示部， 并且对于切割对象物的内部包含的 非切割对象物， 即便包含在切割指示的切割部分中的情况下， 在切割后仍以切割前的状态 使其显示在显示部。 0037 在此， 例如使用多个X射线CT图像对特定的脏器周边进行三维显示的状态下实施 切割模拟时， 在切割包括特定的脏器 ( 切割对象物 ) 和其内部包含的血管等 ( 非切割对象 物 ) 的双方在内的部分的情况下， 进行控制使得仅作为切割对象物的特定脏器被切割， 血 管等非切割对象物以切割前状态原样被显示。 0038 在此。
20、， 上述断层图像中例如包括X射线CT图像、 MRI图像、 通过PET获取的图像等。 此外， 切割对象物与非切割对象物之间的关系中， 包括例如脏器和其内部存在的血管、 神经 等的关系。 0039 由此， 例如在实施对被三维显示的脏器的一部分进行切割的模拟时， 现有技术中， 在切割脏器的同时以该脏器的内部连存在的血管和神经等的组织都被切割的状态进行切 割后的显示， 但根据本发明， 仅作为切割对象物的脏器被切割， 其内部存在的非切割对象物 即血管等以切割前的状态原样显示。 0040 由此， 例如在医生等实施外科手术前， 能够在多个医生等之间信息共享在包含患 者的实际手术部位在内的三维图像中切割部分中。
21、的血管等的位置。其结果， 能够对实际的 说 明 书 CN 103702613 A 5 4/10 页 6 手术过程进行详细的模拟来显示。 0041 ( 发明的效果 ) 0042 根据本发明涉及的切割模拟装置， 通过使得切割对象物的内部存在的血管、 神经 等可视化， 从而能够详细地表现实际的手术过程。 附图说明 0043 图 1 是表示本发明的一实施方式涉及的个人计算机 ( 切割模拟装置 ) 的立体图。 0044 图 2 是图 1 的个人计算机的控制模块图。 0045 图 3 是表示图 2 的控制模块中包含的存储器内的体素标记保存部的结构的框图。 0046 图 4 是表示图 2 的控制模块中包含的。
22、存储器内的颜色信息保存部的结构的框图。 0047 图 5(a) 以及 (b) 是图 1 的个人计算机的动作流程图。 0048 图 6 是说明图 1 的个人计算机的动作的示意图。 0049 图 7(a) 是表示在一般的切割模拟装置所显示的切割后的显示图像的一例的参考 图。(b) 是表示在肝脏周边存在的血管的一例的图。(c) 是表示在图 1 的个人计算机所显 示的切割后的显示图像的一例的图。 具体实施方式 0050 以下利用图 1 图 7(c) 对本发明的一实施方式涉及的个人计算机 ( 切割模拟装 置 ) 进行说明。 0051 如图1所示， 本实施方式涉及的个人计算机1具备显示器(显示部)2、 各。
23、种输入部 ( 键盘 3、 鼠标 4、 以及书写板 5( 参照图 2)。 0052 显示器 2 显示 X 射线 CT 图像等的由多个断层图像形成的脏器 ( 图 1 的例子中显 示肾脏 ) 等的三维图像， 并且显示后述的切割模拟的结果。 0053 此外， 如图 2 所示， 个人计算机 1 在内部形成断层图像信息获取部 6 等的控制模 块。 0054 断层图像信息获取部 6 经由体素信息提取部 7 而连接断层图像信息部 8。也就是 说， 在断层图像信息部 8 中， 被从拍摄 CT 或者 MRI、 PET 等断层图像的设备提供断层图像信 息， 该断层图像信息通过体素信息提取部 7 而作为体素信息被提取。
24、。 0055 存储器 9 设置在个人计算机 1 内， 具有体素信息保存部 10、 体素标记保存部 11、 以 及颜色信息保存部 12。此外， 存储器 9 连接体绘制运算部 13。 0056 体素信息保存部 10 保存从体素信息提取部 7 经由断层图像信息获取部 6 接收到 的体素信息。 0057 如图3所示， 体素标记保存部11具有第1体素标记保存部11a、 第2体素标记保存 部 11b、 第 3 体素标记保存部 11c。这些的第 1 第 3 体素标记保存部 11a 11c 分别与后 述的预先设定的 CT 值的范围、 即成为显示对象的脏器对应地设置。例如， 第 1 体素标记保 存部 11a 与。
25、显示肝脏的 CT 值的范围对应， 第 2 体素标记保存部 11b 与显示血管的 CT 值的 范围对应， 第 3 体素标记保存部 11c 与显示骨骼的 CT 值的范围对应。 0058 如图 4 所示， 颜色信息保存部 12 具有第 1 颜色信息保存部 12a、 第 2 颜色信息保 存部 12b、 和第 3 颜色信息保存部 12c。这些的第 1 第 3 颜色信息保存部 12a 12c 与上 说 明 书 CN 103702613 A 6 5/10 页 7 述的第 1 第 3 体素标记保存部 11a 11c 同样地， 分别与后述的预先所设定的 CT 值的范 围、 即成为显示对象的脏器对应来设置。例如，。
26、 第 1 颜色信息保存部 12a 与显示肝脏的 CT 值的范围对应， 第 2 颜色信息保存部 12b 与显示血管的 CT 值的范围对应， 第 3 颜色信息保 存部 12c 与显示骨骼的 CT 值的范围对应。此时， 第 1 第 3 颜色信息保存部 12a 12c 中 按成为显示对象的脏器、 血管、 骨骼等分别设定不同的颜色信息。例如， 与肝脏对应的 CT 值 的范围中保存红黑色的颜色信息， 与血管对应的 CT 值的范围中保存红色的颜色信息， 与骨 骼对应的 CT 值的范围中保存白色的颜色信息。 0059 再者， 按成为显示对象的脏器、 血管、 骨骼所设定的CT值是将人体中的X射线吸收 的程度数值。
27、化而得到的， 表示为将水设为0的相对值(单位 ： HU)。 例如， 显示肝脏的CT值的 范围是 60 70HU， 显示肾脏的 CT 值的范围是 30 40HU， 显示血液的 CT 值的范围是 30 50HU， 显示骨骼的 CT 值的范围是 500 1000HU。 0060 体绘制运算部 13 基于体素信息保存部 10 中保存的体素信息、 体素标记保存部 11 中保存的体素标记、 和颜色信息保存部12中保存的颜色信息， 获取与视线垂直、 且Z方向的 间隔固定的多幅的切片信息。然后， 体绘制运算部 13 将该运算结果作为三维图像而显示在 显示器 2。此外， 体绘制运算部 13 经由总线 16 而连。
28、接深度检测部 15。 0061 深度检测部15测定后述的光线投射(ray casting)扫描距离， 并且连接深度控制 部 17 和体素标记设定部 18。 0062 体素标记设定部 18 连接了体素标记保存部 11 和被切割体素标记算出显示部 19。 0063 总线 16 上除了连接上述的体绘制运算部 13 以及深度检测部 15 以外， 还连接存储 器 9 内的颜色信息保存部 12、 窗口坐标获取部 20， 基于从键盘 3、 鼠标 4、 书写板 5 等输入的 内容， 在显示器 2 显示三维图像等。 0064 窗口坐标获取部20连接了深度检测部15和颜色信息设定部21。 颜色信息设定部 21 连。
29、接了存储器 9 内的颜色信息保存部 12。 0065 图5(a)以及图5(b)表示用于进行本实施方式的切割模拟装置中的动作说明的控 制流程。 0066 在本实施方式的个人计算机 1 中， 如图 5(a) 所示， 首先， 在 S1 中， 如上述那样， 输 入来自断层图像信息部 8 的断层图像信息， 该断层图像信息被提供给体素信息提取部 7。 0067 接着， 在 S2 中， 在体素信息提取部 7 中从断层图像信息提取体素信息。所提取的 体素信息经由断层图像信息获取部 6 而保存在存储器 9 的体素信息保存部 10 中。体素信 息保存部 10 中保存的体素信息例如是由 I(x， y， z， ) 构。
30、成的点的信息。此时， I 是该点的 亮度信息， x、 y、 z 表示坐标点， 是透明度信息。 0068 接下来， 在 S3 中， 体绘制运算部 13 基于体素信息保存部 10 所保存的体素信息， 计 算与视线垂直、 且间隔固定的多个切片信息， 来获取切片信息群。然后， 切片信息群至少被 暂时保存在体绘制运算部 13 内。 0069 再者， 上述的与视线垂直的切片信息意味着与视线正交的面。例如， 在将显示器 2 沿着铅锤方向立起的状态下， 以使该显示器与脸面平行的状态进行观察时， 切片信息成为 与视线垂直的面。 0070 这样得到的多个切片信息， 如上述那样保存有由 I(x， y， z， ) 构。
31、成的点的信息。 由此， 切片信息中例如图 6 所示那样体素标记 14 在 Z 方向上配置多个。再者， 例如图 6 所 说 明 书 CN 103702613 A 7 6/10 页 8 示的体素标记 14 的集合体被收纳在体素标记保存部 11 中。 0071 接着， 在 S4 中， 在显示器 2 显示绘制像。此时， 在显示器 2 中， 通过使用鼠标 4 等 来指定 CT 值的范围， 以选择成为切割对象物的脏器 ( 本实施方式中为肝脏 22)， 如图 7(a) 等所示进行显示。 0072 再者， 在图 7(a) 图 7(c) 中， 22 为肝脏， 23 为血管， C 表示后述的切割部分。也 就是说，。
32、 在本实施方式中， 要实施用于对肝脏 22 进行手术的模拟。 0073 在此， 在实施一般的切割模拟时， 如图 7(a) 所示， 显示器 2 中显示将切割部分 C 中 包含的肝脏 22 的一部分和血管 23 的一部分切割至规定深度之后的状态。 0074 本实施方式中， 在实施这种的肝脏22的手术模拟时， 在显示器2的画面上， 在实施 切除肝脏 22 的一部分的手术之际， 为了能够显示在该切割部分 C 如图 7(b) 所示的血管 23 是如何存在的， 按以下的方式进行控制。 0075 即， 在 S5 中， 使用鼠标 4 等分别设定与实施切割模拟时成为切割对象物的脏器等 对应的 CT 值、 与成为。
33、非切割对象物的血管 23 等对应的 CT 值。再者， 切割对象物以及非切 割对象物的设定可使用键盘 3、 鼠标 4、 或者书写板 5 等的任意来进行。 0076 接下来， 在 S6 中， 使用鼠标 4 等来进行切割指示。再者， 作为输入切割指示的输入 部， 可以与切割对象物以及非切割对象物的设定同样， 使用键盘 3、 鼠标 4、 或者书写板 5 等 的任意来进行。 0077 作为具体的切割指示的输入方法， 通过使鼠标 4 在桌子上在水平方向移动， 来使 显示器 2 上显示的光标在肝脏 22 之上左右或者上下往复。 0078 此时， 鼠标4的左右方向、 上下方向的运动在窗口坐标获取部20中被检测。
34、出来。 然 后， 该信息经由深度检测部 15 被传送至体素标记设定部 18、 体素标记保存部 11。由此， 进 行考虑了肝脏 22 和血管 23 的 Z 方向的位置的切割。 0079 具体而言， 在体绘制运算部 13 中， 在与视线垂直的方向以一定间隔对体素信息进 行采样 ( 称为光线投射。)。然后， 体绘制运算部 13 针对鼠标 4 移动过程中求出的全部点， 在 S7 中由深度检测部 15 检测各个的光线投射扫描距离 ( 深度 )。 0080 然后， 在 S8 中， 判定其深度的变化率是否在一定的范围内。 0081 具体而言， 对深度检测部 15 中测定的光线投射扫描距离 d 进行汇总， 算。
35、出其梯度 d。然后， 进行梯度d 与阈值 T 的比较， 判断是否执行切割。例如， 在切割点 pi处的梯 度di为阈值 Ti以上的情况下， 判断为无效的切割点， 不实施切割。另一方面， 在切割点 pi 处的梯度di为阈值 Ti以内的情况下， 判断为有效的切割点， 在 S9 中直接实施切割。 0082 对于阈值T， 每次切割处理基于跟前的n个切割点的梯度平均和倍数系数m来决定 阈值 Ti。 0083 0084 再者， 对于倍数系数 m 和切割点 n， 例如将 m 设定为 5 左右， 将 n 设定为 10 等， 这些 数值只要根据对象图像来适当设定即可。 0085 本实施方式中， 如以上， 将比较基。
36、于跟前的n个切割点的梯度平均和倍数系数m而 算出的阈值 Ti和梯度d 而得到结果作为变化率， 来决定是否实施切割。 说 明 书 CN 103702613 A 8 7/10 页 9 0086 再者， 变化率的算出方法并不限定于此， 只要能够确认梯度的变化状态， 可以使用 任意的计算式。 0087 此外， 对于阈值T， 也优选根据成为切割对象的各个脏器的特征而适当改变。 由此， 能够进一步提高避免误切割的精度。 0088 在此， 在上述的切割处理中， 将具有规定阈值以上的变化率的点作为无效的切割 点， 深度控制部 17 对体素标记设定部 18 输出指示。由此， 体素标记的更新被中止， 不实施 切割。
37、。由此， 在深度检测部 15 检测出因医生等使用者的误操作而深度位置急剧变化的切割 点的情况下， 能够避免误切割。 0089 此时， 实施切割意味着体素标记设定部 18 更新体素标记并保存在体素标记保存 部 11 中。也就是说， 在不实施切割的情况下， 体素标记不变化。 0090 因此， 即便使鼠标 4 在肝脏 22 上拖动的情况下， 也能够避免其里侧存在的背骨等 被误切割。并且， 在该情况下， 根据鼠标 4 的左右方向、 上下方向的拖动次数， 显示肝脏 22 的一部分被切割之后的图像。 0091 再者， 窗口坐标获取部 20 的信息经由颜色信息设定部 21 而传送至颜色信息保存 部 12， 。
38、通过肝脏 22 的颜色变化从而能够识别肝脏 22 被切割之后的状态。在此， 颜色信息 设定部是指使用了所谓的查表的变换部。也就是说， 本实施方式的个人计算机 1 中， 如上述 那样保存有由 I(x， y， z， ) 构成的点的信息， 针对肝脏 22 的表面和内部由颜色信息设定 部 21 预先设定不同的亮度信息和颜色信息。由此， 在从表面切割肝脏 22 地进行操作的情 况下， 根据其切割程度， 切割部分 C 的颜色以与其周围的颜色明显不同的颜色进行显示。 0092 接着， 在 S10 以及 S11 中， 与作为切割对象物的肝脏 22 的切割部分 C 对应的部分 的体素信息 ( 体素标记的值 ) 。
39、和颜色信息标记被更新。 0093 图 6 表示进行切割处理的情况下的体素标记和颜色信息标记的更新状态， 最表面 的体素标记 14 的大部分表示 “1” 的状态、 也就是表示肝脏 22 的表面状态。此外， 图 6 中 “0” 的部分表示被切割的体素。 0094 本实施方式中， 如上述那样， 将肝脏22以及血管23各自对应的体素标记保存在体 素标记保存部 11 的第 1 体素标记保存部 11a、 11b 内， 将颜色信息标记保存在颜色信息保存 部 12 的第 1 颜色信息保存部 12a、 12b 内。 0095 由此， 在使用鼠标 4 等进行指示输入以切割肝脏 22 的一部分的情况下， 由于肝脏 。
40、22是切割对象物， 因此在S10中， 体素标记设定部18更新肝脏22的切割部分C的体素标记 值的同时， 在 S11 中更新肝脏 22 的切割部分 C 的颜色信息标记。由此， 在显示器 2 的显示 画面上， 如图 7(a) 所示切除了肝脏 22 的切割部分 C 之后的肝脏 22 的内部以与肝脏 22 的 表面略有不同的颜色被显示。 0096 在此， 在本实施方式中， 对于在上述的 S5 中被指定为非切割对象物的血管 23， 即 便包含在肝脏 22 的切割部分 C 的情况下， 通过在切割部分 C 置换图 7(b) 所示的血管 23 的 体素标记， 从而如图 7(c) 所示那样， 没有被切割处理地在。
41、切割部分 C 的部分被显示。 0097 具体而言， 在 S12 中， 对于被指定为非切割对象物的血管 23， 在切割处理后， 置换 切割部分 C 处的体素信息以及颜色信息和血管 23 的体素信息以及颜色信息。 0098 由此， 在显示器2的显示画面上， 以仅被输入了切割指示的切割部分C中包含的肝 脏 22 的部分被切割的状态进行显示， 对于被指定为非切割对象物的血管 23， 以没有被切割 说 明 书 CN 103702613 A 9 8/10 页 10 的状态进行显示。其结果， 实施手术模拟的医生等在切除作为切割对象物的肝脏 22 的一部 ( 切割部分 C) 时， 能够在多个人之间共享信息并且。
42、能够同时识别出在切割部分 C 内血管 23 位于何处。 0099 此外， 本实施方式中， 由于对作为切割对象物的肝脏 22 和作为非切割对象物的血 管 23 设定了彼此不同的颜色信息， 因此， 如图 7(c) 所示， 能够更为正确地识别以红色显示 的血管 23 的位置、 形状。 0100 再有， 本实施方式中， 例如通过鼠标按键的 ON OFF 能够进行切割开始结束的 切换， 因此医生等使用者通过一边观察三维显示画面一边在鼠标按键ON时对鼠标4进行拖 拽操作， 能够容易且连续地进行希望的肝脏 22 的一部分区域的切割。 0101 此外， 本实施方式中， 在个人计算机 1 的电源 OFF 时能够。
43、进行存储器 9 的更新。医 生等使用者若按下鼠标 4 的鼠标按键的同时开始拖拽， 则在存储器 9 内仅更新体绘制运算 部 13 的信息， 能够以视觉方式对使用者提供交互式的切割功能。 0102 此时， 不更新存储器9， 暂时保存好工作中的体标记。 然后， 在使用者离开鼠标按键 时， 将暂时保存起来的存储器内容反映至存储器9。 由此， 使用者在一次的拖拽操作中， 能够 显示为从作为切割对象物的肝脏 22 的表面被切割至一定深度， 能够防止以被过度切割的 状态进行显示。 0103 此外， 本实施方式中， 将体素标记设定与初期的体素信息相同尺寸， 但为了表现更 为细致的切割， 也可以作为更小尺寸的体。
44、素标记来生成体素标记。 在本方法中， 也可以不直 接编辑体素信息， 而使体素标记具有时刻信息， 以应对 Undo( 返回原始 )、 Redo( 再输入 ) 等 的操作。 0104 此外， 本实施方式中， 仅通过在平面上移动鼠标 4 就能够进行手术模拟。由此， 根 据这一点也能够进行适当的手术模拟。 0105 其他实施方式 0106 以上， 说明了本发明的一实施方式， 但本发明并不限定于上述实施方式， 在不脱离 发明的主旨的范围内可进行各种变更。 0107 (A) 0108 在上述实施方式中， 举出了作为切割模拟装置来实现本发明的例子进行了说明。 不过， 本发明并不限定于此。 0109 例如， 。
45、可作为使计算机执行图5(a)以及图5(b)所示的控制方法的切割模拟程序， 来实现本发明。 0110 再有， 可作为保存该切割模拟程序的记录介质， 来实现本发明。 0111 (B) 0112 上述实施方式中， 对于被指定为非切割对象物的血管 23， 在切割处理后， 控制为置 换切割部分C处的体素信息以及颜色信息和血管23的体素信息以及颜色信息， 以此为例进 行了说明。但是， 本发明并不限定于此。 0113 例如， 也可以控制为仅将切割部分的体素信息置换为非切割对象物的体素信息。 0114 其中， 如图 7(c) 所示， 对于将作为非切割对象物的血管显示得容易看清这一点， 进一步优选控制成也一并置。
46、换被设定了与切割对象物不同的颜色信息的非切割对象物的 颜色信息。 说 明 书 CN 103702613 A 10 9/10 页 11 0115 (C) 0116 上述实施方式中， 作为用于形成三维图像的断层图像信息， 以使用了 X 射线 CT 图 像的例子进行了说明。但是， 本发明并不限定于此。 0117 例如， 也可以利用通过没有使用放射线的核磁共振图像 (MRI) 而获取的断层图像 信息等来形成三维图像。 0118 (D) 0119 上述实施方式中， 作为本发明涉及的切割模拟的一例， 列举了作为切割对象物而 指定肝脏 22、 作为非切割对象物而指定了血管 23 的例子进行了说明。但是， 本。
47、发明并不限 定于此。 0120 例如， 也可以将胃、 肺、 肾脏、 胰脏、 大肠、 小肠、 十二指肠等的其他脏器或骨骼设定 为切割对象物。 或者， 在实施对神经或骨骼周边存在的肿瘤等进行切割的模拟的情况下， 作 为非切割物也可以设定神经、 或者骨骼。 0121 再有， 作为非切割对象物甚至指定了血管的种类的情况下， 通过适当指定 CT 值， 也能够以不同颜色区分来进行显示使得动脉和静脉可分辨。 0122 (E) 0123 上述实施方式中， 列举了改变由鼠标4进行了切割指示的体素标记14中的切割对 象物的亮度信息以及颜色信息的双方来进行说明。但是， 本发明并不限定于此。 0124 例如， 也可以。
48、进行显示控制使得显示对象物的亮度信息以及颜色信息之中的至少 一方变化。 0125 (F) 0126 上述实施方式中， 作为对被切割的体素的体积进行计算的被切割体素标记算出显 示部 19 的输出， 也可以将由鼠标 4 输入的切割量 ( 体积 ) 显示在显示器 2。 0127 或者， 也可以将由鼠标 4 输入的切割深度显示在显示器 2。 0128 (G) 0129 上述实施方式中， 列举了一边观察在显示器 2 的显示画面上显示的三维图像一边 实施切割模拟的例子来进行说明。但是， 本发明并不限于此。 0130 例如， 也可以在表示体绘制结果的三维图像上， 将二维的断层图像追加投影至显 示器， 针对二维的断层图像实施切割动作。 0131 该情况下， 也能够实施切割模拟使得切割动作被反映在三维图像上。 0132 (H) 0133 本发明中， 也可以设置颜色信息设定部 21， 该颜色信息设定部 21 将体素信息保存 部10中保存的体素信息在显示器2变换为二维或者三维图像进行显示， 并且变更在显示器 2 显示的切割对象部中的由鼠标 4 指示的部分的颜色信息。 0134 也就是说， 对于显示器 2 上所显示的切割对象部， 例如只要对作为医生而在意的 部分有意地赋予颜色， 并在该状态下将体素标记 14 的集合体保存在体素标记保存部 11 中 即可。 0135 由此， 根据从。