安定した画像変形に基づく管腔臓器の仮想展開像生成法の改善

摘要

本論文では，CT像やMR像に代表される医用三次元濃淡画像の切開と変形を行うことで，胃，大腸，気管支といった管腔臓器の内壁面全体を1枚の画像として可視化する手法について述べる．内壁面の状態を忠実に再現するには，臓器の曲面形状を平らな形状に変形させながらも濃淡分布を正確に再構成する必要がある．しかし，これまで臓器の変形を節点とばねからなる簡易な力学モデルで計算する手法が多く，安定した変形が得られず，内壁面を正確に再現できないという問題がある．そこで本論文では，まず（1）質点とVoigt粘弾性要素を用いて臓器の力学的振舞いをモデル化し，（2）質点系の運動を解く安定な数値解法として知られているNewmark-β法を導入することで臓器の安定かつ高速な変形を実現する．また，（3）外壁面の法線に基づいて力を自動的に決定し，それを加えることで臓器をより平らな状態に展開する処理を提案する．本手法を実際の医用三次元CT像17例に適用したところ，従来より良好な胃と大腸並びに気管支の仮想展開像を生成できることを確認した．