3次元画像の生成と認識に基づく知的仮想化内視鏡システムの開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08558029
• Research Institution: NAGOYA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 鳥脇 純一郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30023138)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長谷川 純一 中京大学, 情報科学部, 教授 (30126891) ; 森 健策 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (10293664) ; 斉藤 豊文 名古屋大学, 難処理人工物研究センター, 助教授 (40235057)
• Keywords: 仮想化内視鏡 / バーチャル・リアリティ / ナビゲーション診断 / 仮想化気管支内視鏡 / 仮想化された人体 / 3次元画像処理

Research Abstract

本研究では、計算機内に構築された仮想化された人体に基づいて、人体内部を自由に移動し、任意の位置、方向から任意の部分を観察することによって診断、治療支援を行うシステムを開発した
(1)試作システム 実際に、個別の臓器を対象として上記機能を試作し、本アイデアの有効性を確認した。具体的に扱った臓器は、気管支、血管、胃、直腸、である。それぞれ、仮想化気管支(血管、腸、胃)内視鏡システムと呼んでいる。
(2)基本構想 仮想化内視鏡の考え方を整理してまとめ、さらに発展させたものとしてナビゲーション診断の考え方を提案した。
(3)基本ツール 臓器セグメンテーション 観測、診断対象臓器を3次元濃淡画像中から自動抽出する手順を開発した。今のところ、一部は専門医の手入力が不可欠である(診断行為に属する)ため、対話型の3次元画像セグメンテーション機能を実現するための、断面投影と2次元→3次元の逆投影を組み合わせた新しい方法を開発した。
(4)基本ツール 高速表示 対話型ナビゲーションのための3次元濃淡画像高速表示法を検討し、従来のボリュームレンダリング、3次元テクスチャ法に加えて微少平面法を開発し、それぞれ使い方を明確にした。
(5)知識ベースの組み込み ナビゲーションの中で観測視野内の臓器の名前を知識ベースから求めて表示する機能を実現した。
(6)特徴量計測 ナビゲーションの中で対象臓器の幾何学的特徴量を対話的にリアルタイムで計測する機能を実現した。
(7)臓器の変形 ナビゲーションの途上で手術のシミュレーションを行えるように、軟らかい臓器の変形のモデルを、質点パネモデルで構築し、変形アルゴリズムを開発した。

Research Products

• [Publications] 鳥脇 純一郎: "3次元画像処理の応用技術" 臨床放射線、臨時増刊号. 41・11. 1179-1192 (1996)
• [Publications] 鳥脇 純一郎: "仮想化気管支内視鏡システム" 臨床放射線、臨時増刊号. 41・11. 1385-1391 (1996)
• [Publications] 鳥脇 純一郎: "仮想化された人体とナビゲーション診断" BME(日本エム・イ-学会誌). 11・8. 24-35 (1997)