2018 Fiscal Year Annual Research Report
生体構造に適した、実空間に表示可能な四次元画像表示装置の開発とその臨床応用
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17H00857
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
鈴木 直樹 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (40147327)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
服部 麻木 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (90312024)
岡本 友好 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (00246381)
宮脇 剛司 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (70246445)
岡本 愛光 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (20204026)
花房 昭彦 芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (10547839)
橋爪 誠 九州大学, 先端医療イノベーションセンター, 名誉教授 (90198664)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 四次元画像表示装置 / 四次元データ / 手術ナビゲーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度前半で四次元表示装置の完成をめざし、前年度に作製した円柱上のミスト(霧)の流れを発生させる装置、小型プロジェクタ群の照射アセンブリ機構、画像処理システムを結合させ、装置の1号機を完成させる作業を行なった。また空間に結像させた画像に対する時空間分解能の計測法を開発するために幾何学モデルを使った実験法を考案した。これによりモニターに表示された画像の分解能を評価するために、空間上に表示された立体像の分解能を評価するための手法構築も行った。このために何種類かのテストパターンを作製して検討を行った。
そしてこの手法をもってドライファントムを用いた撮像と表示の実験を進め、開発装置の表示能力の検討を続けた。この結果、臨床医側の研究者と協議しながら表示画像の更なる解像度の向上の必要性に迫られた。
本年度中盤でミスト発生装置、小型プロジェクタ群の照射アセンブリ機構、画像処理システムのどの部分を改良すると、最終的な空間解像度がどのように向上するかを技術要素ごとに検討した。これに基づき本年度後半で１号機の再構築し、新たな構造を持つミスト発生装置の搭載を行った。また、小型プロジェクタ群の数を変更するとともに、各プロジェクタの空間的配置を変えることによる最終画像の変化を調べた。
これらの各技術要素の並列的な改良作業とともに、研究所内のCT装置と動物実験施設を用いてブタの臓器を使用した実験により、臓器内構造、血管走行これらの動的変化の認識率を検証していった。また研究所内の模擬手術室での照射実験を行い、診療各科の専門医による評価実験を行った。そして同時にナビゲーション手術使用時の画像を空間表示して、術前シミュレーションや手術計画にどのように利用できるかの検討も行った。
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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
前年度に作製したミスト装置、小型プロジェクタ群の照射アセンブリ機構、画像処理システムを結合させ、装置の1号機を完成させたが思った通りの空間解像度を持つ表示画像が得られなかった。しかし装置のどの部分を改良すると最終的な空間解像度がどのように向上するかを技術要素ごとに検討してこれを克服できた。これには今まで確かな手法のなかった、空間上に表示された立体像の分解能を評価するための手法の構築を行ったことが問題の洗いだしを明確化したと考える。このために製作した何種類かのテストパターンも適確に役立った。検討の結果、来年度の予算を繰り越して１号機の改良作業を行うことができ、結果的にほぼ順調な研究の進行状況を取り戻すことが出来たと考える次第である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本装置は単に研究室内で完成するだけでは無意味であり、臨床の現場で診断、治療に新たな知見、新たな可能性を生み出さなければ意味は無いものと思う。
この観点から臨床の他分野の専門医と協力し、それぞれの専門分野の中で表示すべき体内の4次元情報を的確に表示しうるかを評価していく姿勢を研究開発の最終段階まで保ち続けるつもりでいる。
さらに生体の解剖学的構造とその動態を空間に表示して利用することは、これまでの医学では行なわれていない事象であるゆえ、この表示法がどの様に医学を変えていくことができるのか、どこまでも新しい診断法、新しい手術を含む治療法につなげられるかを留意しつつ研究を進めていくつもりである。
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