2017 Fiscal Year Annual Research Report
Anatomical structure-driven endoscopic surgery assistance – toward contents-based surgical navigation
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17H00867
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
森 健策 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (10293664)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北坂 孝幸 愛知工業大学, 情報科学部, 准教授 (00362294)
小田 昌宏 名古屋大学, 情報学研究科, 助教 (30554810)
三澤 一成 愛知県がんセンター(研究所), 分子腫瘍学部, 研究員 (70538438)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | コンピュータ外科 / 画像処理 / 知能ロボティクス / 医用画像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
解剖学的構造空間での対応付けに基づく内視鏡手術ナビゲーション、すなわち、解剖構造ドリブン型内視鏡手術支援手法の開発とその診断治療への応用を目指し、平成29年度は「解剖構造ドリブン型内視鏡手術支援の学術的概念の確立」に関する以下の研究項目を実施した。
(1) 解剖構造ドリブン型内視鏡手術支援の学術的概念の確立：解剖構造情報に基づいた画像統合、情報統合に必要とされる解剖学的構造表現手法、解剖構造ドリブン型内視鏡手術支援において実現すべき機能などを多面的に検討した。
(2) 腹部臓器形状数理表現法の検討：腹部臓器や血管の形状を数理的に表現する方法を検討した。臓器形状の変形などにも対応するため、手術操作によって生じる変形などを数理的に表現する手法を検討した。ここでは胃・膵臓がん手術を対象として、胃・膵臓周辺の血管を対象とする。血管構造はバリエーションに富むため、芯線構造の変形で血管形状の変形を表現する手法を検討した。
(3) 超精密局所解剖表現法の検討：胃・膵臓がん手術に関連する微細な脈管並びにリンパ節の局所解剖を表現する方法を検討する。胃・膵臓がん手術では、これらの解剖学的構造に基づき支援を行う必要がある。そのため、膵管などを含む微細脈管、支配血管との相対位置で記述されるリンパ節位置など、局所解剖を適切に記述する方法を検討した。
(4) 内視鏡映像アノテーションデータベースの検討と構築：解剖構造認識に機械学習の枠組みの利用などが考えられる。そのためには内視鏡映像とそのアノテーションデータベースの構築が重要である。内視鏡映像中の血管構造などをアノテーションしたデータベースを構築するソフトウエアの作成，ならびに，データベースの構築を行った。
(5) 局所解剖学的構造データベースの構築：胃・膵臓周辺の局所解剖学的構造を含むデータベースを構築した。
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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
「解剖構造ドリブン型内視鏡手術支援の学術的概念の確立」に関する各研究項目は予定通り進展している。腹部臓器形状数理表現法の検討及び、超精密局所解剖表現法の検討では、臓器構造から微細構造までをディープラーニングを用いたネットワーク構造及びグラフ表現で表し、高い精度でモデル化することができた。内視鏡映像アノテーションデータベースの検討と構築では、手術映像の取り扱いに適したアノテーションツールの開発を行い、データベース作成の基盤確立とデータ蓄積を行った。
今後の研究推進に必要となる基盤手法とツールが整備され、今年度だけでなく今後も研究を強力に推進することが可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
CT画像上の解剖学的構造及び微細解剖学的構造認識手法の高精度化を実現する。内視鏡映像からの解剖学的構造認識手法の性能向上も図り、解剖学的サーボイング実現に向けた高精度認識技術を確立する。また、解剖学的サーボイングに用いるロボット制御技術の検討も進めていき、手術支援のための認識及び制御技術整備を行う。
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[Journal Article] Application of three-dimensional print in minor hepatectomy following liver partition between anterior and posterior sectors2018
Author(s)
Tsuyoshi Igami, Yoshihiko Nakamura, Masahiro Oda, Hiroshi Tanaka, Motoi Nojiri, Tomoki Ebata, Yukihiro Yokoyama, Gen Sugawara, Takashi Mizuno, Junpei Yamaguchi, Kensaku Mori, Masato Nagino
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Journal Title
ANZ Journal of Surgery
Volume: 88
Pages: 882-885
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Automated mediastinal lymph node detection from CT volumes based on intensity targeted radial structure tensor analysis2017
Author(s)
Hirohisa Oda, Kanwal K. Bhatia, Masahiro Oda, Takayuki Kitasaka, Shingo Iwano, Hirotoshi Homma, Hirotsugu Takabatake, Masaki Mori, Hiroshi Natori, Julia A. Schnabel, Kensaku Mori
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Journal Title
Journal of Medical Imaging
Volume: 4
Pages: 044502
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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