血管治療效果的血流模擬的系統(tǒng)、其方法及計(jì)算機(jī)軟件程序的制作方法
【專利摘要】該系統(tǒng)是一種用于基于受驗(yàn)者的對(duì)象血管部位的三維形狀數(shù)據(jù)，而對(duì)特定外科治療方法的效果進(jìn)行模擬的使用計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，具有：治療方法接受部，其由計(jì)算機(jī)將由對(duì)象血管部位的三維形狀數(shù)據(jù)以3維顯示在顯示器上，接受該顯示器上的病變部的指定及針對(duì)該病變部的外科治療方法的選擇；修正方法存儲(chǔ)部，其由計(jì)算機(jī)預(yù)先存儲(chǔ)可選擇的治療方法和與治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法；以及修正完成三維形狀輸出部，其由計(jì)算機(jī)基于所述治療方法的選擇而讀取存儲(chǔ)在所述修正方法存儲(chǔ)部中的修正方法，以該修正方法對(duì)所述指定涉及的病變部的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，輸出修正后的三維形狀數(shù)據(jù)。
【專利說明】血管治療效果的血流模擬的系統(tǒng)、其方法及計(jì)算機(jī)軟件程序
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及血管治療效果的血流模擬的系統(tǒng)、方法及計(jì)算機(jī)軟件程序。
【背景技術(shù)】
[0002]循環(huán)器官系統(tǒng)疾病包括血管的瘤化、硬化、狹窄。這些疾病是由于血流的影響而使得正常部位發(fā)生病 變，也有不少由于之后的發(fā)展而導(dǎo)致死亡，但其治療因伴隨生命危險(xiǎn)而非常困難。為了弄清楚這種難治性循環(huán)器官系統(tǒng)疾病，在基于病理切片的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)方法的基礎(chǔ)上運(yùn)用流體解析或構(gòu)造解析的工程技術(shù)是有益的。
[0003]例如，腦動(dòng)脈瘤是腦動(dòng)脈管壁的一部分以囊狀向外凸出的血管問題，在對(duì)腦部進(jìn)行影像診斷時(shí)，在未破裂狀態(tài)下偶然被發(fā)現(xiàn)的案例不斷增加。所謂腦動(dòng)脈瘤，是指由于動(dòng)脈壁的脆弱性等而引起腦動(dòng)脈的血管壁變?yōu)榱鰻?，因缺少中膜而容易破裂，大多?shù)腦動(dòng)脈瘤由于位于蛛網(wǎng)膜下腔，因此是蛛網(wǎng)膜下出血的主要原因。因此，對(duì)于破裂可能性高的腦動(dòng)脈瘤，需要進(jìn)行支架治療等適當(dāng)?shù)念A(yù)防治療。
[0004]但是，對(duì)于腦動(dòng)脈瘤破裂的可能性，在尺寸小于或等于IOmm時(shí)，一年之內(nèi)破裂的可能性小于1%，如果考慮預(yù)防治療引起并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，盲目治療是不當(dāng)?shù)?，要求恰?dāng)判別導(dǎo)致破裂可能性高的腦動(dòng)脈瘤，僅將這種腦動(dòng)脈瘤作為治療對(duì)象。因此，一直以來，都在研究使用腫瘤尺寸、形狀、家族病史、血壓、吸煙歷史等作為破裂風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的腦動(dòng)脈瘤判別方法。但是，上述指標(biāo)均不是決定性的，要求開發(fā)高效的判別方法。
[0005]在這里,在日本特開2010-207531號(hào)公報(bào)中，公開了一種基于作用在動(dòng)脈瘤內(nèi)壁上的流體粘性力，即流體剪切應(yīng)力的大小而判定動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)的MRI裝置。但是，關(guān)于腫瘤壁面剪切應(yīng)力的大小和腫瘤生長的關(guān)聯(lián)性，同時(shí)存在判別結(jié)果相反的各種意見。第I種意見是High WSS說:如果壁面剪切應(yīng)力超過閾值，則內(nèi)皮細(xì)胞出現(xiàn)問題，由于游走細(xì)胞浸潤，因此，腫瘤壁面的力學(xué)強(qiáng)度降低，腫瘤會(huì)生長(WSS:壁面剪切應(yīng)力)。另一方面，第2種意見是Low WSS說:如果壁面剪切應(yīng)力低于閾值，則由于血小板和白血球附著在內(nèi)皮細(xì)胞上，因此使內(nèi)皮功能降低，腫瘤壁面的力學(xué)強(qiáng)度降低。上述兩種意見是對(duì)立的，因此意味著壁面剪切應(yīng)力的大小并不是確定腫瘤生長及破壞的直接指標(biāo)。
[0006]另外，還進(jìn)行了根據(jù)壁面剪切應(yīng)力的大小而判定破裂風(fēng)險(xiǎn)的其它嘗試，例如，通過基于由MRI或CT得到的醫(yī)學(xué)影像而對(duì)血流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)解析和計(jì)算解析，從而提取壁面剪切應(yīng)力。但是，如前所述，壁面剪切應(yīng)力的大小與破裂風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)聯(lián)性并不明確，而且，上述使用醫(yī)學(xué)影像的方法，是僅基于血管內(nèi)腔形狀的方法論，并沒有對(duì)流動(dòng)本身作出解釋。其理由在于，無法根據(jù)醫(yī)學(xué)影像而掌握腫瘤壁上具有局部性的、細(xì)胞狀態(tài)等病理信息和腫瘤厚度信息等，壁面剪切應(yīng)力本身在腫瘤壁上的大小分布也具有局部性。
[0007]本發(fā)明就是鑒于上述狀況而提出的，其目的在于提供一種能夠根據(jù)對(duì)象血管部位的血流狀態(tài)，針對(duì)該對(duì)象血管部位未來有無可能發(fā)生病變而進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑\斷及治療效果預(yù)測的方法、系統(tǒng)及程序。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的第一主要觀點(diǎn)，提供一種系統(tǒng)，其使用計(jì)算機(jī)，用于基于受驗(yàn)者的對(duì)象血管部位的三維形狀數(shù)據(jù)，而對(duì)特定外科治療方法的效果進(jìn)行模擬，該系統(tǒng)的特征在于，具有:治療方法接受部，其由計(jì)算機(jī)將由對(duì)象血管部位的三維形狀數(shù)據(jù)以3維顯示在顯示器上，接受該顯示器上的病變部的指定及針對(duì)該病變部的外科治療方法的選擇；修正方法存儲(chǔ)部，其由計(jì)算機(jī)預(yù)先存儲(chǔ)可選擇的治療方法和與治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法；以及修正完成三維形狀輸出部，其由計(jì)算機(jī)基于所述治療方法的選擇而讀取存儲(chǔ)在所述修正方法存儲(chǔ)部中的修正方法，以該修正方法對(duì)所述指定涉及的病變部的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，輸出修正后的三維形狀數(shù)據(jù)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述可選擇的治療方法包括螺圈栓塞術(shù)，與該螺圈栓塞術(shù)對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有在上述三維形狀數(shù)據(jù)化后的所述對(duì)象血管部位的內(nèi)腔的一部分處配置多孔質(zhì)構(gòu)造體的程序，模擬以螺圈閉塞上述血管的內(nèi)腔的一部分的狀態(tài)。
[0010]在這種情況下，進(jìn)一步優(yōu)選具有以所述多孔質(zhì)構(gòu)造體的開口率而使螺圈填充率變動(dòng)的單元。
[0011]根據(jù)另一實(shí)施方式，所述可選擇的治療方法包括夾閉法，與該治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有將構(gòu)成血管內(nèi)腔的一部分(構(gòu)成腫瘤等的部分)表面的I個(gè)或多個(gè)多邊形切除的 程序、和由另外的I個(gè)或多個(gè)多邊形對(duì)切除的表面進(jìn)行再生的程序，模擬使所述血管內(nèi)腔的一部分閉鎖的情況。
[0012]此外，根據(jù)另一實(shí)施方式，所述可選擇的治療方法包括支架置入術(shù)，與該治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有通過使多邊形移動(dòng)或變形而對(duì)血管內(nèi)腔的一部分表面的凹凸進(jìn)行修正的程序，模擬通過所述支架而對(duì)血管內(nèi)的血液流動(dòng)進(jìn)行控制的情況。
[0013]此外，根據(jù)另一實(shí)施方式，所述可選擇的治療方法包括血流導(dǎo)向支架(Flow-diverting stent)置入術(shù)，與該治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有針對(duì)上述三維形狀數(shù)據(jù)化后的所述對(duì)象血管部位的內(nèi)腔的一部分而定義格子狀物體的程序，模擬通過血流導(dǎo)向支架而限制血流的情況。
[0014]在這種情況下，進(jìn)一步優(yōu)選具有以所述多孔質(zhì)構(gòu)造體的開口率而使血流導(dǎo)向支架的格子密度變動(dòng)的單元。
[0015]另外，優(yōu)選治療對(duì)象的血管病變形態(tài)是腫瘤。
[0016]此外，根據(jù)另一實(shí)施方式，該系統(tǒng)還具有流體解析部，其由計(jì)算機(jī)將包含有與血流相關(guān)的邊界條件的運(yùn)算條件賦予給所述三維形狀數(shù)據(jù)，通過運(yùn)算而求出所述對(duì)象血管部位的內(nèi)腔的各位置處血流的狀態(tài)量。
[0017]在這種情況下，所述流體解析部具有:運(yùn)算條件存儲(chǔ)部，其由計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)運(yùn)算條件值的多個(gè)組，其中，該運(yùn)算條件值的組中包含有用于運(yùn)算在所述三維形狀數(shù)據(jù)內(nèi)流通的血流的狀態(tài)量的邊界條件，所述運(yùn)算條件值的多個(gè)組，分別對(duì)應(yīng)于用戶要求的計(jì)算速度而包含有I個(gè)或者大于或等于I個(gè)的不同的運(yùn)算條件值；以及運(yùn)算部，其由計(jì)算機(jī)向所述用戶提示進(jìn)行計(jì)算速度選擇，對(duì)應(yīng)于所選擇的計(jì)算速度，讀取與該計(jì)算速度相關(guān)聯(lián)的運(yùn)算條件值的組，基于在該組中包含的運(yùn)算條件值，執(zhí)行上述血流的狀態(tài)量的運(yùn)算，并輸出運(yùn)算結(jié)果。[0018]另外，優(yōu)選所述運(yùn)算條件值的多個(gè)組中的至少I個(gè)組，包含有與用戶重視計(jì)算速度的情況相對(duì)應(yīng)而將血流假定為定常流的情況下的運(yùn)算條件值，至少I個(gè)另外的組包含有與相對(duì)于計(jì)算速度，用戶更重視計(jì)算精度的情況相對(duì)應(yīng)而將血流假定為脈動(dòng)流的情況下的運(yùn)算條件值。
[0019]此外，優(yōu)選所述至少I個(gè)另外的組還包含有，考慮在脈動(dòng)流的脈動(dòng)周期內(nèi)流動(dòng)從層流變?yōu)橥牧鞯那闆r的運(yùn)算條件值。
[0020]或者，優(yōu)選所述運(yùn)算部具有在用戶重視計(jì)算速度的情況下進(jìn)行運(yùn)算的第I處理器、和與計(jì)算速度相比用戶更重視計(jì)算精度的情況下進(jìn)行運(yùn)算的第2處理器，還具有判斷部，該判斷部按照用戶的選擇而判斷使用哪個(gè)處理器。
[0021]在這種情況下，優(yōu)選所述第2處理器進(jìn)行使用多個(gè)高速運(yùn)算器的并行解析。
[0022]另外，優(yōu)選所述第2處理器設(shè)置在可經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)連接的另外的場所，所述判斷部在判斷為使用所述第2處理器的情況下，將計(jì)算所需的條件的一部分或全部經(jīng)由所述通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至所述第2處理器，并接收運(yùn)算結(jié)果。
[0023]此外，根據(jù)另一實(shí)施方式，還具有:血流性狀判別部，其由計(jì)算機(jī)根據(jù)由所述流體解析部求出的血流狀態(tài)量，求出所述對(duì)象血管部位的血管壁面的各位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量，求出特定壁面位置處的該壁面剪切應(yīng)力矢量的方向和該特定壁面位置的周圍壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量的方向之間的相對(duì)關(guān)系，根據(jù)壁面剪切應(yīng)力矢量的形態(tài)，判別該壁面位置處的所述血流的性狀，并輸出其判別結(jié)果；以及顯示部，其由計(jì)算機(jī)使所述血流性狀判別部的判別結(jié)果與所述三維形狀模型重疊，進(jìn)行圖形顯示輸出。
[0024]在這種情況下，優(yōu)選所述血流性狀判別部為，由計(jì)算機(jī)判別所述特定壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量的方向和其周圍壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量的方向之間的相對(duì)關(guān)系是“平行”、“合流”、“旋轉(zhuǎn)”、“發(fā)散”中的哪一個(gè)，在“平行”的情況下判別為血流性狀是良性流動(dòng)(非惡性流動(dòng))，在其它情況下判別為惡性流動(dòng)(非良性流動(dòng))。
[0025]此外，優(yōu)選所述血流性狀判別部在所述特定壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量的方向和其周圍壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量的方向之間的相對(duì)關(guān)系為“發(fā)散”的情況下，判別為在該壁面位置處會(huì)發(fā)生血管壁的薄弱化，輸出該位置，所述顯示部使存在發(fā)生所述薄弱化的可能性的位置與所述三維形狀模型重疊，進(jìn)行圖形顯示輸出。
[0026]或者，優(yōu)選所述血流性狀判別部根據(jù)所述特定壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量τ和該特定壁面位置的周圍壁面位置處的多個(gè)壁面剪切應(yīng)力矢量的相對(duì)角度關(guān)系，求出作為矢量場τ的標(biāo)量的旋度rot τ及散度div τ，將這些值作為雜亂度而與閾值相比較，從而判別是所述“平行”、“合流”、“旋轉(zhuǎn)”、“發(fā)散”中的哪一個(gè)，在所述雜亂度的旋度rot τ的值是規(guī)定閾值范圍外的負(fù)值或正值時(shí)判別為“旋轉(zhuǎn)”，在所述雜亂度的所述散度div τ的值是規(guī)定閾值范圍外的負(fù)值時(shí)判別為“合流”，在所述雜亂度的所述散度div τ的值是規(guī)定閾值范圍外的正值時(shí)判別為“發(fā)散”，在所述雜亂度的旋度rot τ的值及所述散度div τ的值這二者在規(guī)定閾值內(nèi)時(shí)判別為“平行”。
[0027]此外，優(yōu)選所述血流性狀判別部在運(yùn)算時(shí)，將所述多個(gè)壁面剪切應(yīng)力矢量處理為單位矢量，與所述旋度rot τ及散度div τ進(jìn)行比較的閾值為O。
[0028] 或者，優(yōu)選所述血流性狀判別部，將該壁面位置處沿法線方向作用的壓力的指標(biāo)值作為加權(quán)系數(shù)而賦予給所述旋度rot τ及散度div τ的值，從而求出所述雜亂度的所述旋度rot τ及散度div τ的值。
[0029]此外，優(yōu)選所述血流性狀判別部使得求出所述雜亂度的所述旋度rot τ及散度div τ的值時(shí)所賦予的壓力的指標(biāo)值，為將該壁面位置處作用的壓力除以在對(duì)象血管部位的壁面上作用的平均壓力值而得到的值。
[0030]或者，優(yōu)選所述顯示部使所述雜亂度的所述旋度rot τ和/或所述散度div τ的值，在顯示器上與所述三維形狀模型重疊，進(jìn)行顯示輸出。
[0031]或者，優(yōu)選所述血流性狀判別部根據(jù)所述特定壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量τ和該特定壁面位置的周圍壁面位置處的多個(gè)壁面剪切應(yīng)力矢量的相對(duì)關(guān)系，求出矢量場τ的旋度rot τ及散度div τ，將這些值作為雜亂度而與閾值相比較，在閾值范圍內(nèi)的情況下判別為良性流動(dòng)(非惡性流動(dòng))，在范圍外的情況下判別為惡性流動(dòng)(非良性流動(dòng))
[0032]此外，優(yōu)選所述血流性狀判別部在運(yùn)算時(shí)，將所述多個(gè)壁面剪切應(yīng)力矢量處理為單位矢量，與所述旋度rot τ及散度div τ進(jìn)行比較的閾值為O。
[0033]或者，優(yōu)選所述血流性狀判別部，將該壁面位置處沿法線方向作用的壓力的指標(biāo)值作為加權(quán)系數(shù)而賦予給所述旋度rot τ及散度div τ的值，從而求出所述雜亂度的所述旋度rot τ及散度div τ的值。
[0034]此外，優(yōu)選所述血流性狀判別部使得求出所述雜亂度的所述旋度rot τ及散度div τ的值時(shí)所賦予的壓力的指標(biāo)值，為將該壁面位置處作用的壓力除以在對(duì)象血管部位的壁面上作用的平均壓力值而得到的值。
[0035]或者，優(yōu)選所述顯示部使所述雜亂度的所述旋度rot τ和/或所述散度div τ的值，在顯示器上與所述三維形狀模型重疊，進(jìn)行顯示輸出。
[0036]此外，根據(jù)另一實(shí)施方式，具有對(duì)所述對(duì)象血管部位的三維形狀進(jìn)行修正的形狀修正部，該形狀修正部具有:修正部位指定部，其由計(jì)算機(jī)將由所述血管形狀提取部所生成的所述三維形狀數(shù)據(jù)圖形顯示在顯示器上，在該顯示器上接受對(duì)三維形狀數(shù)據(jù)顯示的凹凸進(jìn)行修正的部位處的至少I個(gè)多邊形的指定；多邊形移動(dòng)部，其由計(jì)算機(jī)將上述多邊形的重心位置設(shè)為起點(diǎn)，使上述多邊形在沿著面法線方向的血管外側(cè)或內(nèi)側(cè)方向上移動(dòng)或變形；以及平滑處理部，其由計(jì)算機(jī)對(duì)所述多邊形移動(dòng)部使大于或等于I個(gè)的多邊形移動(dòng)或變形后生成的銳角形狀進(jìn)行檢測，并進(jìn)行平滑化處理。
[0037]此外，根據(jù)另一實(shí)施方式，具有標(biāo)記部，該標(biāo)記部基于所述對(duì)象血管部位的三維形狀，對(duì)該對(duì)象血管部位進(jìn)行標(biāo)記，該標(biāo)記部具有:存儲(chǔ)部，其由計(jì)算機(jī)使特定對(duì)象血管部位所包含的主要血管要素的名稱及其它血管要素的名稱，與該特定對(duì)象血管部位相關(guān)聯(lián)而進(jìn)行存儲(chǔ)；以及標(biāo)記結(jié)果輸出部，其由計(jì)算機(jī)在多個(gè)截面處對(duì)特定對(duì)象血管部位所包含的各血管要素的形狀進(jìn)行測定，將其面積的中央值最大的血管確定為主要血管，并且，基于該主要血管的判別而確定所述其它血管要素，標(biāo)記上述主要血管要素及其它血管要素的名稱，并與所述各血管要素的形狀測定值一起輸出。
[0038]在該情況下，優(yōu)選所述流體解析部對(duì)應(yīng)于所述標(biāo)記結(jié)果，使所述運(yùn)算條件對(duì)應(yīng)于每個(gè)血管要素而變動(dòng)。
[0039]此外，優(yōu)選所述運(yùn)算條件是血流的狀態(tài)量解析中的網(wǎng)格詳細(xì)度，針對(duì)每個(gè)血管要素而使網(wǎng)格詳細(xì)度變動(dòng)。
[0040]此外，優(yōu)選所述網(wǎng)格詳細(xì)度由所述截面形狀的面積中央值的大小決定，從詳細(xì)度的粗到細(xì)，以多個(gè)級(jí)別決定。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的第6個(gè)主要觀點(diǎn)，提供一種關(guān)于用于執(zhí)行上述第I至第5觀點(diǎn)所涉及的系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件程序的發(fā)明。
[0042]根據(jù)本發(fā)明第7個(gè)主要觀點(diǎn)，提供一種關(guān)于用于執(zhí)行上述第I至第5觀點(diǎn)所涉及的系統(tǒng)的方法的發(fā)明。
[0043]此外，上述沒有列舉的本發(fā)明的特征，本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下說明的發(fā)明的實(shí)施方式及附圖中可知能夠?qū)嵤?br> 【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]圖1是表不本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0045]圖2是血管形狀提取部的圖形用戶界面。
[0046]圖3是血管形狀提取部的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0047]圖4是說明從影像上提取血管形狀的圖。
[0048]圖5是說明將血管形狀細(xì)線化的圖。
[0049]圖6是說明包含主要血管在內(nèi)的血管名稱的標(biāo)記的圖。
[0050]圖7是用于說明提取血管形狀的端面處理的圖。
[0051]圖8是表示腦內(nèi)血管形狀整體的示意圖。
[0052]圖9是手術(shù)模擬部的圖形用戶界面。
[0053]圖10是手術(shù)模擬部的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0054]圖11是表示基于第I手術(shù)模擬模式的模擬的圖。
[0055]圖12是表示基于第2手術(shù)模擬模式的模擬的圖。
[0056]圖13是表示基于第3手術(shù)模擬模式的模擬的圖。
[0057]圖14是表示基于第I手術(shù)模擬模式的形狀修正結(jié)果的例子的圖。
[0058]圖15是流體解析部的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0059]圖16是表示流體解析部的處理的流程圖。
[0060]圖17是流體解析部的圖形用戶界面。
[0061]圖18是說明網(wǎng)格詳詳細(xì)度的圖。
[0062]圖19是說明流體剪切應(yīng)力的示意圖。
[0063] 圖20是說明流體剪切應(yīng)力的示意圖。
[0064]圖21是表示與壁面剪切應(yīng)力計(jì)算相關(guān)的全局坐標(biāo)系的圖。
[0065]圖22是表示與壁面剪切應(yīng)力計(jì)算相關(guān)的局部坐標(biāo)系的圖。
[0066]圖23是圖形表示使剪切應(yīng)力矢量與血管三維形狀疊加的圖。
[0067]圖24是圖形表示使剪切應(yīng)力矢量和壓力與血管三維形狀疊加的圖。
[0068]圖25是說明雜亂度計(jì)算的圖。
[0069]圖26是關(guān)于雜亂度解釋的說明圖。
[0070]圖27是表示基于雜亂度對(duì)應(yīng)圖的惡性/良性判別法的圖。
[0071]圖28是關(guān)于基于雜亂度(分布)的薄弱化判別的說明圖。
[0072]圖29是血流性狀判別部的圖形用戶界面。
[0073]圖30A至D是表示表現(xiàn)雜亂度在腫瘤壁薄弱化判別中的有效性的結(jié)果顯示例的圖。
[0074]圖31是表示本發(fā)明其它實(shí)施方式的手術(shù)操作評(píng)價(jià)系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0075]下面，基于附圖，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行具體說明。另外，在以下的說明中，作為診斷.治療效果判定對(duì)象的循環(huán)器官系統(tǒng)疾病，以腦動(dòng)脈瘤的情況為例進(jìn)行說明。
[0076](基于惡性/良性血流圖案的血流性狀診斷裝置)
[0077]如前所述，本發(fā)明的第I技術(shù)方案是用于診斷腫瘤的性狀的診斷裝置。在本發(fā)明中，通過使由于血流而作用在腦動(dòng)脈瘤內(nèi)的血管壁面上的剪切應(yīng)力矢量群的形態(tài)，與腫瘤的內(nèi)腔形狀、病理信息、血管厚度信息相關(guān)聯(lián)，從而分類為可能成為未來導(dǎo)致血管組織病變的發(fā)生或發(fā)展的一個(gè)主要原因的“惡性(非良性)血流圖案”、和不易成為該主要原因的“良性血流圖案”。并且，作為模擬的結(jié)果，判定所生成的剪切應(yīng)力矢量群的形態(tài)是屬于所述惡性血流圖案還是屬于良性血流圖案。如果判定為惡性血流圖案，則由于可能成為未來導(dǎo)致血管組織發(fā)生病變或發(fā)展的一個(gè)主要原因，因此需要討論是否進(jìn)行手術(shù)，如果判定為良性血流圖案，則判斷為不易成為上述主要原因，能夠避免由不必要的手術(shù)而帶來的風(fēng)險(xiǎn)。
[0078](血管治療后的治療效果預(yù)測裝置)
[0079]另外，本發(fā)明的第2技術(shù)方案為，提供用于對(duì)判斷為例如具有惡性血流圖案的腦動(dòng)脈瘤進(jìn)行外科治療后 的治療效果進(jìn)行判定的裝置。
[0080]即，基于所述惡性/良性血流圖案的血流性狀的判定方法，不僅是治療前的腦動(dòng)脈瘤，還能夠用于預(yù)測對(duì)該腦動(dòng)脈瘤進(jìn)行治療后的治療效果。
[0081]腦動(dòng)脈瘤的外科治療方法包括，例如:1)夾閉術(shù)、2)螺圈栓塞術(shù)、3)支架置入術(shù)(Flow-diverting stent)。
[0082]所述夾閉術(shù)，是通過使用夾子將腫瘤頸部面閉塞，從而阻止腫瘤內(nèi)的流動(dòng)，換言之，構(gòu)建沒有腦動(dòng)脈瘤的新的血管形狀。所述螺圈栓塞術(shù)，是通過在腫瘤內(nèi)置入多個(gè)螺圈而使腫瘤內(nèi)部血栓化，將腫瘤閉塞。所述支架置入術(shù)，是通過在腫瘤頸部面置入由金屬等構(gòu)成的金屬網(wǎng)，使腫瘤內(nèi)的流速降低,從而使腫瘤內(nèi)部血栓化,將腫瘤閉塞。
[0083]上述治療方法具有阻止腫瘤內(nèi)的流動(dòng)這一共通性，是通過人為地修正血管的內(nèi)腔形狀而重新構(gòu)建新的腫瘤頸部面，即，重新構(gòu)建新的血管形狀。與所述治療方法相關(guān)的并發(fā)癥，是由重新構(gòu)建的血管形狀隨時(shí)間變化而被修正所引起的。例如，在進(jìn)行螺圈栓塞術(shù)的病例中，腫瘤頸部面被流體力朝向腫瘤內(nèi)腔方向壓縮，使得腫瘤內(nèi)腔與主血管重新連通而進(jìn)行再次治療的情況不少。
[0084]在這種情況下，首先，通過使用計(jì)算機(jī)對(duì)3維模型化的血管形狀進(jìn)行修正，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)人為地生成新的腫瘤頸部面，從而在手術(shù)前以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)構(gòu)建與實(shí)際進(jìn)行手術(shù)時(shí)相同的血管形狀。然后，通過模擬而使作用在該新的血管形狀的血管壁面上的壁面剪切應(yīng)力矢量群的形態(tài)可視化，同樣地對(duì)其應(yīng)用所述惡性/良性血流圖案的判別法，從而能夠?qū)κ中g(shù)治療效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。即，通過應(yīng)用所述惡性/良性血流圖案的判別法，從而能夠預(yù)測通過在該部位植活內(nèi)皮細(xì)胞等用于構(gòu)成血管的細(xì)胞，血管組織在術(shù)后能否適當(dāng)再生而具有充分的力學(xué)強(qiáng)度的發(fā)展方向，從術(shù)后并發(fā)癥或死亡可能性的角度來說，有助于進(jìn)行治療效果的預(yù)測。[0085](本實(shí)施方式所涉及的血流性狀診斷.治療效果預(yù)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu))
[0086]圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的血流性狀判定、治療效果預(yù)測系統(tǒng)的概略模塊結(jié)構(gòu)圖。該血流性狀判定、治療效果預(yù)測系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于上述第1、第2技術(shù)方案而具有以下2種功能。
[0087](I)從該腦動(dòng)脈瘤是否可能未來導(dǎo)致血管組織病變的發(fā)生或發(fā)展的角度，自動(dòng)判別受驗(yàn)者對(duì)象血管部位的血流性狀是屬于未來發(fā)展至腦動(dòng)脈瘤破裂的可能性小的良性血流，還是屬于可能發(fā)展至該破裂的惡性血流(非良性血流)。
[0088](2)在對(duì)該腦動(dòng)脈瘤進(jìn)行外科治療時(shí)，通過在術(shù)前進(jìn)行治療模擬而掌握治療后的血流，從而自動(dòng)判別是屬于未來出現(xiàn)并發(fā)癥或死亡風(fēng)險(xiǎn)的可能性小的良性血流，還是可能發(fā)展至上述情況的惡性血流。
[0089]為了實(shí)現(xiàn)上述功能，該血流性狀診斷.治療效果預(yù)測系統(tǒng)如圖1所示，具有:攝像裝置1，其設(shè)置在醫(yī)生等用戶一側(cè)(醫(yī)院內(nèi))，拍攝受驗(yàn)者的腦動(dòng)脈瘤及該腦動(dòng)脈瘤周圍的對(duì)象血管部位的影像；用戶終端2，其用于由醫(yī)生等用戶自身對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行操作；以及血流性狀診斷.治療效果服務(wù)器3，其經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)(院內(nèi)LAN、院外WAN或?qū)Ｓ镁€路)而與上述攝像裝置I及用戶終端2連接。
[0090]在這里，作為所述攝像裝置1，除了 CT裝置(計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置)、MRI裝置(磁共振影像診斷裝置)、DSA裝置(數(shù)字減影血管造影法)等能夠獲取對(duì)象血管部位斷層影像的裝置以外，只要是能夠獲取下述對(duì)象血管部位影像數(shù)據(jù)即可，例如，通過超聲多普勒或近紅外成像而拍攝的影像等的裝置。
[0091]上述用戶終端2只要是由能夠執(zhí)行瀏覽器等顯示軟件的通常的個(gè)人計(jì)算機(jī)組成的工作站即可，其中，該瀏覽器能夠顯示用于與上述血流性狀診斷?治療效果服務(wù)器3進(jìn)行通信的圖形界面。
[0092]另一方面，作為所述血流性狀診斷.治療效果服務(wù)器3，使程序存儲(chǔ)部8連接在與輸入輸出接口 4、存儲(chǔ)器5及CPU6連接的總線7上，其中，該輸入輸出接口 4用于與所述通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。程序存儲(chǔ)部8具有:血管形狀提取部(1-Vessel )10，其根據(jù)由所述攝像裝置I獲取的影像數(shù)據(jù)而生成對(duì)象血管部位內(nèi)腔的三維形狀數(shù)據(jù)；手術(shù)模擬部(1-Surgery)11，其進(jìn)行基于三維形狀數(shù)據(jù)加工的手術(shù)模擬；流體解析部(1-CFD) 12，其通過運(yùn)算而求出對(duì)象血管部位的血流狀態(tài)量；血流性狀判別部(I_Flow)13，其使用該流體解析部12的運(yùn)算結(jié)果，判別對(duì)象血管部位的血流是良性流動(dòng)還是惡性流動(dòng)；以及顯示部14，其生成由該系統(tǒng)生成的用戶圖形界面及在該用戶圖形界面上顯示的影像、解析結(jié)果、判別結(jié)果的顯示畫面。另外，在上述總線7上，連接有用于存儲(chǔ)模擬所需的各種設(shè)定信息的模擬設(shè)定DB15、和用于存儲(chǔ)該系統(tǒng)的模擬及解析結(jié)果的模擬結(jié)果DB16。
[0093]該服務(wù)器3的所述結(jié)構(gòu)要素(血管形狀提取部10、所述手術(shù)模擬部11、所述流體解析部12、及所述血流性狀判別部13)，實(shí)際上由存儲(chǔ)在硬盤的存儲(chǔ)區(qū)域中的計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成，通過由所述CPU6調(diào)出而在存儲(chǔ)器5中展開執(zhí)行，從而構(gòu)成本發(fā)明的各結(jié)構(gòu)要素，發(fā)揮作用。此外，該服務(wù)器3可以由I臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成，也可以使各結(jié)構(gòu)要素分散而由多臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成。
[0094]另外，在本例中，上述血流性狀診斷?治療效果服務(wù)器3經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)而與設(shè)置在醫(yī)院內(nèi)的用戶終端I連接，但也可以設(shè)置在醫(yī)院內(nèi)，或者設(shè)置在醫(yī)院外的高速運(yùn)算處理中心9等處。在后者的情況下，優(yōu)選按照下述方式構(gòu)成，即，從設(shè)置在多個(gè)醫(yī)院的多個(gè)用戶終端2及攝像裝置I接收數(shù)據(jù)或指示，使用高速運(yùn)算處理器以很短時(shí)間執(zhí)行高精度的流體解析，將解析結(jié)果反饋至各醫(yī)院內(nèi)的用戶終端，由醫(yī)生等用戶向患者等當(dāng)場顯示解析結(jié)果。
[0095]下面，參照實(shí)際的動(dòng)作，對(duì)該血流性狀診斷.治療效果預(yù)測系統(tǒng)的功能進(jìn)行說明。
[0096](用戶圖形界面)
[0097]圖2表示由所述服務(wù)器3的顯示部14生成并顯示在所述用戶終端裝置2上的圖形用戶界面(⑶I) 17。其構(gòu)成為，能夠通過一個(gè)界面17，集中地對(duì)所述血管形狀提取部(1-Vessel) 10、所述手術(shù)模擬部(i_Surgery) 11、所述流體解析部(:[-0?0) 12、所述血流性狀判別部(1-Flow) 13進(jìn)行操作。
[0098]例如，該圖2是從位于該畫面上部的菜單中選擇血管形狀提取部“1-Vessel” 10的情況下的例子，其中，該血管形狀提取部“1-Vessel” 10在下述功能說明中進(jìn)行說明。同樣地，通過選擇1-Surgeryll、1-CFD12、1-Flowl3,從而能夠切換至與各功能對(duì)應(yīng)的界面(后述)。
[0099]此外，現(xiàn)有技術(shù)并不是這種綜合的系統(tǒng)，而只是以由各個(gè)界面組成的獨(dú)立系統(tǒng)構(gòu)成各要素。在這種情況下，I)在不得不跨過多個(gè)系統(tǒng)而對(duì)一個(gè)病例進(jìn)行解析時(shí)，用戶在至少幾個(gè)小時(shí)內(nèi)都無法離開作業(yè)現(xiàn)場；2)各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)以工程普遍的流程為對(duì)象，具有較高的自由度及通用性，但反之，對(duì)于醫(yī)療用途來說，由于作為解析條件所需的參數(shù)的數(shù)量和種類涉及多個(gè)方面，因此，其選擇依賴于使用者的知識(shí)、技能，從而預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)生結(jié)果無法導(dǎo)入實(shí)際臨床或無法實(shí)現(xiàn)解析條件標(biāo)準(zhǔn)化的問題。
[0100]本實(shí)施方式的所述血流性狀診斷.治療效果預(yù)測系統(tǒng)，是在極度繁忙的臨床環(huán)境中，作為醫(yī)療行為的一部分而使用。因此，本課題在于，解決對(duì)于醫(yī)護(hù)人員在時(shí)間上的約束和使用者之間、設(shè)施之間的解析條件不一致。另外，必須充分考慮使用者即臨床醫(yī)生和放射科醫(yī)師是并不熟悉流體力學(xué)的非工程人員。根據(jù)本實(shí)施方式的系統(tǒng)，由于能夠?qū)⑺鲅b置合并，在單一的界面17上集中地進(jìn)行自動(dòng)控制處理，因此能夠消除上述顧慮。
[0101]另外，根據(jù)該系統(tǒng)，針對(duì)每種使用用途將運(yùn)算條件組的最優(yōu)值默認(rèn)地作為“模塊”而保存，即使用戶沒有一一設(shè)定所述運(yùn)算條件組，也能夠?qū)εc用戶需求相對(duì)應(yīng)的血流解析集中地進(jìn)行自動(dòng)控制處理。
[0102](血管形狀提取裝置)
[0103]圖3是表示所述血管形狀提取裝置的處理工序的框圖，圖4至圖9是其說明圖。
[0104]在步驟Sl-1中，輸入由攝像裝置拍攝到的以DICOM形式等構(gòu)成的對(duì)象血管部位的拍攝影像數(shù)據(jù)。然后，在步驟S1-2中，自動(dòng)識(shí)別或手動(dòng)指定影像的方向(影像的上、下、左、右各個(gè)方向)。圖2如前所述，表示該血管形狀提取部(1-Vessel)的用戶界面。用于確認(rèn)影像方向的界面，與在圖2中被分割為4份顯示的顯示部41至44中的左上顯示部41相當(dāng)。如顯示部42至43所示，在通過公知的容積再現(xiàn)法而使血管的三維形狀可視化時(shí)，與血管顯示方向相關(guān)的指定，例如能夠如下進(jìn)行，即，通過按下“前(A)” “后(P)”、“左(L)”、“右(R)”按鈕18使畫面旋轉(zhuǎn)，從而使影像的方向與“前(A)” “后(P)”、“左(L)”、“右(R)”各個(gè)方向?qū)R。
[0105]然后，在該畫面(圖2)中，例如以從單選按鈕24中選擇的方式進(jìn)行解剖部位指定(步驟S1-3)。此處指定的解剖部位，在后面的工序中自動(dòng)進(jìn)行血管標(biāo)記時(shí)使用。例如，在腦動(dòng)脈瘤位于右中大腦動(dòng)脈(MCA)的情況下,選擇“右前方循環(huán)(Anterior Circulation)”。同樣地，能夠選擇“左前方循環(huán)”、“前方循環(huán)”、“后方循環(huán)”。該解剖部位如圖3中標(biāo)號(hào)19所示，存儲(chǔ)在所述模擬設(shè)定DB15中。
[0106]在步驟S1-4及以后，通過將閾值法、梯度法及區(qū)域擴(kuò)張法等(圖2畫面中所示的“Selection (對(duì)于通過閾值法(或梯度法)而提取的三維構(gòu)造物，通過由用戶在畫面上指定關(guān)注區(qū)域而確定包含對(duì)象血管在內(nèi)的區(qū)域’'“Connectivity (由用戶在關(guān)注區(qū)域內(nèi)指定對(duì)象血管，通過從中僅選取連續(xù)的立體像素而進(jìn)行對(duì)象血管提取)”、“EXtenSion (包含了閾值法(或梯度法)和立體像素連續(xù)性這二者的區(qū)域擴(kuò)張法，無論是否有必要，在血管提取的過程中都會(huì)追加已刪除的血管)”、“Rem0Val (用戶手動(dòng)刪除不需要的血管)”)的各種運(yùn)算進(jìn)行組合，從而構(gòu)建三維血管形狀(3維形狀數(shù)據(jù))。因此，首先在步驟S1-4中進(jìn)行對(duì)象血管區(qū)域的提取。該提取例如使用閾值法或梯度法進(jìn)行。
[0107]圖4表示在使用閾值法的情況下的提取例。
[0108]在閾值法中，例如，使用亮度值的絕對(duì)值或被歸一化的相對(duì)值。在本實(shí)施方式中，通過由圖2畫面中的閾值設(shè)定部45選定滑動(dòng)條式的直方圖閾值，從而一邊觀察右上的顯示部42的影像，一邊使閾值變化，提取血管壁特有的特征。另一方面，在梯度法中，例如，根據(jù)亮度值分布，通過運(yùn)算處理而提取亮度值的梯度，從中提取血管壁特有的特征而使用。然后，通過按下圖2 畫面中“Fix”按鈕46，從而使用與影像類型對(duì)應(yīng)的最佳閾值，對(duì)由該血管形狀提取部10得到的血管表面進(jìn)行噪聲去除(步驟S1-5)，然后，通過多邊形分割而進(jìn)行3維形狀數(shù)據(jù)化，從而完成對(duì)象血管區(qū)域提取(步驟S1-6)。圖4是表示該工序所涉及的血管形狀提取的示意圖。上述閾值作為設(shè)定條件，被存儲(chǔ)在所述模擬設(shè)定DB15中(用標(biāo)號(hào)29表示)。
[0109]然后，通過由用戶在圖2的畫面中按下“Lesion”按鈕47，從而用戶使用鼠標(biāo)等在顯示器上手動(dòng)指定病變部(步驟S1-7)。然后，在步驟S1-8中執(zhí)行血管的細(xì)線化，導(dǎo)出血管的中心線。該細(xì)線化工序通過由用戶在圖2的畫面中按下“Label”按鈕48而自動(dòng)執(zhí)行。用于該細(xì)線化的算法，能夠使用多種公知方法。圖5是表示該細(xì)線化的圖。在獲取到中心線之后，在步驟S1-9中，針對(duì)每條血管對(duì)中心線進(jìn)行要素分割。該要素分割如圖5所示，通過以血管的分支點(diǎn)A、B、C、D…對(duì)各血管的中心線進(jìn)行分割而進(jìn)行。圖6將該分割部放大表示。將上述分支點(diǎn)A、B、C……之間的部分(V1、V2……)稱為血管要素。然后，在步驟S1-10中，求出多個(gè)與各要素內(nèi)的中心線正交的截面(如圖6所示)，計(jì)算該截面的等效直徑，測量各要素的形狀25。
[0110]然后，在步驟S1-11中，針對(duì)各要素自動(dòng)標(biāo)記血管名稱。首先，將多個(gè)血管要素V1、V2、V3……中，在多個(gè)截面25處計(jì)算出的多個(gè)等效直徑的中央值(使用平均值，是為了在該血管有動(dòng)脈瘤而直徑突然變大的情況下確保準(zhǔn)確性)最大的血管，確定為主要血管而進(jìn)行標(biāo)記。在本實(shí)施方式中，該標(biāo)記對(duì)應(yīng)于上述解剖部位的指定而自動(dòng)進(jìn)行。即，在選擇左前方循環(huán)時(shí)，所述主要血管(等效直徑的中央值為最大的血管要素)被標(biāo)記為“左內(nèi)頸動(dòng)脈”，在選擇后方循環(huán)時(shí)被標(biāo)記為“腦底動(dòng)脈”。上述主要血管根據(jù)其在該解剖部位中具有最大等效直徑而確定。此外，也可以使用除了等效直徑以外的形狀參數(shù)及多個(gè)參數(shù)的組合。如圖3所示，在上述模擬設(shè)定DB9中，使解剖部位的信息19、主要血管的名稱20、及從該主要血管分支的血管的名稱21彼此關(guān)聯(lián)而進(jìn)行存儲(chǔ)，該血管形狀提取部10的標(biāo)記部35將這些信息設(shè)為“血管標(biāo)記模板”，通過參照而能夠自動(dòng)地進(jìn)行標(biāo)記。
[0111]即，在步驟S1-11中，在對(duì)主要血管進(jìn)行標(biāo)記之后，直至深部為止，對(duì)這些主要血管V2、V3……進(jìn)行追蹤，基于在上述DB9中存儲(chǔ)的信息，自動(dòng)判別在每個(gè)分支處出現(xiàn)的血管名稱，并依次進(jìn)行標(biāo)記。在本實(shí)施方式中，該標(biāo)記以例如從上述主要血管開始數(shù)出5至10個(gè)下級(jí)血管要素為限度而進(jìn)行。如果如上所述基于各解剖部位信息19而確定主要血管的名稱20，則對(duì)于從該主要血管分支的其它血管來說，上述分支血管的標(biāo)記基于存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫9中的作為模板的主要血管的名稱20和分支血管的名稱21的關(guān)系(每個(gè)解剖部位19)而自動(dòng)進(jìn)行。
[0112]然后，在步驟Sl-12、13中，基于預(yù)先在步驟S1-2中指定的影像的方向(上下左右方向)、和作為對(duì)象而指定的上述解剖部位，通過在標(biāo)記結(jié)束后使血管的入口、出口面與各自的中心線正交化，從而構(gòu)建血管端面。圖7是表示該端面構(gòu)建的圖。最后，在步驟S1-14中，按照上述方式構(gòu)建的三維形狀作為多邊形數(shù)據(jù)而自動(dòng)輸出。同時(shí)，自動(dòng)計(jì)算出所標(biāo)記(標(biāo)記信息23)的各血管的形狀數(shù)據(jù)22，并寫入至所述模擬結(jié)果DB16中(圖3)。這時(shí)，用戶能夠在顯示器上所顯示的界面17上確認(rèn)是否進(jìn)行了適當(dāng)?shù)奶幚?。此外，在上述自?dòng)處理的工序中，有時(shí)無法適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行標(biāo)記。例如，對(duì)于具有先天性血管畸形的患者，有時(shí)在該位置沒有相應(yīng)的血管。在這種情況下，能夠通過點(diǎn)擊選擇誤標(biāo)記的血管而對(duì)其名稱進(jìn)行變更。另外，設(shè)定DB21的名稱20、21的修正也能夠隨時(shí)進(jìn)行。此外，在進(jìn)行這種手動(dòng)處理的情況下，通過按下〈End〉按鈕而自動(dòng)輸出結(jié)果，在各DB15、16中進(jìn)行覆蓋更新。此外，文件輸出時(shí)的文件名構(gòu)成為，能夠基于可從DICOM起始信息中提取的患者ID而判別出文件形式，不需要用戶手動(dòng)輸入。這一規(guī)則對(duì)于后述的手術(shù)模擬部11、流體解析部12、血流性狀判別部13也相同。
[0113]此外，圖8表示腦血管名稱的概略。在該圖8中，包含了前方、后方循環(huán)。例如，已知前交通動(dòng)脈為腦動(dòng)脈瘤的多發(fā)部位，但由于跨過左右的前方循環(huán)，因此在解析中必須將前方循環(huán)整體設(shè)為對(duì)象范圍。
[0114](手術(shù)模擬裝置)
[0115]圖9是表示手術(shù)模擬部11的用戶圖形界面17的示意圖，圖10是表示所述手術(shù)模擬部11的動(dòng)作的流程圖，圖11、12、圖13是其說明圖。另外，圖14是為了進(jìn)行該手術(shù)模擬而對(duì)血管的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行修正的形狀修正部35的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0116]在本例中，用戶從圖9中示出的界面17上選擇3種手術(shù)模擬模式，即，作為第I種手術(shù)模式的“Clipping/Coiling” 50、作為第2種手術(shù)模式的“Stenting” 51、以及作為第3種手術(shù)模式的“(血流導(dǎo)向支架)Flow-Diverting Stent” 52中的任一種。由此，由該手術(shù)模擬部11生成最適合于再現(xiàn)手術(shù)后的血流狀態(tài)的血管形狀。
[0117]所述3種模式中的第I種手術(shù)模擬模式，是去除病變部和重新構(gòu)建表面(Clipping/Coiling)，第2種手術(shù)模擬模式是基于病變部凹凸修正的表面重新構(gòu)建(Stenting)、第3種手術(shù)模擬模式是在任意截面處配置格子狀物體(Flow-divertingStent)。
[0118] 與第I種手術(shù)模擬模式對(duì)應(yīng)的血管形狀修正方法(在圖15中以37表示)，是用于模擬夾閉術(shù)或螺圈栓塞術(shù)這種使腫瘤內(nèi)腔完全閉鎖情況的程序組50 (〈Positioning〉、〈Removal〉、〈Recon.>、〈Shaping〉，〈Label〉),以在術(shù)前對(duì)作用在治療后所形成的腫瘤頸部面上的流體力進(jìn)行模擬。與第2種模擬模式對(duì)應(yīng)的血管形狀修正方法，是用于模擬利用支架等治療儀器，使由于動(dòng)脈硬化而變窄的血管擴(kuò)張的支架置入術(shù)的程序組51(〈Positioning〉、〈Fitting〉、〈Shaping〉、〈Label〉)，以在術(shù)前對(duì)作用在治療后所形成的病變部處的流體力進(jìn)行模擬。與第3種手術(shù)模擬模式對(duì)應(yīng)的血管形狀修正方法，是用于模擬基于血流導(dǎo)向支架的腦動(dòng)脈瘤治療的程序組52 (〈Positioning〉、〈Porosity〉、〈Shaping〉、〈Label〉)，以模擬腫瘤內(nèi)流動(dòng)的降低效果。
[0119]上述模擬，實(shí)際上是通過對(duì)血管的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行修正而進(jìn)行的，手術(shù)模擬部如圖15所示，具有治療方法接受部73和形狀修正部35。下面，與處理動(dòng)作一起，對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。此外，可選擇的手術(shù)模式(在本例中是第I至第3種手術(shù)模擬模式)和與之相關(guān)而定義的具體的血管形狀修正方法，如圖15中標(biāo)號(hào)36及37所示，被存儲(chǔ)在所述模擬設(shè)定部DB15中。
[0120]首先，用戶在所述圖形界面17上選擇〈Surgery〉按鈕11,通過所述用戶終端2的瀏覽器畫面，顯示由所述血管形狀提取裝置生成的血管形狀(步驟S2-0:圖9中示出的畫面左上的顯示部54)。如果用戶在所述界面17上激活第I種手術(shù)模擬模式(圖9的50)，則所述治療方法接受部73從所述設(shè)定DB15中加載血管形狀修正方法37 (程序組 50 (〈Positioning〉、〈Removal〉、〈Recon.>、〈Shaping〉、〈Label〉)),首先，使用者通過〈Positioning〉而選擇病變部(步驟S2-1)。如果選擇〈Positioning〉,則圖15中所示的修正部位指定部38將在通過前述而指定的區(qū)域顯示在用戶界面17上(圖9的右上顯示部)。由于所述三維形狀數(shù)據(jù)是由微小三角形要素積聚而構(gòu)成血管表面、端部的多邊形數(shù)據(jù)，因此能夠?qū)?yīng)于手術(shù)模擬的目的而使指示區(qū)域放大/縮小。然后，如果用戶選擇〈Removal〉，則由圖15中示出的多邊形移動(dòng)部39將所選擇的三角形要素切除(步驟S2-2)。然后，如果選擇〈Recon〉，則所述多邊形移動(dòng)部39針對(duì)切除部以多邊形重新構(gòu)建表面。另外，能夠通過按下〈Shaping〉按鈕而使所述修正部位指定部38及多邊形移動(dòng)部39動(dòng)作，用戶能夠通過操作鼠標(biāo)而對(duì)重新構(gòu)建面進(jìn)行凹凸修正(步驟S2-3)，然后，通過〈Label〉而標(biāo)記定義為新的表面(標(biāo)記部35)(步驟S2-4)。此外，表面的重新構(gòu)建是通過對(duì)切除區(qū)域的重心進(jìn)行計(jì)算，并以該重心為起點(diǎn)使切除部端面的三角形頂點(diǎn)連結(jié)而進(jìn)行的。凹凸修正是通過以該重心位置為起點(diǎn)，由用戶通過鼠標(biāo)滑輪在切除面法線外周(或內(nèi)周)方向上自由移動(dòng)，即，使與移動(dòng)前的三角形要素共通的頂點(diǎn)即該重心移動(dòng)，人為地使得三角形形狀變形而執(zhí)行的。此外，移動(dòng)后可能出現(xiàn)的銳角形狀，通過同時(shí)進(jìn)行平滑化處理而應(yīng)對(duì)(上述結(jié)構(gòu)要件38至39)。
[0121]在圖9中示出的用戶界面上，用戶在左下及右下的顯示部55、56?Post-surgery?上進(jìn)行作業(yè)，顯示術(shù)后影像，用戶通過所述程序組而進(jìn)行手術(shù)模擬。在進(jìn)行至標(biāo)記之后，通過〈End〉確定形狀，與所述血管形狀提取裝置同樣地，自動(dòng)保存修正后的多邊形數(shù)據(jù)，對(duì)模擬結(jié)果DB16進(jìn)行更新(步驟S2-13:更新標(biāo)記信息23及三維形狀數(shù)據(jù)22)。此外，所述〈〈Post-surgery?的顯示部具有分別設(shè)置在右下55和左下56的<〈Post-surgery#l、 #2? (本發(fā)明的比較顯示部)，以能夠通過重復(fù)進(jìn)行所述工序而對(duì)多種手術(shù)模擬的結(jié)果進(jìn)行比較。
[0122]圖11是表示上述第I種手術(shù)模擬模式中的血管形狀修正的例子的示意圖，圖14A、B是表示模擬前和模擬后(夾閉治療前、后)的三維形狀的圖。如上所述，能夠通過切除構(gòu)成腦動(dòng)脈瘤形狀的多邊形，從而生成能夠再現(xiàn)實(shí)施夾閉治療后的血流性狀的三維形狀數(shù)據(jù)。因此，通過上述方式，能夠由使用者任意調(diào)整通過夾閉術(shù)或螺圈栓塞術(shù)而構(gòu)建的腫瘤頸部面的形狀，在此基礎(chǔ)上對(duì)術(shù)后血流進(jìn)行模擬、解析。
[0123]在第2種手術(shù)模擬模式51中，與前述同樣地，通過〈Positioning〉而選擇病變部并進(jìn)行放大、縮小(步驟S2-5、顯示部55)。然后，通過〈Fitting〉計(jì)算病變部的重心，以該重心位置為起點(diǎn)，使多邊形沿著血管壁面的法線方向移動(dòng)，然后，通過曲線擬合的多項(xiàng)式近似而對(duì)病變形狀進(jìn)行插補(bǔ)(步驟S2-6)。然后，通過〈Shaping〉，用戶操作鼠標(biāo)而對(duì)病變部進(jìn)行凹凸修正(步驟S2-7)，最后，通過與所述第I種手術(shù)模擬模式同樣的方法，進(jìn)行重新構(gòu)建面的標(biāo)記(步驟S2-8)。圖12是示出基于上述第2種手術(shù)模擬模式的形狀修正例的示意圖。
[0124]在第3種手術(shù)模擬模式52中，通過〈Positioning〉,用戶在三維血管形狀內(nèi)部形成新的表面(步驟S2-9)。然后，針對(duì)所指定的表面，通過〈Porosity〉定義格子狀物體(步驟
S2-10)，通過與前述同樣的方法，對(duì)其凹凸進(jìn)行修正(步驟S2-11 )、標(biāo)記(步驟S2-12)。作為這種情況下的血管形狀修正方法37 (圖15)，所使用的格子狀物體是用于模擬血流導(dǎo)向支架。格子狀物體為各向同性多孔質(zhì)介質(zhì)，通過用戶從下拉菜單中設(shè)定其開口率而定義。此外，也可以由用戶調(diào)整多孔質(zhì)介質(zhì)的形狀、開口率，賦予其為各向異性介質(zhì)。圖13是表示基于上述第3種手術(shù)模擬模式的形狀修正例的示意圖。此外，圖中以標(biāo)號(hào)25表示，但其為格子狀物體。另外，如果應(yīng)用使用這種多孔質(zhì)介質(zhì)的血流模擬，則能夠模擬在螺圈栓塞術(shù)時(shí)手術(shù)剛剛完成后的血流。在所述螺圈栓塞術(shù)模擬中，假定使腫瘤內(nèi)部完全閉塞的情況。實(shí)際上，其與腫瘤內(nèi)腔在術(shù)后經(jīng)過足夠的時(shí)間而充分血栓化后的狀態(tài)相當(dāng)。另一方面，直至完全閉塞為止，在螺圈內(nèi)存在血液流動(dòng)。是否能夠模擬這種血液流動(dòng)，對(duì)于確定螺圈填充率(螺圈體積相對(duì)于腫瘤體積的比值)是很重要的。在所述血流導(dǎo)向支架中，將多孔質(zhì)介質(zhì)設(shè)為二維構(gòu)造物而使用，在該技術(shù)中，通過設(shè)為三維構(gòu)造物，從而能夠模擬剛剛進(jìn)行螺圈栓塞后的狀態(tài)。即，通過所述〈Porosity〉而在腫瘤內(nèi)腔中置入多孔質(zhì)介質(zhì)，也能夠起到以多孔質(zhì)介質(zhì)的開口率模擬螺圈填充率的功能。
[0125](流體解析部)
[0126]然后，由流體解析部12基于數(shù)據(jù)，通過有限元法的公知運(yùn)算，針對(duì)上述血管形狀提取部10 (及手術(shù)模擬部11)所生成的對(duì)象血管部位的三維形狀，求出對(duì)象血管部位的各單位區(qū)域中的血流的流速及壓力(狀態(tài)量33)。
[0127]圖16是表示該流體解析部12的處理的流程圖，圖17是用戶從圖形界面17的菜單中選擇「CFD」12的情況下的顯示例。
[0128]該流體解析部12首先通過步驟S3-1，針對(duì)由上述血管形狀提取部10 (及手術(shù)模擬部11)生成的對(duì)象血管部位的三維形狀,選擇并讀入數(shù)據(jù)中的作為本次計(jì)算對(duì)象的血管形狀數(shù)據(jù)。所顯示的數(shù)據(jù)顯示在圖17的界面17的左上的顯示部58、59、60上。在本例中，在顯示部58上顯示Pre-Sergery的形狀數(shù)據(jù),在顯示部59上顯示Post_Sergery#l的形狀數(shù)據(jù)，在顯示部60上顯示Post-Sergery#2的形狀數(shù)據(jù)。
[0129]然后，通過步驟S3-2，用戶選擇“模塊”。在該“模塊”的選擇中，如圖17所示，在所述圖形界面17上用戶可選擇地顯示“On-site (實(shí)時(shí))”26、“Quick (迅速)”27、“Precision(高精度)” 28這3個(gè)按鈕。
[0130]在該系統(tǒng)中，其構(gòu)成為，通過由用戶從3種模塊中選擇一個(gè)，從而使用事先默認(rèn)設(shè)定的運(yùn)算條件值的組40 (圖1、圖16)，以適當(dāng)?shù)挠?jì)算條件、精度執(zhí)行計(jì)算。這是由于，考慮臨床現(xiàn)場的時(shí)間約束及用戶對(duì)于流體解析的非專業(yè)性，而滿足現(xiàn)場需求，并且，通過統(tǒng)一地對(duì)解析方法的條件進(jìn)行處理而實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)性和標(biāo)準(zhǔn)化。在與On-site (實(shí)時(shí))對(duì)應(yīng)的運(yùn)算條件下，作為計(jì)算條件采用定常解析。血液流動(dòng)是由心臟射血而形成的被稱為脈動(dòng)流的非定常流動(dòng)。進(jìn)行非定常流動(dòng)計(jì)算，需要一邊對(duì)于時(shí)刻變化的流動(dòng)在設(shè)定的每一個(gè)時(shí)間步使解收斂，一邊逐次執(zhí)行計(jì)算，運(yùn)算器的負(fù)載非常高。另一方面，定常流的流動(dòng)狀況與脈動(dòng)流并不是完全不同的。特別地，在腦血管這種雷諾數(shù)較低的區(qū)域中，在任意一個(gè)脈動(dòng)周期內(nèi)都是層流，在高雷諾數(shù)的湍流流動(dòng)中能夠觀察到的過渡渦這樣的流動(dòng)變化很少。換言之，在脈動(dòng)周期內(nèi)，相對(duì)于流量的變化，流動(dòng)的相似性很強(qiáng)。因此，只要能夠再現(xiàn)與時(shí)間平均流相當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)，就能夠掌握脈動(dòng)流的流動(dòng)狀況。On-site (實(shí)時(shí))就是已通過相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)、解析數(shù)據(jù)證明過的解析方法。
[0131]另一方面，Quick (迅速)和Precision (高精度)是設(shè)定所述運(yùn)算條件值的組40,以對(duì)脈動(dòng)流進(jìn)行處理。相對(duì)于Quick (迅速),Precision (高精度)的條件設(shè)定為，即使流動(dòng)在脈動(dòng)周期內(nèi)從層流變?yōu)橥牧鞯那闆r下也能夠應(yīng)對(duì)。并且，預(yù)先確定這時(shí)所使用的網(wǎng)格詳詳細(xì)度、血液物性值、壁面邊界條件、入口邊界條件、出口邊界條件、離散條件，設(shè)為運(yùn)算條件值的組40而存儲(chǔ)在設(shè)定DB15中。另外，以獨(dú)立的高速運(yùn)算器進(jìn)行Precision (高精度)解析而直至得到計(jì)算結(jié)果為止需要幾天時(shí)間的情況也不少。因此，在本實(shí)施方式中，由設(shè)置用于上述流體解析部12的第I處理器41進(jìn)行負(fù)載較小的上述on-site處理，同時(shí)，對(duì)于負(fù)載較大的Precision (高精度)，由設(shè)置在遠(yuǎn)距離設(shè)置的高速運(yùn)算處理中心9處的第2處理器42進(jìn)行處理。即，由下述系統(tǒng)構(gòu)成，僅在Precision (高精度)的情況下，將數(shù)據(jù)經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)傳送至醫(yī)院外的處理中心，通過使用多臺(tái)高速運(yùn)算器的并行解析而執(zhí)行計(jì)算，然后經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)將解析 結(jié)果反饋至醫(yī)院內(nèi)。
[0132]從步驟S3-3開始，通過由用戶在圖17的界面17上按下Run按鈕62，從而對(duì)應(yīng)于上述模塊的選擇而由系統(tǒng)提取所述運(yùn)算條件值的組40，自動(dòng)執(zhí)行運(yùn)算。首先，在步驟S3-3中，基于三維形狀數(shù)據(jù)，將對(duì)象血管部位分割為有限元法中的多個(gè)要素(以下稱為“網(wǎng)格”)。這時(shí)，在本實(shí)施方式中，基于由所述血管形狀提取部10進(jìn)行的血管標(biāo)記，以與各血管尺寸對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格分割詳詳細(xì)度生成網(wǎng)格。即，在本例中，使該網(wǎng)格分割所使用的網(wǎng)格詳詳細(xì)度與血管名稱相關(guān)聯(lián)并保存，或者，由所述運(yùn)算條件值40進(jìn)行設(shè)定以能夠按照血管截面的尺寸而動(dòng)態(tài)地決定網(wǎng)格詳詳細(xì)度。因此，本裝置按照上述標(biāo)記而從所述設(shè)定DB15中提取網(wǎng)格詳詳細(xì)度使用。即，各血管的網(wǎng)格詳詳細(xì)度是對(duì)應(yīng)于模塊的選擇及血管的種類而確定的。
[0133]圖18A、圖18B是表示使網(wǎng)格詳詳細(xì)度對(duì)應(yīng)于每條血管而變動(dòng)的例子的圖。在本例中，直徑1_的眼動(dòng)脈詳詳細(xì)度設(shè)定為，比直徑5_的內(nèi)頸動(dòng)脈的詳詳細(xì)度更細(xì)。
[0134]本實(shí)施方式中的網(wǎng)格分割詳詳細(xì)度Dniesh如下定義。
[0135]Dmesh-Dbase X Kscale X Kmodule
[0136]其中=Dniesh:網(wǎng)格分割詳詳細(xì)度(在本例中將希望計(jì)算的網(wǎng)格的代表直徑Dniesh設(shè)為詳詳細(xì)度使用)、Dbase:基準(zhǔn)網(wǎng)格尺寸(不依賴于尺度因子的常數(shù))、Kscale:對(duì)應(yīng)于血管尺寸而變動(dòng)的尺度因子、Kfflodule:對(duì)應(yīng)于模塊選擇而變動(dòng)的尺度因子。
[0137]在通常的有限元法解析的網(wǎng)格生成中，不考慮如上所述而定義的尺度因子，僅以基準(zhǔn)網(wǎng)格單體決定網(wǎng)格尺寸。因此，現(xiàn)有的方法存在無法應(yīng)對(duì)各血管直徑變動(dòng)的問題。但是，在本實(shí)施方式的方法中，通過導(dǎo)入上述的尺度因子，從而能夠解決現(xiàn)有方法存在的課題。
[0138]以下示出一個(gè)例子。此外，在本例中，所述流體解析部12構(gòu)成為，通過作為對(duì)象的血管的體積、該血管的中心線長度、及形狀的圓柱近似而計(jì)算血管的等效直徑D，對(duì)血管尺寸進(jìn)行定量化而使用。
[0139]I)在使用On-site、Quick模塊的情況下
[0140]Dbase=O-1mm
[0141]Kscale=0.2(在 D〈l.5mm 的情況下)
[0142]Kscale=L O (在 D>=1.5mm 的情況下)
[0143]Kfflodule=I
[0144](即，在該模塊中，僅對(duì)等效直徑D小于1.5mm的較細(xì)動(dòng)脈，將網(wǎng)格尺寸細(xì)化為基準(zhǔn)網(wǎng)格尺寸的1/5)。
[0145]2)在使用Precision模塊的情況下
[0146]Dbase=O-1mm
[0147]Kscale=0.2 (D〈1.5mm)
[0148]Kscale=L O (D>=1.5mm)
[0149]Kmodule=0.5
[0150](即，在本例中Knwdule=0.5，在全域內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化)
[0151]此外，在上述方法中，在血管的分支部處，網(wǎng)格尺寸有時(shí)是不連續(xù)變化的。網(wǎng)格的不連續(xù)變化，成為此處的網(wǎng)格形狀畸變?cè)黾佣鴮?dǎo)致計(jì)算收斂性變差的主要原因。作為這一問題的應(yīng)對(duì)方法，在本實(shí)施方式中，其構(gòu)成為，首先通過上述方法生成網(wǎng)格，然后，針對(duì)網(wǎng)格形狀畸變賦予上限值，重復(fù)進(jìn)行平滑化處理以使得最大形狀畸變落在閾值內(nèi)。
[0152]在現(xiàn)有的解析方法中，無法使得網(wǎng)格尺寸如上所述對(duì)應(yīng)于血管的尺寸而動(dòng)態(tài)地變動(dòng)，無論是大血管還是小血管，均只能以相同的詳詳細(xì)度進(jìn)行分割。其結(jié)果，對(duì)于大血管解析而言是充分的網(wǎng)格形狀，對(duì)于小血管而言網(wǎng)格不充分，從而導(dǎo)致解析精度差，如果為了確保小血管的解析精度而生成大血管不需要的網(wǎng)格，則存在耗費(fèi)大量解析時(shí)間的課題，本發(fā)明能夠解決這一課題。
[0153] 然后，在步驟S3-4至S3-8中，從所述設(shè)定DB 15中依次提取預(yù)先存儲(chǔ)有血液物性值、邊界條件、解析條件等各個(gè)運(yùn)算條件40，在步驟S3-8中，基于上述條件而進(jìn)一步執(zhí)行計(jì)算。具體地說，所述流體解析部12是通過有限元法求解NS方程(表示(Navier-Stokesequations)流體運(yùn)動(dòng)的2階非線性偏微分方程)，求出各網(wǎng)格中的血流流速及壓力。這時(shí)，有限元法的解(流速U及壓力P)是在全局坐標(biāo)系的X-global、Y-global、Z-global這3個(gè)方向上分別求出的。
[0154]此外，在這里，作為所述運(yùn)算條件40中的所述血液物性值，是指血液的粘度或密度。另外，作為所述邊界條件，是指解析對(duì)象部位入口側(cè)的流動(dòng)條件即入口邊界條件、和其出口側(cè)的流動(dòng)條件即出口邊界條件，上述流動(dòng)條件能夠使用通過統(tǒng)計(jì)學(xué)而平均的對(duì)象血管部位的流速及壓力。
[0155]如上所述，上述設(shè)定條件是基于所選擇的模塊而自動(dòng)選擇使用默認(rèn)值，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選能夠按照受驗(yàn)者的個(gè)人數(shù)據(jù)等，在運(yùn)算之前手動(dòng)輸入至流體解析部12。
[0156]在計(jì)算自動(dòng)開始之后，在步驟S3-10中顯示計(jì)算殘差(residual)，重復(fù)進(jìn)行計(jì)算，直至達(dá)到收斂標(biāo)準(zhǔn)為止。在達(dá)到最大重復(fù)次數(shù)而計(jì)算殘差沒有滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)的情況下，判斷為無法收斂(步驟S3-11)。在判斷為無法收斂的情況下，進(jìn)行網(wǎng)格變形的優(yōu)化(步驟
S3-12)，再次執(zhí)行計(jì)算。在殘差達(dá)到收斂標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的階段，顯示計(jì)算結(jié)束(步驟S3-13)。此外，與前述同樣地，計(jì)算結(jié)果(狀態(tài)量33 (11，？))被自動(dòng)保存在結(jié)果0816中。
[0157]此外，此處的運(yùn)算并不限定于有限元法，能夠適當(dāng)?shù)夭捎糜邢摅w積法、差分法等，只要是基于微分方程數(shù)值解析的流動(dòng)解析法即可。
[0158](血流性狀判別裝置)
[0159]在所述血流性狀判別部13中安裝有使計(jì)算機(jī)作為下述各單元起作用的程序。即，所述血流性狀判別部13如圖1所示，具有:壁面剪切應(yīng)力矢量運(yùn)算部30，其根據(jù)由流體解析裝置求出的各網(wǎng)格的流速及壓力，針對(duì)各網(wǎng)格分別求出由于血流而作用在血管壁面上的流體剪切應(yīng)力及其矢量(以下簡記為“壁面剪切應(yīng)力矢量”)；雜亂度運(yùn)算部31，其根據(jù)壁面剪切應(yīng)力矢量，求出用于判別血流性狀的數(shù)值指標(biāo)(雜亂度)；以及判別部32，其對(duì)應(yīng)于所述雜亂度的大小，判別各網(wǎng)格中的血流的性狀。
[0160]圖19、圖20是表示壁面剪切應(yīng)力矢量運(yùn)算部30基于上述針對(duì)各網(wǎng)格求出的流速U及壓力P而求解剪切應(yīng)力矢量τ (X, y, ζ)的方法的示意圖。
[0161]如圖19所示，所謂壁面剪切應(yīng)力，是指在與形成血管內(nèi)腔的微小要素平行的方向上作用的流體粘性力，所謂壁面剪切應(yīng)力矢量，是指將該數(shù)值矢量化，考慮作用在壁面上的力的方向的量。壁面剪切應(yīng)力矢量和壓力存在正交關(guān)系，壓力是指向微小要素的重心而沿面法線方向作用的流體力。
[0162]在對(duì)上圖進(jìn)行說明時(shí)，需要掌握全局坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系之間的變換。即，用于求出剪切應(yīng)力矢量的壓力P及速度U，如前所述是在全局坐標(biāo)系中求出的量，與之相對(duì)，作用在血管壁面某個(gè)位置處的剪切應(yīng)力，是朝向壁面切線方向的量，為了求出該剪切應(yīng)力的大小，需要將上述壓力及速度變換至以血管壁面為基準(zhǔn)的局部坐標(biāo)系中。
[0163]在這里，所謂全局坐標(biāo)系，如圖21所示，是指在該系統(tǒng)內(nèi)，用于普遍表示構(gòu)成血管表面及內(nèi)部的網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)位置的獨(dú)立坐標(biāo)系。在有限元法或有限體積法中，由微小要素(三角形、四面體、六面體等)的集合構(gòu)成計(jì)算對(duì)象。各要素具有被稱為節(jié)點(diǎn)的頂點(diǎn)，各要素的位置信息使用全局坐標(biāo)系，按照(Xlg，Ylg, Zlg), (X2g，Y2g，Z2g)、(X3g，Y3g，Z3g)的方式保存。
[0164]并且，所謂局部坐標(biāo)系，如圖22所示，是針對(duì)構(gòu)成血管表面的各個(gè)微小三角形要素(多邊形)而定義的局部的坐標(biāo)系，通常是指將上述微小三角形要素的重心設(shè)為原點(diǎn)，將面法線矢量構(gòu)成一個(gè)軸(Z軸)的坐標(biāo)系。在以局部坐標(biāo)系表示的情況下，上述微小要素各節(jié)點(diǎn)的位置為(Xlp Y1L, ZIl), (X2l, Y2l, Z2l), (X3l, Y3l, Z3l)0只要知道上述微小三角形要素的重心位置和面法線矢量的方向，就能夠?qū)θ肿鴺?biāo)系的位置和局部坐標(biāo)系的位置進(jìn)行變換。
[0165]下面，對(duì)于求出壁面剪切應(yīng)力的方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0166]首先，根據(jù)上述流體解析部12 (1-CFD)的輸出，在全局坐標(biāo)系中獲取各節(jié)點(diǎn)處的速度、壓力。然后，指定希望求出壁面剪切應(yīng)力矢量的三角形要素。針對(duì)所述三角形要素而設(shè)定局部坐標(biāo)系。在所述局部坐標(biāo)系中，確定希望計(jì)算壁面剪切應(yīng)力矢量的位置G(對(duì)于各三角形要素，通常將與壁面的距離設(shè)為恒定。例如，距離壁面0.1mm的內(nèi)部的點(diǎn)等)。該位置G處的流速如圖20所示，由于是壁面，因此為O。[0167]并且，如果將與該壁面位置G在法線方向(局部坐標(biāo)系的Z方向)上距離t位置處的流速設(shè)為ut，其中，距離t遠(yuǎn)小于流動(dòng)的邊界層厚度，則該部分的流速U與G的距離η大致成正比，記為
[0168]U η = η.d U t / dZ
[0169]并且，根據(jù)作用反作用法則，阻止使距離η的點(diǎn)以上述速度移動(dòng)的力與使下表面固定所需的力相等，二者均與速度Ut成正比，與距離Z成反比。因此，流體的接觸的點(diǎn)G處的單位面積的力τ如下。
[0170]τ = μ.d U t / dZ
[0171]即，所謂壁面剪切應(yīng)力矢量，是指計(jì)算與微小要素平行的速度矢量在法線方向上的變化率，并將其與流體的粘性系數(shù)相乘而得到的量。對(duì)于計(jì)算與微小要素平行方向速度矢量的法線方向變化率的方法，考慮多種方法。例如，能夠在π軸上設(shè)置多個(gè)候選點(diǎn)，以根據(jù)周圍速度矢量群而對(duì)速度矢量進(jìn)行插補(bǔ)的方式得到各候選點(diǎn)的速度。此外，在這種情況下，對(duì)于每一個(gè)周圍速度矢量，由于與候選點(diǎn)之間的距離不同，因此，針對(duì)距離設(shè)定加權(quán)函數(shù)而進(jìn)行插補(bǔ)。由于周圍速度矢量是以全局坐標(biāo)系表示的，因此，通過將插補(bǔ)后的速度矢量坐標(biāo)變換到局部坐標(biāo)系中，從而計(jì)算各候選點(diǎn)處的面平行方向的速度分量。然后，在計(jì)算法線方向上的變化率的情況下，可以使用壁面附近的一個(gè)候選點(diǎn)，以一次近似進(jìn)行計(jì)算，也可以使用壁面附近的多個(gè)候選點(diǎn)進(jìn)行多項(xiàng)式近似，然后進(jìn)行數(shù)值微分這樣的高階微分處理。
[0172]在根據(jù)上述全局坐標(biāo)系的速度U (Xg，Yg，Zg)而求解壁面剪切應(yīng)力矢量的情況下，可以將距離t的速度Ut在局部坐標(biāo)系(XI，Yl, Zl)中進(jìn)行分解，針對(duì)各局部坐標(biāo)軸中與壁面平行的軸即(XI，Yl) (Z軸單元變?yōu)镺),求解τ = μ.d U t / dZ即可。
[0173]即，
[0174]τ (Xl) = μ.d U t (Xl) / d Z
[0175]τ (Yl) = μ.d U t (Yl) / d Z
[0176]將上述局部坐標(biāo)軸合成的矢量值τ (H，Yl)成為壁面剪切應(yīng)力矢量。因此，在與血管壁接觸的面內(nèi)，壁面剪切應(yīng)力矢量為相對(duì)于該面具有X方向分量及I方向分量的矢量。
[0177]圖23是將按照上述方式求出的沿著血管壁的剪切應(yīng)力矢量，標(biāo)記在三維形狀模型上而表示的圖。
[0178]此外，作用在血管壁上的力不僅是沿著血管壁的方向，也作為壓力P而作用在與血管壁沖撞的方向上。該壓力能夠作為將在上述全局坐標(biāo)系中求出的點(diǎn)G處的壓力變換為局部坐標(biāo)系時(shí)的Π軸方向的壓力值而求出。圖24是將作用在壁面上的上述壓力值與上述圖23重疊而示出的圖。顏色越淡,表示作用有越高的壓力。
[0179]按照上述方式對(duì)于各多邊形求出的壁面剪切應(yīng)力71及其矢量72，被存儲(chǔ)在所述模擬結(jié)果DB16中。
[0180](雜亂度運(yùn)算部)
[0181]然后，由所述雜亂度運(yùn)算部31求出作為將各網(wǎng)格中的壁面剪切應(yīng)力矢量群的形態(tài)數(shù)值化的指標(biāo)的雜亂度。該雜亂度是表示某個(gè)網(wǎng)格的壁面剪切應(yīng)力矢量與其周圍的壁面剪切應(yīng)力矢量群相比較，在同一方向上是否整齊排列的程度的數(shù)值指標(biāo)。即，通過運(yùn)算而求出作為求解雜亂度對(duì)象的網(wǎng)格(以下稱為“對(duì)象網(wǎng)格”)的壁面剪切應(yīng)力矢量、和在對(duì)象網(wǎng)格周圍相鄰的各個(gè)網(wǎng)格的壁面剪切應(yīng)力矢量之間所成的各個(gè)角度Θ，從而得到雜亂度。[0182]圖25表示在本實(shí)施方式的系統(tǒng)中使用的微小要素G (為了說明方便，將其近似為點(diǎn))的剪切應(yīng)力矢量、和以格子狀包圍所述要素G的周圍8個(gè)微小要素的剪切應(yīng)力矢量的關(guān)系。在本例中，其構(gòu)成為，由于不需要剪切應(yīng)力的大小，而僅提取方向即可，因此，將壁面剪切應(yīng)力矢量處理為單位矢量。另外，各微小要素嚴(yán)格來說為三維立體配置，但對(duì)于相鄰的單元組，由于足夠接近，因而作為二維進(jìn)行處理。即，以將各壁面剪切應(yīng)力矢量投影在二維平面上的方式進(jìn)行處理。圖25表示將微小要素G及其周圍的微小要素投影在二維正交坐標(biāo)系上的狀態(tài)。
[0183]在本實(shí)施方式中，通過針對(duì)對(duì)象網(wǎng)格計(jì)算基于矢量解析的“散度(divergence,以下記為div)”和“旋度(rotation，以下記為rot)，從而對(duì)壁面剪切應(yīng)力矢量群的形態(tài)進(jìn)行
數(shù)值化。
[0184]即，以下式表示將空間某個(gè)網(wǎng)格周圍的矢量場τ (剪切應(yīng)力矢量)投影到所述二維正交坐標(biāo)系(X，y)上的點(diǎn)G (X, y)處的分量。
[0185]τ (G) = ( τ X (x, y), τ y (χ, y))
[0186]這時(shí)，被稱為“矢量場τ的散度”的“標(biāo)量場div τ ”由下式定義。
[0187]div τ = οτχ Idx + δτy /dy
[0188]同樣地，被稱為“矢量場τ旋度”的“標(biāo)量場IOtT ”由下式定義。
[0189]rot τt= σry /σx — στχ /σy
[0190]圖24表示壁面剪切應(yīng)力矢量群的形態(tài)與上述“散度(div)”及“旋度(rot)”的值的關(guān)系。所謂壁面剪切應(yīng)力矢量群的形態(tài)，大致被分類為:1)平行型、2)合流型、3)旋轉(zhuǎn)型、4)發(fā)散型。
[0191]對(duì)于平行型來說，(div, rot) = (0,0),對(duì)于合流型來說，(div, rot)=(負(fù)值，0)，對(duì)于旋轉(zhuǎn)型來說，(div, rot) = (O,正值或負(fù)值),對(duì)于發(fā)散型來說，(div, rot)=(正值,0)。對(duì)于合流型和發(fā)散型來說，能夠?qū)?yīng)于div值的增減而將其程度數(shù)值化。即，在為合流型的情況下，如果其負(fù)值在負(fù)方向上增大，則合流的程度增大，在為發(fā)散型的情況下，如果其正值在正方向上增大，則發(fā)散的程度增大。在旋轉(zhuǎn)型中，隨著旋轉(zhuǎn)方向而出現(xiàn)正值和負(fù)值，但能夠根據(jù)其絕對(duì)值的大小而將旋轉(zhuǎn)程度數(shù)值化。如果將雜亂度定義為矢量D= (div,rot),則其大小能夠作為雜亂度使用，雜亂度越小，意味著所述對(duì)象網(wǎng)格的壁面剪切應(yīng)力矢量相對(duì)于其周圍各網(wǎng)格的壁面剪切應(yīng)力矢量的方向越一致(平行型)。
[0192]并且，在存在雜亂度的情況下，能夠根據(jù)其(與閾值相比較)而進(jìn)行惡性/良性判另|J，另外，通過對(duì)div和rot的數(shù)值進(jìn)行比較，從而能夠進(jìn)一步分類為合流型、旋轉(zhuǎn)型、發(fā)散型，能夠判別出腫瘤壁硬化與薄弱化的類別。
[0193]將div和rot的數(shù)值以對(duì)應(yīng)圖示出的是圖27。即，該圖對(duì)于剪切應(yīng)力矢量的典型案例而求出了雜亂度(diV，lOt)。在這里，所謂典型案例，是指能夠通過數(shù)學(xué)表述的理想圖案，并不是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。如前所述，由于將剪切應(yīng)力矢量處理為大小為I的單位矢量而計(jì)算散度、旋度，因此雜亂度已經(jīng)歸一化，由此，能夠在患者之間進(jìn)行比較。即，根據(jù)本實(shí)施例，所述雜亂度能夠作為可采用絕對(duì)值進(jìn)行評(píng)價(jià)的指標(biāo)。
[0194]另外，在本實(shí)施方式中，作為雜亂度，通過將對(duì)象網(wǎng)格的壓力作為加權(quán)系數(shù)而進(jìn)行組合，從而能夠高精度判定血流沖撞到血管壁時(shí)對(duì)血管造成的損傷。在本實(shí)施方式中，在使用壓力的情況下也使用歸一化后的壓力，即壓力指標(biāo)。在本實(shí)施方式中，作為該壓力指標(biāo)，運(yùn)算將各個(gè)壓力除以腫瘤內(nèi)的平均壓力所得到的值(在本例中進(jìn)行乘法計(jì)算)而使用。
[0195]由此，例如，在由于血液流動(dòng)沖撞而形成發(fā)散型的剪切應(yīng)力矢量群的情況下，在主流的流動(dòng)沖撞的情況下，能夠確認(rèn)到局部壁壓力的上升，但在從主流分離出的二次流動(dòng)沖撞的情況下，無法發(fā)現(xiàn)壁壓力的上升。在這種情況下，通過對(duì)剪切應(yīng)力矢量群的形態(tài)和壓力進(jìn)行組合，從而有助于高精度地進(jìn)行預(yù)測，特別有助于對(duì)腦動(dòng)脈瘤的薄弱部位進(jìn)行預(yù)測。即，壓力指標(biāo)化有多種方法，對(duì)于將該壓力與根據(jù)剪切應(yīng)力矢量計(jì)算出的雜亂度疊加的方法，也可以進(jìn)行乘法或乘方計(jì)算，存在多種。
[0196](判別部)
[0197]在所述判別部32中，根據(jù)由所述雜亂度運(yùn)算部31求出的各網(wǎng)格的雜亂度的值，針對(duì)各網(wǎng)格而分別判別是良性流動(dòng)還是惡性流動(dòng)。作為此處的壁面剪切應(yīng)力矢量的狀態(tài)，包括與周圍壁面剪切應(yīng)力矢量平行的平行狀態(tài)、向與周圍壁面剪切應(yīng)力矢量接近的方向延伸的合流狀態(tài)、與周圍壁面剪切應(yīng)力矢量一起旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、和相對(duì)于周圍壁面剪切應(yīng)力矢量其方向?yàn)榉派錉畹陌l(fā)散狀態(tài)。并且，如果壁面剪切應(yīng)力矢量為平行狀態(tài)，則將該網(wǎng)格中的血流性狀判定為良性流動(dòng)，另一方面，如果壁面剪切應(yīng)力矢量為合流狀態(tài)、旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、發(fā)散狀態(tài)中的某一種，則將該網(wǎng)格中的血流性狀判定為惡性流動(dòng)(非良性流動(dòng))。
[0198]此外，其構(gòu)成為，根據(jù)惡性流動(dòng)時(shí)的雜亂度的值而進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)判別。在本實(shí)施方式中，如上所述,隨著雜亂度值在正方向或負(fù)方向增大,判別為風(fēng)險(xiǎn)變大。在這里，作為閾值使用的指標(biāo)，是本發(fā)明人在長期內(nèi)追蹤腦動(dòng)脈瘤患者腦動(dòng)脈瘤內(nèi)的壁面剪切應(yīng)力矢量，根據(jù)該壁面剪切應(yīng)力矢量與從該位患者身上采集的實(shí)際腦動(dòng)脈瘤的血管組織的關(guān)系，而憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的值，但也可以根據(jù)情況而使其變動(dòng)。在這里，進(jìn)一步分級(jí)設(shè)定所述閾值，將所述壁面剪切應(yīng)力矢量的狀態(tài)設(shè)為更多級(jí)別，分級(jí)地判別良性流動(dòng)和/或惡性流動(dòng)的程度。
[0199]如上所述，在本實(shí)施方式中，能夠根據(jù)所述壁面剪切應(yīng)力矢量的狀態(tài)，對(duì)血管壁厚度即壁厚的程度(病變傾向)進(jìn)行分類。即，如果壁面剪切應(yīng)力矢量為平行狀態(tài)，則將壁厚分類為通常等級(jí)。另外，如果壁面剪切應(yīng)力矢量為合流狀態(tài)、旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，則形成血球細(xì)胞或血漿中的蛋白質(zhì)容易沉淀的環(huán)境，成為血管肥厚、壁厚增加的類型。此外，如果壁面剪切應(yīng)力矢量為發(fā)散狀態(tài)，則由于會(huì)發(fā)生內(nèi)皮細(xì)胞破壞及再生障礙，從而形成血球在血管內(nèi)浸潤、增殖、游走的溫床，使得血管壁的力學(xué)強(qiáng)度降低，其結(jié)果，成為以該部位為中心，血管壁薄弱化而壁厚減小的類型。圖28是表示硬化部和薄弱部的概念的示意圖。
[0200]在圖29中示出用于表示血流性狀判別部13(矢量運(yùn)算部30、指標(biāo)運(yùn)算部31、判別部32)的判別結(jié)果的用戶界面17。在該界面17中，與前述同樣地，通過按下〈Load〉按鈕而進(jìn)行解析數(shù)據(jù)輸入的讀入。然后，通過選擇用戶希望顯示的項(xiàng)目<streamline>61至〈Flowdisturbance index>70,從而能夠在該界面顯示部進(jìn)行相應(yīng)的顯示。另外，其構(gòu)成為，作為表不血管阻力的參數(shù)，能夠選擇〈Pressure ratio〉、〈Pressure loss coefficient〉、〈Energy loss〉。在該顯示時(shí),通過僅由用戶對(duì)于血管中心線確定起點(diǎn)和終點(diǎn)，從而設(shè)定檢查體積，自動(dòng)進(jìn)行各個(gè)值的計(jì)算。其結(jié)果， 在該用戶界面17上顯示所述判別結(jié)果。
[0201]圖30A至D是將判別結(jié)果的一個(gè)例子放大表示的圖。下面,使用該圖,對(duì)基于雜亂度〈Flow disturbance index〉進(jìn)行判別的有效性及優(yōu)勢進(jìn)行說明。
[0202]該系統(tǒng)是以腫瘤壁上的最大值將壁面剪切應(yīng)力、壓力、雜亂度歸一化而顯示。顯示方法設(shè)為，顏色越淡，意味著值越大，顏色越濃，意味著值越小。為了說明方便，在壁面剪切應(yīng)力顯示(圖30A)中，示出通過腫瘤壁的術(shù)中觀察、壁厚分析而確定的3處薄弱部(Pl、2、3)。在Pl處示出壁面剪切應(yīng)力為較低的值，而P2的分布與Pl不同，示出較高的值，因此，可以說無法在3個(gè)薄弱部示出異常分布。另一方面，從示出壁面剪切應(yīng)力矢量的顯示(圖30B)可知，在該3處，通過目視可知壁面剪切應(yīng)力矢量群的形態(tài)處于“發(fā)散”傾向。而且，在上述部位，還能夠從圖30C的顯示觀察到壓力較高。這種情況表示血液流動(dòng)與腫瘤壁發(fā)生了沖撞。因此，如果對(duì)所述雜亂度(發(fā)散)進(jìn)行計(jì)算，則如圖30D的顯示，能夠分別在所述3處薄弱部觀察到雜亂度(發(fā)散)的值較高的異常情況。在本例中，判別黑色部位的雜亂度為O (平行:良性流動(dòng))，灰色部位的雜亂度為I (發(fā)散:惡性流動(dòng))、白色部位的雜亂度為2 (發(fā)散:惡性流動(dòng))。
[0203]換言之，使薄弱部與雜亂度(發(fā)散)相關(guān)，能夠使用基于雜亂度(發(fā)散)的判別而在術(shù)前預(yù)測該患者腫瘤壁的薄弱部位。
[0204]通過上述方法，在本系統(tǒng)中，能夠基于所述雜亂度，由所述判別部對(duì)各網(wǎng)格的血流性狀是良性流動(dòng)還是惡性流動(dòng)進(jìn)行判別，能夠?qū)⑵浣Y(jié)果視覺地顯示在所述用戶界面上。另外，除了上述判別結(jié)果以外，還能夠視覺地顯示由流體解析裝置求出的各網(wǎng)格的血流狀態(tài)(流線、流速值、壓力值)。所顯示的數(shù)據(jù)種類及顯示樣式并不特別限定，例如，可以根據(jù)血管形狀提取裝置所生成的腦動(dòng)脈瘤的三維影像數(shù)據(jù)，顯示腦動(dòng)脈瘤的三維影像。通過以顏色在該三維影像的表面上顯示針對(duì)每個(gè)網(wǎng)格求出的良性流動(dòng)及惡性流動(dòng)的狀態(tài)，從而能夠視覺地識(shí)別出受驗(yàn)者的 腦動(dòng)脈瘤中惡性流動(dòng)密度較高的腫瘤區(qū)域和非腫瘤區(qū)域。
[0205]按照上述方式求出的雜亂度及血流性狀判定結(jié)果，在圖1中如74、75所示，被存儲(chǔ)在所述模擬結(jié)果DB16中。此外，對(duì)于判定結(jié)果，優(yōu)選使得判定為惡性流動(dòng)的位置(及值)與雜亂度的值相關(guān)聯(lián)而存儲(chǔ)。
[0206]此外，在所述雜亂度運(yùn)算部13中，也可以針對(duì)所述各網(wǎng)格，求出表示雜亂度隨時(shí)間變化的程度的時(shí)間變化度，作為所述雜亂度指標(biāo)。即，在這里，在求出雜亂度之后，通過該雜亂度的時(shí)間平均及其變動(dòng)，或者時(shí)間序列數(shù)據(jù)、微分或傅立葉變換等頻率評(píng)價(jià)，從而計(jì)算出時(shí)間變化度。在這種情況下，在所述判別單元中，針對(duì)時(shí)間變化度，通過與預(yù)先存儲(chǔ)的閾值進(jìn)行對(duì)比，從而判別是良性流動(dòng)還是惡性流動(dòng)。即，在時(shí)間變化度比預(yù)先存儲(chǔ)的閾值小的情況下，判定該網(wǎng)格內(nèi)的血流為良性流動(dòng)，另一方面，在時(shí)間變化度比預(yù)先存儲(chǔ)的閾值大的情況下，判定該網(wǎng)格內(nèi)的血流為惡性流動(dòng)。此處的閾值設(shè)定為基于與心臟脈動(dòng)相對(duì)應(yīng)的頻率的經(jīng)驗(yàn)性數(shù)值。如果由于某種原因，導(dǎo)致長時(shí)間作用在腦動(dòng)脈瘤壁面上的剪切應(yīng)力以超過心臟脈動(dòng)數(shù)的振動(dòng)數(shù)作用，則會(huì)破壞血管內(nèi)皮細(xì)胞，上述閾值是基于這一研究結(jié)果而確定的。
[0207]另外，在所述實(shí)施方式中，對(duì)用于進(jìn)行腦動(dòng)脈瘤有無破裂可能性判別的系統(tǒng)進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于此，也可以應(yīng)用于進(jìn)行其它對(duì)象血管部位有無發(fā)生病變或發(fā)展的可能性判別的系統(tǒng)。
[0208]此外，對(duì)于所述矢量運(yùn)算部，也能夠以具有其功能的獨(dú)立的運(yùn)算裝置構(gòu)成。在該運(yùn)算裝置中，能夠基于對(duì)象血管部位的影像數(shù)據(jù)，求出對(duì)象血管部位每個(gè)單位區(qū)域的血流及壓力，然后針對(duì)每個(gè)該單位區(qū)域運(yùn)算血管壁面的壁面剪切應(yīng)力矢量，將該壁面剪切應(yīng)力矢量的數(shù)據(jù)輸出至外部裝置，能夠在所述界面17上顯示該數(shù)據(jù)等。[0209](應(yīng)用于手術(shù)操作評(píng)價(jià)系統(tǒng)的應(yīng)用例)
[0210]在所述一個(gè)實(shí)施方式中說明的手術(shù)模擬，例如還能夠應(yīng)用于下述手術(shù)操作評(píng)價(jià)系統(tǒng)。
[0211]例如，使用血管近似模型進(jìn)行血管吻合的操作的用戶等，能夠通過將吻合完成血管近似模型的DICOM形式數(shù)據(jù)上載到該系統(tǒng)的服務(wù)器3中從而進(jìn)行處理。此外，該上載也可以通過以郵件發(fā)送等手段進(jìn)行。
[0212]在這種情況下，執(zhí)行吻合模型的血流解析，同時(shí),優(yōu)選能夠通過由用戶自身對(duì)吻合部的形狀進(jìn)行編輯，從而進(jìn)行怎樣的吻合使得能量損耗降低什么程度的手術(shù)技術(shù)檢驗(yàn)、模擬。因此，在這種情況下，需要形成為在上述一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，具有能量損耗運(yùn)算部的系統(tǒng)。
[0213]在這種情況下，如圖31所示，對(duì)于該系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)部，除了所述流體解析部12以外，還具有能量損耗運(yùn)算部77、血管形狀修正部36、及手術(shù)操作評(píng)價(jià)部78。
[0214]所述能量損耗運(yùn)算部基于由所述流體解析部運(yùn)算得到的狀態(tài)量，計(jì)算評(píng)價(jià)模型入口和出口處的血流能量，并計(jì)算其損耗。該損耗通過對(duì)血管的截面積及長度進(jìn)行歸一化換算，從而變換為吻合部的狹窄率(狹窄度)。所述血管形狀修正部36為了確認(rèn)使哪個(gè)區(qū)域的吻合部內(nèi)部形狀變化對(duì)于血流評(píng)分是高效的，使用在上述一個(gè)實(shí)施例中說明的形狀修正部36的結(jié)構(gòu)。所述操作評(píng)價(jià)部78基于上述能量損耗(吻合部的狹窄率(狹窄度))而進(jìn)行下述評(píng)價(jià)。
[0215]即，在使用血管模型的吻合操作訓(xùn)練中，針對(duì)其操作結(jié)果評(píng)價(jià)很重要的一點(diǎn)在于血液重新開始順利流動(dòng)。所謂順利，就形態(tài)而言，是指在吻合部內(nèi)腔中不存在狹窄部位。對(duì)于血流來說，狹窄部位的存在會(huì)造成流動(dòng)的能量損耗。由此，在吻合操作訓(xùn)練中不使得吻合部內(nèi)腔狹窄的吻合，為理想的操作。在吻合學(xué)習(xí)中，認(rèn)為狹窄部與上述聲稱的病變相當(dāng)。即，由于不熟練的操作而在血管吻合中產(chǎn)生狹窄部，其結(jié)果，導(dǎo)致血液重新開始流動(dòng)的能量損耗升聞的情況。
[0216]在手術(shù)模擬中，通過將該狹窄部解釋為所述一個(gè)實(shí)施方式中的病變部，從而能夠進(jìn)行可以如何改良的評(píng)價(jià)。例如，用戶通過能夠?qū)Σ∽儾考椽M窄部的形狀任意地進(jìn)行編輯(基于放大、縮小、去除等血管形狀編輯功能)，從而能夠?qū)ρ髋c操作的關(guān)系作出解釋。因此，在本例中，其構(gòu)成為，上述評(píng)價(jià)部使用與上述一個(gè)實(shí)施方式類似的界面，迅速且直觀地將操作與內(nèi)腔形狀、內(nèi)腔形狀與血流的關(guān)系顯示在計(jì)算機(jī)顯示器上。
[0217]此外，如果是使用自動(dòng)吻合器和現(xiàn)有縫合線的吻合，則吻合內(nèi)部形狀當(dāng)然是不同的。例如，使用自動(dòng)吻合器的吻合部合流部形狀為T字型，吻合部截面形狀近似為圓形狀。例如，通過使吻合截面處的圓直徑放大、縮小，從而能夠模擬使用不同直徑血管情況下的吻合結(jié)果。
[0218]通過對(duì)吻合部內(nèi)腔形狀進(jìn)行編輯，從而還能夠進(jìn)行例如強(qiáng)制刪除對(duì)重新開始的血流沒有造成很大影響的部位的模擬，以期待臨床上實(shí)用的新的理想吻合操作方案以及發(fā)現(xiàn)。
[0219]另外，本發(fā)明中的裝置各部分的結(jié)構(gòu)并不限定于圖示結(jié)構(gòu)例，能夠在實(shí)質(zhì)上起到相同作用的范圍內(nèi)進(jìn)行多種變更。
【權(quán)利要求】
1.一種基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，其用于基于受驗(yàn)者的對(duì)象血管部位的三維形狀數(shù)據(jù)，而對(duì)特定外科治療方法的效果進(jìn)行模擬，該系統(tǒng)的特征在于，具有: 治療方法接受部，其由計(jì)算機(jī)將對(duì)象血管部位的三維形狀數(shù)據(jù)3維顯示在顯示器上，接受該顯示器上的病變部的指定及針對(duì)該病變部的外科治療方法的選擇； 修正方法存儲(chǔ)部，其由計(jì)算機(jī)預(yù)先存儲(chǔ)可選擇的治療方法和與治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法；以及 修正完成三維形狀輸出部，其由計(jì)算機(jī)基于所述治療方法的選擇而讀取存儲(chǔ)在所述修正方法存儲(chǔ)部中的修正方法，以該修正方法對(duì)所述指定涉及的病變部的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，輸出修正后的三維形狀數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述可選擇的治療方法包括螺圈栓塞術(shù)， 與該螺圈栓塞術(shù)對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有在上述三維形狀數(shù)據(jù)化后的所述對(duì)象血管部位的內(nèi)腔的一部分處配置多孔質(zhì)構(gòu)造體的程序，模擬以螺圈閉塞所述對(duì)象血管部位的內(nèi)腔的一部分的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于， 還具有以所述多孔質(zhì)構(gòu)造體的開口率而使螺圈填充率變動(dòng)的單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述可選擇的治療方法包括夾閉法， 與該治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有將構(gòu)成血管內(nèi)腔的一部分(構(gòu)成腫瘤等的部分)表面的I個(gè)或多個(gè)多邊形切除的程序、和由另外的I個(gè)或多個(gè)多邊形對(duì)切除的表面進(jìn)行再生的程序，模擬使所述血管內(nèi)腔的一部分閉鎖的情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述可選擇的治療方法包括支架置入術(shù)， 與該治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有通過使多邊形移動(dòng)或變形而對(duì)血管內(nèi)腔的一部分表面的凹凸進(jìn)行修正的程序，模擬通過所述支架而對(duì)血管內(nèi)的血液流動(dòng)進(jìn)行控制的情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述可選擇的治療方法包括血流導(dǎo)向支架置入術(shù)， 與該治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有針對(duì)上述三維形狀數(shù)據(jù)化后的所述對(duì)象血管部位的內(nèi)腔的一部分而定義格子狀物體的程序， 模擬通過血流導(dǎo)向支架而限制血流的情況。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于， 還具有以所述多孔質(zhì)構(gòu)造體的開口率而使血流導(dǎo)向支架的格子密度變動(dòng)的單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 治療對(duì)象的血管病變形態(tài)是腫瘤。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 還具有流體解析部，其由計(jì)算機(jī)將包含有與血流相關(guān)的邊界條件的運(yùn)算條件賦予給所述三維形狀數(shù)據(jù)，通過運(yùn)算而求出所述對(duì)象血管部位的內(nèi)腔的各位置處血流的狀態(tài)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流體解析部具有: 運(yùn)算條件存儲(chǔ)部，其由計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)運(yùn)算條件值的多個(gè)組，其中，該運(yùn)算條件值的組中包含有用于運(yùn)算在所述三維形狀數(shù)據(jù)內(nèi)流通的血流的狀態(tài)量的邊界條件，所述運(yùn)算條件值的多個(gè)組，分別對(duì)應(yīng)于用戶要求的計(jì)算速度而包含有I個(gè)或者大于或等于I個(gè)的不同的運(yùn)算條件值；以及 運(yùn)算部，其由計(jì)算機(jī)向所述用戶提示進(jìn)行計(jì)算速度選擇，對(duì)應(yīng)于所選擇的計(jì)算速度，讀取與該計(jì)算速度相關(guān)聯(lián)的運(yùn)算條件值的組，基于在該組中包含的運(yùn)算條件值，執(zhí)行上述血流的狀態(tài)量的運(yùn)算，并輸出運(yùn)算結(jié)果。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述運(yùn)算條件值的多個(gè)組中的至少I個(gè)組，包含有與用戶重視計(jì)算速度的情況相對(duì)應(yīng)而將血流假定為定常流的情況下的運(yùn)算條件值，至少I個(gè)另外的組包含有與相對(duì)于計(jì)算速度，用戶更重視計(jì)算精度的情況相對(duì)應(yīng)而將血流假定為脈動(dòng)流的情況下的運(yùn)算條件值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述至少I個(gè)另外的組還包含有，考慮在脈動(dòng)流的脈動(dòng)周期內(nèi)流動(dòng)從層流變?yōu)橥牧鞯那闆r的運(yùn)算條件值。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述運(yùn)算部具有在用戶重視計(jì)算速度的情況下進(jìn)行運(yùn)算的第I處理器、和與計(jì)算速度相比用戶更重視計(jì)算精度的情況下進(jìn)行運(yùn)算的第2處理器，還具有判斷部，該判斷部按照用戶的選擇而判斷使用哪個(gè)處理器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述第2處理器進(jìn)行使用多個(gè)高速運(yùn)算器的并行解析。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述第2處理器設(shè)置在可經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)連接的另外的場所，所述判斷部在判斷為使用所述第2處理器的情況下，將計(jì)算所需的條件的一部分或全部經(jīng)由所述通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至所述第2處理器，并接收運(yùn)算結(jié)果。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還具有: 血流性狀判別部,其由計(jì)算機(jī)根據(jù)由所述流體解析部求出的血流狀態(tài)量,求出所述對(duì)象血管部位的血管壁面的各位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量，求出特定壁面位置處的該壁面剪切應(yīng)力矢量的方向和該特定壁面位置的周圍壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量的方向之間的相對(duì)關(guān)系，根據(jù)壁面剪切應(yīng)力矢量的形態(tài)，判別該壁面位置處的所述血流的性狀，并輸出其判別結(jié)果；以及 顯示部，其由計(jì)算機(jī)使所述血流性狀判別部的判別結(jié)果與所述三維形狀模型重疊，進(jìn)行圖形顯示輸出。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述血流性狀判別部為， 由計(jì)算機(jī)判別所述特定壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量的方向和其周圍壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量的方向之間的相對(duì)關(guān)系是“平行”、“合流”、“旋轉(zhuǎn)”、“發(fā)散”中的哪一個(gè)，在“平行”的情況下 判別為血流性狀是良性流動(dòng)(非惡性流動(dòng))，在其它情況下判別為惡性流動(dòng)(非良性流動(dòng))。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述血流性狀判別部在所述特定壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量的方向和其周圍壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量的方向之間的相對(duì)關(guān)系為“發(fā)散”的情況下，判別為在該壁面位置處會(huì)發(fā)生血管壁的薄弱化，輸出該位置， 所述顯示部使存在發(fā)生所述薄弱化的可能性的位置與所述三維形狀模型重疊，進(jìn)行圖形顯示輸出。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述血流性狀判別部根據(jù)所述特定壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量τ和該特定壁面位置的周圍壁面位置處的多個(gè)壁面剪切應(yīng)力矢量的相對(duì)角度關(guān)系，求出作為矢量場τ的標(biāo)量的旋度rot τ及散度div τ ,將這些值作為雜亂度而與閾值相比較,從而判別是所述“平行”、“合流”、“旋轉(zhuǎn)”、“發(fā)散”中的哪一個(gè)， 在所述雜亂度的旋度rot τ的值是規(guī)定閾值范圍外的負(fù)值或正值時(shí)判別為“旋轉(zhuǎn)”， 在所述雜亂度的所述散度div τ的值是規(guī)定閾值范圍外的負(fù)值時(shí)判別為“合流”， 在所述雜亂度的所述散度div τ的值是規(guī)定閾值范圍外的正值時(shí)判別為“發(fā)散”，在所述雜亂度的旋度rot τ的值及所述散度div τ的值這二者在規(guī)定閾值范圍內(nèi)時(shí)判別為“平行”。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述血流性狀判別部在運(yùn)算時(shí)，將所述多個(gè)壁面剪切應(yīng)力矢量處理為單位矢量， 與所述旋度rot τ及散度div τ進(jìn)行比較的閾值為O。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述血流性狀判別部，將該壁面位置處沿法線方向作用的壓力的指標(biāo)值作為加權(quán)系數(shù)而賦予給所述旋度rot τ及散度div τ的值，從而求出所述雜亂度的所述旋度rot τ及散度diVT的值。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述血流性狀判別部使得求出所述雜亂度的所述旋度rot τ及散度div τ的值時(shí)所賦予的壓力的指標(biāo)值，為將該壁面位置處作用的壓力除以在對(duì)象血管部位的壁面上作用的平均壓力值而得到的值。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述顯示部使所述雜亂度的所述旋度rot τ和/或所述散度div τ的值，在顯示器上與所述三維形狀模型重疊，進(jìn)行顯示輸出。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述血流性狀判別部根據(jù)所述特定壁面位置處的壁面剪切應(yīng)力矢量τ和該特定壁面位置的周圍壁面位置處的多個(gè)壁面剪切應(yīng)力矢量的相對(duì)關(guān)系，求出矢量場τ的旋度rot τ及散度div τ，將這些值作為雜亂度而與閾值相比較，在閾值范圍內(nèi)的情況下判別為良性流動(dòng)(非惡性流動(dòng))，在范圍外的情況下判別為惡性流動(dòng)(非良性流動(dòng))。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述血流性狀判別部在運(yùn)算時(shí)，將所述多個(gè)壁面剪切應(yīng)力矢量處理為單位矢量， 與所述旋度rot τ及散度div τ進(jìn)行比較的閾值為O。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述血流性狀判別部，將該壁面位置處沿法線方向作用的壓力的指標(biāo)值作為加權(quán)系數(shù)而賦予給所述旋度rot τ及散度div τ的值，從而求出所述雜亂度的所述旋度rot τ及散度diVT的值。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述血流性狀判別部使得求出所述雜亂度的所述旋度rot τ及散度div τ的值時(shí)所賦予的壓力的指標(biāo)值，為將該壁面位置處作用的壓力除以在對(duì)象血管部位的壁面上作用的平均壓力值而得到的值。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述顯示部使所述雜亂度的所述旋度rot τ和/或所述散度div τ的值，在顯示器上與所述三維形狀模型重疊，進(jìn)行顯示輸出。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 具有對(duì)所述對(duì)象血管部位的三維形狀進(jìn)行修正的形狀修正部， 該形狀修正部具有: 修正部位指定部，其由計(jì) 算機(jī)將由所述血管形狀提取部所生成的所述三維形狀數(shù)據(jù)圖形顯示在顯示器上，在該顯示器上接受對(duì)三維形狀數(shù)據(jù)顯示的凹凸進(jìn)行修正的部位處的至少I個(gè)多邊形的指定； 多邊形移動(dòng)部，其由計(jì)算機(jī)將上述多邊形的重心位置設(shè)為起點(diǎn)，使上述多邊形在沿著面法線方向的血管外側(cè)或內(nèi)側(cè)方向上移動(dòng)或變形；以及 平滑處理部，其由計(jì)算機(jī)對(duì)所述多邊形移動(dòng)部使大于或等于I個(gè)的多邊形移動(dòng)或變形后生成的銳角形狀進(jìn)行檢測，并進(jìn)行平滑化處理。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 具有標(biāo)記部，該標(biāo)記部基于所述對(duì)象血管部位的三維形狀，對(duì)該對(duì)象血管部位進(jìn)行標(biāo)記， 該標(biāo)記部具有: 存儲(chǔ)部，其由計(jì)算機(jī)使特定對(duì)象血管部位所包含的主要血管要素的名稱及其它血管要素的名稱，與該特定對(duì)象血管部位相關(guān)聯(lián)而進(jìn)行存儲(chǔ)；以及 標(biāo)記結(jié)果輸出部，其由計(jì)算機(jī)在多個(gè)截面處對(duì)特定對(duì)象血管部位所包含的各血管要素的形狀進(jìn)行測定，將其面積的中央值最大的血管確定為主要血管，并且，基于該主要血管的判別而確定所述其它血管要素，標(biāo)記上述主要血管要素及其它血管要素的名稱，并與所述各血管要素的形狀測定值一起輸出。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述流體解析部對(duì)應(yīng)于所述標(biāo)記結(jié)果，使所述運(yùn)算條件對(duì)應(yīng)于每個(gè)血管要素而變動(dòng)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述運(yùn)算條件是血流的狀態(tài)量解析中的網(wǎng)格詳細(xì)度，針對(duì)每個(gè)血管要素而使網(wǎng)格詳細(xì)度變動(dòng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述網(wǎng)格詳細(xì)度由所述截面形狀的面積中央值的大小決定，從詳細(xì)度的粗到細(xì)，以多個(gè)級(jí)別決定。
34.一種計(jì)算機(jī)軟件程序，其用于基于受驗(yàn)者的對(duì)象血管部位的三維形狀數(shù)據(jù)，而對(duì)特定外科治療方法的效果進(jìn)行模擬，該計(jì)算機(jī)軟件程序的特征在于，具有存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中的下述命令: 治療方法接受部，其由計(jì)算機(jī)將對(duì)象血管部位的三維形狀數(shù)據(jù)3維顯示在顯示器上，接受該顯示器上的病變部的指定及針對(duì)該病變部的外科治療方法的選擇； 修正方法存儲(chǔ)部，其由計(jì)算機(jī)預(yù)先存儲(chǔ)可選擇的治療方法和與治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法；以及 修正完成三維形狀輸出部，其由計(jì)算機(jī)基于所述治療方法的選擇而讀取存儲(chǔ)在所述修正方法存儲(chǔ)部中的修正方法，以該修正方法對(duì)所述指定涉及的病變部的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，輸出修正后的三維形狀數(shù)據(jù)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)軟件程序，其特征在于， 所述可選擇的治療方法包括螺圈栓塞術(shù)， 與該螺圈栓塞術(shù)對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有在上述三維形狀數(shù)據(jù)化后的所述對(duì)象血管部位的內(nèi)腔的一部分處配置多孔質(zhì)構(gòu)造體的程序，模擬以螺圈閉塞所述對(duì)象血管部位的內(nèi)腔的一部分的狀態(tài)。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的計(jì)算機(jī)軟件程序，其特征在于， 還具有以所述多孔質(zhì)構(gòu)造體的開口率而使螺圈填充率變動(dòng)的程序。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)軟件程序，其特征在于， 所述可選擇的治療方法包括夾閉法， 與該治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有將構(gòu)成血管內(nèi)腔的一部分(構(gòu)成腫瘤等的部分)表面的I個(gè)或多個(gè)多邊形切除的程序、和由另外的I個(gè)或多個(gè)多邊形對(duì)切除的表面進(jìn)行再生的程序，模擬使所述血管內(nèi)腔的一部分閉鎖的情況。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)軟件程序，其特征在于， 所述可選擇的治療方法包括支架置入術(shù)， 與該治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有通過使多邊形移動(dòng)或變形而對(duì)血管內(nèi)腔的一部分表面的凹凸進(jìn)行修正的程序，模擬通過所述支架而對(duì)血管內(nèi)的血液流動(dòng)進(jìn)行控制的情況。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)軟件程序，其特征在于， 所述可選擇的治療方法包括血流導(dǎo)向支架置入術(shù)， 與該治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有針對(duì)上述三維形狀數(shù)據(jù)化后的所述對(duì)象血管部位的內(nèi)腔的一部分而定義格子狀物體的程序， 模擬通過血流導(dǎo)向支架而限制血流的情況。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的計(jì)算機(jī)軟件程序，其特征在于， 還具有以所述多孔質(zhì)構(gòu)造體的開口率而使血流導(dǎo)向支架的格子密度變動(dòng)的程序。
41.根據(jù)權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)軟件程序，其特征在于， 治療對(duì)象的血管病變形態(tài)是腫瘤。
42.一種由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的方法，其用于基于受驗(yàn)者的對(duì)象血管部位的三維形狀數(shù)據(jù)，而對(duì)特定外科治療方法的效果進(jìn)行模擬，該方法的特征在于，具有: 治療方法接受工序，在該工序中，由計(jì)算機(jī)將由對(duì)象血管部位的三維形狀數(shù)據(jù)以3維顯示在顯示器上，接受該顯示器上的病變部的指定及針對(duì)該病變部的外科治療方法的選擇； 修正方法存儲(chǔ)工序，在該工序中，由計(jì)算機(jī)預(yù)先存儲(chǔ)可選擇的治療方法和與治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法；以及 修正完成三維形狀輸出工序，在該工序中，由計(jì)算機(jī)基于所述治療方法的選擇而讀取在所述修正方法存儲(chǔ)工序中存儲(chǔ)的修正方法，以該修正方法對(duì)所述指定涉及的病變部的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，輸出修正后的三維形狀數(shù)據(jù)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于， 所述可選擇的治療方法包括螺圈栓塞術(shù)， 與該螺圈栓塞術(shù)對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有在上述三維形狀數(shù)據(jù)化后的所述對(duì)象血管部位的內(nèi)腔的一部分處配置多孔質(zhì)構(gòu)造體的程序，模擬以螺圈閉塞所述對(duì)象血管部位的內(nèi)腔的一部分的狀態(tài)。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于， 還具有以所述多孔質(zhì)構(gòu)造體的開口率而使螺圈填充率變動(dòng)的單元。
45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于， 所述可選擇的治療方法包括夾閉法， 與該治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有將構(gòu)成血管內(nèi)腔的一部分(構(gòu)成腫瘤等的部分)表面的I個(gè)或多個(gè)多邊形切除的程序、和由另外的I個(gè)或多個(gè)多邊形對(duì)切除的表面進(jìn)行再生的程序，模擬使所述血管內(nèi)腔的一部分閉鎖的情況。
46.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于， 所述可選擇的治療方法包括支架置入術(shù)， 與該治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有通過使多邊形移動(dòng)或變形而對(duì)血管內(nèi)腔的一部分表面的凹凸進(jìn)行修正的程序，模擬通過所述支架而對(duì)血管內(nèi)的血液流動(dòng)進(jìn)行控制的情況。
47.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于， 所述可選擇的治療方法包括血流導(dǎo)向支架置入術(shù)， 與該治療方法對(duì)應(yīng)的三維形狀數(shù)據(jù)的修正方法為，具有針對(duì)上述三維形狀數(shù)據(jù)化后的所述對(duì)象血管部位的內(nèi)腔的一部分而定義格子狀物體的程序，模擬通過血流導(dǎo)向支架而限制血流的情況。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于， 還具有以所述多孔質(zhì)構(gòu)造體的開口率而使血流導(dǎo)向支架的格子密度變動(dòng)的單元。
49.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于， 治療對(duì)象的血管病變形態(tài)是腫瘤。
【文檔編號(hào)】G06T1/00GK103930037SQ201280041786
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月26日
【發(fā)明者】八木高伸, 樸榮光 申請(qǐng)人:Ebm株式會(huì)社