KR20130063531A

KR20130063531A - 3 차원 조형 모델 제작 방법 및 의료·의학·연구·교육용 지원툴

Info

Publication number: KR20130063531A
Application number: KR1020137007081A
Authority: KR
Inventors: 마키 스기모토; 타케시 아즈마; 킨이치 와타나베; 슈키치 시마다
Original assignee: 고쿠리츠다이가쿠호진 고베다이가쿠; 가부시키가이샤 화소텍
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-06-14
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: JPWO2012132463A1; EP2692509A1; US20140017651A1; WO2012132463A1; CN103153589B; EP2692509A4; CN103153589A; KR101458729B1; US9183764B2; JP5239037B2

Abstract

의사 등 전문가가 가지고 있는 장기 등의 감촉을 재현할 수 있는 3 차원 조형 모델의 제작 방법을 제공한다. 의료용 진단 장치에 의해 얻어지는 2 차원 데이터의 휘도 정보로부터 조형 대상의 생체 부위의 3 차원 형상을 추출하여, 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터를 작성한다. 모델링 기능에 의해 3 차원 형상 데이터를 편집한다. 생체 부위 및 내부 구조 부위에 대해서, 각각 감촉 등가 파라미터 테이블을 작성한다. 생체 부위와 내부 구조 부위마다 조형에 이용하는 모델재의 소재종별 및 배합비율을 정의하여 감촉 등가 파라미터 테이블에 추가한다. 감촉 등가 파라미터 테이블의 파라미터로부터 프리미티브 형상 데이터를 생성하여, 생체 부위 및 내부 구조 부위의 부위 데이터와, 프리미티브 형상 데이터의 불 연산을 행한다. 정의된 소재를 이용하여 3 차원 프린터에 의해 조형한다.

Description

3 차원 조형 모델 제작 방법 및 의료·의학·연구·교육용 지원툴{METHOD FOR MANUFACTURING THREE-DIMENSIONAL MOLDED MODEL AND SUPPORT TOOL FOR MEDICAL TREATMENT, MEDICAL TRAINING, RESEARCH, AND EDUCATION}

본 발명은, X선 CT 혹은 MRI 등의 의료용 진단 장치로부터 얻어지는 의료용 화상의 3 차원 디지털 데이터로부터, 3 차원 조형 모델을 복수 소재에 의해 조형하는 기술에 관한 것이다.

의료 분야에 있어서 환부나 신체의 특정 부위의 3 차원 시각화는, 사전동의(informed consent), 진료 방침의 결정, 의료 교육, 의학 연구의 장소 등에서의 필요(needs)가 높아지고 있다. 특히, 3 차원 조형 모델을 이용한 3 차원 시각화의 경우, 시각뿐만이 아니라, 입체 형상을 실제로 손으로 만지고 보는 것으로, 컴퓨터 화상에서는 전할 수 없는 많은 정보를 전할 수 있다.

종래부터, X선 CT나 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 등 의료용 진단 기기의 표준 규격인 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)를 이용하여, 3 차원 형상 데이터를 제작하고, 그것을 기초로 하여, 분말 적층식 조형기에 의해 석고 베이스의 재료로, 고속, 고정밀도의 의료용 3 차원 조형 모델을 제작하는 것이 알려져 있다.

그렇지만, 내부 구조를 가지는 간장(肝臟) 등의 복잡한 장기(臟器)의 유연도(softness)의 모의(模擬)나, 장기 등을 취급하는 의사나 간호사에 대한 장기 등의 감촉 정보의 제공을 행할 수 없다는 문제가 있었다.

근년, 의료와 공학의 융합·제휴가 급속히 진행되어, 첨단적인 공학 계산 수법을 활용한 시뮬레이터 프로그램이 제안되어 있다. 이 시뮬레이터 프로그램에서는, 수술 대상의 생체 부위를 컴퓨터 화면상에 다각형(polygon)으로 구성하고, 간장 등의 장기의 표면을 모의하는 것이다.

또한 한편으로, 복수 수지(樹脂)의 동시 분사(噴射)에 의해, 경성(硬性) 수지와 유연성 수지를 조합하여, 기계적 성질이 다른 수지를 이용한 3 차원 조형 모델을 제작할 수 있는 3 차원 프린터가 알려져 있다. 이러한 3 차원 프린터를 이용하여, 그 형상 구조에 관해서 표면뿐만 아니라 그 내부 구조까지 재현할 수 있게 되어 있다. 그렇지만, 내부 구조를 가지는 간장 등의 복잡한 장기의 유연성, 혹은 뼈 등의 경도(hardness)를 재현할 수 있는 것은 적다.

선행 기술에서는, 망(網) 구조 중에 조형(造形)용의 모델재(材)를 보유(保持)할 수 있는 보유 시트에 일층의 복수 종류의 모델재를 각각의 조형 위치로 보유하여 고정하고, 고정된 일층의 모델재 위에 다음 층의 보유 시트를 재치하여, 다음 층의 보유 시트에 다음 층의 복수 종류의 모델재를 각각의 조형 위치로 보유하여 고정하며, 모델재의 고정을 순차적으로 상 층에 대해 반복하여 행하고, 각층을 적층한 후에 보유 시트를 용해 제거하는 것에 의해, 다색·다재료로, 단단한 부분에 의해 다른 복잡한 구조의 입체물을 조형할 수 있는 3 차원 조형물의 제작 방법이 있다(특허 문헌 1을 참조.). 그렇지만, 특허 문헌 1의 방법에서는, 단단한 부분에 의해 다른 것은, 그 부분의 경도에 따른 단단한 혹은 유연한 모델재를 준비할 필요가 있었다.

[특허 문헌 1] 일본 재공표 2005/037529호 공보

종래의 3 차원 조형 모델의 목적은, 형상 확인에 중점되어 있다. 매끄러운 형상이나 세세한 부분까지 재현할 수 있는 고정밀도의 조형 모델이, 제품 디자이너나 제품 설계자가 요구하는 것이었다. 그러나, 형상만으로 촉감이나 사용감을 상상하는 것은 어렵다. 형상만이 아니라, 그것의 촉감, 사용감, 질감 등 실제의 것에 근사(近似)한 조형 모델이 요구되고 있다.

상기 상황에 따라, 본 발명은, 복수의 소재를 이용하여 기계적 성질이 다른 소재를 제작할 수 있고, 3 차원 조형 모델을 제작할 수 있는 3 차원 프린터를 이용하여, 소재의 조합에 의해, 의사 등 전문가가 가지고 있는 장기 등의 감촉을 재현할 수 있는 3 차원 조형 모델의 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결할 수 있도록, 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법은, 모델재로서 적어도 2 종류의 소재(素材)를 이용하는 3 차원 프린터를 이용하여, 3 차원 조형 모델을 제작하는 방법으로서, 이하의 1) ~ 6)의 스텝을 적어도 갖춘다.

1) 의료용 진단 장치에 의해 얻어지는 2 차원 데이터의 휘도(輝度) 정보로부터 조형 대상(造形對象)의 생체 부위의 3 차원 형상을 추출하여, 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터를 작성하는 형상 데이터 작성 스텝

2) 모델링 기능에 의해 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터를 편집하는 형상 데이터 편집 스텝

3) 생체 부위 및 내부 구조 부위에 대해서, 각각 프리미티브(primitive) 형상을 지정하는 내부 구조 패턴과 패턴 사이즈와 패턴 간격을 적어도 파라미터로서 포함한 감촉 등가 파라미터 테이블을 작성하는 테이블 작성 스텝

4) 생체 부위와 내부 구조 부위마다 조형에 이용하는 모델재의 소재종별 및 배합비율 및 서포트재의 소재종별을 정의하여 감촉 등가 파라미터 테이블에 추가하는 소재종별 정의 스텝

5) 감촉 등가 파라미터 테이블의 파라미터로부터 프리미티브 형상 데이터를 생성하여, 데이터 편집 스텝에 의해 얻어지는 생체 부위 및 내부 구조 부위의 부위 데이터와, 프리미티브 형상 데이터의 논리합(論理和), 논리차(論理差), 논리곱(論理積) 중 어느 하나의 불 연산(Boolean operation)을 행하는 불 연산 스텝

6) 불 연산 스텝에 의해 얻어지는 생체 부위 및 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터에 근거하고, 소재종별 정의 스텝에 의해 정의된 소재를 이용하여 3 차원 프린터에 의해 조형하는 조형 스텝

여기서, 의료용 진단 장치란, CT, MRI, PET(Positron Emission Tomography)등이며, 의료용 디지털 화상 포맷과 통신 프로토콜에 관한 표준 규격인 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)를 이용해, 2 차원 데이터의 휘도 정보로부터 조형 대상의 생체 부위의 3 차원 형상을 추출한다.

여기서, MRI 화상은, CT화상보다 연부 조직(軟部組織)의 분해능(分解能)이 높기 때문에, 많은 조직의 물성치(物性値)가 취득 가능하다. 또한, PET는 주로 암진단 등에 이용되고 있고, CT/MRI 화상과 병용하여 암화(癌化)한 장기의 3 차원 조형 모델을 제작하는 경우에 이용한다. CT화상이나 MRI 화상, PET 화상 중 어느 하나를 이용해도 좋고, 또한 조합해도 좋다. 한쪽을 생체 부위의 윤곽으로, 다른 쪽을 내부 구조 부위의 조직 화상용으로 해도 좋다.

상기 1)의 형상 데이터 작성 스텝이란, 의료용 진단 장치에 의해 얻어지는 2 차원 데이터의 휘도 정보로부터 조형 대상의 생체 부위의 3 차원 형상을 추출하여, 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터를 작성하는 스텝이다. 의료용 진단 장치로부터 DICOM 포맷의 휘도 정보를 포함한 단층 화상의 도트(dot) 정보를 얻을 수 있으므로, 그러한 단층 화상을 적층하여 조형 대상의 생체 부위의 3 차원 형상을 추출한다. 그리고, 또한, 시판(市販)되고 있는 3 차원 화상 CAD 소프트웨어를 이용하여, 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터를 각각 작성한다. 3 차원 화상 CAD 소프트웨어를 이용하여, 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터를 각각 작성할 때는, 패치면방향의 조정이나, 불필요 셸(shell)의 삭제나, 틈새의 보완이나, 패치의 솎아냄이나, 윤곽 형상의 평활화(smoothing) 처리를 행하여, 예를 들면, STL(Standard Triangulated Language) 데이터 형식으로 데이터 보존한다.

다음으로, 상기 2)의 형상 데이터 편집 스텝은, 모델링 기능에 의해 상기 1)에서 작성한 3 차원 형상 데이터를 편집하는 스텝이다. 여기서, 모델링 기능이란, 시판의 3 차원 화상 CAD 소프트웨어가 구비하는 기능이며, 단면(일부 단면을 포함한다) 형상 작성이나, 평면, 곡면, 프리미티브(primitive) 형상의 작성이나, 형상 컷(cut)이나, 기호·문자 추가나, 마킹(marking) 부호의 추가 등이다.

이 형상 데이터 편집 스텝에 있어서, 문자·기호의 추가 처리, 마킹 부호의 추가 처리, 스케일러(scaler)의 추가 처리, 바코드의 추가 처리의 적어도 어느 하나가 포함되는 것이 보다 바람직하다. 이번 3 차원 조형 모델은, 의료 분야에 있어서의 환부나 신체의 특정 부위의 3 차원 시각화를 목적으로 하여, 사전동의, 진료 방침의 결정, 의료 교육, 의학 연구하는 곳에서의 활용을 상정하고 있다. 문자·기호의 추가 처리를 3 차원 형상 데이터에 실시하는 것에 의해, 환자 등의 개인정보나 촬영일 등을 문자 정보로서 3 차원 조형 모델에 부가할 수 있다. 또한, 마킹 부호의 추가 처리를 3 차원 형상 데이터에 실시하는 것에 의해, 사전동의, 진료 방침의 결정에 유용한 정보를 3 차원 조형 모델에 부가할 수 있다. 또한, 스케일러의 추가 처리를 3 차원 형상 데이터에 실시하는 것에 의해, 진료 방침의 결정이나 실제 수술 시에 유용한 정보를 3 차원 조형 모델에 부가할 수 있다. 또한, 바코드의 추가 처리를 3 차원 형상 데이터에 실시하는 것에 의해, 환자 정보를 3 차원 조형 모델에 부가할 수 있다.

다음으로, 상기 3)의 테이블 작성 스텝은, 생체 부위 및 내부 구조 부위에 대해서, 각각 감촉 등가 파라미터 테이블을 작성하는 스텝이다. 여기서, 감촉 등가 파라미터 테이블(感觸等價 parameter table)이란, 생체 부위 및 내부 구조 부위의 감촉을 재현하기 위한 정보 데이터이다. 구체적으로는, 감촉 등가 파라미터 테이블에는, 프리미티브 형상을 지정하는 내부 구조 패턴 정의와, 해당 패턴 사이즈 정의와, 해당 패턴 간격 정의가 포함된다.

여기서, 생체 부위란, 사람이나 동물에 한정되지 않고, 식물(植物) 등 생체 조직을 말한다. 예를 들면, 사람의 경우, 생체 부위로서는 간장이나 심장 등의 장기를 들 수 있다. 그 외, 개나 고양이의 애완동물 등의 장기, 식물의 과실(果實)을 들 수 있다. 또한, 내부 구조 부위란, 생체 조직의 내부에 있는 구조 부위이며, 예를 들면, 뼈나 지방이나 혈관 등이다.

또한, 프리미티브 형상을 지정하는 내부 구조 패턴 정의란, 원기둥(圓柱)이나 직방체(直方體) 등의 프리미티브 형상의 식별 번호를 내부 구조로서 정의한다. 여기서, 프리미티브 형상은, 원기둥, 타원기둥, 직방체, 입방체, 다각기둥, 구체(球體), 쐐기 형상체, 각뿔, 원추 등 기하학적인 기본 형상의 것과, 기본 형상을 조합한 형상이나 독자 형상 등 응용 형상이 포함된다.

또한, 패턴 사이즈 정의란, 프리미티브 형상물의 크기이며, 예로써, 구체(球體)이면 반경, 직방체이면 높이와 폭과 두께로 정의한다. 또한, 패턴 간격 정의란, 각각의 프리미티브 형상물의 배치 간격이며, 예로써, 인접하는 프리미티브 형상물의 중심간 거리나 측면간 거리로 정의한다.

다음으로, 상기 4)의 소재종별 정의 스텝이란, 생체 부위와 내부 구조 부위마다 조형(造形)에 이용하는 모델재의 소재종별(素材種別) 및 배합비율(配合比率)을 정의하여 감촉 등가 파라미터 테이블에 추가하는 스텝이다.

여기서, 소재는, 예로써 수지가 적절하게 이용된다. 수지는, 경성(硬性) 수지나 유연성 수지 등을 선택할 수 있다. 단, 수지로 한정되지 않고, 석고 분말, 플라스틱 분말, 금속 분말, 왁스(wax)로도 상관없다. 예를 들면, 소재로서 수지를 이용하는 경우를 상정하는 경우, 3 차원 조형을 행하는 3 차원 프린터측의 제약(制約)에 의해, 사용할 수 있는 수지를 자유롭게 선택할 수 있다고 하는 것은 아니다. 이를 위해, 소재의 배합비율을 정의하여, 수지의 배합을 할 수 있도록 했다.

또한, 모델재(model 材)란 3 차원 조형 모델의 형상이 되는 조형용 재료이다. 또한, 서포트재(support 材)란, 조형시에 모델재에 필요한 버팀목이 되는 재료이다. 모델재에는 반투명, 채색(coloring), 유연성, 강성 등 다양한 재료가 준비된다. 한편, 서포트재는 재료의 경화 후에 간단하게 제거할 수 있는 것이 이용된다. 서포트재를 조형물로부터 제거할 때에는 초음파 세정기나 용해액 등을 이용한다. 모델재나 서포트재는, 예를 들면 아크릴계 수지 등이 적절하게 이용된다. 주위가 다른 구조로 둘러싸인 내부 구조의 조형의 경우, 상기 소재로서, 서포트재를 이용하여 조형하는 것도 가능하다.

또한, 배합비율을 정의한다는 것은, 예를 들면, 모델재로서 2 종류의 수지를 동시 분사(噴射)해서 얻는 3 차원 프린터를 이용하는 경우, 수지의 배합비율을 제어하는 것으로, 목적으로 하는 경도 혹은 유연도를 실현할 수 있다.

또한, 모델재는, 적어도 일종(種)이 투광성 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 투광성 소재에 의해서 내부 구조의 투견(透見)이 가능해져, 공간 인식 향상을 도모할 수 있다. 이것은, 내부 구조의 파악을 용이하게 하여, 사전동의(informed consent), 진료 방침의 결정, 의학 연구, 의료 교육 등에 도움이 되게 할 수 있도록, 모델재는, 적어도 일종이 투광성 소재로 이루어지는 것으로 한다.

다음으로, 상기 5)의 불 연산 스텝이란, 감촉 등가 파라미터 테이블의 파라미터로부터 프리미티브 형상 데이터를 생성하여, 데이터 편집 스텝에 의해 얻어지는 생체 부위 및 내부 구조 부위의 부위 데이터와, 프리미티브 형상 데이터의 논리합, 논리차, 논리곱 중 어느 하나의 불 연산을 행하는 스텝이다.

여기서, 불 연산(Boolean operation)이란, 3 차원 컴퓨터 그래픽스나 CAD에 있어서, 체적을 가진 형상끼리의 합(和), 차(差), 곱(積)의 집합 연산에 의해 조형하는 연산 방법이다. 또한, 논리합은 다른 형상과 일체화하도록 작용하는 연산 방법이며, 논리차는 다른 형상을 깍아내도록 작용하는 연산 방법이며, 논리곱은 다른 형상과 겹치는 부분을 남기도록 작용하는 연산 방법이다.

본 발명의 특징은, 조형 모델에 이용하는 소재의 경도를 실물의 감촉에 근사(近似)시키도록, 감촉 등가 파라미터를 정의하고, 그것에 따라 불 연산을 행하는 것에 의해 실물에 가까운 감촉의 소재를 정의하는 것이다.

다음으로, 상기 6)의 조형 스텝이란, 불 연산 스텝에 의해 얻어지는 생체 부위 및 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터에 근거하고, 소재종별 정의 스텝에 의해 정의된 소재를 이용하여 3 차원 프린터에 의해 조형하는 스텝이다.

3 차원 프린터는, 3 차원의 오브젝트(object)를 조형하는 프린터이며, 아크릴계 광경화 수지를 사용한 잉크젯 자외선 경화 방식의 것이나, ABS 수지를 사용한 열용해(熱溶解) 적층 방식의 것이나, 파우더를 사용한 분말 고착 방식의 것이 있지만, 이것들로 한정되지 않고, 복수의 소재를 이용해 3 차원 조형이 가능한 것이면 상관없다.

또한, 모델재에 이용하는 소재는, 색, 광 투과성(光透過性), 고 연질성(高軟質性), X선 투과성, 초음파의 감수성(感受性), 신틸레이션(scintillation)의 감수성, 열선(熱線)의 감수성, 도전성 등의 파라미터를 제어할 수 있는 다종 다양한 소재로부터 선택할 수 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 3 차원 조형 모델 제작 방법에서의 형상 데이터 작성 스텝에 있어서, 내부 구조 부위의 3 차원 형상 사이즈를 생체 부위의 내부 구조 부위의 체적보다 축소시키는 것에 의해, 생체 부위로부터 내부 구조만을 추출할 수 있다. 내부 구조 부위의 3 차원 형상 사이즈를 축소하는 것에 의해 생기는 공극(空隙) 부분은 조형 시의 서포트재로 메워서, 경화 후에 없앤다.

예를 들면, 생체 부위를 2 분할할 수 있도록 하는 것으로, 2 분할 단면 부분으로부터, 내부 구조만을 추출하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해 내부 구조만을 보다 상세하게 확인할 수 있다.

상술한 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에 있어서, 생체 부위 및 내부 구조 부위의 적어도 1개에 연질성의 감촉을 부여시키는 경우, 불 연산 스텝에서, 제1 연질성 소재가 정의된 부위 데이터와, 제2 연질성 소재가 정의된 프리미티브 형상 데이터와의 논리합을 행한다.

제1 연질성 소재가 정의된 부위 데이터와, 제2 연질성 소재가 정의된 프리미티브 형상 데이터와의 논리합이란, 예를 들면, 서포트재와 같은 유연한 소재에, 고무같은(ゴムライク; rubberlike) 유연한 소재를 가하는 것을 말한다. 구하는 유연도나 절삭·절개감을 고무같은 모델재로 작성한 프리미티브 형상을 혼합하는 것으로, 실제의 유연도와 근사(近似)한 등가(等價)의 감촉을 재현시킨다. 상술한 바와 같이, 프리미티브 형상의 종류는, 원기둥, 타원기둥, 직방체, 입방체, 다각기둥, 구체, 쐐기 형상체, 각뿔, 원추 등 기하학적인 기본 형상의 것과, 기본 형상을 조합한 형상이나 독자 형상 등 응용한 형상이 있어, 다양하다. 이 프리미티브 형상의 종류나 크기, 혼합하는 개수·양, 혼합하는 방법을 조정해서 유연도을 가감하여 구하는 감각을 만들어 낸다.

이것은 주로, 지방, 근육, 혈관 등의 유연한 조직감을 재현하는데 유용하다.

또한, 상술한 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에 있어서, 생체 부위 및 내부 구조 부위의 적어도 1개에 연질성의 감촉을 부여시키는 경우, 불 연산 스텝에 있어서, 제1 연질성 소재가 정의된 부위 데이터와, 소재가 정의되지 않는 프리미티브 형상 데이터의 논리차를 행한다. 소재가 정의되지 않는 프리미티브 형상 데이터와의 논리차의 경우, 프리미티브 형상 데이터에는, 자동적으로 서포트재가 할당되게 된다. 프리미티브 형상의 부위가 밀봉된 내부 구조이면, 서포트재가 세정 등으로 제거되는 것은 아니다. 따라서, 유연한 서포트재의 특성이 전체 형상 내부의 특성에 부가되게 된다. 한편, 프리미티브 형상의 부위가 밀봉된 내부 구조가 아닌 경우, 예를 들면, 격자모양으로 틈새(隙間)가 비어 있는 구조의 경우는, 서포트재가 세정 등으로 제거되게 되므로, 프리미티브 형상의 부위는 공극(空隙)이 된다. 예를 들면, 고무같은 유연한 모델재로 구성되는 부위로부터, 프리미티브 형상을 뽑아내는 것을 말한다. 구하는 유연도이나 절삭·절개감을 고무같은 조형으로 작성한 부위로부터, 프리미티브 형상을 뽑아내는 것으로, 실제의 유연도와 근사한 등가의 감촉을 재현시킬 수 있다. 뽑아내는 프리미티브 형상의 종류나 크기, 뽑아내는 개수·양, 뽑아내는 방법을 조정해서 유연도을 가감하여 구하는 감각을 만들어 낸다.

또한, 상술한 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에 있어서, 생체 부위 및 내부 구조 부위의 적어도 1개에 경질성(硬質性)의 감촉을 부여시키는 경우, 불 연산 스텝에 있어서, 제1 경질성 소재가 정의된 부위 데이터와 제2 경질성 소재가 정의된 프리미티브 형상 데이터의 논리합을 행한다.

제1 경질성 소재가 정의된 부위 데이터와 제2 경질성 소재가 정의된 프리미티브 형상 데이터와의 논리합이란, 단단한 조형재에 더욱 단단한 조형재를 가하는 것을 말한다. 구하는 경도를 경질성의 조형재로 작성한 프리미티브 형상을 혼합하는 것으로, 실제의 경도와 근사한 등가의 감촉을 재현시킨다. 프리미티브 형상의 종류나 크기, 혼합하는 개수·양, 혼합하는 방법을 조정해서 경도를 가감하여 구하는 감각을 만들어 낸다.

이것은 주로, 뼈 등 단단한 조직감을 재현하고, 또한 절삭이나 절개감을 재현하는데 유용하다.

상술한 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에 있어서, 생체 부위 및 내부 구조 부위의 적어도 1개에 경질성의 감촉을 부여시키는 경우, 불 연산 스텝에 있어서, 제1 경질성 소재가 정의된 부위 데이터와, 소재가 정의되지 않은 프리미티브 형상 데이터의 논리차를 행한다.

제1 경질성 소재가 정의된 부위 데이터와, 소재가 정의되지 않은 프리미티브 형상 데이터의 논리차란, 단단한 조형재로 작성하는 형상 부위의 속(中身)을 세밀한 프리미티브 형상으로 뽑아내는 것을 말한다. 실제에 근사한 절삭·절개감에 가까운 등가의 감촉을 재현시킨다. 뽑아내는 프리미티브 형상의 종류나 크기, 뽑아내는 개수·양, 뽑아내는 방법을 조정해서 경도를 가감하여 구하는 감각을 만들어 낸다.

다음으로, 3 차원 조형 모델을 제작했을 경우에 특히 유용한 생체 부위에 대해서, 내부 구조의 정의에 대해 설명한다.

상술한 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에서의 테이블 작성 스텝에 있어서, 생체 부위가 간장의 경우, 내부 구조 부위로서, 간실질(肝實質), 간정맥(肝靜脈), 문맥(門脈), 담관(膽管), 병변(病變) 부위로부터 선택된 1 이상의 부위에, 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해진다.

생체 부위가 간장(肝臟)의 경우, 적어도, 간동맥(肝動脈), 간정맥, 문맥, 또한 병상(病狀) 부위에 정의가 행해지는 것이 바람직하다. 간실질, 담관(膽管)의 정의가 행해지는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상술한 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에서의 테이블 작성 스텝에 있어서, 생체 부위가 임부(妊婦)의 복부의 경우, 내부 구조 부위로서, 자궁, 태아, 탯줄(臍帶), 태반, 양수, 혈관, 피하지방으로부터 선택된 1 이상의 부위에, 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해진다.

임신중의 태아에 관해서 감촉을 재현한 조형을 행하는 것에 의해, 출생전 진단이나 제왕 절개의 안전성의 확인이나, 출산시에 탯줄(臍帶)이 태아의 목(首)에 감겨 있는지 아닌지의 판단, 출산 순서의 확인 등을 행할 수 있다. 또한, 제작한 3 차원 조형 모델은, 출산 후의 기념이 되어 조형 앨범으로서 이용할 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에서의 테이블 작성 스텝에 있어서, 생체 부위가 유방부(乳房部)의 경우, 내부 구조 부위로서, 피하지방, 유선, 유관, 임파관, 림프절, 유방암 부위로부터 선택된 1 이상의 부위에, 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해진다. 피하지방, 유선, 유암(乳癌) 부위에 더하여, 추가 임파관의 정의가 행해지는 것이 보다 바람직하다.

유방암 부위의 경도를 재현하는 것에 의해, 의료 교육의 일환으로서 유방암 검사의 트레이닝이나, 실제 환자에게의 병상 설명에 이용할 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에서의 테이블 작성 스텝에 있어서, 생체 부위가 사지부(四肢部)의 경우, 내부 구조 부위로서, 사지·관절을 구성하는 피부, 피하지방, 동맥, 정맥, 근육, 뼈, 힘줄(腱)로부터 선택된 1 이상의 부위에, 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해진다.

피부, 내부의 피하지방이나 혈관의 유연도의 감촉을 재현하는 것에 의해, 의사나 간호사 등의 주사, 채혈의 트레이닝에 이용할 수 있다.

또한, 제작한 것은, 의수(義手)나 의족(義足)으로서 이용할 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에서의 테이블 작성 스텝에 있어서, 생체 부위가 인후부(咽喉部)의 경우, 내부 구조 부위로서, 식도, 기관(氣管), 연골로부터 선택된 1 이상의 부위에, 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해진다.

식도, 기관의 형상과 감촉을 재현하는 것에 의해, 폐렴(肺炎) 환자 등에 대한 의사나 간호사 등의 흡인 튜브의 삽입의 트레이닝에 이용할 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에서의 테이블 작성 스텝에 있어서, 생체 부위가 안면부의 경우, 내부 구조 부위로서, 피부, 피하지방, 근육, 연골, 뼈, 혈관으로부터 선택된 1 이상의 부위에, 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해진다.

얼굴의 미용 정형(美容整形) 내용의 정형 수술 전 확인에 이용할 수 있다.

상술한 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에서의 테이블 작성 스텝에 있어서, 생체 부위가 이(齒)와 잇몸의 경우, 내부 구조 부위로서, 이, 잇몸, 치조골(齒槽骨), 혈관, 신경, 턱의 뼈, 턱의 근육, 혀로부터 선택된 1 이상의 부위에, 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해진다.

상술한 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에서의 테이블 작성 스텝에 있어서, 생체 부위가 소화관(消化管)의 경우, 내부 구조 부위로서, 소화관의 내벽 혹은 외벽에, 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해진다.

또한, 상술한 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에서의 테이블 작성 스텝에 있어서, 생체 부위가 머리 부분(頭部)의 경우, 내부 구조 부위로서, 모발, 안구, 뇌, 뇌의 혈관, 피부, 피하지방, 근육, 귀의 연골, 코의 연골, 두개골로부터 선택된 1 이상의 부위에, 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해진다.

얼굴의 미용정형 내용의 정형 수술전 확인에 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 관점으로는, 상술의 3 차원 조형 모델 제작 방법에 따라 얻어지는 3 차원 조형 모델을 소정의 두께로 슬라이스(slice)한 것, 혹은, 슬라이스한 것을 원래의 3 차원 형상이 되도록 적층하고, 축을 통해 축주위로 회동가능(回動自在)하게 한 의료·의학·연구·교육용 지원툴이 제공된다.

제작한 3 차원 조형 모델을 슬라이스한 개개의 부분(part)을 겹쳐지게 하는 것으로, 전체 형상과 단면 구조를 동시에 파악할 수 있어, 진료 지원이나 의료 교육 툴로서 유용하다.

또한, 본 발명의 다른 관점으로는, 의료용 진단 장치에 의해 얻어지는 2 차원 데이터의 휘도 정보로부터 조형 대상의 생체 부위의 3 차원 형상을 추출하여, 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터를 작성하는 형상 데이터 작성 스텝과, 모델링 기능에 의해 상기 3 차원 형상 데이터를 편집하는 형상 데이터 편집 스텝과, 생체 부위와 내부 구조 부위마다 조형에 이용하는 모델재의 소재종별 및 배합비율을 정의하여 감촉 등가 파라미터 테이블에 추가하는 소재종별 정의 스텝과, 소재종별 정의 스텝에 의해 정의된 소재를 이용하여 3 차원 프린터에 의해 조형하는 조형 스텝을 갖추고, 모델재로서 적어도 2 종류의 소재를 이용하는 3 차원 프린터를 이용한 3 차원 조형 모델의 제작 방법에 따라 얻어지는 3 차원 조형 모델을, 소정의 두께로 슬라이스한 것을 원래의 3 차원 형상이 되도록 적층하고, 축을 통해 축주위로 회동가능(回動自在)하게 한 의료·의학·연구·교육용 지원툴이 제공된다.

제작한 3 차원 조형 모델을 슬라이스한 개개의 부분를 겹쳐지게 하는 것으로, 전체 형상과 단면 구조를 동시에 파악할 수 있어, 진료 지원이나 의료 교육 툴로서 유용하다.

다음으로, 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 프로그램에 대해 설명한다.

본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 프로그램은, 적어도 2 종류의 모델재로서 소재를 이용하는 3 차원 프린터를 이용하고, 3 차원 조형 모델을 제작하는 프로그램이며, 컴퓨터에, 하기 a) ~ e)의 순서를 실행시키는 것이다.

a) 의료용 진단 장치에 의해 얻어지는 2 차원 데이터의 휘도 정보로부터 조형 대상의 생체 부위의 3 차원 형상을 추출하고, 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터를 생성하는 형상 데이터 작성 순서

b) 모델링 기능에 의해 3 차원 형상 데이터를 편집하는 형상 데이터 편집 순서

c) 생체 부위 및 내부 구조 부위에 대해서, 각각 프리미티브 형상을 지정하는 내부 구조 패턴과 패턴 사이즈와 패턴 간격을 적어도 파라미터로서 포함한 감촉 등가 파라미터의 입력을 촉구해서 감촉 등가 파라미터 테이블을 생성하는 테이블 작성 순서

d) 생체 부위와 내부 구조 부위마다 조형에 이용하는 모델재의 소재종별 및 배합비율의 입력을 촉구해서 감촉 등가 파라미터 테이블에 추가 정의하는 소재종별 정의 순서

e) 감촉 등가 파라미터 테이블의 파라미터로부터 프리미티브 형상 데이터를 생성하여, 데이터 편집 순서에 의해 얻어지는 생체 부위 및 내부 구조 부위의 부위 데이터와, 프리미티브 형상 데이터의 논리합, 논리차, 논리곱 중 어느 하나의 불 연산을 행하는 불 연산 순서

상기 a) ~ e)의 순서를 컴퓨터에 실행시키는 것에 의해, 의료용 진단 장치에 의해 얻어지는 화상 데이터를 활용하여, 감촉이 근사(近似)한 조형 모델의 조형 데이터를 제작할 수 있다. 상기 e)의 불 연산 순서에 의해 얻어지는 생체 부위 및 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터와, 상기 d)의 소재종별 정의 순서에 의해 정의된 소재 정보를, 3 차원 프린터에 데이터 송신하는 것에 의해, 3 차원 프린터로 감촉이 근사한 3 차원 조형 모델을 제작 가능하게 된다.

본 발명에 의하면, 모델재로서 적어도 2 종류의 소재를 이용하는 3 차원 프린터를 이용하여, 의사 등의 전문가가 가지고 있는 장기 등의 감촉과 등가한 조형 모델을 제작할 수 있다.

이것에 의해, 예를 들면 진료 업무에 있어서, 장기의 3 차원 조형 모델을 참조하여 병태(病態)를 3 차원적으로 평가하고, 진단·치료방침 결정 및 치료 효과의 판정에 활용할 수 있다. 특히, 수술 전후의 절제 부위 결정이나 술식(術式)의 입안(立案)에 일조하여 이용할 수 있다. 또한 수술을 비롯한 진단 치료 수기(手技)의 수련에 유효하게 이용할 수 있다. 또 장기 이식에 있어서는, 대체 장기로서 용량 의존성이 있는 수기(手技)에 응용할 수 있다. 환자나 가족에게의 설명에도 활용할 수 있다.

또한, 실제 외과 수술의 현장에서, 수술을 행하는 부위는 혈액이나 다른 장기의 영향에 의해 시야가 막히기 때문에, 촉감이나 경험에 의지하는 케이스가 많아진다. 이러한 경우에, 환자 부위 그 자체의 형상과 촉감을 재현한 3 차원 조형 모델을 준비하여, 의사가 조형 모델을 눈으로 보고 확인하여 치료 부위의 형상과 그 촉감을 확인한 후, 실제 환자에 대해서 치료 수기(手技)를 실시하는 것으로 안심하고 수기를 행할 수 있다.

게다가, 의학 교육의 방면으로는, 본 발명에 의해 제작된 3 차원 조형 모델을 실제로 손으로 잡고 장기의 입체 구조나 그 감촉을 이해할 수 있어, 특히 감촉을 유사 체험할 수 있다.

[도 1] 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법의 순서도
[도 2] 실시예 1의 3 차원 조형 모델 제작 장치의 구조도
[도 3] 실시예 1의 3 차원 조형 모델 제작 방법의 순서도
[도 4] 실시예 1의 3 차원 조형 모델 제작 장치에 탑재되는 프로그램의 설명도
[도 5] 3 차원 조형 모델의 일례
[도 6] 간장의 3 차원 조형 모델의 감촉 등가 파라미터 테이블의 설명도
[도 7] 뼈의 3 차원 조형 모델의 감촉 등가 파라미터 테이블의 설명도
[도 8] 뼈의 3 차원 조형 모델의 일례
[도 9] 근육의 3 차원 조형 모델의 일례
[도 10] 의료·의학·연구·교육용 지원툴의 외관도
[도 11] 간장 모델의 외관도
[도 12] 임부의 복부 모델의 외관도
[도 13] 안면부 모델 및 상반신의 외관도(1)
[도 14] 안면부 모델 및 상반신의 외관도(2)
[도 15] 뼈 모델의 설명도

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한 본 발명의 범위는, 이하의 실시예나 도시예로 한정되는 것이 아니라, 다양한 변경 및 변형이 가능하다.

도 1은, 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법의 순서에 대해 나타내고 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법은 이하의 스텝 1 ~ 스텝 6 중 S1 ~ S8를 행한다. 여기서, S2 ~ S3은 3 차원 형상의 시각화(視覺化)를 위한 설정을 행하는 것이며, S4 ~ S7은 감촉 등가를 위한 설정을 행하는 것이다.

<스텝 1：형상 데이터 작성 스텝(11)>

(S1) 의료용 진단 장치의 2 차원 데이터의 휘도 정보로부터 조형대상의 3 차원 형상을 추출한다.

CT 혹은 MRI 장치로부터 DICOM 포맷의 휘도 정보를 포함한 단층 화상의 도트(dot) 정보를 취득하고, 이러한 단층 화상을 적층하여 조형 대상의 생체 부위의 3 차원 형상을 추출한다.

(S2) 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터를 작성한다.

시판되고 있는 3 차원 화상 CAD 소프트웨어를 이용하여, 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터를, 패치면 방향의 조정, 불필요 셸(shell)의 삭제, 틈새의 보완, 패치의 솎아냄(間引き), 윤곽 형상의 평활화(smoothing) 처리 등을 행하여, STL 데이터 형식으로 데이터를 작성한다.

<스텝 2：형상 데이터 편집 스텝(12)>

(S3) 모델링 기능에 의해 3 차원 형상 데이터를 편집한다.

시판되고 있는 3 차원 화상 CAD 소프트웨어를 이용하고, 문자·기호 추가에 의해, 환자 등의 개인정보나 촬영일 등을 문자 정보로서 3 차원 형상 데이터에 부가한다. 마킹 부호 추가에 의해, 진료 방침의 결정 등에 유용한 정보를 3 차원 형상 데이터에 부가한다. 스케일러(scaler) 추가에 의해, 실제 수술 시에 유용한 정보를 3 차원 형상 데이터에 부가한다. 바코드 추가에 의해, 환자 정보를 3 차원 형상 데이터에 부가한다.

<스텝 3：테이블 작성 스텝(13)>

(S4) 생체 부위·내부구조 부위마다 감촉 등가 파라미터 테이블을 작성한다.

시판의 표작성 소프트웨어를 이용하고, 감촉 등가 파라미터 테이블을 작성한다. 감촉 등가 파라미터 테이블은, 프리미티브(primitive) 형상을 지정하는 내부 구조 패턴 정의와, 패턴 사이즈 정의와, 패턴 간격 정의를 정의한다. 내부 구조 패턴은 몇 개의 패턴이 사전에 준비되어 있고, 그것을 유저가 패턴 번호 등으로 선택한다.

<스텝 4：소재종별 정의 스텝(14)>

(S5) 생체 부위·내부구조 부위마다 조형에 이용하는 모델재의 소재종별 및 배합비율을 정의한다.

또한, 모델재에 이용하는 소재로서 수지를 이용하는 경우는, 색, 광투과성, 고연질성, X선투과성, 초음파의 감수성, 신틸레이션(scintillation)의 감수성, 열선의 감수성, 도전성 등의 파라미터를 제어할 수 있는 다종 다양한 수지로부터 선택할 수 있다. 또한, 서포트재도 조형용의 모델재로서 이용할 수 있다.

모델재로서 2 종류의 수지를 동시 분사가능한 경우, 모델재의 수지를 2개 선택함과 함께, 이들의 배합비율(예를 들면, 수지 A：수지 B = 1：3)을 정의한다.

<스텝 5：불 연산 스텝(15)>

(S6) 감촉 등가 파라미터 테이블의 파라미터로부터 프리미티브 형상 데이터를 생성한다.

감촉 등가 파라미터 테이블 정보로부터, 프리미티브 형상을 결정한다. 프리미티브 형상은 모델재로 모양를 만드는 것과, 모델재로 형성되는 것은 아니고, 서포트재로 모양를 만드는 것이나, 서포트재를 제거하는 것에 의해 모델 형상으로부터 프리미티브 형상을 뽑아내는 것이 있다.

(S7) 생체 부위·내부구조 부위의 부위 데이터와 프리미티브 형상 데이터의 불 연산(Boolean operation)을 행한다.

모델재 또는 서포트재로 작성된 부위 데이터에 대해서, 프리미티브 형상을 가하거나 뽑아내거나 한다.

<스텝 6：조형 스텝(16)>

(S8) 정의된 소재를 이용하여 3 차원 프린터에 의해 조형한다.

시판되고 있는 3 차원 프린터를 활용하여 3 차원 조형 모델을 제작한다. 예를 들면, 3 차원 프린터로서, OBJET사제(社製)의 3 차원 프린터를 이용할 수 있다. 목적으로 하는 3 차원 조형 모델의 내부 구조의 각각의 3 차원 형상 데이터와 정의된 소재를 이용하고, 3 차원 프린터에 의해 조형한다.

도 2는 실시예 1의 3 차원 조형 모델 제작 장치의 구조도를 나타내고 있다.

도 2에 나타내듯이, 3 차원 조형 모델 제작 장치는 CPU(1), 메모리(3), 표시부(6), 입력부(5), HDD(7)를 갖추는 일반적인 컴퓨터이다. 구체적으로는, 입력부(5)는 키보드와 마우스이며, 표시부(6)는 액정 디스플레이이다. 메모리(3)는 데이터를 기억하는 것이며, 3 차원 형상 데이터 등의 CAD 데이터 기억부(31)와, 불 연산에서 이용하는 프리미티브 형상 데이터 기억부(32)와, 감촉 등가 파라미터 기억부(33)를 갖춘다. 3 차원 형상 모델 설계(2)는 프로그램 자체의 것이며, HDD(7)로부터 메모리(3) 상에 읽어내 컴퓨터가 실행하는 것이다.

3 차원 형상 모델 설계(2)에는, 표시부(6)를 통하여 유저에게 수지 종별의 입력을 촉구하는 수지 종별 입력부(21)와, 감촉 등가 파라미터 테이블의 구성요소인 내부 구성 파라미터의 입력을 촉구하는 내부 구성 파라미터 입력부(22)와, 불 연산을 행하는 불 연산부(23)가 있다.

도 3은 실시예 1의 3 차원 조형 모델 제작 방법의 순서을 나타내고 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 3 차원 조형 모델 제작 방법의 순서은, 가시화(可視化) 부분의 설정(S12~S14)과 감촉 근사 부분의 설정(S21~S23)의 2단 구성으로 되어 있고, 그것들은 병행하여 행한다.

우선, CT/MRI 장치의 출력 데이터(DICOM 데이터)의 휘도 정보로부터, 조형 대상의 생체 부위의 삼차원 형상을 추출하여 데이터화 한다(S11). 그리고, 가시화 부분의 설정으로서, 인체 부위와 그 내부 기관마다 STL 데이터를 작성한다(S12). STL 데이터를 수정한다(S13). 모델링 기능에 의해 STL 데이터를 편집한다(S14). 도 3의 순서의 경우, S13과 S14는 양쪽 모두 실시한다. 또한, S13를 생략하고 S14만을 실시해도 상관없다.

또한, 감촉 근사 부분의 설정으로서, 생체 부위와 내부 구조마다 내부 구조를 감촉 등가 파라미터 테이블에 내부 구조 패턴, 패턴 사이즈, 패턴 간격을 정의한다(S21). 생체 부위와 그 내부 기관마다 조형에 이용하는 수지 종별과 배합비율을 감촉 등가 파라미터 테이블에 정의한다(S22).

이들 가시화 부분의 설정과 감촉 근사 부분의 설정이 종료하면, 불 연산(S23)을 행한다. 이 불 연산 후의 3 차원 형상 데이터를 3 차원 프린터로 보내 3 차원 조형 모델을 조형한다(S15).

또한, 도 4는 실시예 1의 3 차원 조형 모델 제작 장치에 탑재되는 프로그램 처리 순서의 설명도이다.

CT 또는 MRI 장치(CT/MRI 장치(41))로부터 DICOM 데이터(42)를 받아들인다. 형상 데이터 작성 순서(S41)에 의해 컴퓨터 내부의 HDD에 STL 데이터의 파일로서 보존한다. 시판의 3 차원 형상 소프트(software)로 STL 데이터를 읽어들여 모델링 기능 등으로 형상 데이터를 편집한다(형상 데이터 편집 순서：S42).

또한, 이러한 작업에 이어서, 혹은, 이러한 작업과 병행하여, 컴퓨터 단말에서 시판의 표작성 소프트(45)를 이용하고, 감촉 등가 파라미터 테이블을 작성한다(테이블 작성 순서：S43). 또한, 수지 종별과 배합비율을 테이블로서 입력한다(수지 종별 정의 순서：S44). S43와 S44의 순서에 의해서, 감촉 등가 파라미터의 데이터베이스(D/B)가 작성된다. 그리고, 불 연산 순서에 의해서 목적으로 하는 3 차원 조형 모델을 제작한다.

도 5는 3 차원 조형 모델의 일례를 나타내고 있다. 도 5의 (1)은, 간장의 3 차원 조형 모델의 일부를 확대한 것이다. 환자 정보의 표준 문자·기호(51)가 그려져 있다. 또한, 도 5의 (2)는, 3 차원 조형 모델의 내부에 스케일러(52)가 내장된 모습을 나타내고 있다. 스케일러와 같은 치수 표기 이외에, 바코드 정보를 내장해도 좋다.

도 6은 간장의 3 차원 조형 모델의 감촉 등가 파라미터 테이블의 설명도이다. 도 6의 (1)은 정상적인 간장의 3 차원 조형 모델에 필요한 내부 구성 파라미터의 일례를 표 형식으로 나타낸 것이다. 또한, 도 6의 (2)은 간장의 단면도의 3 차원 조형 모델에 필요한 내부 구성 파라미터의 일례를 표 형식으로 나타낸 것이다. 도 6의 (3)은 간암의 3 차원 조형 모델에 필요한 내부 구성 파라미터의 일례를 표 형식으로 나타낸 것이다.

도 6의 (1)의 테이블 정보에 의하면, 간장의 내부 구조로서 간실질과 간정맥과 문맥이, 수지 A와 수지 B의 2 종류를 이용하여 3 차원 조형 모델화되는 것이 나타내고 있다. 간실질과 간정맥과 문맥은, 수지 A와 수지 B 중 어느 하나가, 혹은, 수지 A와 수지 B를 배합시킨 수지로 조형된다. 구체적으로는, 간실질은 수지 A(수지 A와 수지 B가 1대 0으로 배합)로 조형되고, 간정맥은 수지 B(수지 A와 수지 B가 0대 1로 배합)로 조형되며, 문맥은 수지 A와 수지 B를 3대 1로 배합한 복합 수지로 조형된다. 간실질과 간정맥과 문맥의 3 차원 형상의 논리합의 불 연산을 행하는 것에 의해, 간장 모델이 제작 가능하다.

또한, 각각의 내부 구조는, 도 6의 (1)에 나타내는 내부 구조 패턴, 패턴 사이즈, 패턴 간격을 파라미터로서 가지고 있다. 예를 들면, 간실질은, 한 변 1.5 mm의 입방체가 0.5 mm간격으로 존재하는 내부 구조 패턴을 가지고 있다. 이 내부 구조 패턴과 간실질의 3 차원 형상의 논리합 혹은 논리차의 불 연산을 행하는 것에 의해, 실물과 감촉이 근사한 것이 제작될 수 있다. 논리합의 불 연산의 경우, 내부 구조 패턴의 수지로서 모델재가 이용된다. 논리차의 불 연산의 경우, 내부 구조 패턴의 수지로서 서포트재가 이용된다.

도 6의 (2)의 테이블 정보는, 도 6의 (1)의 테이블 정보와 같다. 도 6의 (2)의 경우, 간장의 단면도의 3 차원 조형 모델이며, 단면 부분으로부터 내부 구조를 상세하게 관측가능한 것이다. 내부 구조의 각 조형 모델은 단면 부분에서 외부로 노출하고 있기 때문에, 모든 모델재를 이용하여 조형한다. 예로써 서포트재를 소재로서 조형하는 것은 가능하지 않다.

도 6의 (3)의 테이블 정보에 의하면, 도 6의 (1)의 테이블 정보에 더하여, 더욱, 병변(病變) 부위로서의 암부(癌部)의 정보가 추가되어 있다. 도 6의 (3)의 테이블 정보에 의하면, 암부의 소재로서 서포트재가 이용된다. 암부의 주위 전체가 간실질(肝實質)로 둘러싸여 있기 때문에, 서포트재를 이용하여 암부의 조형을 행할 수 있는 것이다.

도 7은 뼈의 3 차원 조형 모델의 감촉 등가 파라미터 테이블의 설명도이다. 또한, 도 8과 도 9는, 각각 뼈와 근육의 3 차원 조형 모델의 일례를 나타내고 있다.

도 7의 (1)(a)는 정상 뼈의 조형 모델의 화상을 나타내고 있다. 또한, 도 7의 (1)(b)의 표는, 정상 뼈의 조형 모델의 감촉 등가 파라미터 테이블의 일례를 나타내고 있다. 도 7의 (1)(b)에 의하면, 내부 구조 패턴으로서 프리미티브 형상의 입방체를 정의하고 있다. 패턴 사이즈는 1.5 mm로, 패턴 간격은 1 mm이다. 사용하는 수지는, 수지 A와 수지 B를 1대 1로 배합한 수지이다.

이 경우, 생체 부위인 뼈 자체의 형상을 수지 A와 수지 B를 1대 1로 배합한 수지로 구성하여, 프리미티브 형상의 입방체와의 논리차를 취하고, 입방체를 뽑아내는 것으로 뼈의 경도와 등가한 조형 모델을 제작한다. 여기서, 패턴 사이즈는 입방체의 1 변의 길이가 된다. 또한, 패턴 간격은 입방체의 측면과 측면의 간격이 된다.

또한, 도 7의 (2)(c)는 골다공증의 뼈의 조형 모델의 화상을 나타내고 있다. 또한, 도 7의 (2)(d)의 표는, 골다공증의 뼈의 조형 모델의 감촉 등가 파라미터 테이블의 일례를 나타내고 있다. 도 7의 (2)(d)에 의하면, 내부 구조 패턴으로서 프리미티브 형상의 입방체를 정의하고 있다. 패턴 사이즈는 4 mm로, 패턴 간격은 0.5 mm이다. 사용하는 수지는, 수지 A와 수지 B를 1대 1로 배합한 수지이다.

이 경우, 생체 부위인 뼈 자체의 형상을 수지 A와 수지 B를 1대 1로 배합한 수지로 구성하고, 프리미티브 형상의 입방체와의 논리차를 취하여, 입방체를 뽑아내는 것으로 뼈의 경도와 등가한 조형 모델을 제작한다. 여기서, 패턴 사이즈는 입방체의 1 변의 길이가 된다. 또한 패턴 간격은 입방체의 측면과 측면의 간격이 된다.

골다공증의 뼈의 조형 모델은, 정상 뼈의 조형 모델과 비교해서, 뽑아내는 프리미티브 형상의 체적이 크고, 또한, 틈새가 커지는 것으로, 경도를 조절한다.

도 8은, 뼈모델(61)의 길이 방향과 직교하는 단면(도 8의 (2))과 내부 구조의 개념도(도 8의 (3))를 나타내고 있다. 뼈모델(61)의 단면도는, 수지 C만으로 형성한 단면의 모습(도 8의 (2)(a))과, 프리미티브 형상의 사이즈를 바꾸어 논리차를 취한 단면의 모습(도 8의 (2)(b)~(d))을 나타내고 있다. 이 경우, 프리미티브 형상에 소재가 정의되지 않으면, 서포트재로 조형되게 되고, 모델재가 경화 후에 서포트재가 뽑아내져, 결과, 프리미티브 형상의 사이즈분만큼 뽑아내지게 된다. 따라서, 도 8의 (2)(a)로부터 도 8의 (2)(d)로 변화하는데 따라서, 뼈모델의 경도가 약하게 되어 간다.

도 9는, 근육 모델(62)의 길이 방향과 직교하는 단면(도 9의 (2))과 내부 구조의 개념도(도 9의 (3))를 나타내고 있다. 근육 모델(62)의 단면도는, 서포트재만으로 형성한 단면의 모습(도 9의 (2)(a))과, 서포트재보다 단단한 수지 C로 구성되는 프리미티브 형상의 패턴 간격을 바꾸어 논리합을 취한 단면의 모습(도 9의 (2)(b)~(d))를 나타내고 있다. 도 9의 (2)(a)가 가장 유연도가 높고, 도 9의 (2)(b)로부터 도 9의 (2)(d)로 변화하는 것에 따라, 프리미티브 형상의 구조 패턴이 많아져, 근육 모델이 단단하게 되어 간다.

도 10에 의료·의학·연구·교육용 지원툴의 외관도를 나타낸다. 본 발명의 3 차원 조형 모델 제작 방법에 따라 얻어지는 인체의 허리둘레로부터 가슴둘레의 3 차원 조형 모델을 소정의 두께로 슬라이스한 것(73)이다. 등뼈나 폐의 단면을 확인할 수 있다. 이것을 원래의 3 차원 형상이 되도록 적층물(70)로 하고, 등뼈에 상당하는 축(71)을 통해 축(71) 주위로 회동가능하게 한다. 이것에 의해 전체 형상과 단면 구조를 동시에 파악할 수 있어, 진료 지원이나 의료 교육툴로 활용할 수 있다.

도 11은, 간장 모델의 외관도를 나타내고 있다. 형상 전체는 간실질(肝實質)(80)이며, 간실질(80)은 투광성 수지로 제작되어 있다. 간실질(80)의 내부에 간정맥 등의 내부 구조의 형상을 확인할 수 있다. 간실질(80)의 모델재로서 연질의 투광성 수지를 이용하고, 또한 간실질(80)을 실물의 감촉에 근사시키도록, 감촉 등가 파라미터에 따라서 간실질(80)의 내부에 내부 구조 패턴을 마련하고 있다.

또한, 도 12는, 임부(妊婦)의 복부 모델의 외관도이다. 형상 전체는 임부의 복부를 잘라낸 형상을 나타내고 있다. 임부의 복부(91)를 투광성 수지로 제작하고 있다. 이 모델에 의하면, 임부의 복부(91)와, 그 내부에 태아(92)가 있는 모습을 확인할 수 있다. 태아의 모습에 관해서, 그 형상, 크기, 방향, 손발의 모습, 복부 형상에 있어서의 위치 관계를 한눈에 알 수 있다.

임부의 복부(91)의 모델재로서 연질의 투광성 수지를 이용하고, 또한 임부의 복부(91)를 실물의 감촉에 근사시키도록, 감촉 등가 파라미터에 따라 임부의 복부(91)의 내부에 내부 구조 패턴을 마련하고 있다. 또한, 태아(92)에 대해서도, 실물의 감촉에 근사시키도록, 감촉 등가 파라미터에 따라 태아(92)의 내부에 내부 구조 패턴을 마련하고 있다.

도 13과 도 14는, 안면부 모델 및 상반신의 외관도를 나타내고 있다. 101은 두개골이며, 102는 귀의 연골이며, 103은 코의 연골이며, 104는 상완골(上腕骨, 위팔뼈)이며, 105는 심장이다. 그 외, 늑골, 흉골, 다른 골, 이, 폐 등을 확인할 수 있다. 머리 부분으로부터 상반신, 상완부(上腕部, 위팔)에 걸쳐, 전체의 피부 및 귀와 코의 연골 부분을 투명한 수지로 조형하고 있다. 또한, 내부 구조의 두개골이나 늑골, 흉골 등의 뼈를 경질성(硬質性) 수지로 조형하고 있다. 또한, 심장은 연질성(軟質性)의 수지로 조형하고 있다. 각각의 조형 모델은, 실물의 감촉에 근사 시키도록, 각각의 감촉 등가 파라미터에 따라서, 내부에 각각의 내부 구조 패턴을 마련하고 있다.

도 15는, 뼈모델의 설명도이다. 도 15에 나타내는 뼈모델은, 뼈의 표면인 피질골(皮質骨) 부분(110)과 그 내부인 해면골(海綿骨) 부분(112, 114)으로 나누어진 내부 구조를 하고 있다. 해면골 부분은, 해면골 표면 부분(112)(피질골과 인접하는 소정 두께 부분)과 해면골 내부(114)로 나누어진다. 피질골 부분(110)은 경질성 수지로 조형한다. 피질골 부분(110)의 경도를 실물의 감촉에 근사 시키도록, 감촉 등가 파라미터에 따라서, 내부에 내부 구조 패턴을 마련하고 있다. 해면골 표면(112)은, 피질골 부분(110)의 경도와 약간 상위(相違)하다. 이 경도의 상위에 대해 실물의 감촉에 근사 시키도록, 감촉 등가 파라미터에 따라서, 해면골 표면 부분(112)에 피질골 부분(110)과 다른 내부 구조 패턴을 마련하고 있다. 또한, 해면골 내부(114)는 가장 약하게 되어 있고, 이 약함(fragility)을 실물의 감촉에 근사 시키도록, 감촉 등가 파라미터에 따라서, 내부 구조 패턴을 마련하고 있다. 도 15(b)에 나타내는 바와 같이, 해면골 내부(114)에서는, 내부 구조 패턴의 프리미티브 형상이 제거된 격자모양으로 되어 있다.

현재, 본 발명에 의해 제작되는 3 차원 조형 모델을 이용함으로써, 의료 현장에서의 수기(手技)의 단축 시간 등을 대학 부속 병원과 제휴하여 검증하고 있다. 골반골절(骨盤骨折)에 있어서의 임플란트(implant) 접합의 수기에 관해서, 5례(例) 정도의 평가를 실시한 바, 통상 6~7 hr정도 필요로 하는 수기가, 5 ~ 6 hr으로 단축(즉, 1 hr의 단축)이 가능하다는 것이 나타나고 있다. 수기 시간이 단축되는 것에 의해, 환자의 부담이 경감되고, 또한 수술 후의 회복도 빠른 것을 기대할 수 있다. 향후, 다양한 의료 현장에서, 본 발명에 의해 제작되는 3 차원 조형 모델이 활용되어 갈 것이다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명에 의해 제작되는 3 차원 조형 모델은, 사전동의, 진료 방침의 결정, 진료 지원이나 의료 교육이나 의학 연구나 일반교육의 지원툴로서 유용하다. 감촉을 유사 체험할 수 있는 것부터 해부학이나 외과학의 교재로서도 유용하다. 예를 들면, 혈관과 실질 장기를 고무같은 연성 수지로 조형한 것은, 입체 해부를 손으로 잡고 파악할 수 있는 지원툴 뿐만이 아니라, 라파로(laparoscope)용 수술 트레이닝 박스 내에 설치하는 것으로 경시하(鏡視下) 수기의 트레이닝에 최적인 시뮬레이터로서 유용하다.

11　형상 데이터 작성 스텝
12　형상 데이터 편집 스텝
13　테이블 작성 스텝
14　소재종별 정의 스텝
15　불 연산 스텝
16　조형 스텝
51　표준 문자·기호
52　스케일러
61　뼈모델
62　근육 모델
70　적층물
71　축
73　소정의 두께로 슬라이스한 것
80　간실질
91　임부의 복부
92　태아
101　두개골
102　귀의 연골
103　코의 연골
104　상완골
105　심장
110　피질골 부분
112　해면골 표면 부분
114　해면골 내부

Claims

모델재로서 적어도 2 종류의 소재를 이용하는 3 차원 프린터를 이용하여, 3 차원 조형 모델을 제작하는 방법으로서,
1) 의료용 진단 장치에 의해 얻어지는 2 차원 데이터의 휘도(輝度) 정보로부터 조형 대상(造形對象)의 생체 부위의 3 차원 형상을 추출하여, 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터를 작성하는 형상 데이터 작성 스텝과,
2) 모델링 기능에 의해 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 상기 3 차원 형상 데이터를 편집하는 형상 데이터 편집 스텝과,
3) 상기 생체 부위 및 상기 내부 구조 부위에 대해서, 각각 프리미티브(primitive) 형상을 지정하는 내부 구조 패턴과 패턴 사이즈와 패턴 간격을 적어도 파라미터로서 포함한 감촉 등가(感觸等價) 파라미터 테이블을 작성하는 테이블 작성 스텝과,
4) 상기 생체 부위와 상기 내부 구조 부위마다 조형에 이용하는 모델재의 소재종별(素材種別) 및 배합비율(配合比率)을 정의하여 상기 감촉 등가 파라미터 테이블에 추가하는 소재종별 정의 스텝과,
5) 상기 감촉 등가 파라미터 테이블의 파라미터로부터 프리미티브 형상 데이터를 생성하고, 상기 데이터 편집 스텝에 의해 얻어지는 생체 부위 및 내부 구조 부위의 부위 데이터와, 상기 프리미티브 형상 데이터의 논리합(論理和), 논리차(論理差), 논리곱(論理積) 중 어느 하나의 불 연산(Boolean operation)을 행하는 불 연산 스텝과,
6) 상기 불 연산 스텝에 의해 얻어지는 생체 부위 및 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터에 근거하고, 상기 소재종별 정의 스텝에 의해 정의된 소재를 이용하며, 상기 3 차원 프린터에 의해 조형하는 조형 스텝
을 적어도 갖춘 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 모델재는, 적어도 1 종(種)이 투광성 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 형상 데이터 편집 스텝은, 문자·기호의 추가 처리, 마킹 부호의 추가 처리, 스케일러(scaler)의 추가 처리, 바코드의 추가 처리의 적어도 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 형상 데이터 작성 스텝에서, 상기 내부 구조 부위의 3 차원 형상 사이즈를 상기 생체 부위의 내부 구조 부위의 체적(體積)보다 축소시키는 것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
생체 부위 및 내부 구조 부위의 적어도 하나에 연질성(軟質性)의 감촉을 부여시키는 경우,
상기 불 연산 스텝에서,
제1 연질성 소재가 정의된 부위(部位) 데이터와, 제2 연질성 소재가 정의된 프리미티브 형상 데이터의 논리합을 행하거나, 혹은,
제1 연질성 소재가 정의된 부위 데이터와, 소재가 정의되지 않는 프리미티브 형상 데이터의 논리차를 행하는,
것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
생체 부위 및 내부 구조 부위의 적어도 하나에 경질성(硬質性)의 감촉을 부여시키는 경우,
상기 불 연산 스텝에서,
제1 경질성 소재가 정의된 부위 데이터와, 제2 경질성 소재가 정의된 프리미티브 형상 데이터의 논리합을 행하거나, 혹은,
제1 경질성 소재가 정의된 부위 데이터와, 소재가 정의되지 않는 프리미티브 형상 데이터의 논리차를 행하는,
것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
생체 부위 및 내부 구조 부위의 적어도 하나에 경질성의 감촉을 부여시키는 경우,
상기 불 연산 스텝에서, 제1 경질성 소재가 정의된 부위 데이터와, 제1 연질성 소재가 정의된 프리미티브 형상 데이터의 논리합, 혹은 논리차를 행하는 것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테이블 작성 스텝에서, 상기 생체 부위가 간장의 경우, 상기 내부 구조 부위로서, 간실질(肝實質), 간정맥(肝靜脈), 문맥(門脈), 담관(膽管), 병변(病變) 부위로부터 선택된 1 이상의 부위에, 상기 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해지는 것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테이블 작성 스텝에서, 상기 생체 부위가 임부(妊婦)의 복부의 경우, 상기 내부 구조 부위로서, 자궁, 태아, 탯줄(臍帶), 태반(胎盤), 양수, 혈관, 피하지방으로부터 선택된 1 이상의 부위에, 상기 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해지는 것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테이블 작성 스텝에서, 상기 생체 부위가 유방부(乳房部)의 경우, 상기 내부 구조 부위로서, 피하지방, 유선, 유관, 임파관, 림프절, 유방암 부위로부터 선택된 1 이상의 부위에, 상기 내부 구조 패턴 정의(定義)와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해지는 것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테이블 작성 스텝에서, 상기 생체 부위가 사지부(四肢部)의 경우, 상기 내부 구조 부위로서, 사지·관절을 구성하는 피부, 피하지방, 동맥, 정맥, 근육, 뼈, 힘줄로부터 선택된 1 이상의 부위에, 상기 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해지는 것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테이블 작성 스텝에서, 상기 생체 부위가 인후부(咽喉部)의 경우, 상기 내부 구조 부위로서, 식도, 기관(氣管), 연골로부터 선택된 1 이상의 부위에, 상기 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해지는 것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테이블 작성 스텝에서, 상기 생체 부위가 안면부(顔面部)의 경우, 상기 내부 구조 부위로서, 피부, 피하지방, 근육, 연골, 뼈, 혈관으로부터 선택된 1 이상의 부위에, 상기 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해지는 것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테이블 작성 스텝에서, 상기 생체 부위가 이와 잇몸의 경우, 상기 내부 구조 부위로서, 이, 잇몸, 치조골, 혈관, 신경, 턱의 뼈, 턱의 근육, 혀로부터 선택된 1 이상의 부위에, 상기 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해지는 것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테이블 작성 스텝에서, 상기 생체 부위가 소화관(消化管)의 경우, 상기 내부 구조 부위로서, 소화관의 내벽 혹은 외벽에, 상기 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해지는 것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테이블 작성 스텝에서, 상기 생체 부위가 머리 부분(頭部)의 경우, 상기 내부 구조 부위로서, 모발, 안구, 뇌, 뇌의 혈관, 피부, 피하지방, 근육, 귀의 연골, 코의 연골, 두개골로부터 선택된 1 이상의 부위에, 상기 내부 구조 패턴 정의와 패턴 사이즈 정의와 패턴 간격 정의가 행해지는 것을 특징으로 하는 3 차원 조형 모델 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 3 차원 조형 모델 제작 방법에 의해 얻어지는 3 차원 조형(造形) 모델을 소정의 두께로 슬라이스(slice)한 것을 특징으로 하는 의료·의학·연구·교육용 지원툴.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 3 차원 조형 모델 제작 방법에 의해 얻어지는 3 차원 조형 모델을 소정의 두께로 슬라이스한 것을 원래의 3 차원 형상이 되도록 적층하고, 축을 통해 축주위로 회동가능(回動自在)하게 한 것을 특징으로 하는 의료·의학·연구·교육용 지원툴.
의료용 진단 장치에 의해 얻어지는 2 차원 데이터의 휘도 정보로부터 조형 대상의 생체 부위의 3 차원 형상을 추출하여, 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터를 작성하는 형상 데이터 작성 스텝과,
모델링 기능에 의해 상기 3 차원 형상 데이터를 편집하는 형상 데이터 편집 스텝과,
상기 생체 부위와 상기 내부 구조 부위마다 조형에 이용하는 모델재의 소재종별 및 배합비율을 정의하여 상기 감촉 등가 파라미터 테이블에 추가하는 소재종별(素材種別) 정의 스텝과,
상기 소재종별 정의 스텝에 의해 정의된 소재를 이용하여 상기 3 차원 프린터에 의해 조형하는 조형 스텝을 갖추고,
모델재로서 적어도 2 종류의 소재를 이용하는 3 차원 프린터를 이용한 3 차원 조형 모델의 제작 방법에 의해 얻어지는 3 차원 조형 모델을, 소정의 두께로 슬라이스한 것을 원래의 3 차원 형상이 되도록 적층하고, 축을 통해 축주위로 회동가능하게 한 것을 특징으로 하는 의료·의학·연구·교육용 지원툴.
모델재로서 적어도 2 종류의 소재를 이용하는 3 차원 프린터를 이용하여, 3 차원 조형 모델을 제작하는 프로그램으로서,
컴퓨터에,
의료용 진단 장치에 의해 얻어지는 2 차원 데이터의 휘도 정보로부터 조형 대상의 생체 부위의 3 차원 형상을 추출하여, 생체 부위와 그 내부 구조 부위의 3 차원 형상 데이터를 생성하는 형상 데이터 작성 순서와,
모델링 기능에 의해 상기 3 차원 형상 데이터를 편집하는 형상 데이터 편집 순서와,
상기 생체 부위 및 상기 내부 구조 부위에 대해서, 각각 프리미티브 형상을 지정하는 내부 구조 패턴과 패턴 사이즈와 패턴 간격을 적어도 파라미터로서 포함한 감촉 등가 파라미터의 입력을 촉구하여 감촉 등가 파라미터 테이블을 생성하는 테이블 작성 순서와,
상기 생체 부위와 상기 내부 구조 부위마다 조형에 이용하는 모델재의 소재종별 및 배합비율의 입력을 촉구하여 상기 감촉 등가 파라미터 테이블에 추가 정의하는 소재종별 정의 순서와,
상기 감촉 등가 파라미터 테이블의 파라미터로부터 프리미티브 형상 데이터를 생성하여, 상기 데이터 편집 순서에 의해 얻어지는 생체 부위 및 내부 구조 부위의 부위 데이터와, 상기 프리미티브 형상 데이터의 논리합, 논리차, 논리곱 중 어느 하나의 불 연산을 행하는 불 연산 순서
를 실행시키기 위한 3 차원 조형 모델 제작 프로그램.