 Takeshi Fujita(1), Li-Hua Qian,(1), Koji Inoke(2), Jonah Erlebacher(3),
and Ming-Wei Chen(1,a)
(1) WPI Advanced Institute for Materials Research, Tokyo University,
Sendai 980-8577, Japan
(2) FEI Company Japan Ltd., Minato-ku, Tokyo 108-0075, Japan
(3) Department of Materials Science and Engineering,
Johns Hopkins University, Maryland 21218, USA
Three-dimensional morphology of nanoporous gold
APPLIED PHYSICS LETTERS 92, 251902 (2008)
中田浩史(1,8), 諏訪武利(2), 沼田靖子(2), 岡崎義光(3), 町田 健(1,8), 郡司敦子(1,8),
寒河江登志朗(4,8), 早川 徹(5,8), 加藤仁夫(6,8), 和田守康(7,8), 小林喜平(1,8)
(1) 日本大学松戸歯学部 顎口腔義歯リハビリテーション学講座
(2) 日本大学大学院 松戸歯学研究科 総義歯学専攻
(3) 産業技術総合研究所つくば東事業所人間福祉医工学研究部門
(4) 日本大学松戸歯学部 組織・発生・解剖学講座
(5) 日本大学松戸歯学部 歯科生体材料学講座
(6) 日本大学松戸歯学部 口腔顎顔面インプラント学講座
(7) 日本大学松戸歯学部 再生歯科保存治療学講座
(8) 日本大学松戸歯学部 口腔科学研究所
Tokyo, Japan.
表面処理をしたチタンインプラント周囲新生骨のMicro-CTによる観察
骨梁構成および骨密度測定について
再生歯誌 3(1):24-40, 2005
Toshiro Kanazawa(1,2,3), Toshiki Uchihara(2), Atsushi Takahashi(4),
Ayako Nakamura(2), Satoshi Orimo(1,2), Hidehiro Mizusawa(3)
(1) Department of Neurology, Kanto Central Hospital.
(2) Department of Neurology, Tokyo Metropolitan Institute for Neurosciense.
(3) Department of Neurology and Neurological Science, Tokyo Medical
and Dental University.
(4) Organ and Function Pathology Division, Yokufukai Geriatric Hospital,
Tokyo, Japan.
Three-Layered Structure Shared Between Lewy Bodies and
Lewy Neurites - Tree-Dimensional Reconstruction of Triple-Labeled Sections
Brain Pathology 18(2008) 415-422
H. Chen, S. Shoumura, S. Emura, Y. Bunai
Regional variations of vertebral trabecular bone microstructure
with age and gendar
Osteoporos Int.
Received: 5 September 2007 / Accepted: 5 February 2008
Teruki Sone,(a), Tsutomu Tamada(b), Yoshimasa Jo(c), Hidenao Miyoshi(a),
and Masao Fukunaga(a)
(a)Department of Nuclear Medicine,
(b)Department of Diagnostic Radiology,
(c)Department of Urology
Analysis of three-dimensional microarchitecture and degree of
mineralization in bone metastases from prostate cancer
using synchrotron microcomputed tomography
Bone 35 (2004)432-438
Received 6 October 2003; revised 2 March 2004; accepted 13 May 2004
R. BinteAnwov, M. Tanaka, S. Kohno, M. Lkegame, N. watanabe,
M. Nowazesh Ali, and S. Ejiri
Relations between Porotic Changes in Alvelar Bone and
Spinal Osteoporosis
Jounal of Dental Research Featuring Critical Reviews in Oral
Biology and Medicine Volume 86, Number1 January 2007
江尻 真一 (財)金原一郎記念医学医療振興財団
マイクロCTの原理と応用
生体の科学 第51巻 6号 2000年 12月 15日
Atsuko Sato(a), Yutaka Hisanaga(b), Yoko Inoue(2), Toshikazu Nagato(a)
and Hidetoshi Toh(a)
(a)Department of Morphological Biology(Functional Structure)
(b)Department of Oral Groth and Development(Orthodontics),
Fukuoka Dental College
Three-Dimensional Structure of Apical Vesicles of Tuft Cells in
the Main Excretory Duct of the Rat Submandibular Gland
European Journal of Morphology 2002, Vol. 40, No.4, pp. 235-239
Masaharu Tanaka(1), Mana Mitamura(1), Anbo Xiang(1), Taeko Yonekawa(1),
Toshihiko Kaise(1), Hideo Nikkawa(1), Satoshi Asano(1), and Mine Kinoshita(1)
(1)Pharmacology Department, Tsukuba Research Laboratories, High Throughput
Biology, Discovery Research, GlaxoSmithKline, 300-4247, Japan
Effects of Alendronate and Prednisolone on a Model of Pheumatoid
Arthritis in Mice
J Toxicol Pathol 2007; 20: 21-27
Anbo Xiang(a), Masahiro Kanematsu(a), Sanjay Kumar(b), Dennis Yamashita(c),
Toshihiko Kaise(a), Hideo Nikkawa(a), Satoshi Asano(a), Mine Kinoshita(a)
(a)Department of Pharmacology, Tsukuba Research Laboratories,
GlaxoSmithKline K.K., 43 Wadai, Tsukuba, Ibaraki 300-4247, Japan
(b)Department of Musculoskeletal Diseases, GlaxoSmithKline, Collegeville,
PA 19426, USA
(c)Department of Medical Chemistry, GlaxoSmithKline, Collegeville, PA 19426, USA
Changes in micro-CT 3D bone parameters reflect effects of a potent
cathepsin K inhibitor (SB-553484) on bone resorption and cortical bone
formation in ovariectomized mice
Bone 40 (2007) 1231-1237
H.Kojima(a), H.Eguchi(a), T.Mizutani(b), K.Tanaka(b), Y.Kikuchi(a)
and N.Fukudome(c)
(a)Department of Clinical Neuropathology, Tokyo Metropolitan Institute
for Neuroscience,
(b)Department of Neurosurgery,Tokyo Metropolitan Fuchu Hospital,Tokyo,
(c)Department of Enviromental Security System,
Chiba Institute of Science,Chiba, Japan
Three-dimensional analysis of pathological characteristics
of a microaneurysm
Clinical Neuropathology, Vol.26-No. 2/2007(74-79)
Anbo Xiang, MD, PhD, Masahiro Kanematsu, PhD, Mana Mitamura,
Hideo Kikkawa, PhD,Satoshi Asano, PhD, and Mine Kinoshita, PhD
Analysis of Change Patterns of Microcomputed
Tomography 3-Dimensional Bone Parameters as a High-Throughput Tool
to Evaluate Antiosteoporotic Effects
of Agents at an Early Stage of Ovariectomy-Induced
Osteoporosis in Mice
Investigative Radiology Volume 41, Number 9, September 2006
手塚健一、川口敦司、武田知子、高橋昭如、和田義孝、菊池正紀
岐阜大学大学院 医学系研究科 組織・器官形成分野／
科学技術振興機構 戦略的創造研究 「さきがけ」
東京理科大学 理工学部 機械工学科
骨リモデリングシミュレーションで挑むテーラーメイド再生医療
iBone によるヒト下顎骨構造評価
JOURNAL OF BONE AND MINERAL RESEARCH
Volume 20, Number 10, 2005
Published online on June 20, 2005; doi: 10.1359/JBMR.050610
2005 American Society for Bone and Mineral Research
Teruki Sone,a,* Tsutomu Tamada,b Yoshimasa Jo,c
Hidenao Miyoshi,a and Masao Fukunagaa
a Department of Nuclear Medicine, Kawasaki Medical School, Kurashiki,
Okayama 701-0192, Japan
b Department of Diagnostic Radiology, Kawasaki Medical School,
Kurashiki, Okayama 701-0192, Japan
c Department of Urology, Kawasaki Medical School, Kurashiki,
Okayama 701-0192, Japan
Analysis of three-dimensional microarchitecture and degree of
mineralization in bone metastases from prostate cancer
using synchrotron microcomputed tomography
BONE 2004,VOL35 432-438
Stegaroiu, R.(a), Watanabe N.(b), Tanaka M.(c), Ejiri S.(d), Nomura S.(a),
Miyakawa O.(e)
Niigata University Graduate School of Medical and Dental Sciences
(a)Oral Health in Aging & Fixed Prosthodontics,
(b)Orthodontics, (c)Removable Prosthodontics,
(d)Anatomy and Cell Biology of the Hard Tissue,
(e)Dental Biomaterial ScienceNiigata, Japan
Peri-Implant Stress Analysis in Simulation Models With or
Without Trabecular Bone Structure
The International Journal of Prosthodontics
Volume 19, Number 1, 2006 40 -42
日清製粉グループ本社 前田竜郎 竹内光司 遠藤繁
日本大学 都 甲洙 独立行政法人農研機構・食品総合研究所 杉山純一
東京大学大学院 相良 泰行 京都大学大学院 白神清三郎 植田充美
パン生地中のパン酵母の3次元可視化
日本冷凍空調学会論文集 Vol.23 No.3 別刷 PP.313-320
Mitsuru Horiki,1 Takeshi Imamura,2
Mina Okamoto(1) Makoto Hayashi(2) Junko Murai(1) Akira Myoui(1)
Takahiro Ochi(1) Kohei Miyazono(2,3) Hideki Yoshikawa(1)
and Noriyuki Tsumaki(1)
(1) Department of Orthopaedics, Osaka University Graduate School of
Medicine, Osaka 565-0871, Japan
(2) Department of Biochemistry, The Cancer Institute of the Japanese
Foundation for Cancer Research, Tokyo 170-8455, Japan
(3) Department of Molecular Pathology, Graduate School of Medicine,
University of Tokyo, Tokyo 113-0033, Japan
Smad6/Smurf1 overexpression in cartilage delays
chondrocyte hypertrophy and causes dwarfism with osteopenia
The Journal of Cell Biology|Volume 165, Number 3, 2004 434-444
Toshiki Uchihara, Ayako Nakamura, Hiroshi Nakayama,
Kunimasa Arima, Norio Ishizuka,Hiroshi Mori, and Setsuo Mizushima
Triple Immunofluorolabeling with Two Rabbit Polyclonal
Antibodies and a Mouse Monoclonal Antibody Allowing
Three-dimensional Analysis of Cotton Wool Plaques
in Alzheimer Disease
Volume 51(9): 1201-1206, 2003
The Journal of Histochemistry & Cytochemistry
H. Ohgushi(l.*) Y. Dohi(2) T. Katuda(2) S. Tamai(1) S. Tabata(3)
and Y. Suwa(4)
Departments of (1)Orthopedics, (2)Public Health, and (3)Chemistry,
Nara Medical University, Kashihara City, Nara 634,Japan;
(4)STK Ceramics Laboratory Corporation, Nagoya, Japan
In vitro bone formation by rat marrow cell culture
Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 32, 333-340 (1996)
Y.-I. Joo,(a)T. Sone(b*) M. Fukunaga(b) S.-G. Lim(c) and S. Onodera(a)
(a) Department of Health and Sports Sciences, Kawasaki University of
Medical Welfare, Kurashiki, Japan
(b) Department of Nuclear Medicine, Kawasaki Medical School, Kurashiki, Japan
(c) Department of Physical Education, Yongin University, Yonin-shi,
South Korea
Effects of endurance exercise on three-dimensional trabecular bone
microarchitecture in young growing rats
Bone 33 (2003) 485-493
Masako Ito, Kyoji Ikeda, Masahiko Nishiguchi, Masataka Uetani,
Takayuki Hosoi, and Hajime Orimo
Multi-Detector Row Ct Imaging of Vertebral Microstructure for
Evaluation of Fracture Risk
Journal of Bone and Mineral Research vol 20, No.10, 2005
Published online on June 20, 2005; doi: 10.1359/JBMR.050610
Teruki Sone, Tsutomu Tamada, Yoshimasa Jo, Hidenao Miyoshi,
and Masao Fukunaga
Analysis of three-dimensional microarchitecture and degree of
mineralization in bone metastases from prostate cancer
using synchrotron microcomputed tomography
Bone 35 (2004)432-438
安達 泰治 京都大学大学院 工学研究科機械工学
西海 征志・冨田 佳宏 神戸大学大学院 自然科学研究科機械・システム科学
ラット海綿骨の欠損モデルの作成と再生骨の力学特性評価
日本臨床バイオメカニクス学会誌 Vol.25, 2004
S.Shibata, N.Suda, S.Yoda, H.Fukuoka,
K.Ohyama, Y.Yamashita, T.Komori
Runx2-deficient mice lack mandibular condylar cartilage and
have deformed Meckel's cartilage
Spriger-Verlag2004 Mar-04
柬理 頼亮・青葉 孝昭 日本歯科大学歯学部病理学講座
マウス下顎頭の成長と加齢に伴う形態構造変化：
エックス線μCT法と組織染色法による検討
歯科基礎医学会雑誌 第45巻 第4号
高田 政彦・村田喜代史 滋賀医科大学放射線科
菊地 克久 ・今井 晋二 滋賀医科大学整形外科
大谷 隆彦 同志社大学工学部電気工学科
南郷 脩史 ラトックシステムエンジニアリング(株)
マルチスライスＣＴの画像データを用いたヒト腰椎インビボ3次元骨梁構造解析
―――――インビトロにおける再現性の検討――――――
日骨形態誌・13. 51-55, 2003
吉本正美 日本医科大学
Somatotopic Organization of the Trigeminal Ganglion Cells
in a Cichild Fish,Oreochromis(Tilapia)niloticus
Brain,Bhavior and Evolution Vol.65/NO.2/S.Karger AG,Basel Jan
増田 弘毅 秋田大学医学部 第二病理
Physiological angiogenesis in electrically stimulated skeletal muscle
in rabbits: Characterization of capillary sprouting by ultrastructural
3-D reconstruction study
Pathology International(2002);52 Jul-02
小島 英明 東京都神経科学総合研究所
いわゆる高血圧性脳内出血の発症原因のなぞ
日本医事新報 No.4066 Mar-02
塚本 吉彦 兵庫医科大学 生物学
Microcircuits for Night Vision in Mouse Retina
The Journal of Neuroscience 2001,21(21) Nov-01
山口 勝之 獨協医科大学 病理学
Autopsy case of thanatophoric dysplasia:
Observations on the serial sections of the brain
Neuropathorogy 2001;21 Apr-01
大竹 徹 福島県立医科大学 第二外科学
Vol.15 No.5 コンピュータ支援下３次元再構築による
乳房内全乳管腺葉系の解剖学的検討
乳癌の臨床 Oct-00
石川 朋子 日本医科大学 解剖学第一
HE ANATOMICAL RECORD Three-Dimensional Observations of Spatial
Arrangement of Hepatic Zonation and Vein System in Mice and
House Musk Shrews
THE ANATOMICAL RECORD Oct-00
櫻井 清子 北里大学医療衛生学部
尾川 浩一 法政大学工学部
ＣＴ画像による脊椎形状の解析
桐山 健・岡本 純明・岡本 純忠 三洋骨粗鬆症研究所
野中 希一 西本産業株式会社
日常の骨粗鬆症診療における骨量測定の意義と役割
―――――橈骨pGCTの骨粗鬆症における有用性―――――
日骨形態誌・9, 85-89, 1999
原 利明 新潟大学工学部機械システム工学科
長井 貴 エプソン株式会社
内山 徹 ハーバード大学医学部
高橋 栄明 新潟骨の科学研究所
骨の三次元構造と強度
日骨形態誌・9, 109-113, 1999
伊東 昌子・鶴崎久美子・林 邦昭 長崎大学医学部放射線科
松本 智子・進藤 裕幸 長崎大学医学部整形外科
古賀 揚維 長崎大学工学部構造工学科
河野 順 長崎県済正会病院放射線科
池田 聡・中村 利孝 産業医科大学整形外科
三次元骨微細構造と骨力学特性について
日骨形態誌・9, 103-108, 1999
武田 淳史 慈恵会医科大学 青戸病院 内科
Image and DNA Analysis of Hypertrophic Myocytes
in Hypertensive Heart Disease and Hypertrophic Cardiomyopathy
Analytical and Quantitative Cytology and Histology Oct-99
上原 清子 福岡大学医学部 解剖学第二
Tubular invaginations with caveolae and coated pits
in the sinus endothelial cells of the rat spleen
Histochem. Cell Biol.(1999) Sep-99
山科 正平 北里大学医学部 解剖学
The Serous Demilune of Rat Sublingual Gland Is an Artificial
Struvture Produced by Conventional Fixation
Arch. Histol. Cytol. Vol.62 No.4(1999) Aug-99
釜澤 尚美 日本女子大学理学部物質生物科学科
Three-dimensional analysis of protein aggregate body
in Saccharomyces cerevisiae cells
Journal of Electron Microscopy 48(2),1999 May-99
上原 清子 福岡大学医学部 解剖学第二
The surface-connected canalicular system
in the sinus endothelial cells of rat spleen
Cell & Tissue Research(1999) Mar-99
小野 久子 大津赤十字病院 病理部
三次元モデル構築による心肥大計数
医学検査 Vol.47 No.9 Oct-98
大隅 正子 日本女子大学理学部物質生物科学科
Dynamics of Cell Wall Formation in Fission Yeast,
Schizosaccharomyces pombe
Fungal Genetics and Biology,24 May-98
望月 衛 いわき市立常磐病院 病理科
非ホジキンリンパ腫における核の三次元形状解析
日本臨床細胞学会誌 Vol.36 No.6 Nov-97
TOR HILDEBRAND and PETER RUEGSEGGER
Quantification of Bone Microarchitecture with the Structure Model Index
CMBBE, Vol.1, 15-23
TOR HILDEBRAND and PETER RUEGSEGGER
A new method fir the model-independent assessment of thickness
in three-dimensionsl images
Journal of Microscope, Vol.185, 67-75
A.ODGAARD
Three-Dimensional Methods Quantification of Cancellouse
Bone Vol.20, N0.4 April 1997:315-328
小室 輝昌 早稲田大学 人間科学部
SEM立体組写真による形態計測法
組織細胞化学 1997 Oct-97
南郷 脩史 (株)ラトックシステムエンジニアリング
三次元画像処理技術
金属 Vol.67 No.8 Aug-97
佐藤 二美 東京医科歯科大学 医学部解剖学
Serial Electron Microscopic Reconstruction of Axon Terminals
on Physiologically Identified Thalamocortical Neurons
in the Cat Ventral Lateral Nucleus
he Journal of Comparative Neurology(1997)388 Jul-97
北迫 勇一 東京医科歯科大学 歯科保存学
Sealing Ability and Effect of Adhesive Resins as Direct Pulp Capping
Materials on Wound Healing
日本歯科保存学雑誌 Vol.40 No.2 Apr-97
守安 岳征
病理組織診断における三次元モデル作成とその応用
医学検査 Vol.46 No.7 Apr-97
望月 康久 横浜市立大学医学部第二外科
膵頭領域癌における神経浸潤
膵臓 Vol.11 No.4 Nov-96
森田 恵 東京女子医科大学 耳鼻咽喉科
ヒト耳下腺の加齢変化における組織学的ならびに三次元構築による検討
東京女子医科大学雑誌66(6.7) Jun-96
佐藤 二美 東京医科歯科大学 医学部解剖学
Three-Dimensional Analysis of Cerebellar Terminals and
Their Postsynaptic Components in the Ventral Lateral
Nucleus of the Cat Thalamus
The Journal of Comparative Neurology(1996)371 Mar-96
清水みゆき 愛知県がんセンター研究所 病理部
Cellular differentiation and development of pyloric mucosal metaplasia
in the human gall-bladder
Pathology International(1996) Jan-96
加藤 哲夫 秋田大学医学部 第一外科
Histometry and three-dimensional image reconstruction of the lung
in congenital diaphragmatic hernia
Pediatr Surg Int(1995)11 Nov-95
森田 一郎 東京医科歯科大学 耳鼻咽喉科
Observation of Apical Part and Nerve Terminals of
Human Vestibular Hair Cells
Acta Otolaryngol(Stockh) 1995 Jul-95
大竹 徹 福島県立医科大学 第二外科
Intraductal Extension of Primary Invasive Breast Carcinoma Treated
by Breast-Conservative Surgery
CANCER Vol.76 no.1 Jan-95
稲垣 伸介 杏林大学保健学部細胞診断学
子宮内膜における血管と back to back の関係について
杏林医学会雑誌第25巻第1号 Jul-94
瀬田 祐司 九州歯科大学 口腔解剖
Three-Dimensional structure of the gustatory cell in the mouse
fungiform taste buds:a computer-assisted reconstruction from serial
ultrathin sections
Anatomy and Embryology(1995)191 Aug-94
吉原 俊雄 東京女子医科大学 耳鼻咽喉科
シェーグレン症候群の耳下腺における筋上皮島の三次元構築と微細構造
口咽科6(2) Jun-94
安田 大吉 東京医科大学 第三外科
大腸癌肝転移に対する動注化学療法の臨床的研究
東京医科大学雑誌52(1) Jan-94
|
試料を傾けて観察すると、点が隠れたり新たな点が出現するなど対応点が存在しなくなる場合が
あるのでミスマッチに対する工夫を要する。
写真１は、生物資料のＳＥＭ像（ａ）を用い、ステレオ法で３次元構築し、等高線表示したもの
（ｂ）である。この例でもわかるようにステレオ法は視覚的に把えられる個々の構造を多数、直接
測定することができ、基準画像上で粒子分離をすれば、個々の粒子の表面３次元座標を得ること
ができ、３Ｄ粒度分布解析や解析結果を統計処理することが可能である。
本手法は、金属の破断面解析にも用いられる。基準画像からグレイン境界を抽出し、次に
グレイン 内の高さ情報から面方線方向を最小二乗法で求め、グレイン面積、隣接面間角度などが
計測される。
(２） 断層像入力による方法2)
断層像入力による方法は物の内部情報（構造や分布）を含む３Ｄ情報をコンピュータ内に入力する
方法である。
一旦、そのような物の内部情報を含む３Ｄ像をコンピュータ内に取り込むことができれば、ミクロ
からマクロまでの広範囲にわたる実体に即したモデル化ができることとなり、コンピュータによる
画像処理可能な対象になる。コンピュータ内に作られた３Ｄモデルは、３Ｄ画像処理、３Ｄコンピ
ュータグラフィックスの手法によって３Ｄ表示、３Ｄ計測などが出来るので、２Ｄ画像の集まりか
ら人間が頭の中でその３Ｄ像を想像するのに比べて、より良くその３Ｄ像を観察でき、物の形態に
関する多くの知見を得ることができる。
以下に、２Ｄ断層像の積み重ねとして３Ｄ情報を入力する幾つかの方法と、入力された３Ｄ情報か
ら３Ｄモデルをコンピュータ内に作成する典型的な方法について述べる。
①２Ｄ断層像の入力方法
・連続切片による方法3)
材料を連続的な同一方向平面（Ｚ面）で切った超薄切片と呼ばれるものを作り、それらの顕微鏡
像をコンピュータに入力する。そこから特定の物の２Ｄ輪郭を輪郭抽出によって入力する。誤っ
た輪郭が抽出された場合は、人手による修正を必要とする。切片の写真像をタブレット像からな
ぞるペン入力や一旦輪郭のトレース図を作成し、それをカメラ入力、スキャナー入力などによっ
てコンピュータに自動認識させる方法もよく用いられる。写真２は、ペン入力した輪郭線とその
陰影表示。
・表面を研磨しながら順次表面像を入力する方法4)
機械的にコントロールしながら表面を研磨していき、現れた表面像を断層像として写真に撮り、
その断層像をコンピュータに順次入力する。写真３は、遺跡発掘の過程の写真を基に石器フレー
クを３Ｄ再構築したものである。
・レーザースキャン顕微鏡（ＬＳＭ）像
ＬＳＭ像の場合、共焦点法によって焦点深度１μｍ以下の断層像間の平面位置ずれのない、断層
像が得られる。物の内部深くは生物試料で数十μｍ厚さにとどまる。写真４は、ＬＳＭから得ら
れた細胞核の３Ｄ分布図である。
・ＣＴ、ＭＲＩなどによる連続断層像
この方法は、非破壊的に内部情報が得られるので、生体の断層像を得る方法として良く用いられ
ている。写真５は、大脳皮質をＭＲＩ像から３Ｄ構築したものである。
②３Ｄ像再構築法
連続断層像から３Ｄモデルをコンピュータ内に作成する方法は、大別して次の２つの方法がある。
サーフェイスモデル
・抽出法（幾何図形による方法）
断層像から自動的にまたは人手によって目的とする物の輪郭を抽出して、ポリゴンまたは楕円な
どによって表現し、それらを断層像面間で接続することによって３Ｄモデルを作成する。この方
法の場合、立体としての３Ｄモデルをコンピュータ内に完成するまでには通常次のような過程を
経ることになる。
・輪郭抽出および輪郭補正
・断層像間の位置合わせ（断層像の平行移動、回転によるずれ補正）
・連続体認識（断層像を通して、同一物輪郭にラベル付を行う）
・壁面生成（接続輪郭間を微小三角面でつないで立体としての境界面を作る）（図２）
ＶＯＸＥＬモデル
・直接法（ＶＯＸＥＬによる方法）
PIXELの集まりとしての２Ｄ画像を積み重ねて、濃淡値をもつ微小６面体(VOXEL)の集まりとして
の３Ｄ画像を作る。この方法の場合は、通常PIXEL間隔に比べ断層像間距離が大きいので、情報不
足の断層像間空間点の濃淡値を内挿補間によって求める方法を採る（図３）。
(３）３Ｄデータの表現
３Ｄデータの表現としては幾何図形表現とVOXEL表現がある。幾何図形表現は物中心のデータ表現
とみることができる。これらは共にコンピュータ内での３Ｄモデルのデータ表現となるが、
入力材料の違い、観察対象像の違いによって使い分けることになる。なお、先進的なシステム
では両方のデータ表現を同時に扱うことができる。
それぞれの長所、短所を要約すると次のようになる。
①幾何図形表現
入力、３Ｄモデル作成に手間がかかるが、一旦、コンピュータ内に３Ｄモデルとして入力して
しまえば、物中心の表現になっているため以降の処理でコンピュータによる物の認識のための
処理が不 要である。そのため、表示、計測における操作が簡略的であり、またその処理ス
ピードも速く、計測における精度は高い。シミュレーションモデルへ移行可能なデータ表現で
ある。
②ＶＯＸＥＬ表現
物体認識をコンピュータは行わないため、入力、３Ｄ表示が人手を煩わさず簡略的にできる。
空間中心の表現になっているので、表示や計測時にダイナミカルに内挿補間によって空間点の
不足情報を補うことができる。切断面表示も高速で行うことができる。しかし、特定の対象物
を選択的に表示、計測しようとすれば、処理の度毎にコンピュータによる物の認識のための処
理が必要であり、そのためのパラメータの調整などの操作に手間がかかる。空間の各点(VOXEL)
をデータとして扱うのでデータ量も多く、処理スピードも遅い。高精度計測のためには、輪郭
抽出し幾何図形表現する必要がある。
(４） ３Ｄデータの表示
３Ｄ像再構築によってコンピュータ内に３Ｄモデルができてしまえば、コンピュータグラフィ
ックスの手法により、３Ｄ像を把握するための３Ｄ特有の視方ができ、単に２Ｄ像を並べて人
間が頭の中で３Ｄを想像するよりも３次元的な形態が良く解る。また、切断面の２Ｄ像を同時
に表示することもできる。３Ｄ像を立体的に視る視方としてよく用いられる表示方法には次の
ようなものがある。
・陰影表示
・陰面消去表示
・半透明表示
・depth queueによるfade-out表示
・ステレオペア表示
更に、３次元的な形態を良く視る視方として次のような動画的表示方法が有効である。
・回転動画表示
・ナビゲーション表示
回転動画表示は、静止画では立体的に見えにくい場合や、対象物の距離感がよく把めない場合
に、有効な表示方法である。
ナビゲーション表示は、ウォークスルーと同様の視方であり、物の内部で視点を動かしながら、
魚眼レンズなどの投影方法を用いて広角視野を視ることによって内部構造の３次元的形態を
観察する方法である。
(５）輪郭抽出方法5),6)
３Ｄ画像処理技術が表示から解析へと進むにあたって、対象物の抽出技術が益々重要になって
きている。その方法には、主に次の３つの手法がある。閾値法、エッジ追跡法、領域拡張法で
ある。
（ａ）閾値法
染色された組織やＣＴ画像中の骨など濃淡のハッキリした対象物を抽出するのに用いられる。
点Ｐの輝度をI(P)、抽出輝度の最小値I min、最大値I maxを与え、
Ａ ＝ ｛P|Ｉmin < Ｉ(P) ＜ Ｉmax｝
が選択された抽出領域である。
Ｉmin，Ｉmaxが全画像に対し一定の値で抽出できることは希でＩmin，Ｉmaxは一般に点Pの
関数となり、原画像から生成される。その与え方は、画像のタイプ毎に異なる。一例を上げ
ると、点Ｐの回りの領域の輝度ヒストグラムを用い対象物と背景を表わすピークとピークの
谷の間（クラス内分散最小、クラス間分散最大の点）に閾値を設ける判別分析法により分離
輝度値いI(P)を求め、次の式で与える。
Ｉmin＝I(P)－ａ ，Ｉmax＝I(P)＋ｂ（ａ，ｂは固定）
これは、各点のバックグランドノイズを除去した後、全領域固定閾値Ｉmin＝ａ，Ｉmax＝ｂ
を用いて抽出する事と同一である（図４）。閾値法抽出の結果２値化画像ができる。
これには、１画素の孤立点などの画像入力装置から乗ってくるランダムノイズや抽出領域の
過多や不足などがあり、次の２値化画像修復処理が引き続き必要となる。
・穴埋め処理――――――――未抽出の穴を埋める
・膨張処理―――――――――画像を太らせ分離している物をくっつける
・微小粒子除去―――――――孤立点などのノイズ除去
・縁辺粒子除去―――――――境界にかかる部分的なシグナル除去
・収縮処理―――――――――画像を痩せらせくっついてる物を分離
・欠け、突起の修復処理―――抽出領域の隣接点及びエッジ点の再チェック
これらの処理の組合わせは、多くのシステムでティーチングでき、その場合は、一連のコマ
ンド列を自動的に行わせることができる。
閾値法の特徴は、簡単で且つ大局的なことである。
閾値法により抽出したエリアの中に、目的物を全て含ませる、または、抽出エリア全てが
目的物の中に含まれるようにする事はそれほど難しくない。
前者をＡmax，後者をＡminとすると、抽出対象領域Ａは、Ａmin⊂Ａ⊂Ａmaxとなる。
つまり、Ａmax－ＡminをＡを抽出する操作におけるサーチ制限範囲、Ａminを抽出操作の
初期値として他の手法で用いることができる。
（ｂ）エッジ追跡法
エッジ点近傍の画像は、次の条件を満たしている。この性質を用いてエッジ点の追跡を
行う。
条件１：一般に領域境界は、濃淡値の変曲点とみなせる。従って、２回微分値は０となる。
画像のラプラシアンをとると境界上は０となり境界を境に領域の内と外で符号が
変わる。
条件２：一方境界は、局所点に見ると濃淡値の傾きの大きな点である。従って、ラプラシ
アンの符号が変化する点のうち、傾きの最大の点がエッジの候補になる。
次のアルゴリズムでエッジの追跡を行う（図５）。
ｲ)境界上の点P1，P2を与える。
ﾛ) P2の回りに進行ステップｄの円を考える。
直線 P1 P2とサーチ円周上の交点をスタートとし、
円周上を左回りにに続く境界点をサーチする。
サーチスタート点を除き条件1,2を両方満たす最適点がである。
P2,P3をｲ)、ﾛ)のP1,P2と置き換え、始点に戻るまで操作を繰り返す。
抽出の信頼性を高めるために、例えば、条件２のエッジ候補を複数用意し、更に、
進行ステップｄも複数個用い複数の候補の中から、信頼度を考慮して決定するなどの工夫が
必要である。
（ｃ）領域拡張法
領域を拡張していくための種となる初期領域と拡張判定条件を基に、抽出済領域に隣接する
点が判定条件を満たす場合、その点を抽出領域に含め、次々領域を拡張していく方法である。
この手法は、明るさのみでは表現し得ない領域の抽出に有効である。
例えば、染色画像の場合、明度の他に色相、彩度の情報が領域の定義に重要な役割を果たし
ている。
カラー画像は、ＲＧＢで与えられるのが一般的であるが、色抽出については、表色系
（Ｒ,Ｇ,Ｂ）は、表現の独立性が低いため独立性の高い表色系へ変換し用いる。
表色系の変換例として、米国ＴＶ放送標準（ＮＴＳＣ）規格のＴＶカメラ画像の色属性値
ＲＧＢは、次の式により明度Ｉ（明るさ）、色相θ（色合）、彩度ｒ（鮮やかさ）に
変換できる。
Ｉ ＝ 0.299Ｒ ＋ 0.587Ｇ ＋ 0.114Ｂ
Ｔ1 ＝ Ｒ / ( Ｒ ＋ Ｇ ＋ Ｂ)
Ｔ2 ＝ Ｇ / ( Ｒ ＋ Ｇ ＋ Ｂ)
とすると、
Ｗ(１/３，１/３)は、ホワイト点を表わし、カラー点ＰとＷを結ぶ線分の軸とのなす角が
色相、長さが彩度を現わす（図６）。色度図Ｔ1－Ｔ2は明るさとは独立の色情報のみを含む。
そこで、明度条件と色度図条件を領域拡張条件として用いる。
明度画像を用い、閾値法などで種領域A minと制限領域A maxを与える。抽出したい色を
複数個画面上で指示する。これから、色情報に関し領域拡張条件が生成される（図７）。
Ｔ1－Ｔ2空間上で・点は指示色を、斜線部が指示色を含む最小のｒ、θ矩形で
ある領域拡張条件を現わす。
抽出済領域の隣接点は、次の条件を満たすとき抽出領域に組み入られる。
ｲ)Ａmaxに含まれる
ﾛ)Ｔ1－Ｔ2色度図の斜線部に含まれる。
この方法では、ｲ)、ﾛ)を満たす点であってもＡminから、
その点へ到る抽出パスがないと抽出されない。
抽出後、後処理として、色あせた抽出もれ点の採取が必要となる。例えば、抽出領域Ａ
に隣接する着目点の回りに半径ｄの円を与え、円周上にある抽出点の割合ａが閾値nより
大きいとき着目点をＡに含めるなどがある。写真６(ａ)は顕微鏡原画像、(ｂ)はヒト肺の
気管支Ａと血管Ｂの抽出例である。Ａはエッジ追跡法、Ｂは閾値法と領域拡張法の組合わ
せによる。
(６）ＶＯＸＥＬ表示方法7)
VOXEL表現３Ｄモデルの表示法
VOXEL表現データには、色々な対象物各点の情報が空間に散在して表現されているので、
目的とする対象物を選択的に観察するためには、対象物の特性に合わせて、それぞれに適合
した表示法を組み合わせる必要がある。従って、３Ｄモデルの視覚化ツールは上記した色々
な３Ｄ表示法を合わせ持つと共に、各対象物毎に良く視るための表示用画像処理を行い、
選択された複数の対象物を１つの３Ｄ世界内に位置するものとして統合的に合成表示できる
ものでなければならない。
以下に、例に基づいて複数対象物の存在する３Ｄ世界を良く視るための表示用画像処理アル
ゴリズム、合成表示法、３Ｄ世界観察法を具体的に述べる。
① ルックアップテーブル（ＬＵＴ）による抽出
LUTは、VOXELの濃淡値から表示用色別の濃淡値Ｃ＝（ｒ，ｇ，ｂ）への変換を決める。
更に、３Ｄの場合は、投影面（眼の網膜に相当）上の点に入射する光線に沿って３次元空間
の各点を通過する際に、通過点の色とそこに至るまでの色がブレンドされるため、各VOXELは
その濃淡値に 応じてそのブレンド率としての不透明度(Opacity)Ｏを持つ。LUTにはこの不透
明度も指定する。
VOXELの濃淡値によって特定の対象物に属する点が分類できる場合は、見たいものの不透明度
を１に近い値に指定し、その他のものの不透明度を０（透明）に指定することによって見たい
ものを選択 的に抽出することができる。
② gradient法による輪郭面の抽出
点ＰにおけるVOXELの濃淡値ｆ(p)の１次微分(gradient)(Bekutoru)∇ｆ(p)をとって、その方向
を等値面（３次元空間内の仮想面）の内側方向法線ベクトル、その大きさを等値面の境界の
度合を表わすものと考える。
｜∇ｆ(p)｜が大きいところを不透明に近くし、小さいところを透明に近くすることによって
輪郭面を抽出した視方ができる。そのためには、gradientに依存した不透明度を次のように
決める。
Ｏ(p) ＝ |(VECTOR)∇ｆ(p)| × Ｏ'(ｆ(p)) ÷ |(VECTOR)∇ｆ|max
｜(VECTOR)∇ｆ｜max：光線上の点における｜(VECTOR)∇ｆ(p)｜の最大値
Ｏ'(ｆ(p))：LUTによって指定された不透明度
これによって、LUTで抽出されたものの内部を透明にして輪郭面近くの表面の形状を視ること
ができる。また、(VECTOR)∇ｆ(p)の方向を用いshadingを施した陰影表示をすれば更に良く
表面の凹凸の変化を視ることもできる。但し、ｆ(p)をその１点における元のままの値とする
とgradientが敏感になりすぎて、スムーズに変化する適正な値にならないので、その点の近傍
で平均値フィルターをかけて求めるなどの実用レベルでの工夫が必要である。
以上のような表示用画像処理を経て、複数対象物を１つの３Ｄ世界内に位置するものとした
合成表示を行う。幾何図形表現された対象物も、既に輪郭面抽出されたものとして合成表示
可能である。
合成表示における投影面上の点の色強度Iout(Po)は、次のようにして算出される。
Iout(Pi) ＝ Ｏ(Pi)Ｉ(Pi) ＋ (１－Ｏ(Pi))Iin(Pi)
Iin(Pi－1) ＝ Iout(Pi)
(Pi)：光線上のサンプリング点(ｉ=0,1,2,･････N)
Iin(Pi)：点(Pi)に至るまでに透過してきた色強度
I(Pi)：点(Pi)における色強度
Iout(Pi)：点(Pi)通過後の色強度
写真７は、脳内血管はLUTによる抽出を行い、皮膚輪郭面はgradient法による抽出を行って
合成表示したもののステレオペア表示である。
皮膚輪郭面はgradient vectorを法線ベクトルとしたshadingを行うことにより、１枚の投影
画像でもその３次元的な表面の変化は視ることができるが、血管の場合、１枚の投影画像
だけではその３次元的な距離感があまり良く把めない。そのような場合は、次のような複数
方向からの投影画像を用いた３Ｄ世界観察法を採っている。
・ステレオペア表示
・回転動画表示
・ナビゲーション表示
写真８は、ナビゲーション表示の様子を示す。
３．３Ｄ画像の解析
(１）３Ｄ粒度分布解析8)
３Ｄデータがコンピュータ内に入力されてしまえば、２Ｄ粒度分布解析の３次元版が
可能である。
生物の細胞や、金属粒子、金属内物体などのように元々立体的であるものの形状特徴量の
算出や形状分類・分布の評価にはこの３Ｄ粒度分布解析が必要となる。
VOXEL表現の場合は、空間中心のグレー画像であるので、これから３Ｄ粒子解析をするには
個々の粒子部分の認識のために、２Ｄ粒子解析の場合と同様に次のような３Ｄ画像処理に
よる前処理を必要とする。
・粒子内部の点と外部の点へのVOXEL分類
・３Ｄ画像２値化
・膨張、収縮などによる微小粒子除去、微小スリット・穴埋め
・同一粒子内接続点のグループ化（個々の粒子認識）
このようにして粒子分類されたVOXEL表現データ、または幾何図形表現データに対して、
次のような３Ｄ粒子特徴量が算出される。
・体積
・表面積
・慣性モーメント
・相当楕円体（長径、短径、長軸方向、短軸方向）
・包装図形（３Ｄ粒子を含む最小の凸粒子）
および包装図形に対する体積などの上記データ
但し、VOXEL表現の場合、階段状の表面になるため表面積の精度は低い。
これらは、３Ｄ粒子の形状分類にとって有用である。
２次的パラメータとして、
（真球度）＝（体積と同体積の球の表面積）／（表面積）
皺の度合 ＝（表面積－包装図形表面積）／包装図形表面積
凹凸の度合＝（包装図形体積－体積）／包装図形体積
相当楕円体の長径、短径は、慣性モーメント固有値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを求め、
その最小値Ｉａ、最大値Ｉｃをそれぞれ回転楕円体の長軸回り、短軸回りの慣性モーメント
とみなすこにより求める。粒子の慣性モーメントと軸方位を用い、次のように粒子分類と
特徴量に用いることができる。
（ａ）（Ｉａ≪ＩｂＩｃ）ならば、棒状粒子であり軸方位は長軸方向である。
（ｂ）（ＩａＩｂ≪Ｉｃ）ならば、板状粒子であり面方位は短軸方向である（図８）。
写真９は、幾何図形表現された３Ｄ粒子と包装図形である。
(２）３Ｄ再構築モデルと有限要素法解析9)
３Ｄ再構築は生体の姿をそのままコンピュータ内に入力しているため、それを用い、
生体動作をシミュレーションすることが可能となる。
東北大学では、国立仙台病院と協同でヒトの中耳の有限要素法による運動シミュレーション
を行って成果を上げている。その際、中耳（鼓膜、ツチ骨、キヌタ骨、アブミ骨、蝸牛）を
３Ｄ再構築法でコンピュータに入力し、それを参考にし有限要素法解析に用いる形態
メッシュ生成を行った。
解析結果の中耳の振る舞いは、３Ｄアニメーションで表現され、数値やグラフでは把握
しずらい中耳の３次元の動きを直観的に捕えることが可能となった。正常中耳や疾患中耳
のモデルを用いた解析結果と 実際に人体に対し測定器を用いて得た鼓膜振動の結果や他の
過去の報告とを比較し、モデルの妥当性を得ている。
中耳疾患者の鼓膜振動に合致する中耳疾患モデルで近似し、外部からは鼓膜に遮られて
観察することのできない疾患者の中耳の振動様式をモデル上で再現し、アンメーションで
リアルに観察することが可能となった。（写真１０）
(３）生理運動解析10)
生物・医学分野からの３Ｄ画像処理に対する要望は、生理学的な動きに伴い臓器や細胞が
どのような構造（しくみ）で動いているか、病的あるいは外的な要因が加わるとそれらが
どのように変化していくかを表現することである。画像処理は、これまで顕微鏡組織の2次
元像観察からスタートし、立体構築した３次元観察へと進んだが、さらに動きを加えた4次
元モデル構築が必要となる。
当社のＧＡＮ（ゲイン）システムは、解剖組織学的な情報だけではなく、画像処理・
Ｘ線写真・ＣＴスキャン像などから得られる３次元構造とそれらの生理学的な特長や動き
の情報などを実測値で入力することによって、４次元レベルでの生体の動きを再現する
ことを目的とする。
運動することが機能発現の本質であるような臓器を取り扱う場合、運動のモデリング法を
確立し自然な 動きをする「生体モデル」をコンピュータ上で実現することが重要である。
生体には受動的な運動(形態的な拘束による鼓膜の振動、血流など)のみではなく、
能動的な運動制御(生理的な環境や運動指令による心臓の鼓動など)があり、ミクロな各
パーツが協調し統合されて、マクロ的な機能を果たす運動制御が同時に進行していると
考えられる。その点を解析するために形を創り、形に動きを定義し、実際の動きと比較し
ながら動きを修正して実際の動きを実現しようとするものである。
①形態表現
生体を単純な形のパーツに分けて、パーツを骨格線とその回りの輪郭を表す楕円で
近似する。
形態構造の特長は、楕円の大きさ・スケルトン長・その分岐角で表現される。
構成される輪郭によって３次元再構築し、パーツの相対的位置関係・接続関係を与え、
形態的に統合する。
②運動表現
生体パーツの典型的な輪郭に対しては、運動関数を与える。運動が未定義の輪郭について
は定義済みのものを用い、形態的な内挿を行い、パーツ運動が定義される。パーツ運動の
運動関数は、それぞれ特定の運動環境下の値を実際に即して与える。パーツ間の相対的な
位置関係の変化も運動関数を与えることによって定義する。これはパーツ間の形態的な協調
運動・制約運動を表しているものと考えることができる。統合された運動関数群は
グローバルな動きの実現のために、形態的な拘束下における協調作用を反映していると
考えることができる。
③運動シミュレーションと生体モデルの実現
各運動パラメータの実測値は、それぞれ特定の運動環境下では第０近似を与えるものと
みなせる。このために生体の運動条件は、各パーツの運動、パーツ間の相対的な運動
(実測値)を第０近似として、パラメータを繰り返し変化させ、現実の環境下における
実体の動きと似せることで実現できる。写真１１は、心臓の収縮期と拡張期の像である。
運動関数を修正するだけで心臓の鼓動を変化させることができる。
４．終わりに
画像処理技術とバーチャル化技術は、次第に結びつきつつある。画像処理は、自然界の
複雑な形態をあるがままの姿で効果的にコンピュータに入力することに優れている。
そこで入力された画像は、目的とする用途に応じて解釈可能な形に画像変換され、
対象物の抽出が行われ構造化される。対象物の抽出技術は、改めて重要性をおびつつ
ある。
３Ｄデータ表現はＶＲＭＬとして、標準化の動きが進んでおりマルチメディア技術の
側から画像処理への接近が急である。画像処理は、マルチメディアの入力技術として新
しい用途が開けつつあり、私たち画像処理会社は、ニーズを先取りし広い市場向けに
便利な道具を安価に提供することが役目であろうと考えている。そのとき、国際標準
のことも常に考えることが大切であろう。
参考文献
１） Komuro et al.
｢Application of a New Morphometry System Based on SEM Stereo-Pairs to the
Study of Interstinal Mucosa of Rodents｣ J Electron Microsc 43:72-76(1994)
２） 南郷
｢三次元モデル構築システム TRI｣ 細胞20(8)、(1988)
３） 山中他
｢コンピュータによる腎糸球体構築の三次元的解析｣ 腎と透析 Vol.32 No2
４） FUKASAWA
「TRI :three-dimensional imaging for recording and analysing stone-artefact
concentrations」
ANTIQUITY Vol.66 No250(1992)
５） 榎本
｢画像の情報処理｣ コロナ社(1978)
６） R.Nevatia(南訳)
「人工知能・コンピュータビジョンのための画像認識と画像理解」 啓学出版(1986)
７） 竹内
「３次元視覚化・解析ツール ＴＲＩＶ」 画像ラボ 1995.12
８） 望月
「非ホジキンリンパ腫における核の三次元形状解析」
日本網内系学会 会誌 Vol.31 No.5 (1991)
９） 和田他
「有限要素法によるヒト中耳のモデル化」
日本機械学会論文集（Ｃ編）56巻532号1990-12
10）福田他
「幾何形状アニメーションモデラーＧＡＮ（ゲイン）」 PIXEL(No.93)
写真１）ラット腸管の絨毛（提供：早稲田大学人間科学部 小室輝昌先生）
(ａ)走査電子顕微鏡による原画
(ｂ)その等高線図
写真２）連続切片から作成したラット腎糸球体
（提供：日本医科大学第一病理 山中宣昭先生、温敏先生）
(ａ)輪郭線表示
(ｂ)陰影表示
写真３）石器片の詰まった地層のブロック(ａ)とその石器片の三次元再構築画像(ｂ)
（提供：東京世田谷 深沢百合子先生）
写真４）肺線癌細胞の核形状（提供：国立癌センター研究所支所
向井清先生、横瀬智之先生）
写真５）ＭＲＩ断層像から立体再構築したヒト大脳
写真６）肺組織切片の顕微鏡画像
(ａ)原画
(ｂ)処理後の画像
写真７）アンギオMRIから作成した脳血管のステレオ立体画像
写真８）魚眼レンズでナビゲーション表示したラット精子頚部
写真９）リンパ腫細胞核の三次元形状（提供：いわき市立常磐病院
望月衛先生）
(ａ)Ｔ型細胞核
(ｂ)その三次元包装図形
写真１０）中耳の振動モデル（提供：東北大学工学部 和田仁先生）
写真１１）生体四次元シュミレーションソフトにより作成した心臓の幾何モデル
(ａ)収縮期
(ｂ)拡張期