2017 Fiscal Year Research-status Report
Computer assisted intractable ulcer surgery navigation with image analysis software and projection mapping system for dynamic blood flow of lower limb
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16K01421
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
荒船 龍彦 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (50376597)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大越 康晴 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (10408643)
本間 章彦 東京電機大学, 理工学部, 教授 (20287428)
鷲尾 利克 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (40358370)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 血流動態可視化 / プロジェクションマッピング / 末梢性動脈疾患 / 糖尿病 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で開発する血流動態画像計測ソフトウエアのアルゴリズムは，被験者の下肢駆血と駆血解除に伴う皮膚色調の変化をビデオカメラで計測し，その後得られた動画から赤色変化分のみを抽出して輝度値変化を強調処理して処理画像を取得する．当該年度はこれまでに開発したソフトウエアについて，共同研究者である医師の意見のフィードバック，血流動態画像のプロジェクションマッピングシステムの開発を行った．
ソフトウエアについては，健常者を被験者とした実験ではおおむね良好な血流情報が得られたことを確認した．プロジェクションマッピングシステムは，駆血と駆血解除に伴う血流計測，足肢の三次元形状計測，PCでの画像処理による血流動画導出，プロジェクションマッピング投影用三次元データ変換，プロジェクタより投影，のプロセスから成る．前年度までに開発，評価した試作システムでは操作や投影について熟練度の違う人間が担当することで，投影誤差や投影準備時間にばらつきが生じることが明らかとなった．そこで足肢，三次元センサ，血流計測用カメラ，投影用プロジェクタを全て固定位置にセットできるOpmap Stageを開発し，本システムを用いた血流動態動画の被験者皮膚表在へのプロジェクションマッピングにおいて，投影画像中心部では0～8mm，画像周縁部では最大25mmの誤差での投影が可能であることを確認した．本システムを用いた臨床研究の準備段階として，手術室へOpmap Stageを持ち込み，健常者を被験者とした計測から投影までの一連の操作を実施し，20分程度で投影まで完了することを確認した．医師からは一番処理時間がかかるのは画像処理での血流動画導出のプロセスであり，この処理の簡便化，短時間化が手術現場での利便性に繋がるため，改良案として強く要望があり次年度で着手する予定である．
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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
研究実施計画において当該年度に予定していた『処理画像から血流不全を示す定量的指標の導出』については，末梢性動脈疾患（PAD）患者に協力いただいて実施できた計測が未だ3例しかなく，統計的有意差を示すほどの指標を得るには至らなかった．現在，共同研究機関での倫理委員会申請を改めて行う必要があり，審査が通れば早急に患者のスカウトと計測に入る予定である．
一方，プロジェクションマッピングシステムの構築については当該年度中にプロジェクションマッピング時に必要な三次元データのレジストレーションソフトウエアの開発および評価実験による妥当性検証を行った．また医師に開発したソフトウエアを使用してもらい，処理スピードやインターフェイスについて改善希望を収集したので最終年度に向けて完成度を高めていく具体的案をまとめた．研究の成果は国内学会で1件の発表であった．
前者の定量的指標導出については，平成29年度に患者データの計測を増強する予定であり，研究計画全体としては大きな齟齬が無いと判断し，（２）おおむね順調に進展とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
血流動態解析ソフトウエアについてはアルゴリズムを確立し，ソフトウエアが完成した．さらに医療従事者も簡便に使えるよう平成29年度内に医療従事者と共に改良すべき箇所の洗い出しが終わったため，平成30年度はさらに使用感を向上させ，使いやすいソフトウエアとしてのインターフェイス部分や処理速度の向上を行い，総合的な完成度を高める予定である．さらに血流情報のプロジェクションマッピングシステムに関しては，最終年度までに完成予定であった三次元データ作成と三次元データ投影のシステムを前倒しで開発でき，ほぼ完成形となったため，平成30年度では実際に足肢血流の計測を集中的に行う予定である．難治性潰瘍患者での計測は未だ3例しか計測ができていないが，引き続き関連機関への働きかけを行い，臨床研究に繋がるよう努力を続けて行く．健常者については完成したシステムを用い，10例の計測を予定している．
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Research Products
(1 results)
