Virtual reality operative simulation using computer graphics integrated medical image and real image

• Project/Area Number: 24791488
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Cerebral neurosurgery
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: KIN Taichi 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (90447392)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2012: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 医用画像 / 複合現実 / コンピューターグラフィックス / 脳神経外科 / コンピュータグラフィックス / 脳神経外科学 / 仮想現実

Research Abstract

The goal of this study is to clinically use three-dimensional images that combines multi-modal medical image data set, and the fused image with the real space and medical images. This goal was achieved. Our original proposed method could integrate multi-modal medical image data set into one high quality three-dimensional computer graphics. We succeeded the fusion between real image and medical image by thin-plate spline method. This method has been patented (Application No. 2013-103562). The effectiveness of this tool was indicated by some prospective studies. This simulation system was applied to more than 500 clinical cases with the approval of the ethics committee in the University of Tokyo Hospital.

Research Products

• [Journal Article] 脳腫瘍手術における術前・術中脳機能マッピング (2014)
  • Author(s): 金太一, 吉野正紀, 斎藤季, 中川大地, 庄島正明, 武笠晃丈, 辛正廣, 今井英明, 中冨浩文, 國松聡, 小山博史, 斉藤延人
  • Journal Title: 脳神経外科ジャーナル Volume: 23巻 Pages: 5-11
  • NAID: 130003397680
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Surgical simulation of cerebrovascular disease with multimodal fusion 3-dimensional computer graphics. (2014)
  • Author(s): Saito N, Kin T, Oyama H, Yoshino M, Nakagawa D, Shojima M, Imai H, Nakatomi H.
  • Journal Title: Neurosurgery Volume: 54 Issue: Supplement 1 Pages: 214-218
  • DOI: 10.1227/01.neu.0000430312.71326.6d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optimal setting of image bounding box can improve registration accuracy of diffusion tensor tractography (2014)
  • Author(s): Masanori Yoshino
  • Journal Title: Int J Comput Assist Radiol Surg Volume: 未定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脳腫瘍手術における術前・術中脳機能マッピング (2014)
  • Author(s): 金太一
  • Journal Title: 脳神経外科ジャーナル Volume: 23 Pages: 5-11
  • NAID: 130003397680
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Surgical simulation of cerebrovascular disease with multimodal fusion 3-dimensional computer graphics (2013)
  • Author(s): Saito N, Kin T, Oyama H, Yoshino M, Nakagawa D, Shojima M, Imai H, Nakatomi H
  • Journal Title: Neurosurgery Volume: Suppl1 Pages: 24-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Presurgical planning of feeder resection with realistic three-dimensional virtual operation field in patient with cerebellopontine angle meningioma (2013)
  • Author(s): Yoshino M, Kin T, Nakatomi H, Oyama H, Saito N
  • Journal Title: Acta Neurochir (Wien) Volume: 155(8) Pages: 1391-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] コンピュータグラフィックスによる手術シミュレーション (2013)
  • Author(s): 金太一, 庄島正明, 吉野正紀, 中川大地, 花北俊哉, 武笠晃丈, 今井英明, 辛正廣, 中冨浩文, 小山博史, 斉藤延人
  • Journal Title: 脳神経外科ジャーナル Volume: 22巻 Pages: 504-9
  • NAID: 10031173729
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Presurgical planning of feeder resection with realistic three-dimensional virtual operation field in patient with cerebellopontine angle meningioma. (2013)
  • Author(s): Yoshino M, Kin T, Nakatomi H, Oyama H, Saito N.
  • Journal Title: Acta Neurochir Volume: 155 Issue: 8 Pages: 1319-1399
  • DOI: 10.1007/s00701-013-1761-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] コンピュータグラフィックスによる手術シミュレーション (2013)
  • Author(s): 金太一
  • Journal Title: 脳神経外科ジャーナル Volume: 22 Pages: 504-9
  • NAID: 10031173729
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A new strategic neurosurgical planning tool for brainstem cavernous malformations using interactive computer graphics with multimodal fusion images (2012)
  • Author(s): Kin T, Nakatomi H, Shojima M, Tanaka M, Ino K, Mori H, Kunimatsu A, Oyama H, Saito N
  • Journal Title: J Neurosurg Volume: 117(1) Pages: 78-88
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 3D analysis of the angioarchitecture of spinal dural arteriovenous fistulas with special reference to intradural retrograde venous drainage system (2012)
  • Author(s): Takai K, Kin T, Oyama H, Shojima M, Saito N
  • Journal Title: J Neurosurg Spine Volume: 18 Pages: 398-408
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Double independent spinal dural arteriovenous fistulas at the thoracic spine (2012)
  • Author(s): Hanakita S, Takai K, Kin T, Shojima M, Saito N
  • Journal Title: Acta Neurochir (Wien) Volume: 154 (7) Pages: 1157-1158
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A high-resolution method with increased matrix size can characterize small arteries around a giant aneurysm in three dimensions (2012)
  • Author(s): Yoshino M, Kin T, Shojima M, Nakatomi H, Oyama H, Saito N
  • Journal Title: Br J Neurosurg Volume: 26(6) Pages: 927-928
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高精細融合3 次元画像を用いた脳血管障害手術シミュレーションの構築手法の工夫と手術戦略上の利点 (2012)
  • Author(s): 金太一, 吉野 正紀, 庄島 正明, 今井 英明, 中冨 浩文, 小山 博史, 斉藤 延人
  • Journal Title: The Mt. Fuji Workshop on CVD Volume: 30巻 Pages: 104-108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 聴神経腫瘍の術前検討に必要な顔面神経の検出 -セグメンテーション困難領域に於けるセグメンテーションの工夫- (2012)
  • Author(s): 吉野正紀, 金太一, 中冨浩文, 小山博史, 斉藤 延人
  • Journal Title: VR 医学 Volume: 10巻 Pages: 27-34
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A new strategic neurosurgical planning tool for brainstem cavernous malformations using interactive computer graphics with multimodal fusion images. (2012)
  • Author(s): Kin T, Nakatomi H, Shojima M, Tanaka M, Ino K, Mori H, Kunimatsu A, Oyama H, Saito N.
  • Journal Title: J Neurosurg. Volume: 117(1) Issue: 1 Pages: 78-88
  • DOI: 10.3171/2012.3.jns111541
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Double independent spinal dural arteriovenous fistulas at the thoracic spine. (2012)
  • Author(s): Hanakita S, Takai K, Kin T, Shojima M, Saito N.
  • Journal Title: Acta Neurochir (Wien) Volume: 154(7) Issue: 7 Pages: 1157-1158
  • DOI: 10.1007/s00701-012-1366-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高精細融合3次元画像を用いた脳血管障害手術シミュレーションの構築手法の工夫と手術戦略上の利点 (2012)
  • Author(s): 金 太一、吉野 正紀、庄島 正明、今井 英明、中冨 浩文、小山 博史、斉藤 延人
  • Journal Title: The Mt. Fuji Workshop on CVD Volume: 30 Pages: 104-108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 聴神経腫瘍の術前検討に必要な顔面神経の検出 ―セグメンテーション困難領域に於けるセグメンテーションの工夫― (2012)
  • Author(s): 吉野 正紀、金 太一、中冨 浩文、小山 博史、斉藤 延人
  • Journal Title: VR医学 Volume: 10 Pages: 27-34
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optimal setting of image bounding box can improve registration accuracy of diffusion tensor tractography
  • Author(s): Yoshino M, Kin T, Saito T, Nkagawa D, Nakatomi H, Kunimatu A, Oyama H, Saito N
  • Journal Title: Int J Comput Assist Radiol Surg Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 脳腫瘍手術における術前・術中脳機能マッピング, モニタリング (2013)
  • Author(s): 金 太一
  • Organizer: 第33回日本脳神経外科コングレス総会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2013-05-11
• [Presentation] バーチャルリアリティでわかる髄膜腫手術の基本手技と設計図 (2013)
  • Author(s): 金 太一
  • Organizer: 第33回日本脳神経外科コングレス総会 脳腫瘍病理セミナー
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2013-05-09
• [Presentation] 脳腫瘍手術における術前・術中機能マッピング (2013)
  • Author(s): 金太一
  • Organizer: 第33回脳神経外科コングレス
  • Place of Presentation: 大阪
  • Invited
• [Presentation] 高精細融合３次元画像を用いた頭蓋底手術シミュレーションの有用性 (2013)
  • Author(s): 吉野正紀
  • Organizer: 第25回日本頭蓋底外科学会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] 高精細融合３次元画像を用いた頭蓋底手術シミュレーションの有用性 (2013)
  • Author(s): 吉野正紀
  • Organizer: 第72回日本脳神経外科学会総会
  • Place of Presentation: 神奈川
• [Presentation] The usefulness of realistic virtua operation field in patients with skull base disease (2013)
  • Author(s): Masanori Yoshino, Taichi Kin, Hirofumi Nakatomi, Hiroshi Oyama, Nobuhito Saito
  • Organizer: The 23rd Annual North American Skull Base Society Meeting
  • Place of Presentation: Florida
• [Presentation] 頭蓋底画像診断における融合３次元画像の有用性 (2013)
  • Author(s): 吉野 正紀、金 太一、中冨 浩文、小山 博史、斉藤 延人
  • Organizer: 第36回日本脳神経CI学会総会
  • Place of Presentation: 広島
• [Presentation] 3次元コンピュータグラフィックスを用いた内視鏡下頭蓋底手術シュミレーションの有用性 (2013)
  • Author(s): 中川大地, 辛正廣,金太一,吉野正紀,小山博史,斉藤延人
  • Organizer: 第36回日本脳神経CI学会総会
  • Place of Presentation: 広島
• [Presentation] 時空間を統合した3次元コンピュータグラフィックスによる脳動静脈奇形の治療戦略 (2012)
  • Author(s): 金 太一、吉野 正紀、花北 俊哉、庄島 正明、辛 正廣、中冨 浩文、小山 博史、斉藤 延人
  • Organizer: 日本脳神経外科学会第71回学術総会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] トラクトグラフィーによる聴神経腫瘍神経描出率向上の検討 (2012)
  • Author(s): 吉野 正紀、金 太一、中冨 浩文、小山 博史、斉藤 延人
  • Organizer: 日本脳神経外科学会第71回学術総会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] Virtual reality surgical simulation on cerebral vascular disease by three-dimensional computer graphics using multimodal fusion image (2012)
  • Author(s): Taichi Kin, Masanori Yoshino, Hirofumi Nakatomi, Hiroshi Oyama, Nobuhito Saito
  • Organizer: 11th Japanese & Korean Friendship Conference on Surgery for Cerebral Stroke
  • Place of Presentation: Seoul
• [Presentation] 融合3次元画像を用いた脳腫瘍手術シミュレーションにおける脳神経描出の精度向上と術後転帰との相関について (2012)
  • Author(s): 金 太一、吉野 正紀、庄島 正明、辛 正廣、中冨 浩文、小山 博史、斉藤 延人
  • Organizer: 第17回日本脳腫瘍の外科学会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 高精細融合３次元画像を用いた小脳橋角部腫瘍の術前シミュレーション (2012)
  • Author(s): 吉野 正紀、金 太一、中冨 浩文、小山 博史、斉藤 延人
  • Organizer: 第17回日本脳腫瘍の外科学会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 3次元コンピュータグラフィックス技術を駆使した脳神経外科シミュレーションの有用性と課題 (2012)
  • Author(s): 金 太一、吉野 正紀、斉藤 延人、小山 博史
  • Organizer: 第12回日本VR医学会学術大会
  • Place of Presentation: 千葉
• [Presentation] 頭蓋底外科治療における高精細融合3次元画像を用いた手術シミュレーションの利点 (2012)
  • Author(s): 吉野 正紀、金 太一、中冨 浩文、小山 博史、斉藤 延人
  • Organizer: 第12回日本VR医学会学術大会
  • Place of Presentation: 千葉
• [Presentation] コンピュータグラフィックスによる手術シミュレーション (2012)
  • Author(s): 金 太一、小山、博史、吉野 正紀、庄島 正明、辛 正廣、中冨 浩文、斉藤 延人
  • Organizer: 第32回日本脳神経外科コングレス総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Invited
• [Presentation] 3次元コンピュータグラフィックス技術を駆使した脳血管障害における画像診断及び手術戦略上の利点 (2012)
  • Author(s): 金 太一、吉野 正紀、中冨 浩文、庄島 正明、小山 博史、斉藤 延人
  • Organizer: 第37回日本脳卒中学会総会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 脳動脈瘤における高精細融合3次元画像を用いた手術シミュレーションの利点 (2012)
  • Author(s): 吉野 正紀、金 太一、中冨 浩文、庄島 正明、小山 博史、斉藤 延人
  • Organizer: 第37回日本脳卒中学会総会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] Operative simulation on neurosurgery by three-dimensional computer graphics using multi-layer fusion image (2011)
  • Author(s): Taichi Kin, Hiroshi Oyama, Nobuhito Saito
  • Organizer: 13th Asian Australasian Congress of Neurological Surgeons
  • Place of Presentation: Taiwan
  • Year and Date: 2011-12-04
• [Presentation] コンピュータグラフィックス技術を駆使した神経内視鏡手術シミュレーション (シンポジウム) (2011)
  • Author(s): 金 太一, 辛 正廣, 庄島 正明, 吉野 正紀, 小山 博史, 斉藤 延人
  • Organizer: 第18回日本神経内視鏡学会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2011-11-18
• [Presentation] 小脳橋角部髄膜腫手術における神経症状の転帰と画像所見上の予後予測因子について (2011)
  • Author(s): 金 太一, 中冨 浩文, 吉野正紀, 田中 実, 斉藤延人
  • Organizer: 第70回日本脳神経外科学会学術総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2011-10-13
• [Presentation] Diagnosis of developmental venous anomaly with brainstem cavernous malformation employing multi-modal fusion image (シンポジウム) (2011)
  • Author(s): 金 太一, 中冨 浩文, 吉野 正紀, 小山 博史, 斉藤 延人
  • Organizer: 第16回日本脳腫瘍の外科学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2011-09-09
• [Presentation] 脳血管障害における高精細融合3 次元画像の構築手法の工夫と手術戦略上の利点(シンポジウム) (2011)
  • Author(s): 金 太一, 吉野 正紀, 中冨 浩文, 庄島 正明, 小山 博史, 斉藤 延人
  • Organizer: 第30回The Mt. Fuji Workshop on CVD
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2011-08-27
• [Presentation] 融合3 次元画像による内視鏡下頭蓋底手術シミュレーションの有用性 (2011)
  • Author(s): 金 太一, 辛 正廣, 吉野 正紀, 小山 博史, 斉藤 延人
  • Organizer: 第23回日本頭蓋底外科学会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2011-06-17
• [Presentation] 脳神経外科領域における3 次元コンピュータグラフィックス(講演) (2011)
  • Author(s): 金 太一
  • Organizer: 第62回先端医工学セミナー
  • Place of Presentation: 九州大学大学院
  • Year and Date: 2011-04-19
• [Presentation] 融合3 次元画像による脳神経外科手術シミュレーションの精度向上に関する検討(シンポジウム) (2011)
  • Author(s): 金 太一, 小山 博史, 庄島 正明, 辛 正廣, 斉藤 延人
  • Organizer: 第34回日本脳神経CI 学会総会
  • Place of Presentation: 米子
  • Year and Date: 2011-04-05
• [Book] 脳神経外科速報. 24巻1号 (2014)
  • Author(s): 金 太一
  • Publisher: メディカ出版
• [Book] シミュレーションで経験する手術 IVR 中大脳動脈瘤のすべて (2014)
  • Author(s): 吉野正紀, 齊藤延人
  • Publisher: メディカ出版
• [Book] シミュレーションで経験する手術 IVR 中大脳動脈瘤のすべて (2014)
  • Author(s): 中川大地, 吉野正紀, 中冨浩文, 齊藤延人
  • Publisher: メディカ出版
• [Book] Annual Review 神経 (2014)
  • Author(s): 金太一
  • Total Pages: 290
  • Publisher: 中外医学社
• [Book] 脳神経外科速報 (2014)
  • Author(s): 金太一
  • Total Pages: 120
  • Publisher: メディカ出版
• [Book] 臨床医のための最新脳神経外科 (2014)
  • Author(s): 金太一
  • Publisher: 先端医療技術研究所
• [Book] Annual Review 神経 (2013)
  • Author(s): 金 太一
  • Publisher: 中外医学社
• [Book] 臨床医のための最新脳神経外科(第12章)
  • Author(s): 金 太一, 小山 博史, 斉藤 延人
  • Publisher: 先端医療研究所(In press)
• [Patent(Industrial Property Rights)] 画像処理装置及びプログラム (2013)
  • Inventor(s): 金太一
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2013-05-15
• [Patent(Industrial Property Rights)] 画像処理装置及びプログラム (2013)
  • Inventor(s): 金太一
  • Industrial Property Rights Holder: 金太一
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2013-05-15