JP5988088B2 - 描画プログラム、描画方法、および、描画装置 - Google Patents

Description

本発明は、描画プログラム、描画方法、および、描画装置に関する。

心臓は血液を拍出する臓器であり、その心臓の機能を再現する数値解析が行われている。心臓の数値解析において、心臓の内側の物理値分布を確認するために、仮想的に断面を生成して可視化することが知られている（たとえば、下記非特許文献１を参照。）。

Ｋｉｔｗａｒｅ，Ｉｎｃ．著 ＰａｒａＶｉｅｗ Ｕｓｅｒｓ Ｇｕｉｄｅ ２００４年９月１日 ｐｐ．７０−７１

しかしながら、心臓について或る特定の方向の連続的な物理値を観察したい場合、単に、特定の方向に直交する断面を複数表示しただけでは、複数の断面のどの位置が対応しているか、直感的に把握しづらいという問題がある。したがって、上述した従来技術では、心筋内部の物理値分布がわかりづらく概要を知るまでに時間がかかるという問題がある。このような問題は、心臓に限らず、肝臓、腎臓など他の臓器についても同様である。

１つの側面では、本発明は、臓器における連続的な物理値分布の視認性の向上を図ることを目的とする。

本発明の一側面によれば、臓器の各位置に応じた物理値を有する要素の集合である臓器モデルを取得し、所定の視点位置からの視線方向と所定の角度をなす前記臓器モデルと交わる複数の平面を設定し、前記要素の集合のうち、設定された前記複数の平面と交わる要素に対応する物理値を、前記複数の平面が前記臓器モデルの要素とそれぞれ交わる面である複数の要素の断面に割り当て、前記対応する物理値が割り当てられた前記臓器モデルの前記複数の要素の断面を、前記対応する物理値に基づいて描画させる描画プログラム、描画方法、および、描画装置が提案される。

本発明の一側面によれば、臓器における連続的な物理値分布の視認性の向上を図ることができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる心臓モデルの断面描画例を示す説明図である。 図２は、実施の形態１にかかる描画装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 図３は、実施の形態１にかかる描画装置の機能的構成例を示すブロック図である。 図４は、実施の形態１にかかる心臓モデルのデータ構造例を示す説明図である。 図５は、実施の形態１にかかるテトラ要素ｔｉを示す説明図である。 図６は、実施の形態１にかかる設定部によるモデル断面の設定例を示す説明図である。 図７は、実施の形態１にかかる要素断面の検出例１を示す説明図である。 図８は、実施の形態１にかかる要素断面の検出例２を示す説明図である。 図９は、実施の形態１にかかる要素断面のデータ構造例を示す説明図である。 図１０は、実施の形態１にかかるカラーマップの一例を示す説明図である。 図１１は、実施の形態１にかかる描画処理手順例を示すフローチャートである。 図１２は、心臓モデルの断面描画例を示す説明図である。 図１３は、基準面の設定方法を示す説明図である。 図１４は、モデル断面の設定方法を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる描画プログラム、描画方法、および、描画装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、臓器の一例として心臓の３次元モデルを用いて説明するが、心臓以外の他の臓器の３次元モデルでも実現可能である。

（実施の形態１）
＜心臓モデルの断面描画例＞
図１は、実施の形態１にかかる心臓モデルの断面描画例を示す説明図である。図１において、（Ａ）は心臓の３次元モデルを示す。心臓の３次元モデルを、以下、「心臓モデル」と称す。心臓モデル１００は、たとえば、テトラ要素と呼ばれる四面体の要素（非構造格子データ）の集合であり、各テトラ要素は、当該テトラ要素の配置位置に応じた物理値を持つ。物理値は、テトラ要素に対応する心筋の挙動を示す各種の値であり、たとえば、仕事力［ＫＰａ］や、仕事［Ｊ／ｍｌ］、仕事率［Ｊ／ｓ・ｍｌ］が物理値に採用される。

本実施の形態にかかる描画装置は、心臓モデル１００に対し基準面を設定する。図１では例として、左心房と左心室との間にある僧帽弁の弁輪を含む面が基準面Ｓ１である。また、描画装置は、基準面Ｓ１上の視点からみて奥行側に、回転軸を設定する。そして、描画装置は、回転軸Ａ周りに所定角度ずつ基準面Ｓ１を回転させた場合の断面を複数設定する。心臓モデル１００の各断面は、心臓モデル１００の左心室を構成するテトラ要素を通過した断面の集合となる。

なお、心臓モデル１００の断面を「モデル断面」と称し、モデル断面がテトラ要素を通過した要素にできる断面を、「要素断面」と称す。モデル断面には、モデル断面を含むテトラ要素が持つ物理値が割り当てられる。描画装置は、レンダリング処理、すなわち、各モデル断面を、その内部の要素断面ごとに、当該要素断面が持つ物理値に応じた着色をおこなう。

（Ｂ）は、視点から見た各モデル断面Ｃ１〜Ｃ３の描画状態を示す。各モデル断面Ｃ１〜Ｃ３では、要素断面に物理値に応じた着色が施されている。したがって、基準面Ｓ１から回転させた各モデル断面Ｃ１〜Ｃ３を表示することにより、視点Ｐ０からみて、手前側のモデル断面Ｃ１から奥行側のモデル断面Ｃ３に至るまでの物理値分布の変化が視認しやすくなる。

（描画装置のハードウェア構成例）
図２は、実施の形態１にかかる描画装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図２において、描画装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３と、磁気ディスクドライブ２０４と、磁気ディスク２０５と、光ディスクドライブ２０６と、光ディスク２０７と、ディスプレイ２０８と、Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２０９と、キーボード２１０と、マウス２１１と、スキャナ２１２と、プリンタ２１３と、を備えている。また、各構成部はバス２００によってそれぞれ接続されている。

ここで、ＣＰＵ２０１は、描画装置の全体の制御を司る。ＲＯＭ２０２は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１のワークエリアとして使用される。磁気ディスクドライブ２０４は、ＣＰＵ２０１の制御にしたがって磁気ディスク２０５に対するデータのリード／ライトを制御する。磁気ディスク２０５は、磁気ディスクドライブ２０４の制御で書き込まれたデータを記憶する。

光ディスクドライブ２０６は、ＣＰＵ２０１の制御にしたがって光ディスク２０７に対するデータのリード／ライトを制御する。光ディスク２０７は、光ディスクドライブ２０６の制御で書き込まれたデータを記憶したり、光ディスク２０７に記憶されたデータをコンピュータに読み取らせたりする。

ディスプレイ２０８は、カーソル、アイコンあるいはツールボックスをはじめ、文書、画像、機能情報などのデータを表示する表示装置である。このディスプレイ２０８は、たとえば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどを採用することができる。

インターフェース（以下、「Ｉ／Ｆ」と略する。）２０９は、通信回線を通じてＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネットなどのネットワーク２１４に接続され、このネットワーク２１４を介して他の装置に接続される。そして、Ｉ／Ｆ２０９は、ネットワーク２１４と内部のインターフェースを司り、外部装置からのデータの入出力を制御する。Ｉ／Ｆ２０９には、たとえばモデムやＬＡＮアダプタなどを採用することができる。

キーボード２１０は、文字、数字、各種指示などの入力のためのキーを備え、データの入力をおこなう。また、タッチパネル式の入力パッドやテンキーなどであってもよい。マウス２１１は、カーソルの移動や範囲選択、あるいはウィンドウの移動やサイズの変更などをおこなう。ポインティングデバイスとして同様に機能を備えるものであれば、トラックボールやジョイスティックなどであってもよい。

スキャナ２１２は、画像を光学的に読み取り、描画装置内に画像データを取り込む。なお、スキャナ２１２は、ＯＣＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｒｅａｄｅｒ）機能を持たせてもよい。また、プリンタ２１３は、画像データや文書データを印刷する。プリンタ２１３には、たとえば、レーザプリンタやインクジェットプリンタを採用することができる。なお、光ディスクドライブ２０６、光ディスク２０７、ディスプレイ２０８、キーボード２１０、マウス２１１、スキャナ２１２、およびプリンタ２１３の少なくともいずれか１つは、なくてもよい。

（描画装置の機能的構成例）
図３は、実施の形態１にかかる描画装置の機能的構成例を示すブロック図である。描画装置３００は、取得部３０１と、設定部３０２と、割当部３０３と、描画部３０４と、を有する。取得部３０１、設定部３０２、割当部３０３、および、描画部３０４は、具体的には、たとえば、図２に示したＲＡＭ２０３、磁気ディスク２０５、光ディスク２０７などの記憶装置に記憶されたプログラムを、ＣＰＵ２０１に実行させることによりその機能を実現する。

取得部３０１は、臓器の各位置に応じた物理値を有する要素の集合である臓器モデルを取得する。臓器モデルは、シミュレーションにより挙動が解析された３次元モデルであり、記憶装置に記憶される。取得部３０１は、具体的には、たとえば、臓器モデルとして上述した心臓モデル１００を記憶装置から読み出す。

図４は、実施の形態１にかかる心臓モデル１００のデータ構造例を示す説明図である。心臓モデル１００は、ＩＤ項目と、第１頂点項目〜第４頂点項目と、重心項目と、物理値項目と、属性項目と、断面通過項目と、を有し、テトラ要素ごとに、各項目の値を有するデータ構造である。

ＩＤ項目には、テトラ要素のＩＤ：ｉ（ｉとテトラ要素の総数ｎはそれぞれ、１≦ｉ≦ｎの関係を満たす整数）が格納される。ＩＤとは、テトラ要素を一意に識別する識別情報である。ＩＤ：ｉのテトラ要素を、テトラ要素ｔｉとする。第１頂点項目〜第４頂点項目には、テトラ要素ｔｉの第１頂点ｖ１（ｔｉ）〜第４頂点ｖ４（ｔｉ）の頂点座標値が格納される。便宜上、座標値についても、ｖ１（ｔｉ）〜ｖ４（ｔｉ）と表記する。第１頂点ｖ１（ｔｉ）〜第４頂点ｖ４（ｔｉ）とは、四面体であるテトラ要素の各頂点である。

重心項目には、テトラ要素ｔｉの重心ｇ（ｔｉ）となる重心座標値が格納される。便宜上、座標値についても、ｇ（ｔｉ）と表記する。物理値項目には、テトラ要素ｔｉに割り当てられた物理値ｅ（ｔｉ）が格納される。上述したように、物理値は、テトラ要素に対応する心筋の挙動を示す値であり、たとえば、仕事力［ＫＰａ］や、仕事［Ｊ／ｍｌ］、仕事率［Ｊ／ｓ・ｍｌ］が採用される。

属性項目には、テトラ要素ｔｉの属性が格納される。属性の設定は任意とする。属性とは、テトラ要素ｔｉの特徴を示す情報であり、たとえば、心臓のどの部位であるかを示す情報である。たとえば、テトラ要素ｔｉが僧帽弁の弁輪に位置する場合には、弁輪であることを示す情報がテトラ要素ｔｉの属性項目に格納される。したがって、弁輪を含む面を切り出したい場合には、属性項目を参照することにより、描画装置３００は、弁輪のテトラ要素ｔｉを含む要素群を抽出することができる。

断面通過項目には、断面通過フラグが格納される。断面通過フラグとは、テトラ要素ｔｉをモデル断面が通過したか否かを示す識別子である。本例では、断面通過フラグが「１」の場合はテトラ要素ｔｉをモデル断面が通過したことを示し、「０」の場合はテトラ要素ｔｉをモデル断面が通過していないことを示す。断面通過フラグは、設定部３０２により付与される情報である。

図５は、実施の形態１にかかるテトラ要素ｔｉを示す説明図である。テトラ要素ｔｉの形状は第１頂点ｖ１（ｔｉ）〜第４頂点ｖ４（ｔｉ）を有する四面体である。また、重心ｇ（ｔｉ）には、物理値ｅ（ｔｉ）が割り当てられる。

図３に戻り、設定部３０２は、所定の視点Ｐ０からの視線方向と所定の角度をなす臓器モデルと交わる複数の平面を設定する。具体的には、設定部３０２は、設定した視点Ｐ０からの視線方向と鋭角をなす臓器モデルの断面を複数設定する。たとえば、基準面Ｓ１内において視線方向に直交する線分を回転軸Ａとした場合、回転軸Ａを基準として基準面Ｓ１を複数の異なる回転角度で回転させることにより、視線方向と鋭角をなす臓器モデルの断面を複数設定する。なお、視点Ｐ０の位置は、臓器モデルの内外を問わない。

たとえば、図１に示したように、心臓モデル１００の場合、描画装置３００は、たとえば、弁輪と交わる面を基準面Ｓ１とする。描画装置３００は、たとえば、心臓モデル１００の属性項目を参照することにより抽出される要素群と交わる面を基準面Ｓ１とする。また、ユーザ操作により、設定してもよい。ユーザ操作の場合、描画装置３００は、ユーザが任意に指定した３点を平面方程式に与えて解くことにより基準面Ｓ１を設定することができる。

そして、設定部３０２は、基準面Ｓ１を用いて回転軸Ａを設定する。具体的には、たとえば、設定部３０２は、視点Ｐ０と基準面Ｓ１を結ぶ線分が基準面Ｓ１に対して直交する線分を、視点Ｐ０から基準面Ｓ１に向かう視線方向に設定する。このあと、設定部３０２は、視線方向と鋭角をなすモデル断面を複数設定する。なお、視点Ｐ０は、臓器モデルの外部または臓器モデルの内部のいずれに設定してもよい。

図６は、実施の形態１にかかる設定部３０２によるモデル断面の設定例を示す説明図である。（Ａ）は、弁輪６００を含む基準面Ｓ１を示す。（Ｂ）は、視線方向の設定を示す。（Ａ）により基準面Ｓ１を設定したあと、描画装置３００は、視点Ｐ０から基準面Ｓ１に向かい、基準面Ｓ１に直交する線分を視線方向に設定する。具体的には、たとえば、心臓内部の心筋の状態を視認したいので、設定部３０２は、基準面Ｓ１の弁輪６００において最も視点Ｐ０から離れている点Ｐ１を検出する。そして、設定部３０２は、視点Ｐ０から基準面Ｓ１に向かい、検出した点Ｐ１から所定距離ｄ０離れた位置で基準面Ｓ１に直交する点Ｐ２を検出する。そして、設定部３０２は、視点Ｐ０を始点とし点Ｐ２を終点とするベクトルを視線方向ベクトルＶに設定する。視線方向ベクトルＶが指し示す方向が視線方向となる。視線方向ベクトルＶと基準面Ｓ１とのなす角度α０は鋭角となる。

（Ｃ）また、設定部３０２は、回転軸Ａ周りに基準面Ｓ１を回転させた位置となるモデル断面を設定する。モデル断面の枚数および回転軸Ａの回転角は、たとえば、ユーザ操作により設定される。（Ｃ）の場合は、モデル断面の枚数は３枚、回転角はθ１〜θ３に設定される。また、各モデル断面Ｃ１〜Ｃ３と視線方向ベクトルＶとのなす角度α１〜α３は鋭角に設定される。これにより、各モデル断面Ｃ１〜Ｃ３が視点Ｐ０から視認しやすい状態で表示されることになる。なお、設定部３０２は、モデル断面Ｃ１〜Ｃ３と交わるテトラ要素ｔｉの断面通過フラグを「０」から「１」に設定する。これにより、モデル断面をと交わるテトラ要素ｔｉが特定できることになる。

図３に戻り、割当部３０３は、要素の集合のうち、設定された複数の平面と交わる要素に対応する物理値を、複数の平面が臓器モデルの要素とそれぞれ交わる面である複数の要素の断面に割り当てる。割当部３０３は、具体的には、要素の集合のうち、断面と交わる特定の要素が有する物理値を、臓器モデルの断面が特定の要素と交わることにより得られる特定の要素の断面に割り当てる。割当部３０３は、たとえば、心臓モデル１００を構成するテトラ要素群のうち、モデル断面Ｃ１〜Ｃ３と交わる特定のテトラ要素、すなわち、断面通過フラグが「１」であるテトラ要素ｔｉを、心臓モデル１００のデータ構造から特定する。つぎに、割当部３０３は、モデル断面Ｃ１〜Ｃ３が特定のテトラ要素を通過した場合に形成される要素断面を検出する。

図７は、実施の形態１にかかる要素断面の検出例１を示す説明図である。図７において、割当部３０３は、あるモデル断面Ｃｋ（ｋはモデル断面の番号）がテトラ要素ｔｉと交わる要素断面ｃｋｊを検出する。ｊは要素断面の番号である。要素断面ｃｋｊは、第１頂点ｕ１（ｃｋｊ）〜第３頂点ｕ３（ｃｋｊ）を有する三角形である。要素断面ｃｋｊには、検出元のテトラ要素ｔｉの物理値ｅ（ｔｉ）が割り当てられる。

図８は、実施の形態１にかかる要素断面の検出例２を示す説明図である。図８において、割当部３０３は、あるモデル断面Ｃｋがテトラ要素ｔｉと交わる要素断面ｃｋｊを検出する。ｊは要素断面の番号である。図８の例では、要素断面ｃｋｊの形状は四角形である。この場合、要素断面ｃｋｊを２つの三角形の要素断面ｃｋｊ１、ｃｋｊ２に分割する。要素断面ｃｋｊ１は、第１頂点ｕ１１（ｃｋｊ）〜第３頂点ｕ３１（ｃｋｊ）を有する三角形である。要素断面ｃｋｊ２は、第１頂点ｕ１２（ｃｋｊ）〜第３頂点ｕ３２（ｃｋｊ）を有する三角形である。要素断面ｃｋｊ１，ｃｋｊ２には、ともに、検出元のテトラ要素ｔｉの物理値ｅ（ｔｉ）が割り当てられる。このように、要素断面ｃｋｊを分割することにより、モデル断面の解像度が向上する。

また、描画部３０４は、対応する物理値が割り当てられた臓器モデル１００の複数の要素の断面を、対応する物理値に基づいて描画する。具体的には、たとえば、描画部３０４は、三角形状のポリゴンを処理単位として法線を求め着色をおこなうレンダリング処理を実行する。したがって、要素断面を三角形状にすることにより、既存のレンダリング処理を採用することができる。

図９は、実施の形態１にかかる要素断面のデータ構造例を示す説明図である。要素断面は、ＩＤ項目、第１頂点項目〜第３頂点項目、物理値項目を有し、要素断面ごとに、各項目の値を有するデータ構造である。

ＩＤ項目には、要素断面のＩＤ：ｊ（ｊと後述するモデル断面Ｃｋ内の要素断面の総数ｍｋとはそれぞれ、１≦ｊ≦ｍｋの関係を満たす整数）が格納される。ｋは、要素断面を有するモデル断面Ｃｋを識別する番号である。ｍｋは、モデル断面Ｃｋ内の要素断面の総数である。ＩＤとは、要素断面を一意に識別する識別情報である。モデル断面Ｃｋ内のＩＤ：ｊの要素断面を、要素断面ｃｋｊとする。第１頂点項目〜第３頂点項目には、要素断面ｃｋｊの第１頂点ｕ１（ｃｋｊ）〜第３頂点ｕ３（ｃｋｊ）の頂点座標値が格納される。便宜上、座標値についても、ｕ１（ｃｋｊ）〜ｕ３（ｃｋｊ）と表記する。第１頂点ｕ１（ｃｋｊ）〜第３頂点ｕ３（ｃｋｊ）とは、三角形である要素断面ｃｋｊの各頂点である。物理値項目には、要素断面ｃｋｊに対応する物理値ｅ（ｃｋｊ）が格納される。たとえば、要素断面ｃｋｊが検出されたテトラ要素ｔｉに割り当てられた物理値ｅ（ｔｉ）が物理値ｅ（ｃｋｊ）として格納される。

描画部３０４は、特定の要素の物理値が特定の要素の断面に割り当てられた臓器モデルの各断面を、特定の要素の物理値に基づいて描画する。具体的には、たとえば、描画部３０４は、要素断面ｃｋｊを有するモデル断面Ｃｋを、要素断面ｃｋｊに割り当てられた物理値によりレンダリングする。具体的には、描画部３０４は、記憶装置に記憶されているカラーマップを参照してレンダリングを実行する。

図１０は、実施の形態１にかかるカラーマップの一例を示す説明図である。カラーマップには、物理値ごとにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色の値が設定されている。カラーマップの物理値は、実際の物理値そのものでもよく、実際の物理値を正規化した値でもよい。たとえば、仕事力の場合は、０〜２００［ｋＰａ］の範囲をとるため、カラーマップの物理値の範囲［０〜１０］に対応付けて正規化される。仕事（たとえば、−０．１８〜０．０９［Ｊ／ｍｌ］）や仕事率（たとえば、−１０〜１１０［Ｊ・Ｓ・ｍｌ］）の場合も同様である。描画部３０４は、カラーマップを参照して、要素断面ｃｋｊごとに該当するＲＧＢの値を抽出して、レンダリングを実行する。これにより、図１の（Ｂ）に示したようなモデル断面が表示される。

＜描画処理手順＞
図１１は、実施の形態１にかかる描画処理手順例を示すフローチャートである。まず、描画装置３００は、取得部３０１により心臓モデル１００などの臓器モデルを取得し（ステップＳ１１０１）、設定部３０２により、モデル断面を設定する（ステップＳ１１０２）。そして、描画装置３００は、未選択のモデル断面があるか否かを判断する（ステップＳ１１０３）。未選択のモデル断面がある場合（ステップＳ１１０３：Ｙｅｓ）、描画装置３００は、未選択のモデル断面を１つ選択する（ステップＳ１１０４）。そして、描画装置３００は、選択モデル断面と交わる未選択のテトラ要素ｔｉがあるか否かを判断する（ステップＳ１１０５）。未選択のテトラ要素ｔｉがある場合（ステップＳ１１０５：Ｙｅｓ）、描画装置３００は、未選択のテトラ要素ｔｉを１つ選択する（ステップＳ１１０６）。

そして、描画装置３００は、選択テトラ要素ｔｉでの要素断面を検出する（ステップＳ１１０７）。描画装置３００は、検出した要素断面の形状が三角形であるか否かを判断する（ステップＳ１１０８）。三角形である場合（ステップＳ１１０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１０に移行する。一方、三角形でない場合（ステップＳ１１０８：Ｎｏ）、描画装置３００は、四角形である要素断面を、２つの三角形に分割して（ステップＳ１１０９）、ステップＳ１１１０に移行する。このように、三角形状の要素断面が検出されると、図９に示した要素断面のデータ構造が構築されることになる。

ステップＳ１１１０において、描画装置３００は、割当部３０３により、選択テトラ要素ｔｉの物理値を、三角形の要素断面に割り当てる（ステップＳ１１１０）。具体的には、描画装置３００は、要素断面のデータ構造において、検出した要素断面のレコードに、選択テトラ要素ｔｉの物理値を格納する。このあと、ステップＳ１１０５に戻る。

ステップＳ１１０５において、選択モデル断面と交わる未選択テトラ要素ｔｉがない場合（ステップＳ１１０５：Ｎｏ）、描画装置３００は、ステップＳ１１０３に戻る。ステップＳ１１０３において、未選択のモデル断面がない場合（ステップＳ１１０３：Ｎｏ）、各モデル断面を構成する要素断面の各々に物理値が割り当てられたことになる。したがって、描画装置３００は、描画部３０４により、レンダリング処理を実行する（ステップＳ１１１１）。これにより、図１の（Ｂ）に示したように、視点Ｐ０からの各モデル断面が表示されることになる。

（実施の形態２）
＜心臓モデル１００の断面描画例＞
つぎに、実施の形態２について説明する。実施の形態１では、回転軸Ａから基準面Ｓ１を回転させることにより、複数のモデル断面を設定したが、実施の形態２では、複数の互いに平行なモデル断面を設定する。たとえば、上述した心臓モデル１００の場合、各モデル断面の物理値の連続性が確認しやすくなる。なお、モデル断面の設定以外の構成および処理については、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。

図１２は、心臓モデル１００の断面描画例を示す説明図である。図１２において、（Ａ）は心臓モデル１００を示す。描画装置３００は、心臓モデル１００に対し基準面Ｓ２を設定する。図１２では例として、上下方向に心臓モデル１００と交わる断面が基準面Ｓ２である。基準面Ｓ２は、心尖部１２００と交わる断面とする。複数のモデル断面Ｃ1〜Ｃ３は、基準面Ｓ２に基づいて設定される。設定方法については後述する。

（Ｂ）は、視点Ｐ０から見た各モデル断面Ｃ1〜Ｃ３の描画状態を示す。各モデル断面Ｃ1〜Ｃ３では、要素断面に物理値に応じた色が施されている。したがって、基準面Ｓ２の回転方向に沿って各モデル断面Ｃ1〜Ｃ３を表示することにより、各モデル断面Ｃ1〜Ｃ３の物理値の連続性が確認しやすくなる。

図１３は、基準面Ｓ１の設定方法を示す説明図である。図１３において、符号１３０１は、僧帽弁であり、符号１３０２は大動脈弁である。僧帽弁１３０１、大動脈弁１３０２、心尖部１２００は、テトラ要素ｔｉにおいてそれぞれ属性として設定されている場合は、設定部３０２により自動的に設定可能である。また、設定部３０２は、ユーザ操作により、僧帽弁１３０１、大動脈弁１３０２、心尖部１２００を示すデータを設定することとしてもよい。

符号１３１０は、僧帽弁１３０１の重心であり、符号１３２０は大動脈弁１３０２の重心である。僧帽弁１３０１の重心１３１０は、設定部３０２が、僧帽弁１３０１を構成するテトラ要素群の座標値により計算してもよく、ユーザ操作により設定することとしてもよい。また、大動脈弁１３０２の重心１３２０についても同様である。また、符号１３３０は、僧帽弁１３０１の重心１３１０と大動脈弁１３０２の重心１３２０とを結ぶ線分Ｌ１の２等分点である。２等分点１３３０は、設定部３０２により、僧帽弁１３０１の重心１３１０と大動脈弁１３０２の重心１３２０により算出される。そして、心尖部１２００と２等分点１３３０とを通り、かつ、線分Ｌ１に直交する面が基準面Ｓ２となる。また、心尖部１２００と２等分点１３３０とを通る線分Ｌ０が心軸、すなわち、心臓の血流方向に相当する。

図１４は、モデル断面の設定方法を示す説明図である。図１４では、モデル断面の枚数を３枚とする。描画装置３００では、設定部３０２により、モデル断面Ｃ１〜Ｃ３の姿勢を決める２つの角度θ、φが設定される。θは、モデル断面Ｃ１〜Ｃ３内の第１線分と基準面Ｓ１内の線分とのなす角度であり、例として直角とする。第１線分とは、僧帽弁１３０１の重心１３１０と大動脈弁１３０２の重心１３２０とを通過する線分Ｌ１である。

基準面Ｓ２内の線分とは、心尖部１２００と２等分点１３３０とを通過する線分Ｌ０である。φは、基準面Ｓ２内の線分Ｌ０とモデル断面Ｃ１〜Ｃ３内の第２線分Ｌ２とのなす角度である。第２線分Ｌ２とは、第１線分Ｌ１に直交し、かつ、第１線分Ｌ１と基準面Ｓ２内の線分Ｌ０との交点を通過する線分である。θおよびφは、ユーザ操作により設定可能である。なお、θおよびφは、各モデル断面Ｃ１〜Ｃ３に共通の値であるため、各モデル断面Ｃ１〜Ｃ３は平行となる。また、隣接するモデル断面の間隔は等間隔とする。モデル断面の間隔もユーザ操作により設定可能である。

モデル断面Ｃ１〜Ｃ３は、φを調整することにより視線方向と鋭角をなす。具体的には、視点Ｐ０と視線方向が決まっている状態では、視線方向とモデル断面Ｃ１〜Ｃ３とのなす角度αが鋭角となるように、φを設定すればよい。このようにモデル断面Ｃ１〜Ｃ３を設定することにより、図１２の（Ｂ）に示したように、各モデル断面を表示することができる。

このように、実施の形態１、２によれば、臓器における連続的な物理値分布の視認性の向上を図ることができる。また、臓器を通過する複数のモデル断面を設定し、モデル断面上に物理値を表示することにより、ユーザにとって複数のモデル断面全体の分布がつかみやすくなる。また、各モデル断面を臓器の構造に合わせて設定することにより、効率よく観察することが可能となる。

具体的には、心臓において、血流の方向は、拡張期においては僧帽弁から心尖部方向、拍出期においては心尖部から大動脈弁の方向となる。したがって、血流の方向と直交するモデル断面を複数設定することにより、体の前面側に開いたようにモデル断面を展開することができる。正面から、たとえば、視線方向から観察する場合、視線方向とモデル断面とのなす角度が鋭角となり、複数のモデル断面全体の分布を観察し易い状態で表示することができる。

また、要素断面の形状が四角形の場合、２個の三角形に分割することにより、モデル断面での解像度の向上を図ることができる。また、要素断面を三角形状にすることにより、既存のレンダリング処理を採用することができる。したがって、レンダリング処理を修正する必要がなく、レンダリング処理を効率的に実行することができる。

以上説明したように、描画プログラム、描画方法、および、描画装置によれば、臓器における連続的な物理値分布の視認性の向上を図ることができる。

１００ 心臓モデル
３００ 描画装置
３０１ 取得部
３０２ 設定部
３０３ 割当部
３０４ 描画部
Ｃ１〜Ｃ３ モデル断面

Claims (7)

1. コンピュータに、
   臓器の各位置に応じた物理値を有する要素の集合である臓器モデルを取得させ、
   所定の視点位置からの視線方向と所定の角度をなす前記臓器モデルと交わる複数の平面を設定させ、
   設定された前記複数の平面が前記臓器モデルの要素とそれぞれ交わる面である複数の要素の断面の形状が四角形である場合、前記四角形の形状の前記要素の断面を２個の三角形に分割させ、
   前記要素の集合のうち、前記複数の平面と交わる要素に対応する物理値を、前記複数の要素の断面に割り当てさせ、分割された２個の三角形の形状の要素の断面の各々に、分割前の前記四角形の形状の前記要素の断面の物理値を割り当てさせ、
   前記対応する物理値が割り当てられた前記臓器モデルの前記複数の要素の断面を、前記対応する物理値に基づいて描画させる、ことを特徴とする描画プログラム。
2. 前記描画プログラムは、
   前記コンピュータに、
   前記複数の平面を設定させる場合、
   前記臓器モデルと交わり前記視線方向と所定の角度をなす基準面内において前記視線方向に直交する線分を回転軸として前記基準面を複数の異なる回転角度で回転させて、前記視線方向と所定の角度をなす複数の平面を設定させることを特徴とする請求項１に記載の描画プログラム。
3. 前記臓器モデルは、心臓の臓器モデルであり、
   前記描画プログラムは、
   前記コンピュータに、
   前記心臓の弁輪を通過する面を前記基準面として、前記視線方向と所定の角度をなす複数の平面を設定させることを特徴とする請求項２に記載の描画プログラム。
4. 前記描画プログラムは、
   前記コンピュータに、
   前記臓器モデルと交わる基準面に直交し前記視線方向と所定の角度をなす複数の平面を設定させることを特徴とする請求項１に記載の描画プログラム。
5. 前記臓器モデルは、心臓の臓器モデルであり、
   前記描画プログラムは、
   前記コンピュータに、
   前記心臓の血流方向となる線分を含む面を前記基準面として、前記視線方向と所定の角度をなす複数の平面を設定させることを特徴とする請求項４に記載の描画プログラム。
6. コンピュータが、
   臓器の各位置に応じた物理値を有する要素の集合である臓器モデルを取得し、
   所定の視点位置からの視線方向と所定の角度をなす前記臓器モデルと交わる複数の平面を設定し、
   設定された前記複数の平面が前記臓器モデルの要素とそれぞれ交わる面である複数の要素の断面の形状が四角形である場合、前記四角形の形状の前記要素の断面を２個の三角形に分割し、
   前記要素の集合のうち、前記複数の平面と交わる要素に対応する物理値を、前記複数の要素の断面に割り当て、分割された２個の三角形の形状の要素の断面の各々に、分割前の前記四角形の形状の前記要素の断面の物理値を割り当て、
   前記対応する物理値が割り当てられた前記臓器モデルの前記複数の要素の断面を、前記対応する物理値に基づいて描画させる、ことを特徴とする描画方法。
7. 臓器の各位置に応じた物理値を有する要素の集合である臓器モデルを取得する取得部と、
   所定の視点位置からの視線方向と所定の角度をなす前記臓器モデルと交わる複数の平面を設定する設定部と、
   設定された前記複数の平面が前記臓器モデルの要素とそれぞれ交わる面である複数の要素の断面の形状が四角形である場合、前記四角形の形状の前記要素の断面を２個の三角形に分割する分割部と、
   前記要素の集合のうち、前記複数の平面と交わる要素に対応する物理値を、前記複数の要素の断面に割り当て、分割された２個の三角形の形状の要素の断面の各々に、分割前の前記四角形の形状の前記要素の断面の物理値を割り当てる割当部と、
   前記対応する物理値が割り当てられた前記臓器モデルの前記複数の要素の断面を、前記対応する物理値に基づいて描画する描画部と、
   を有することを特徴とする描画装置。
   

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