3Dホログラムを投影する頸部超音波検査支援システムの開発
| Project/Area Number |
22K17218
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
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| Research Institution | Tokyo Dental College |
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Principal Investigator |
小高 研人 東京歯科大学, 歯学部, 講師 (30801469)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 超音波検査 / 拡張現実 |
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| Outline of Research at the Start |
頭頸部がん治療において頸部リンパ節転移を早期かつ正確に診断することは、患者の予後
を決定する重要な因子である。様々なモダリティの中で、超音波検査は非侵襲的で軟組織分
解能に優れ、形態的および質的な変化をリアルタイムに描出することが可能だが、その診断
精度が術者の技術や経験に大きく依存する問題点がある。本申請課題では、CTにてあらかじめ大まかな位置を把握した転移を疑う頸部リンパ節を、3次元ホログラムとして対象に重ね合わせて投影することで、術者の技術や経験の差を強力に補完する再現性および診断精度の高い頸部リンパ節マッピングシステムを確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
頭頸部がん治療において頸部リンパ節転移を早期かつ正確に診断することは、患者の予後を決定する重要な因子である。様々なモダリティの中で、超音波検査は非侵襲的で軟組織分解能に優れ、形態的および質的な変化をリアルタイムに描出することが可能だが、その診断精度が術者の技術や経験に大きく依存する問題点がある。本申請課題では、CTにてあらかじめ大まかな位置を把握した転移を疑う頸部リンパ節を、３次元ホログラムとして対象に重ね合わせて投影することで、術者の技術や経験の差を強力に補完する再現性および診断精度の高い頸部リンパ節マッピングシステムを確立する。
本研究の目的は、MR技術を活用したナビゲーションシステムにより、超音波検査の再現性と精度を向上することである。従来のナビゲーションシステムは、機材が大型で非常に高価なために導入が困難であった。また、手術を支援するシステムについては様々な研究がなされているが、画像検査を支援するシステムについてはまだ報告が少ない。ヘッドマウントディスプレイは安価で、術野への三次元的ホログラム投影が可能であり、画像検査を支援する画期的なシステムとなりうる。本申請課題では、画像検査の新規ナビゲーションシステムを開発する点において学術的独自性が高いといえる。また、超音波検査の精度や再現性向上を図るために、術者の三次元的空間認識を改善するシステムを開発する点において創造性が高い。
２０２２年度は、本研究の基礎的な精度検証を行うため、まず本研究の目的と合致する超音波検査用ファントムを選定した。続いて、画像診断用ソフトウェアを用いてセグメンテーションをすることによりファントムの分析を行った。三次元立体形状となったことで、ファントム内部の特徴的構造がヘッドマウントディスプレイ上に投影可能となり、本研究の基盤が構築された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
基礎的検証が行える基盤が構築できており、おおむね順調に進展しているが、３Dプリンタ用マテリアル価格の高騰により当初予定していたマッチング用デバイスの試作は十分に行えていない。ホログラムを実物と重ねて投影する複合現実を行うためにはマッチングが必要であり、デバイスはそのマッチングを正確かつ高速に行うために有効であると考えられるが、ホログラムを同一視野で捉えながら超音波検査を施行するだけでも検査効率が向上する可能性があり、デバイスのコストパフォーマンスも含めて現在検討中である。
なお、本申請課題にて推進した構造解析およびホログラム作成技術は関連するデジタルファブリケーション分野でも応用され、手術支援や３Dプリンタ造形物の解析における波及効果がみられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずはファントムを用いた基礎的実験を行い、その有効性を評価して論文化する。
続いて悪性腫瘍のフォローアップのため通院中の患者に対して、事前の造影CTやMRIのDICOMデータを基に医用画像診断ソフトウェアを用いて領域抽出を行い、得られたstlデータを基に患者固有のヘッドマウントディスプレイ用アプリケーションを作製する。この患者に対して、2人の検査者が超音波検査を実施し、1人目が通法に従って頸部リンパ節の検査を行い、もう1人はヘッドマウントディスプレイを装着した状態で行う。超音波検査撮影時の動画を分析し、描出を開始してからリンパ節の最大径をキャプチャするまでの所要時間を記録する。さらに、患者が再度来院した際には、同一の術者2名が役割を交換して再度検査し、再現性の検討を行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
