2015 Fiscal Year Annual Research Report
高度情報誘導・分析法を応用した次世代内視鏡下手術i-WaFLESの創成と確立
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15H03029
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
中村 亮一 千葉大学, フロンティア医工学センター, 准教授 (30366356)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
五十嵐 辰男 千葉大学, フロンティア医工学センター, 教授 (70302544)
川平 洋 千葉大学, フロンティア医工学センター, 准教授 (90447285)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 手術ナビゲーション / 異種画像統合 / 術中画像 / ロボットビジョン / 手術ロボット / 動体認識 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，治療部位への精密誘導治療を行う「軟組織に対応したリアルタイムナビゲーション技術」と，外科的手技における組織臓器へのダメージを低減する革新的な内視鏡下手術「水中手術 “WaFLES”」の技術を統合的に研究開発し，「効用の最大化と副作用の最小化」を実現した次世代の超低侵襲精密外科医療技術を開発する．安全で最適化されたWaFLES を実現するために必要な①術前・術中診断画像を用いた画像誘導，②精緻な誘導と制御を補助するための臓器運動計測と補償，③温度治療の精密制御，④作業工程・環境の可視化・分析と最適化の技術開発と実装を実施する．術式と手術支援機器の並行した研究開発を通じ，これら術中(intraoperative)・画像誘導(image-uided)・統合(integrated)技術による精密で安全な次世代超低侵襲内視鏡下手術，“i-WaFLES”の確立を目指す．
今年度はWaFLESに対応した画像誘導ガイドシステム・画像誘導ロボットシステの開発研究として以下を達成した．
①3次元超音波と高品位医用画像の高速フュージョンによる3Dナビゲーションの開発：異種画像間高速剛体レジストレーション法の開発研究として，CTデータからの仮想超音波画像作成シミュレーション技術を元にした術前CT画像と術中3D超音波画像の術中レジストレーション法の開発とナビゲーションへの実装を行った．
②内視鏡等映像情報に基づく術中3次元臓器運動計測と運動補償法，および③ナビゲーションと運動補償情報に基づく高精度水中温度治療システム：内視鏡映像により計測した実時間臓器運動に基づく2次元臓器運動モデルの構築とこのモデルを用いた運動予測による追従精度・遅延補償法の開発を達成した．
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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
術前CT-術中3D超音波の実時間レジストレーションを実装した手術ナビゲーションシステムと，蓄積された事前(直前)術野画像情報による運動予測モデルを統合した臓器運動補償型手術ロボットシステムの試作を達成し，本研究の基盤となるシステムの実装を1年目で達成した．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究開発目標①ー④に基づき，以下のように開発研究を推進する．
①3次元超音波と高品位医用画像の高速フュージョンによる3Dナビゲーションの開発：開発したナビゲーションシステムをベースに術者への情報提示系インタフェースの開発と評価を進めると共に，これまでに開発した術中画像からの誘導対象自動抽出技術・異種画像レジストレーション技術の改良を進める．
②内視鏡等映像情報に基づく術中3次元臓器運動計測と運動補償法，および③ナビゲーションと運動補償情報に基づく高精度水中温度治療システム：開発した技術の改良を進めると共にWaFLES下での手術手技を行うロボットシステムの構築を行う．開発システムとしてWaFLES環境でのレーザ焼灼について組織学的な検討を行ないつつ，精密自動処置の対象と有用性をさらに明確にしながら画像誘導下WaFLESレーザ手術ロボットの構築を開始すると共に，内視鏡下での「自動縫合運針」ロボットの可能性について研究を進める．
④ナビゲーションと映像情報を元にした治療工程分析技術による手術環境・技能評価法：上記③により開発したロボットシステムにおいて治療工程分析による手技の効用と安全性の評価を行うべく，作業内容情報と作業結果情報を収集し分析する基盤技術の開発を開始する．
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