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公開番号2025039561
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-21
出願番号2024154704
出願日2024-09-09
発明の名称臓器を表す表面メッシュ上のトポロジカル欠陥の補正
出願人ダッソーシステムズ,DASSAULT SYSTEMES
代理人弁理士法人谷・阿部特許事務所
主分類G06T 17/20 20060101AFI20250313BHJP(計算;計数)
要約【課題】臓器を表す表面メッシュ上のトポロジカル欠陥の補正を提供する。
【解決手段】本開示は特に、球体と同相の臓器を表し、医療画像から取得される表面メッシュ上のトポロジカル欠陥を補正するコンピュータ実装方法に関する。方法は、表面メッシュの頂点の位置を球体点群に分布させ、隣接頂点を維持する、表面メッシュに変換を適用することを含む。方法はまた、三角形表面メッシュの三角形の統合が球面点群の点の凸包を形成する、三角形表面メッシュの任意の第1の三角形と第1の三角形と交差する三角形表面メッシュの任意の第2の三角形との間の交差部分が、第1の三角形の頂点または第1の三角形のエッジである、ことを示す三角形表面メッシュに従って、球面点群の頂点をメッシュ化することを含む。方法はまた、変換を逆にすることによって、表面メッシュの頂点にメッシュ化をマッピングし直すことを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
球体と同相の臓器を表す表面メッシュ上のトポロジカル欠陥を補正するためのコンピュータ実装方法であって、前記表面メッシュは、医療画像から取得され、前記方法は、
前記表面メッシュに変換を適用すること（Ｓ１０）であって、前記変換は、前記表面メッシュの頂点の位置を球面点群に分布させ、前記分布において、前記表面メッシュの隣接頂点を維持する、ことと、
三角形表面メッシュに従って前記球面点群の点をメッシュ化すること（Ｓ２０）であって、前記三角形表面メッシュは、以下の特性、
前記三角形表面メッシュの三角形の統合が、前記球面点群の前記点の凸包を形成することと、
前記三角形表面メッシュの任意の第１の三角形と、前記第１の三角形と交差する前記三角形表面メッシュの任意の第２の三角形との間の交差部分が、前記第１の三角形の頂点または前記第１の三角形のエッジであることと、
を示す、ことと、
前記変換を逆にすることによって、前記メッシュ化を前記表面メッシュの前記頂点にマッピングし直すこと（Ｓ３０）と、
を含む方法。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
逆変換から生じる外れ頂点を識別すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記外れ頂点を識別することは、球面上のユークリッド距離に関して前記球面点群の前記点の前記メッシュ化上において近く、前記メッシュ上の前記ユークリッド距離に関して前記逆変換から生じる前記メッシュ内において離れている、頂点を検出すること、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記球面点群の前記点の前記メッシュ化上の頂点を連結するエッジの長さと、前記逆変換上の頂点を連結するエッジの長さとの間の比率を計算することをさらに含み、前記検出することは、前記比率が所定の閾値を上回るかどうかを決定することを含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
識別された前記外れ頂点を処理することをさらに含み、前記処理することは、前記逆変換の残りの頂点に関して識別された前記外れ頂点間の距離を減少させる、請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記処理することは、識別された前記外れ頂点の平滑化または識別された前記外れ頂点のクロッピングのうちの１つまたは複数を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
識別された前記外れ頂点から残った前記逆変換からの頂点を選択することと、前記表面メッシュのトポロジーに従って選択された前記頂点を再メッシュ化することと、
をさらに含む、請求項２から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記変換を適用すること（Ｓ１０）は、隣接頂点保存制約によって制約される膨張変換を使用して、前記メッシュを球面点群に反復的に膨張させること、
を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記膨張変換は、各現在の頂点ｖについて、
TIFF
2025039561000034.tif
11
150
のタイプであり、
ここで、
TIFF
2025039561000035.tif
12
150
ｒ
ｖ
＝Ｃ
ｔ
（ｖ）－ｏ
ｔ＋１
ここで、Ａは前記表面メッシュを示し、ｖは前記現在の頂点を示し、Ｎ
Ａ
（ｖ）は前記表面メッシュＡ内の前記現在の頂点ｖの前記隣接頂点を示し、ｖ’はセットＮ
Ａ
（ｖ）の隣接頂点を示し、＃Ｎ
Ａ
（ｖ）は前記セットＮ
Ａ
（ｖ）内の頂点の数を示し、Ｃ
ｔ
（ｖ）およびＣ
ｔ
（ｖ’）は前記球面点群Ｓ上に位置する頂点ｖおよびｖ’の位置を示し、Ｃ
ｔ＋１
（ｖ）は前記頂点ｖの更新された位置を示し、
TIFF
2025039561000036.tif
12
150
は、前記球面点群Ｓ上の頂点の平均位置を示し、ｎ
Ｓ
（ｖ）は、前記現在の頂点ｖの外向き法線を示し、＜ｄ
ｖ
│ｎ
Ｃ
（ｖ）＞は、ｄ
ｖ
およびｎ
Ｃ
（ｖ）の内積を示し、λ
ｒ
およびｒ
０
は、所定のパラメータである、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記隣接頂点保存制約は、
TIFF
2025039561000037.tif
6
150
のタイプであり、ここで、Ａは前記表面メッシュを示し、ｖは現在の頂点を示し、Ｎ
Ａ
（ｖ）は前記表面メッシュＡ内の前記現在の頂点ｖの前記隣接頂点を表し、ｖ
１
およびｖ
２
は前記現在の頂点ｖの前記隣接頂点Ｎ
Ａ
（ｖ）に属する頂点を示し、ｖ’は隣接頂点Ｎ
Ａ
（ｖ
１
）およびＮ
Ａ
（ｖ
２
）の交差部分に属さない頂点を示し、ｄ（・，・）は距離関数である、
請求項８または９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、コンピュータプログラムおよびシステムの分野に関し、より具体的には、球体と同相の臓器を表す表面メッシュ上のトポロジカル欠陥を補正するための方法、システム、およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
球体と同相であるなど、所定のトポロジーを有する臓器の３Ｄ再構成を実行するためのいくつかのシステムおよびプログラムが存在する。これは、たとえば、脳、眼の場合である。３Ｄ再構成、たとえば、脳の場合の皮質表面再構成は、臓器のモルフォロジの分析を可能にし、３Ｄ再構成が患者に対して実行されるとき、診断および病理モニタリングに使用され得る。
【０００３】
球体と同相の臓器の３Ｄ再構成のためのいくつかの既知の方法は、トップダウンアプローチに従うものとして説明され得る。方法は、選択されたトポロジー（たとえば、球体）を有する初期表面から開始し、それが皮質表面に一致するように初期表面を変形させる。変形は、たとえば、入力画像からの強度情報を使用して、たとえば、アクティブな輪郭を使用して直接、または、たとえば、入力画像内にノイズが存在する場合はトポロジー的に不正確であり得るすでに再構成された表面に対して実行され得る。
【０００４】
トップダウンに従う方法は、目的関数を最適化するのに長い時間がかかるため、許容可能な結果を提供するのが遅いことがある。たとえば、皮質表面再構成では、皮質表面が畳み込まれるので、構築プロセス中に表面更新に課される規則性は、メッシュの高周波成分をフィルタリングする傾向があり、脳の深部構造の不正確な表現につながる。
【０００５】
加えて、それらの方法によって行われる球体の変形は、異質な頂点のサンプリングを含むことがあり、これは、表面再構成にわたって不均一なメッシュ解像度をもたらし、それは、メモリ非効率であり得る。
【０００６】
さらに、医療画像に適用される自動セグメント化方法は、ブリッジおよびギャップの形態で画像上にアーチファクトをもたらし得る。これは、セグメント化から球体と同相の臓器を再構成するときにトポロジカル欠陥をもたらす。
【０００７】
他の方法は、ボトムアップアプローチを使用し、すでに生成された表面のトポロジーを補正し得る。たとえば、既知の方法は、遺伝的探索によって最適化された再テッセレーションアプローチに基づいて、トポロジー補正アルゴリズムを実行し得る。しかしながら、これは、トポロジカル欠陥を通してループすることを必要とし、これは、欠陥の数が大きいときに非効率的であり得る。
【０００８】
この文脈において、球体と同相の臓器を表す表面メッシュ上のトポロジカル欠陥を補正するための改善された方法が依然として必要とされている。
【発明の概要】
【０００９】
したがって、臓器を表す表面メッシュ上のトポロジカル欠陥を補正するためのコンピュータ実装方法が提供される。臓器は、球体と同相である。表面メッシュは、医療画像から取得される。
【００１０】
方法は、表面メッシュに変換を適用することであって、変換が表面メッシュの頂点の位置を球面点群に分布させ、分布において、表面メッシュの隣接頂点を維持する、こと、を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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