シンポジウム2
新しいシミュレーション医学の小児循環器医療への応用

[I-S02-04] 先天性疾患心臟の形状抽出と心臓レプリカを想定したマルチタッチブラウザ開発

^○中沢 一雄¹, 井尻 敬², 小山 裕己³, 中島 一崇³, 五十嵐 健夫³, 稲田 慎¹, 原口 亮⁴, 奈良崎 大士⁵, 岩田 倫明⁶, 芦原 貴司⁷, 神崎 歩⁸, 黒嵜 健一⁹,坂口 平馬⁹,市川 肇¹⁰, 白石 公⁹ (1.国立循環器病研究センター研究所　研究情報基盤管理室,　2.立命館大学情報理工学部,　3.東京大学大学院　情報理工学研究科,　4.国立循環器病研究センター　情報統括部,　5.国立循環器病研究センター　医療情報部,　6.国立循環器病研究センター　研究開発基盤センター,　7.滋賀医科大学　循環器内科不整脈センター,　8.国立循環器病研究センター　放射線部,　9.国立循環器病研究センター　小児循環器科,　10.国立循環器病研究センター　小児心臓外科)

Keywords:先天性心疾患, 心臓レプリカ, シミュレーション

【背景】先天性心疾患には非常に多くの種類があり、個体差も大きく、その治療には複雑な形態的構造と血行動態を併せて考える必要がある。先天性心疾患のような心臓の構造に多様な異常を持つ疾患の場合、患者個別の心臓において三次元的な構造を正確に理解することは特に重要である。【目的】先天性心疾患分野における診療支援を目指し、心臟の形状抽出技術と軟性心臓レプリカを想定したタブレットコンピュータによる心臓レプリカブラウザの研究開発を行う。【方法・結果】先天性疾患を持つ患者さんの造影CT画像より画像領域分割し、疾患を持つ心臓の三次元形状モデルを生成した。造影CT画像において、心室や心房内腔は造影剤の効果により明瞭な境界を持っており、単純な閾値法や領域拡張法で容易に分割できる。一方、心筋領域は、隣接する筋領域との境界が曖昧で自動分割が困難であるため、輪郭線制約を用いた領域分割法を適用した。つまり、血管領域・心室領域・心房領域は閾値法で分割し、心筋領域は輪郭線制約に基づく手法で分割した。得られた分割結果を統合することで、精度の高い心臓三次元モデルを得た。さらに、ブラウザではコンピュータグラフィクス技術を用いて心臓の三次元オブジェクトの描画と弾性体シミュレーションが実行される。ユーザはマルチタッチインタラクションを通して心臓オブジェクトの一部を変形させるなどの操作を行いながら、その構造を効果的に理解することができる。【考察・結論】実物に近い硬度と感触を備え、細かい部分まで患者個体別に軟性心臓レプリカを再現できるメリットは大きいが、費用や作製時間において課題がある。心臓レプリカの短所を補完できるような、インタラクティブな心臓の閲覧を可能とする診療支援ツールの開発が求められている。一般の臨床医にでも直ぐに役立つシミュレーション技術の開発を目指している。