内視鏡ナビゲーションシステム

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12480263
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 田村 進一 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (30029540)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 玉木 康博 大阪大学, 医学系研究科, 助教授 (10273690) ; 加藤 天美 大阪大学, 医学系研究科, 助教授 (00233776) ; 佐藤 嘉伸 大阪大学, 医学系研究科, 助教授 (70243219) ; 浜 裕光 大阪市立大学, 工学部, 教授 (20047377)
• Keywords: 体内位置決め / 超音波 / 内視鏡 / 3次元位置センサー / 磁気センサー / 斜視鏡

Research Abstract

従来の仮想ナビゲーションではなく、実・体内ナビゲーションを支援するシステムを構築し、内視鏡検査や内視鏡手術を支援するシステムを開発している。
超音波方式の実験では、超音波プローブを水中に設置し、離れた位置にある超音波トランスジューサから超音波プローブに同期したマーカー用超音波を発射し、それを超音波プローブでキャッチし、市販超音波診断装置のモニター画像上にマーカーとして表示・計測した。水中で肉片を用いた実験を行った結果、絶対位置決め精度は3.13+-1.13mmを確認している。これにつき、本年度は国際的著名誌IEEE Trans BMEで発表を行った。
一方、磁気方式に関しては、光磁気ハイブリッドセンサーの開発を行い、内視鏡把持部は精度の良い光学式センサーで3次元位置決めを行うとともに、体内に入る内視鏡先端部は磁気式センサーで位置計測を行った。その際、位置計測用に加えて磁場歪み計測用の磁気センサーを設けるとともに、センサー間の計測タイミングのずれ補正(ソフト的同期化)を行うことにより、位置決め精度を従来法の14.7mmから1.96mmに向上させることができた。さらに、内視鏡でよく使用される斜視鏡の校正法を開発した。これに磁気ハイブリッドセンサーを装着して豚体内内視鏡の位置決めを行った。また、求められた位置と斜視鏡の内部パラメータをもとに、撮影された内視鏡画像の位置決めができることを確認した。残された課題として、現場での校正の容易さ、追随遅れ時間の短縮などがある。

Research Products

• [Publications] Shinichi Tamura: "Intra-body three-dimensional position sensor for an ultrasound endoscope"IEEE Trans on Biomedical Engineering. vol.49, No.10. 1187-1194 (2002)
• [Publications] Kozo Konishi: "Development of AR navigation system for Iaparoscopic surgery using magneto-optic hybrid sensor : experiences with 3 cases"Computer Assisted Radiology and Surgery, Proc. 16th International Congress and Exhibition (Springer, Berlin). 1092 (2002)
• [Publications] Masahiko Nakamoto: "3D Ultrasound System Using a Magneto-optic Hybrid Tracker for Augmented Reality Visualization in Laparoscopic Liver surgery"Lecture Notes in Computer Science 2489 (Proc.5th International Conference on MICCAI2002). Pt.II. 148-155 (2002)
• [Publications] 宮本仁樹: "3次元超音波システムのシミュレーションによる誤差解析"電子情報通信学会技術報告書. Vol.101, No.580. 19-24 (2002)
• [Publications] 中田和久: "光磁気ハイブリッド3次元位置センサを用いた磁場歪みの実時間補正"電子情報通信学会技術報告書. Vol.102, No.300. 33-38 (2002)
• [Publications] 中本将彦: "光磁気ハイブリッド3次元位置センサの性能評価"電子情報通信学会技術報告書. Vol.102, No.300. 39-44 (2002)
• [Publications] 山口鉄藏: "斜視内視鏡のキャリブレーション"電子情報通信学会技術報告書. Vol.102, No.300. 45-48 (2002)
• [Publications] 中田和久: "光磁気ハイブリッド三次元位置センサによる実時間磁場補正機能付き腹腔鏡対応三次元超音波システムの開発"第11回日本コンピュータ外科学会大会02(X)-55 Medical Imaging Technology. 20巻4号. 109-110 (2002)
• [Publications] 中本将彦: "斜視鏡に対応した腹腔鏡下手術ナビゲーションシステムの開発"第11回日本コンピュータ外科学会大会02(X)-55 Medical Imaging Technology. 20巻4号. 113-114 (2002)
• [Publications] 山口鉄藏: "斜視内視鏡投影モデルとキャリプレーション手法の評価"電子情報通信学会技術報告書. Vol.102, No.577. 11-16 (2003)
• [Publications] 中田和久: "光磁気ハイブリッド三次元位置センサによる実時間磁場補正機能付き腹腔鏡対応三次元超音波システムの開発-近似次数の選択尺度の検討並びに計測遅延補正による精度改善-"電子情報通信学会技術報告書. Vol.102, No.577. 17-22 (2003)