2021-002611

（１）明細書の記載事項

引用文献１の明細書には次の各記載がある。

「【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【０００１】

本発明は診断撮像のシステムおよび方法に関するものである。診断医療画像のモデルベースの画像セグメンテーションとの関連で格別の用途を見出し、特にその関連で記述されることになる。例としてＣＴ断層撮影との関連で記述するが、本発明が３Ｄ画像表現を生成するその他の診断撮像技法にも等しく適用可能であることは理解されるであろう。」

「【０００４】

特定の患者の解剖学的構造に合うよう容易に適合させられる、モデルベースの画像の画像セグメンテーションを提供するための方法および装置が必要とされている。本発明は上に述べた問題その他を克服する新しく、改良された撮像装置および方法を提供する。」

「【００１１】

図１を参照すると、撮像システム１０の動作はオペレーターワークステーション１２から制御される。オペレーターワークステーション１２は、必要な画像処理機能および動作を実行するためのハードウェア手段１４およびソフトウェア手段１６を含んでいる。典型的には撮像システム１０は非回転ガントリー２０を含むＣＴスキャナ１８のような診断撮像装置を含んでいる。Ｘ線管２２が回転ガントリー２４に取り付けられている。開口２６がＣＴスキャナ１８の検査領域を定義する。放射線検出器２８のアレイがＸ線管２２からの放射線を該Ｘ線が検査領域２６を通過したのちに受信するために回転ガントリー２４上に配置されている。あるいはまた、非回転ガントリー２０上に検出器のアレイ２８が配置されていてもよい。

【００１２】

典型的には、撮像技師はワークステーション１２を使ってスキャンを実行する。スキャナ１８からの診断データは再構成プロセッサ３０によって３Ｄ電子画像表現に再構成され、診断画像メモリ３２に保存される。再構成プロセッサ３０はワークステーション１２、スキャナ１８に組み込まれていてもよいし、あるいは複数のスキャナおよびワークステーションの間での共有リソースであってもよい。診断画像メモリ３２は好ましくは対象者の検査領域の三次元的な画像表現を保存する。ビデオプロセッサ３４はその三次元的な画像表現をビデオモニタ３６上での標示のために適切なフォーマットに変換する。オペレーターは、マウス、タッチスクリーン、タッチパッド、キーボードまたはその他の装置のようなオペレーター入力装置３８を使って、ワークステーション１２に入力を与える。

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【００１３】

引き続き図１を参照し、さらに図２を参照すると、器官モデルデータベース５０が特定の器官の所定のモデル５２および関心のある放射線療法治療領域に対応しうる関心のある領域の概略的な形状、たとえば放射線で治療すべき腫瘍形状を近似する形状を保存する。

典型的には、器官モデル５２は表面を記述する一組の多角形として定義される。好ましくは多角形は三角形であり、柔軟性のある三角形メッシュ５４によって表現される。基本的な構造は、（ｘ，ｙ，ｚ）座標の形の頂点のリストと各多角形をなす頂点（たとえば各三角形は３つの頂点をもつ）を同定する多角形のリストである。基本的な構造およびそのような三角形構造を使っての画像の自動セグメンテーションの保存は、Ｗｅｅｓｅｅｔａｌ．によるＩｍａｇｅＳｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎと題する係属中の米国特許出願第１０／０９１，０４９号、公開番号第２００２／０１８２４６６Ａ１においてより完全に記載されている。

【００１４】

図１の参照を続けると、ユーザーはある器官のモデルを器官モデルデータベース５０からモデル選択手段６０を通じて選択する。好ましくは、ソフトウェア１６は、ユーザーがモデル選択を、モニタ３６上で診断画像と器官モデルとの重ね合わせを見ながら器官モデルを当該画像データによって表されている対象者の解剖構造上にドラッグアンドドロップすることによってできるようにするユーザーインターフェース手段を含んでいる。さまざまな表示が考えられる。ある有利な表示フォーマットでは、ある共通点で交わる３Ｄ画像内の３つの直交スライスがモニタの各象限に同時に表示される。その交点をずらしたり、および／または器官モデルをドラッグしたりすることによって、三方向すべてにおける適合が容易にチェックされる。

【００１５】

ユーザーは、当該画像上でモデル全体に変換を適用する一組のグローバルツール６２を使ってモデルの器官への最良のあてはめを行う。グローバルツール６２は回転、並進およびスケーリングツールを含んでおり、ユーザーはそれによりモデルを回転、並進およびスケーリングさせることができる。グローバルツール６２はモデルの各（ｘ，ｙ，ｚ）方向上でのマウス３８の使用によって適用される。たとえばマウスの移動が並進、スケーリングまたは回転に変換され、モデル中のすべての頂点がその定義された並進、スケーリングまたは回転によって変換されるようにされる。

【００１６】

自動セグメンテーション手段または工程６４は、前記最良あてはめモデルを、関心のある解剖学的構造の境界に適応させる。前記交点をスライドさせることにより、ユーザーはさまざまな方向およびスライスにおいてあてはめをチェックすることができる。ユーザーが、自動セグメンテーション工程６４の結果が、たとえば所望のセグメンテーション精度が達成されていないなど満足いくものでないと判定した場合、ユーザーは画像修正手段６６を通じた画像修正を開始する。画像修正手段６６は、ユーザーがモデル５２の局所的領域を操作して画像データをより精度よく一致させる、あるいはユーザーの嗜好に一致させることができるようにする一組の手動ローカルツール６８を含んでいる。あるいはまた、ユーザーが自動セグメンテーションが可能でないと判断したときには、自動セグメンテーション工程６４はスキップされる。ローカルツール６８は３つの主要機能を有している：修正すべき局所的領域（頂点）の選択、頂点を変換する方法、およびマウスの動きを前記変換を定義するパラメータに翻訳することである。

【００１７】

頂点の選択は、マウス位置からの距離に基づいて、あるいはマウス位置に最も近い頂点からの近隣頂点層に基づいて行われる。前者の場合、マウスからある指定された距離範囲内のすべての頂点が選択される。後者の場合、マウスに最も近い頂点が選択される。最初の頂点と三角形を共有するすべての頂点は近隣とみなされ、第一の近隣層をなす。第二の近隣層は、第一層の頂点のいずれかと三角形を共有するすべての頂点である。この場合、変形されるべき頂点の選択は、使用される近隣層の数に基づく。」

「【００２０】

引き続き図１を参照し、さらに図３～４を参照すると、ガウス型の引っ張りツール７２が、諸局所的頂点を、マウス動きｄにガウス型重みをかけた距離だけ引っ張ることによって器官モデルを変形する。よって、マウスの初期位置７４にある頂点はマウスの動きｄと同じ距離ｄだけ動いて位置７６にくる。マウスの動きからさらに遠く離れた頂点は、マウスの動きのガウス関数による縮小に基づいてより短い距離しか動かない。典型的には、ガウス型ツール７２は、ガウス関数の広がりの幅を定義する単一のガウス半径によって制御される。あるいはまた、ガウス型ツール７２は別々のｘおよびｙガウス半径によって制御され、ｘ半径はマウスの移動平面内において使われ、ｙ半径は描画平面に直交する方向に使われるようにすることができる。別の実施形態では、ガウス型ツール７２は、選択された頂点の変換を達成するために、適切なパラメータの組をもち１から０になめらかに移行する三角関数、放物線などの関数によって制御される。

【００２１】

ある実施形態では、ガウス型引っ張りツール７２はガウス型の（または１から０になめらかに移行する他の関数型の）ゆがみを引っ張るが、該ゆがみが引っ張られる距離はマウス位置の器官モデルからの距離から導かれる。器官モデル５２はマウス位置まで直接引っ張られる。これにより、器官をつかんで引き延ばすためにマウスをクリックしたり放したりする必要なく、スムーズなドローイングが可能となる。

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【００２２】

引き続き図１を参照しつつ、さらに図５～６を参照すると、球形押しツール８０はマウス位置８４のまわりの指定された半径Ｒの球８２に含まれるすべての頂点を検索する。球８２の内部の各頂点は、マウス位置８４からもとの頂点位置を通るベクトル８６に沿って球の表面に移動する。マウスが位置８４を動かすことによって押しツール８０を動かすと、器官モデル５２は、マウス位置８４に対する頂点の位置に依存して内側または外側に押される。球形ツール８０を制御するのは単一の球半径パラメータで、これは好ましくは個々の器官モデルと一緒に保存される。このようにして、所定の半径の球形の器具を柔らかい粘土の表面に押し当てるのと同様の仕方で表面が変形される。しかし、コンピュータ上では、ツール８０はモデルの内部に置かれて外側に押すことも、モデルの外部に置かれて内側に押すこともできる。もちろん、楕円のような所定の形状をもつその他の表面形も考えられる。任意的に、モデル表面は表面修正ののち、変形した器官表面をなめらかにするために三角形分割をやり直すこともできる。

【００２３】

図１を参照しつつ、さらに図７～９を参照すると、ペンシルドローツール９０が器官モデルのもとの境界９２を描画パスすなわちマウスの描画移動の実際の境界９４に揃うように変形するために使われる。ユーザーがセグメント化されるべき構造の実際の境界９４に沿って線を描くと、マウスの移動面内では、モデルのもとの境界９２は描画パス９４に一致するよう変形する。マウスの移動面外では、器官モデルはモデル内でなめらかな遷移を実行するよう変形する。完全なパス９４を描くのではなく、描画パス９４は一連の点を用いて近似してもよい。

【００２４】

ペンシルドローツール９０は各マウスステップの始点９６および終点９８を認識して、マウス移動面内に法線ベクトルがあるベクトルを通じた捕捉面１００を定義する。始点および終点９６、９８において定義される２つの端平面１０２、１０４が、マウス動きベクトルのまわりの捕捉範囲１０６を同定する。この捕捉範囲１０６の中に位置する頂点が捕捉面１００に向かって引っ張られる。面１００上にある頂点は引っ張られて面１００上にくる。マウス移動面からより離れたところにある頂点は、マウス移動面からの距離に基づいて捕捉面１００への距離にガウス型重みをかけた距離をもって引っ張られる。

【００２５】

ある実施形態では、ペンシルツール９０は、ある特定の器官についての輪郭の所定のセットに器官モデルをシュリンクフィットさせるために使われる。そこでは、マウス移動はあらかじめ決められた輪郭の一連の頂点で置き換えられる。

【００２６】

好ましくは、ペンシルドローツール９０を制御するものとして、ペンシルツール９０によって捕捉されるべき頂点について器官モデルの頂点とマウスとの間の最大距離を定義するＩｎ－ＤｒａｗＰｌａｎｅ距離、ならびに、モデル５２が描画面に直交する方向に変形される仕方を規定し、頂点が移動する距離に重みをかけるのに使われるガウス関数の幅を表すＦｒｏｍ－ＤｒａｗＰｌａｎｅパラメータがある。ある実施形態では、ペンシルドローツール９０は、描画面上にない頂点について頂点移動の距離への重み付けを実行するために、１から０までなめらかに移行する関数によって制御される。」

（２）図面の記載事項

ア 図１は次のとおりである。

［図：0001383749000001.jpg］

イ 図２は次のとおりである。

［図：0001383749000002.jpg］

（３）看取・認定事項

ア 図１からは、手動画像修正手段６６とデータメモリ７０とは、前者から後者に向けた矢印を付した線で結ばれ、データメモリ７０とビデオプロセッサ３４とは、前者から後者に向けた矢印を付した線で結ばれ、ビデオプロセッサ３４とビデオモニタ３６とも、前者から後者に向けた矢印を付した線で結ばれていることが看取される。

この看取事項から、手動画像修正手段６６からのデータは、データメモリ７０に保存され、データメモリ７０に保存されたデータはビデオプロセッサ３４に供給されることが認められる。

イ 図１では、ハードウェア手段１４から延出された楕円の中に「器官モデルデータベース５０」、「モデル選択手段６０」、「グローバルツール６２」、「自動セグメンテーション手段６４」、「手動画像修正手段６６」、「手動ツール６８」、「データメモリ７０」、「ガウス型引っ張りツール７２」、「球形押しツール８０」、及び「ペンシルドローツール９０」なる各手段が四角囲みで示されていることが看取される。

これは、ハードウェア手段１４に前記楕円内の各手段が含まれることを表していると理解される。

ウ 図２については【００１３】に、「器官モデルデータベース５０が特定の器官の所定のモデル５２および関心のある放射線療法治療領域に対応しうる関心のある領域の概略的な形状、たとえば放射線で治療すべき腫瘍形状を近似する形状を保存する。・・・器官モデル５２は表面を記述する一組の多角形として定義される。好ましくは多角形は三角形であり、柔軟性のある三角形メッシュ５４によって表現される。基本的な構造は、（ｘ，ｙ，ｚ）座標の形の頂点のリストと各多角形をなす頂点（たとえば各三角形は３つの頂点をもつ）を同定する多角形のリストである。」との説明がある。

図２は、「５４」と図示されるように、前記器官モデル５２の三角形メッシュ５４を二次元的に描いたものと解される。

引用文献１に記載されたビデオモニタ３６は、三次元標示のための何らかの手段（ホログラムなど）を備えるとの記載またはその示唆は引用文献１の明細書の記載中になく、図１においても、面状（二次元）の一般的なモニタとして描かれていることが看取できる。

（４）引用文献１に記載された発明

以上から、引用文献１には次の各発明（以下「引用発明１－１」などという。また、引用文献１について認定した発明を総称して「引用発明１」という。）が記載されていると認められる。ここで、文節番号については上記第４．と同様である。また、各構成単位末尾の括弧内は、引用文献１の引用元を示す（以下引用文献の認定において同様。）。

ア 引用発明１－１

「１－１ａ ワークステーション１２に含まれ、必要な画像処理機能および動作を実行するためのハードウェア手段１４とソフトウェア手段１６と、（【００１１】）

１－１ｂ ビデオモニタ３６及びビデオプロセッサ３４と、（【００１２】）

１－１ｃ グローバルツール６２及び画像修正手段６６と、を備え、（【００１５】～【００１７】）

１－１ｄ－１ ハードウェア手段１４の器官モデルデータベース５０は、特定の器官の所定の器官モデル５２および関心のある放射線療法治療領域に対応しうる関心のある領域の概略的な形状、たとえば放射線で治療すべき腫瘍形状を近似する形状を保存し、（【００１３】、看取・認定事項（３）イ）

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１－１ｄ－２ また、ハードウェア手段１４の画像修正手段６６においてユーザーによりセグメント化された諸画像はハードウェア手段１４のデータメモリ７０に保存され（【００１９】、看取・認定事項（３）イ）

１－１ｅ 前記器官モデル５２は柔軟性のある三角形メッシュ５４によって表現され、（【００１３】、看取・認定事項（３）イ）

１－１ｆ 前記三角形メッシュの基本的な構造は、（ｘ，ｙ，ｚ）座標の形の頂点のリストと各多角形をなす頂点（たとえば各三角形は３つの頂点をもつ）を同定する多角形のリストであり、（【００１３】）

１－１ｇ ハードウェア手段１４のペンシルドローツール９０によって捕捉されるべき頂点について器官モデル５２の頂点とマウスとの間の最大距離を定義するＩｎ－ＤｒａｗＰｌａｎｅ距離、ならびに、器官モデル５２が描画面に直交する方向に変形される仕方を規定し、頂点が移動する距離に重みをかけるのに使われるガウス関数の幅を表すＦｒｏｍ－ＤｒａｗＰｌａｎｅパラメータがあり、描画面上にない頂点について頂点移動の距離への重み付けを実行するために、１から０までなめらかに移行する関数によって制御することを含み、（【００２６】、看取・認定事項（３）イ）

１－１ｈ 前記画像修正手段６６は、セグメンテーションにあたり、ユーザーが器官モデル５２の局所的領域を操作して画像データをより精度よく一致させる、あるいはユーザーの嗜好に一致させるため、頂点の選択を、マウス位置からの距離に基づいて、あるいはマウス位置に最も近い頂点からの近隣頂点層に基づいて行い、（【００１６】、【００１７】、看取・認定事項（３）イ）

１－１ｉ－１ 前者の場合、マウスからある指定された距離範囲内のすべての頂点が選択され、

１－１ｉ－２ 後者の場合、マウスに最も近い頂点が選択され、最初の頂点と三角形を共有するすべての頂点は近隣とみなされ、第一の近隣層をなし、第二の近隣層は、第一層の頂点のいずれかと三角形を共有するすべての頂点であり、（【００１６】、【００１７】）

１－１ｉ－３ 前記ペンシルドローツール９０によって捕捉されるべき頂点について、描画面上にない頂点について頂点移動の距離への重み付けを実行するために、１から０までなめらかに移行する関数によって制御され、（【００２６】）

１－１ｊ－１ 前記画像修正手段６６においてユーザーによりセグメント化された諸画像はデータメモリ７０に保存され、（【００１９】）

１－１ｊ－２ 前記データメモリ７０の保存画像は、三次元的な画像表現を適切なフォーマットに変換してビデオモニタ３６上で標示するビデオプロセッサ３４に供給され、（【００１２】、看取・認定事項ア・イ）

１－１ｊ－３ ビデオモニタ３６には、診断画像と器官モデル５２との重ね合わせが標示され、（【００１４】）

１－１ｋ ハードウェア手段１４のグローバルツール６２は、器官モデル５２の各（ｘ，ｙ，ｚ）方向上でのマウスの使用によって、マウスの位置を入力し、（【００１５】、【００１７】、看取・認定事項（３）イ）

１－１ｌ 前記画像修正手段６６は、ユーザーが器官モデル５２の局所的領域を操作して画像データをより精度よく一致させる、あるいはユーザーの嗜好に一致させることができるようにする一組の手動ローカルツール６８により、修正すべき局所的領域（頂点）を選択し、頂点を変換し、マウスの動きを前記変換を定義するパラメータに翻訳し、（【００１６】）

１－９ｂ ローカルツール６８は、器官モデル５２のもとの境界９２を描画パスすなわちマウスの描画移動の実際の境界９４に揃うように変形するために使われ、その際、描画面上にない頂点について頂点移動の距離への重み付けを実行するために、１から０までなめらかに移行する関数によって制御するペンシルドローツール９０のほかに、（【００２６】）

局所的頂点を、マウス動きにガウス型重みをかけた距離だけ引っ張ることによって器官モデル５２を変形するガウス型の引っ張りツール７２、及びマウス位置８４のまわりの指定された半径Ｒの球８２に含まれるすべての頂点を検索する球形押しツール８０を備える、（【００２０】～【００２２】、看取・認定事項イ）

１－１ｍ 撮像装置。（【０００１】）」

イ 引用発明１－５

「１－５ａ 特定の患者の解剖学的構造に合うよう容易に適合させられる、モデルベースの画像の画像セグメンテーションを提供するための方法であって、（【０００４】）

１－５ｂ－１ ハードウェア手段１４の器官モデルデータベース５０が、特定の器官の所定の器官モデル５２および関心のある放射線療法治療領域に対応しうる関心のある領域の概略的な形状、たとえば放射線で治療すべき腫瘍形状を近似する形状を保存し、（【００１３】、看取・認定事項（３）イ）

１－５ｂ－２ また、ハードウェア手段１４の画像修正手段６６においてユーザーによりセグメント化された諸画像はハードウェア手段１４のデータメモリ７０に保存し、（【００１９】、看取・認定事項（３）イ）」

１－５ｂ１ 前記器官モデル５２は柔軟性のある三角形メッシュ５４によって表現され、（【００１３】、看取・認定事項（３）イ）

１－５ｂ２ 前記三角形メッシュの基本的な構造は、（ｘ，ｙ，ｚ）座標の形の頂点のリストと各多角形をなす頂点（たとえば各三角形は３つの頂点をもつ）を同定する多角形のリストであり、（【００１３】）

１－５ｂ３ ハードウェア手段１４のペンシルドローツール９０によって捕捉されるべき頂点について器官モデル５２の頂点とマウスとの間の最大距離を定義するＩｎ－ＤｒａｗＰｌａｎｅ距離、ならびに、器官モデル５２が描画面に直交する方向に変形される仕方を規定し、頂点が移動する距離に重みをかけるのに使われるガウス関数の幅を表すＦｒｏｍ－ＤｒａｗＰｌａｎｅパラメータがあり、描画面上にない頂点について頂点移動の距離への重み付けを実行するために、１から０までなめらかに移行する関数によって制御することを含み、（【００２６】、看取・認定事項（３）イ）

１－５ｃ ソフトウェア１６は、ユーザーがモデル選択を、モニタ３６上で診断画像と器官モデル５２との重ね合わせを見ながら器官モデルを当該画像データによって表されている対象者の解剖構造上にドラッグアンドドロップすることによってできるようにするユーザーインターフェース手段を含み、ハードウェア手段１４のグローバルツール６２が、器官モデル５２の各（ｘ，ｙ，ｚ）方向上でのマウスの使用によって、マウスの位置を入力し、（【００１５】、【００１７】、看取・認定事項（３）イ）

１－５ｄ 前記画像修正手段６６が、セグメンテーションにあたり、ユーザーが器官モデル５２の局所的領域を操作して画像データをより精度よく一致させる、あるいはユーザーの嗜好に一致させるため、頂点の選択を、マウス位置からの距離に基づいて、あるいはマウス位置に最も近い頂点からの近隣頂点層に基づいて行い、（【００１６】、【００１７】、看取・認定事項（３）イ）

１－５ｄ１－１ 前者の場合、マウスからある指定された距離範囲内のすべての頂点が選択され、

１－５ｄ１－２ 後者の場合、マウスに最も近い頂点が選択され、最初の頂点と三角形を共有するすべての頂点は近隣とみなされ、このとき、第一の近隣層をなし第二の近隣層は、第一層の頂点のいずれかと三角形を共有するすべての頂点であり、（【００１６】、【００１７】）

１－５ｄ１－３ 前記ペンシルドローツール９０によって捕捉されるべき頂点について、描画面上にない頂点について頂点移動の距離への重み付けを実行するために、１から０までなめらかに移行する関数によって制御され、（【００２６】）

１－５ｅ 前記画像修正手段６６が、ユーザーが器官モデル５２の局所的領域（頂点）を操作して画像データをより精度よく一致させる、あるいはユーザーの嗜好に一致させることができるようにする一組の手動ローカルツール６８により、修正すべき局所的領域（頂点）を選択し、頂点を変換し、マウスの動きを前記変換を定義するパラメータに翻訳し、（【００１６】）

１－９ａ ローカルツール６８は、器官モデル５２のもとの境界９２を描画パスすなわちマウスの描画移動の実際の境界９４に揃うように変形するために使われ、その際描画面上にない頂点について頂点移動の距離への重み付けを実行するために、１から０までなめらかに移行する関数によって制御するペンシルドローツール９０のほかに、（【００２６】）

局所的頂点を、マウス動きにガウス型重みをかけた距離だけ引っ張ることによって器官モデル５２を変形するガウス型の引っ張りツール７２、及びマウス位置８４のまわりの指定された半径Ｒの球８２に含まれるすべての頂点を検索する球形押しツール８０を備える、（【００２０】～【００２２】、看取・認定事項イ）

１－５ｆ 方法。」

（１）明細書等の記載事項

引用文献７の特許請求の範囲、及び明細書には次の各記載がある。

「【特許請求の範囲】

【請求項１】

解剖学的構造を区分けする方法であって：一連の体積の画像から、前記解剖学的構造の、頂点及びエッジを含む複数のポリゴンから形成される表面メッシュを生成する区分けアルゴリズムを開始する段階と；バネを前記表面メッシュの前記エッジのそれぞれに割り当て、さらに質点を前記表面メッシュの前記頂点のそれぞれに割り当てる段階と；前記表面メッシュ及び前記解剖学的構造の２Ｄの表示を含む、再配列された２Ｄの表示を表示する段階と；前記表面メッシュの表面上の選択された一点に基づいて引きバネを前記表面メッシュに追加する段階と；一つの相互作用の点を通じて前記表面メッシュの一部分を移動させる段階と；を有する、方法。

【請求項２】

続きを表示（全41行）

前記表面メッシュの中で直接に、前記表面メッシュの頂点及びエッジに対応する頂点及びエッジを含む体積のメッシュを形成する段階をさらに有する、請求項１に記載の方法。

【請求項３】

前記選択された一点から、前記選択された一点からの距離に基づくタイムスタンプを前記表面メッシュの頂点のそれぞれに割り当てるｆａｓｔｍａｒｃｈｉｎｇ法を実行する段階をさらに有する、請求項２に記載の方法。

【請求項４】

タイムスタンプ値の閾値に基づいてポリゴンの一区画を選択する段階をさらに有する、請求項３に記載の方法。

【請求項５】

前記相互作用の点は前記表面メッシュの前記表面上の前記選択された一点である、請求項３に記載の方法。

【請求項６】

引きバネは前記区画の頂点のそれぞれに追加される、請求項５に記載の方法。

【請求項７】

前記引きバネの第一の端部は前記表面メッシュの頂点に付され、さらに前記引きバネの第二の端部は前記体積のメッシュの対応する頂点に付される、請求項６に記載の方法。

【請求項８】

前記引きバネのそれぞれは静止長がゼロである、請求項１に記載の方法。

【請求項９】

前記引きバネのバネ係数は対応する前記タイムスタンプ値に基づいて重み付けされる、請求項６に記載の方法。

【請求項１０】

前記頂点のそれぞれの質点は、対応する前記タイムスタンプ値に基づいて重み付けされる、請求項３に記載の方法。

【請求項１１】

前記頂点のそれぞれの質点は、画像勾配に基づいて重み付けされる、請求項１に記載の方法。

【請求項１２】

前記解剖学的構造の、互いに接続される複数の点を含む２Ｄの輪郭を描画する段階をさらに有する、請求項１に記載の方法。

【請求項１３】

前記２Ｄの輪郭の複数の点の一つを、前記表面メッシュの表面上の選択された一点と接続する段階をさらに有する、請求項１２に記載の方法。

【請求項１４】

解剖学的構造を区分けするシステムであって：一連の体積の画像から、前記解剖学的構造の、頂点及びエッジを含む複数のポリゴンから形成される表面メッシュを生成する区分けアルゴリズムを開始し；バネを前記表面メッシュの前記エッジのそれぞれに割り当て、さらに質点を前記表面メッシュの前記頂点のそれぞれに割り当てる；プロセッサと、前記表面メッシュ及び前記解剖学的構造の２Ｄの表示を含む、再配列された２Ｄの表示を表示する；ディスプレイと；ユーザが前記表面メッシュの表面上の選択された一点に基づいて引きバネを前記表面メッシュに追加できるよう構成され、一つの相互作用の点を通じて前記表面メッシュの一部分を移動させるユーザインターフェースと；を有する、システム。

【請求項１５】

前記プロセッサは、前記表面メッシュの中で直接に、前記表面メッシュの頂点及びエッジに対応する頂点及びエッジを含む体積のメッシュを形成する、請求項１４に記載のシステム。

【請求項１６】

前記プロセッサは、前記選択された一点から、前記選択された一点からの距離に基づくタイムスタンプを前記表面メッシュの頂点のそれぞれに割り当てるｆａｓｔｍａｒｃｈｉｎｇ法を実行する、請求項１５に記載のシステム。

【請求項１７】

前記ユーザインターフェースは、ユーザがタイムスタンプ値の閾値に基づいてポリゴンの一区画を選択できるよう構成され、プロセッサは、引きバネを前記区画の中の頂点のそれぞれに追加する、請求項１６に記載のシステム。

【請求項１８】

前記ユーザインターフェースは、ユーザが前記解剖学的構造の、互いに接続される複数の点を含む２Ｄの輪郭を描画できるよう構成される、請求項１４に記載のシステム。

【請求項１９】

前記ユーザインターフェースは、ユーザが前記２Ｄの輪郭の複数の点の一つを、前記表面メッシュの表面上の選択された一点と接続できるよう構成される、請求項１４に記載のシステム。

【請求項２０】

コンピュータに：一連の体積の画像から、前記解剖学的構造の、頂点及びエッジを含む複数のポリゴンから形成される表面メッシュを生成する区分けアルゴリズムを開始する段階と；バネを前記表面メッシュの前記エッジのそれぞれに割り当て、さらに質点を前記表面メッシュの前記頂点のそれぞれに割り当てる段階と；前記表面メッシュ及び前記解剖学的構造の２Ｄの表示を含む、再配列された２Ｄの表示を表示する段階と；前記表面メッシュの表面上の選択された一点に基づいて引きバネを前記表面メッシュに追加する段階と；一つの相互作用の点を通じて前記表面メッシュの一部分を移動させる段階と；を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。」

「【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【０００１】

本発明は、ＣＴ、ＭＲＩ等を通して取得される体積の画像における、標準的な生体構造の区分けのためのシステム及び方法に関する。」

「【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】

画像の断片の手描きによる輪郭を用いる区分けは、しかしながら、多大な時間を必要とし、一般的な正確さはおよそ２から３ミリメートル以下ほどである。輪郭を手描きするとき、臨床医は、しばしば多くの画像を調査する必要がある。また、手描きによる輪郭は、臨床医によって異なり得る。さらに、自動化アルゴリズムは、全ての標準的な区分けの課題を解くためには、しばしば十分に信頼できない。自動化アルゴリズムによって取得された結果に修正を施すことは困難であり、直感に反する可能性がある。

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【０００４】

多くの自動区分けアルゴリズムの結果、多数の三角形からなるメッシュとして表現される、三次元表面が得られる。その結果に修正を加えるために、直感的なメッシュの相互作用（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）のツールが必要である。例えば、頂点の明示的な変異（ｅｘｐｌｉｃｉｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）のような、メッシュとの相互作用に対するいくつかのアプローチは、特定の領域において、不規則な表面あるいは大きな三角形／ポリゴン（ｐｏｌｙｇｏｎ）を有するメッシュをしばしばもたらす。さらに、画像の二次元の再配列された（ｒｅｆｏｒｍａｔｔｅｄ）断片の表示において修正を行うことが好ましいため、画像における望ましくない変更が、しばしば再配列された面から離れて発生する。

【課題を解決するための手段】

【０００５】

解剖学的構造を区分けする方法は：一連の体積の画像から、前記解剖学的構造の、頂点及びエッジを含む複数のポリゴンから形成される表面メッシュを生成する区分けアルゴリズムを開始する段階と；バネを前記表面メッシュの前記エッジのそれぞれに割り当て、さらに質点を前記表面メッシュの前記頂点のそれぞれに割り当てる段階と；前記表面メッシュ及び前記解剖学的構造の２Ｄの表示を含む、再配列された２Ｄの表示を表示する段階と；前記表面メッシュの表面上の選択された一点に基づいて引きバネ（ｐｕｌｌｓｐｒｉｎｇ）を前記表面メッシュに追加する段階と；一つの相互作用の点を通じて前記表面メッシュの一部分を移動させる段階と；を有する。

【０００６】

解剖学的構造を区分けするシステムは：一連の体積の画像から、前記解剖学的構造の、頂点及びエッジを含む複数のポリゴンから形成される表面メッシュを生成する区分けアルゴリズムを開始し；バネを前記表面メッシュの前記エッジのそれぞれに割り当て、さらに質点を前記表面メッシュの前記頂点のそれぞれに割り当てる；プロセッサと、前記表面メッシュ及び前記解剖学的構造の２Ｄの表示を含む、再配列された２Ｄの表示を表示する；ディスプレイと；ユーザが前記表面メッシュの表面上の選択された一点に基づいて引きバネを前記表面メッシュに追加できるよう構成され、一つの相互作用の点を通じて前記表面メッシュの一部分を移動させるユーザインターフェースと；を有する。

【０００７】

コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータに：一連の体積の画像から、前記解剖学的構造の、頂点及びエッジを含む複数のポリゴンから形成される表面メッシュを生成する区分けアルゴリズムを開始する段階と；バネを前記表面メッシュの前記エッジのそれぞれに割り当て、さらに質点を前記表面メッシュの前記頂点のそれぞれに割り当てる段階と；前記表面メッシュ及び前記解剖学的構造の２Ｄの表示を含む、再配列された２Ｄの表示を表示する段階と；前記表面メッシュの表面上の選択された一点に基づいて引きバネを前記表面メッシュに追加する段階と；一つの相互作用の点を通じて前記表面メッシュの一部分を移動させる段階と；を実行させるためのプログラムを記録する。」

「【００１２】

ステップ２３０において、プロセッサ１０２は、表面メッシュの頂点及びエッジに、質点及びバネ（ｓｐｒｉｎｇ）をそれぞれ割り当てる。表面メッシュのそれぞれの頂点が質点に対応するとともに、表面メッシュのそれぞれのエッジはバネに対応する。それぞれのバネの静止長は、表面メッシュの対応するエッジの長さと実質的に等しくなり得る。簡単なバージョンでは、それぞれの質点は単位質量を有し、それぞれのバネは同一のバネ係数を有する。しかしながら、当業者は、質点とバネ係数は、表面メッシュが表現する臓器又は他の解剖学的構造についての予備知識に従って変化し得ることを理解するだろう。例えば、臓器又は構造のいくつかの部分は、他の部分より、より堅く、あるいはより強固であり得る。さらに、鏡像力（ｉｍａｇｅｆｏｒｃｅ）が、画像勾配に基づき、頂点の質点の重み付けにより追加され得る。画像勾配は、高い質点が高い画像勾配である頂点に割り当てられるような一つの対象境界を表し、頂点が画像化された臓器の表面に対応する場合には不要な移動を防ぐ。ステップ２４０において、再配列された２Ｄの表示は、ディスプレイ１０６上に表示される。再配列された２Ｄの表示は、画像化された臓器とともに表面メッシュの２Ｄの表示を含む。当業者は、再配列された２Ｄの表示が、表面メッシュ及び画像化された臓器の２Ｄ画像を表示するために再配列されている、一連の体積の画像からの一画像であることを理解するだろう。当業者は、表面メッシュが、表示される画像の中の画像化された臓器の位置に対応する位置に表示されることも理解するだろう。」

「【００１５】

ステップ２６０において、プロセッサは、表面メッシュ上でｆａｓｔ－ｍａｒｃｈｉｎｇ法を実行し、ユーザにより選択された点から開始する。当業者は、ｆａｓｔ－ｍａｒｃｈｉｎｇ法が、境界値の公式化（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）の方法であることを理解するだろう。ｆａｓｔ－ｍａｒｃｈｉｎｇ法は、タイムスタンプを表面メッシュ上の頂点のそれぞれに割り当てる。それぞれの頂点のタイムスタンプは、選択された点からの頂点の距離によって決定される。したがって、選択された点からより遠い頂点は、より高いタイムスタンプが割り当てられるとともに、選択された点により近い頂点は、より低いタイムスタンプが与えられる。ｆａｓｔ－ｍａｒｃｈｉｎｇ法は、表面メッシュの表面のポリゴン（例えば、三角形）の局所方向も考慮に入れる。例えば、面法線（ｓｕｒｆａｃｅｎｏｒｍａｌ）の差は、高い時間コストを招き得る。一度、ｆａｓｔ－ｍａｒｃｈｉｎｇ法が実行されていると、表面メッシュの一区画は、ステップ２７０において、時間閾値に基づいて選択される。例えば、選択された一区画は、特定の時間の中で到達される全てのポリゴンを含む。当業者は、時間閾値は、使用に先立ってユーザによりあらかじめ定められ得ることを理解するだろう。したがって、プロセッサ１０２は、所定の閾値に従って、区画を自動的に選択し得る。当業者は、しかしながら、その区画は、使用している間にユーザにより定められる閾値に基づいて、ユーザにより選択され得ることを理解するだろう。

【００１６】

ステップ２８０において、引きバネが区画の中の頂点のそれぞれに付される。引きバネは、引きバネの第一の端部が表面メッシュの頂点に付され、同時に引きバネの第二の端部が体積のメッシュの対応する頂点に付される。それぞれの引きバネの静止長はゼロであるだろう。それぞれの引きバネのバネ係数は、対応する頂点の対応するタイムスタンプに従って重み付けされる。例えば、引きバネは、より近い引きバネに関してダウン加重（ｄｏｗｎ－ｗｅｉｇｈｔｅｄ）であり得る。あるいは、より高いタイムスタンプを有する頂点は、より高い質量と一致し、頂点が移動できないよう固定され得る。当業者は、より高い質量又は固定の頂点は、頂点が移動できないように、相互作用についての選択された点からはかけ離れた表面メッシュへの直感的でない変更を妨げることを理解するだろう。当業者は、ステップ２７０が必須でないことも理解するだろう。一区画が選択されない場合、引きバネは単に、選択された点から、選択された点に最も近い表面メッシュの頂点に最も近い頂点に付される。

【００１７】

ステップ２９０において、ユーザは、相互作用の点を通じて表面メッシュの表面を相互作用的に移動させる。相互作用の点は、ステップ２５０において選択された点であり得る。相互作用の点は、点（例えば、角の特徴）又は輪郭（例えば、勾配の特徴）についての一般的な特性を示す特徴点でもあり得る。相互作用の点は、所望の位置へと移動させられる。所望の位置は、再配列された２Ｄの表示における、画像化された臓器の表面上の対応する点であり得る。当業者は、相互作用の点が特徴点に近い場合、特徴点は相互作用の点の移動を可能にするために削除され得る。相互作用の間に、数値ソルバ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｏｌｖｅｒ）は、選択された点の移動が、頂点のそれぞれに付された引きバネを通じて、表面メッシュの表面を移動させるように、表面メッシュのそれぞれの頂点に対して、継続的にニュートン方程式を解く。それぞれの引きバネは、タイムスタンプに基づいて異なるバネ係数が割り当てられ得るので、当業者は、それぞれの頂点が、表面メッシュの表面が直感的な方法で移動するように、変動する距離を移動させ得ることを理解するだろう。頂点のそれぞれが移動させられる距離は、ニュートン方程式Ｆ＝ｍａを用いて計算される。ここで、ａ＝ｄ（ｄｘ／ｄｔ）であり、Ｆは頂点上で働く力であり、ｍは頂点の質量であり、ｘは頂点の位置である。したがって、当業者は、頂点のそれぞれによって移動させられる距離は、選択された点（すなわち、相互作用の点）からの距離に基づいて決定されることを理解するだろう。

プロセッサ１０２は、例えばオイラールンゲ・クッタ法のような、あらゆる標準的なソルバを用いる。ソルバは、システム１００のメモリ１０８にプリロードされるか、又は利用可能となっている。当業者は、ステップ２５０－２９０が、表面メッシュが要望通り修正されるまで繰り返され得ることを理解するだろう。

【００１８】

他の一つの実施形態において、ステップ２９０の相互作用の点は、表面メッシュの形態に基づいて選択される。例えば、表面メッシュがギザギザである場合、表面メッシュのギザギザの角が選択され、角の端部の距離マップが決定され、ギザギザのエッジを減らすように差し引かれる。さらなる一つの一実施形態において、ステップ２９０の相互作用の点は、ユーザインターフェース１０４を通じてユーザによって移動させられる可動型ボール（ｓｔｅｅｒａｂｌｅｂａｌｌ）又は点である。可動型ボールは、二次元か三次元であり、可動型ボールの球の中に収まるあらゆる頂点は、可動型ボールの運動と調和して頂点を移動させるために、引き付けられ、あるいは跳ね返されるように、引力／斥力を作る。例えば、引力／斥力の力は、公式を用いて決定される。」

（２）引用文献７に記載された発明

以上から、引用文献７には次の各発明が記載されていると認められる（下記、引用文献７について認定した発明を総称して「引用発明７」という。）。

ア 引用発明７－１

「７－１ａ プロセッサと、

７－１ｂ ディスプレイと、

７－１ｃ ユーザインタフェースと、を備え、（【０００６】）

７－１ｄ プロセッサは、一連の体積の画像から、前記解剖学的構造の、頂点及びエッジを含む複数のポリゴンから形成される表面メッシュを生成する区分けアルゴリズムを開始し；バネを前記表面メッシュの前記エッジのそれぞれに割り当て、（【請求項１４】、【０００６】）

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７－１ｇ さらに質量値を前記表面メッシュの前記頂点のそれぞれに割り当て、（【請求項１４】、【０００６】）

７－１ｈ 選択された点からの頂点の距離によって決定されるタイムスタンプ値に基づき、選択された点に最も近い頂点のみ、または選択された点に予めユーザーにより定められた時間閾値の中で到達できる全てのポリゴンの一区画の頂点を選択し、（【請求項１７】、【００１５】、【００１６】）

７－１ｉ 前記一区画は、予め定められた時間閾値にしたがって選択されるとともに、高い質量又は固定の頂点は、頂点が移動できないように、相互作用についての選択された点からはかけ離れた表面メッシュへの直感的でない変更を妨げるようにし、（【００１５】、【００１６】）

７－１ｊ ディスプレイは、前記表面メッシュの２Ｄの表示を行い、（【請求項１】、【０００６】

７－１ｋ 前記選択された点は、ユーザインターフェース１０４を通じて、ユーザにより選択されるものであり、（【００１３】）

７－１ｌ ユーザは、選択された点や可動型ボールを移動させることで、相互作用の点を通じて表面メッシュの頂点を相互作用的に移動させる、（【請求項１４】、【００１７】、【００１８】）

７－１ｍ ＣＴ、ＭＲＩ等を通して取得される体積の画像における、標準的な生体構造の区分けのためのシステム。（【０００１】）」

イ 引用発明７－５

「７－５ａ ＣＴ、ＭＲＩ等を通して取得される体積の画像における、標準的な生体構造の区分けを行い三次元表面を得て、該表面の一部分を移動させるための方法であって、（【０００１】、【０００４】）

７－５ｂ 一連の体積の画像から、前記解剖学的構造の三次元表面メッシュを生成するステップ、（構成７－１ｄ）

７－５ｂ１ 前記表面メッシュは、複数のポリゴンから形成されるものであり、（構成７－１ｄ）

７－５ｂ２ 前記ポリゴンは頂点及びエッジを含むものであり、（構成７－１ｄ）

７－５ｂ３ 前記表面メッシュの前記頂点のそれぞれには質量値が割り当てられ、（構成７－１ｇ）

７－５ｃ ユーザインターフェース１０４を通じて、ユーザにより、選択された点が選択され、（構成７－１ｋ）

７－５ｄ 選択された点に最も近い頂点のみ、または選択された点に予めユーザーにより定められた時間閾値の中で到達できる全てのポリゴンの一区画の頂点が選択され、（構成７－１ｈ）

７－５ｄ１ 前記一区画は、予め定められた時間閾値にしたがって選択されるとともに、高い質量又は固定の頂点は、頂点が移動できないように、相互作用についての選択された点からはかけ離れた表面メッシュへの直感的でない変更を妨げるようにされるものであり、（構成７－１ｉ）

７－５ｅ ユーザは、選択された点や可動型ボールを移動させることで、相互作用の点を通じて表面メッシュの頂点を相互作用的に移動させる、（構成７－１ｌ）

７－５ｆ 方法。」

引用文献５の特許請求の範囲及び明細書には次の記載がある。

「【請求項９】

三次元（３Ｄ）画像から関心のある三次元（３Ｄ）ボリュームを抽出するためのシステムであって、ユーザー・インターフェースと、前記ユーザー・インターフェースに結合されたプロセッサであって、複数の画像スライスを含む３Ｄ画像データセットにアクセスし、前記３Ｄ画像データセット内の関心のある３Ｄボリュームを３Ｄメッシュによって包囲し、前記３Ｄメッシュに基づいて前記関心のある３Ｄボリュームを自動的に抽出し、前記抽出された関心のある３Ｄボリュームの３Ｄ画像を生成するように構成されているプロセッサと、を有するシステム。

【請求項１０】

前記３Ｄメッシュは、前記関心のある物体を実質的にカプセル化するように構成されている、請求項９記載のシステム。

【請求項１１】

前記３Ｄメッシュは複数の三角形を有しており、この場合、前記プロセッサは更に、前記複数三角形を３つの直交二次元（２Ｄ）平面上に投影し、次いで、各々の三角形について、前記それぞれの三角形を境界とする一組の２Ｄ格子点を識別するように構成されている、請求項９記載のシステム。」

「【技術分野】

【０００１】

本書に記載の内容は、一般的に云えば、三次元（３Ｄ）画像データセットを処理することに関し、より詳しく云えば、３Ｄ画像データセットをナビゲートし、セグメント化し、抽出するための方法及びシステムに関するものである。」

「【００３６】

メッシュ２１４をサイズ変更するため、従って不所望の領域を除去し又は所望の領域を追加するため、オペレータは、図４の画像に示された点２４２のような、任意の１つの２Ｄ画像上の任意の点に、カーソル２３０を位置決めすることができる。例えば、一実施形態では、オペレータは、カーソルを、図３に示されているように点２３０に手動で位置決めすることができる。矢状方向ビューにおける点２３０の対応する位置が、図４に示されている。明らかなように、点２３０の近くの幾分かの脳領域がセグメンテーション・メッシュによって切断されている。オペレータは、セグメンテーション・メッシュを到達させたい点２３０近くの点２４２を手動でクリックすることができる。メッシュ２１４は、基準として点２４２を用いて３つの次元において自動的にサイズ変更される。または更に、修正された３Ｄ画像及び一組の修正された２Ｄ画像が自動的に表示される。例えば、図９は、サイズ変更されたメッシュ２１４に基づいた３Ｄセグメンテーションの結果を表す修正された３Ｄ画像２５０を示す。また更に、図１０は、サイズ変更されたメッシュ２１４に基づいて生成されて表示された２Ｄ画像２５２であり、これは、カーソル位置２３０によって指示された修正された位置に配置されたメッシュ２１４を含む。この場合でも、サイズ変更されたメッシュ２１４の矢状方向ビューのみが示されているが、模範的な実施形態では、修正されたメッシュ２１４の冠状方向ビュー又は軸方向ビューが、画像２４５２として示された矢状方向ビューと同時に表示され得ることを理解されたい。

【００３７】

模範的な実施形態では、段階３１０で、メッシュ２１４は、反復的な幾何学に基づく画像操作法（ＧＩＭＭＩＥ）を用いてサイズ変更することができる。動作において、ＧＩＭＭＩＥは、オペレータが、関心のある器官の３Ｄ画像を、該器官の上にオーバーレイされたセグメンテーション・メッシュ２１４と共に観察できるようにする。そこで、オペレータは、画像及びメッシュ２１４を観察しながら、メッシュ２１４を手動で操作することができる。ＧＩＭＭＩＥは、オペレータが、点２４２のような「引張り点（ｐｕｌｌｐｏｉｎｔ）」を選択できるようにする。次いで、ＧＩＭＭＩＥは、オペレータによって選択された基準点２４２の位置に基づいてメッシュ２１４を自動的にサイズ変更する。別の実施形態では、オペレータは、任意の１つの２Ｄ画像でメッシュをサイズ変更するために引張り点を選択することができる。ＧＩＭＭＩＥは、画像の特性とは独立に動作する。メッシュ操作が完了した後、所望のＶＯＩ（関心のあるボリューム）が抽出されて、関心のある器官の修正された３Ｄ画像を生成するために用いられる。

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【００３８】

模範的な実施形態では、ＧＩＭＭＩＥを用いて、メッシュ２１４のような模範的なメッシュのサイズまたは場所を修正することは、図１１に示されている方法４００によって行うことができる。図１１に示されているように、段階４０２で、３Ｄ画像データセットの少なくとも１つのビュー、好ましくは、複数のビューが、各々のビュー上にオーバーレイされた最初の３Ｄ表面メッシュ３５０と同時に表示される。例えば、図１２は、模範的な矢状方向画像３６０を、その上にオーバーレイされたメッシュ３５０と共に例示する。図１３は、模範的な軸方向画像３６２を、その上にオーバーレイされたメッシュ３５０と共に例示する。図１４は、模範的な冠状方向画像３６４を、その上にオーバーレイされたメッシュ３５０と共に例示する。

【００３９】

図１１及び図１５について説明すると、段階４０４で、最初の３Ｄメッシュ３５０上の（引張り点２４２のような）引張り点が、前に述べたようにオペレータによって選択される。説明を簡単にするために、引張り点２４２を本書では「端点」２４２とも呼び、これは、オペレータがメッシュ３５０の一部分を位置決めし直すことを望んでいる場所を表す。段階４０６で、引張り点２４２に最も近いメッシュ表面上の一点が識別される。模範的な実施形態では、図１５に示されているメッシュ点２４０が、引張り点２４２に最も近いと決定される。

【００４０】

段階４０８で、メッシュ点２４０の調節距離が、引張り点２４２の座標とメッシュ点２４０の座標との間の差を計算することによって決定される。調節方向もまた点２４２及び２４０によって決定される。次いで、点２４０における頂点を引張り点２４２まで移動させる。メッシュ表面上の更新領域の有効半径は、予め選択するか、又は画像表面の形状を分析することによって計算することができる。画像表面上の更新領域は、メッシュ点２４０を中心とする。段階４１０で、図１２～図１４に示されている修正された３Ｄ画像２００及び修正された３Ｄメッシュを同時に表示しながら、更新領域内の全ての頂点が計算されて、引張り点２４２によって指示された修正された位置へ調節されるまで、段階４０４～段階４０８が繰り返される。より具体的に述べると、各々の引張り点２４２がオペレータによって選択されたとき、メッシュ３５０の修正された場所を示す３Ｄ画像２００及び２Ｄ画像が実時間で自動的に更新されて、メッシュ３５０の修正された場所を反映する。

再び図１１について説明すると、段階４１２で、オペレータが位置決めし直すことを望んでいるメッシュ３５０の各部分について、段階４０４～段階４１０が繰り返される。ここで、メッシュ３５０の各部分は、オペレータがメッシュを移動させたいと望んでいる画像上の点に引張り点を手動で選択することによって、位置決めし直すことができることを理解されたい。段階４１４で、位置決めし直されたメッシュによって囲まれた領域が、以下により詳しく説明するように抽出される。

【００４１】

模範的な実施形態では、最初のメッシュ３５０のサイズを調節するために、引張り点２４２と選択された点２４０（これは、点２４２に最も近い頂点を表す）との間の距離を計算する。引張り点２４２と点２４０との間に画成された領域内の各頂点について、頂点シフト距離及びシフト方向を計算する。次いで、計算されたシフト距離及びシフト方向を利用することにより、最初のメッシュ３５０の視覚可能な場所を実時間で更新する。

【００４２】

例えば、図１５は、メッシュ３５０の最初の位置を例示する。メッシュ３５０は複数の頂点またはメッシュ点２２０によって定められる。従って、複数のメッシュ点２２０は、最初の位置において最初のメッシュ３５０の表面３５２を画成する。表面３５２は、メッシュ点２４０によって指示されたメッシュ３５０の場所を表す。模範的な実施形態では、メッシュ３５０は、各頂点が多数の近隣の頂点を持つ三角形または正方形のような複数の多角形によって画成することができる。また更に、点２４２は、オペレータがそこまでメッシュ３５０の一部分を移動させたいと望む３Ｄ空間内の点を表す。従って、動作において、オペレータは引張り点２４２をクリックする。セグメンテーション・アルゴリズムは、メッシュ点２４０の周りの局部領域３５６を自動的に識別して、局部領域３５２を修正された領域３５６へ移行させる。模範的な実施形態では、領域３５２と領域３５６との間の移行は実質的に滑らかであり、更新された局部表面領域３５６の縁部は元の（最初の）メッシュ表面３５２へ滑らかに移行する。

【００４３】

模範的な実施形態では、最初のメッシュ３５０は任意の形状を持つことができる。本書で述べる実施形態では、メッシュ３５０の表面３５２は、脳２０２と合致する形状にする。しかしながら、メッシュ表面３５２は、任意の形状を持つ器官と合致する任意の形状を持つことができることを理解されたい。従って、動作において、メッシュ内の各頂点について、その近隣の頂点が計算される。次いで、最初のメッシュ３５０が、自動変形のために頭部画像２００内に配置される。次いで自動変形法により、脳メッシュ２１４上の各頂点を脳表面へ向かって移動させて、最終のメッシュ３５８を含む画像を生成する。例えば、図１６は、メッシュ点２４０における最初のメッシュ３５０の場所を示している模範的な画像３８０を例示する。更に、図１７は、本書で述べたように自動的に調節された後の引張り点２４２における最終のメッシュ３５８の場所を示している模範的な画像３８２を例示する。動作において、最初のメッシュ３５０を点２４０から点２４２へシフトまたは移動させる段階は、唯一回だけのクリックによって、メッシュ表面３５２上の数百又は数千の頂点を三次元で編集する段階を含む。一実施形態では、編集には、数百又は数千の頂点よりも多い又は少ない数の頂点を編集することを含むことができる。

【００４４】

より具体的に、再び図１５を参照して説明すると、動作において、オペレータが引張り点２４２を選択する。引張り点２４２の座標が、例えば、セグメンテーション・モジュール３２を用いて、識別される。段階４０８で、引張り点２４２とその最も近いメッシュ点２４０との間の調節距離が、引張り点２４２の座標とメッシュ点２４０の座標との間の差を計算することによって決定される。最初のメッシュ３５０の複数の頂点が、図１２～図１４に示されている修正された３Ｄ画像２００及び修正された画像を同時に表示しながら、調節される。

【００４５】

より具体的に述べると、動作において、オペレータが引張り点２４２を選択する。次いで、モジュール３２が、引張り点２４２に最も近いメッシュ表面上の頂点（例えば、頂点２４０）を検索する。次いで、更新領域３９２の半径方向寸法が表面３５２の曲率によって決定されるか、又は所定の値を用いる。一実施形態では、更新領域３９２の寸法が比較的大きい場合、更新領域３９２の半径方向寸法は、例えば、約８０～１００ｍｍに選択される。随意選択により、更新領域３９２の半径方向寸法が比較的小さい場合、更新領域３９２の半径方向寸法は、例えば、約４０～６０ｍｍに選択することができる。ここで、更新領域３９２が、ここで述べた模範的なサイズ（寸法）とは異なるサイズを持ち得ることを理解されたい。セグメンテーション・モジュール３２が、例えば、半径方向移動及び変化の大きさを指示する方向ベクトルを用いて、点２４２への点２４０の移動に基づいて表面更新の方向を計算する。

【００４６】

例えば、更新方向２４４は、点２４０と点２４２との間に伸びる線に平行である。模範的な実施形態では、更新領域３９２内の複数の頂点は平行にシフトされる。表面３５２と表面３５８との間の滑らかな移行を生成するため、各頂点のシフト距離が、更新半径によって決定されるダンピング（ｄａｍｐｉｎｇ）係数σを用いて相次いで計算される。従って、３Ｄ更新が、１Ｄ計算として簡単化される。

【００４７】

模範的な実施形態では、複数の頂点を平行移動させるために利用されるシフト関数は、次の数式（１）に従って計算される。

【００４８】

【数１】

・・・

ここで、ｌ（エル）は、端点２４２と最も近い頂点との間の距離である。また、ｄ（ｖｉ）は、頂点ｖｉから、点２４０と点２４２とを結ぶ線までの距離である。更に、σは、更新領域３９２内の各頂点についてのシフト距離のダンピングを制御するために利用されるダンピング係数である。」

（１）明細書の記載事項

「【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、ディスプレイ上の仮想空間内に表示する３次元ポリゴンメッシュモデルをユーザの操作に追従して変形させる場合に用いて好適な画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。」

「【００４２】

なお、ステップＳ１１において、例えば図９に示すように、変形領域５１の中に３Ｄポリゴンモデル２２を構成するポリゴンの頂点が存在すると判定された場合、変形領域５１の中に存在する頂点が移動頂点に指定されて、ステップＳ１２の処理はスキップされる。

なお、図９において、変形領域５１の中に存在するポリゴンの頂点（すなわち、移動頂点）には丸印を付している。」

（２）図面の記載事項

ア 図１、図２は次のとおりである。

［図：0001383749000003.jpg］

イ 図９は次のとおりである

［図：0001383749000004.jpg］

（３）看取事項

図９からは、【００４２】の記載事項を参照すれば、黒丸で表示されたポリゴンの各頂点のうち、破線で表示された変形領域５内部の頂点は白丸で囲まれ、また、変形領域内には変形領域ポインタ２１も表示されていることを看取できる。

第６．対比・判断