生体力学シミュレーション研究プロジェクト

協力研究員（理研所属）：早坂智明

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malmodeler - 三次元医用画像から形状モデルをインタラクティブに作成するためのプログラム

　malmodeler は、CT や MRI などで得られた三次元医用画像から形状モデルをインタラクティブに作成するためのプログラムである。医用画像をボリュームイメージとして、作成中の形状モデルと重ね合わせて表示する機能を持つ。最近の廉価で強力なグラフィックスハードウェアを利用し、『普通』の PC でも実用的な速度で動作する。ウィンドウパラメータの調整 (ブライトネス、コントラスト、スレッショルドなど)、投影オペレータ (over、MIP など) の変更などがインタラクティブに可能であり、空間的な血管走行や形状が分かりやす
く表示された環境下で、人間の空間認知力を活用した直感的なモデリングが可能である。任意のトポロジーのポリゴンメッシュ、サブディビジョンサーフェイスにもとづいた複数編集解像度のメッシュ、センターラインとその直交断面での形状で定義された管状のメッシュ、などを編集対象のモデルとして扱うことができる（→ダウンロードページ(1),(2),(3)-(9)） (図1)。

図1 malmodeler での multi-resolution mesh を用いた centerline-based modeling

CREAM - 短時間で各種の血管病のリスク評価を行うための統合システム

図3 CREAM のユーザーインターフェイス (開発中の画面)

図4 抽出された血管のトポロジー

　モデリングの時間は malmodeler で短縮されたとは言え、大動脈弓部で十分から一時間は必要である。また計算に要する時間は短縮できていないなど、臨床応用の場で日常的に利用するための環境は以前として整っていない。そこで我々は、現場でのモデリングおよび計算を可能な限り回避することを基本として、短時間で各種の血管病のリスク評価を行うための統合システム『CREAM』を開発することにした。

『CREAM』の主要な要件は以下の通りである。

・	計算モデルと計算結果を格納するデータベースを備える。様々な血管走行、形状に対応した計算モデルをあらかじめ作成し、計算も行っておく。

・	新たな患者の血管画像から血管分岐のトポロジーや幾何的な特徴を抽出することができる。抽出されたパラメータにもとづいて類似モデルと計算結果をデータベースから検索し、可視化することができる。

・	必要な場合は新たな形状モデルを作成し、計算講師を生成、計算を行うことができる。モデルの作成には、患者個別の画像から半自動生成されたプロトタイプを利用できる。

・	画像のインポートからトポロジー抽出、トポロジーにもとづいたモデル検索、モデル作成、メッシュ生成、計算、結果可視化までの一連のワークフローを支援する一貫したユーザーインターフェイスを備える。

・	CT や MRI など既存のモダリティーと、DICOM を通じて連携する。

現時点ですでに概略設計とアーキテクチャ実装は終了し、ユーザーインターフェイスの実装テストを開始している（→ダウンロードページ(10)-(16)） (図2,3)。