2017 Fiscal Year Research-status Report
正規化・データベース化した病理DICOMの探索による術中患部移動変形計算について
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17K00420
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| Research Institution | Osaka Electro-Communication University |
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Principal Investigator |
渡邊 郁 大阪電気通信大学, 総合情報学部, 教授 (50298832)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大西 克彦 大阪電気通信大学, 総合情報学部, 准教授 (20359855)
陳 延偉 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (60236841)
埜中 正博 関西医科大学, 医学部, 教授 (90577462)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ブレインシフト / DICOM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、患者の術前や術後（術中MRIが導入されれば術中）のDICOMを正規化し、それらからDICOM脳の濃淡値の粘性・弾性・剛性・塑性などのパラメータを探索し、症例・年齢・性別などを軸としたブレインシフトデータベースを作成することである。
現在、患者の脳DICOMをCT/MRIで計測し、現在データを収集中を行っている。脳DICOMデータの使用を患者に承諾とりながらそのデータを使用し、器官（脳腫瘍・動脈瘤・血管・神経）をセグメンテーション化の作業を行っている。
また脳DICOMのすべてのボクセルに粘性・弾性・剛性・塑性などの物理パラメータを推定し、変形をシミュレーションするソフトウエアを作成し小規模のデータでそのソフトウェアの検証を行っている。その変形の正確さ評価するにあたり脳の特徴点を追跡する必要があり、実3D脳画像での特徴点とシミュレーションに得られた3D脳画像の特徴点の一致度を求める必要がある。特徴点を脳の血管にとり3次元的にマッチングすることが良さそうでありそのアルゴリズムの設計している。しかし、現在までプログラムはまだ通常のCPUで動作するだけであり、GPGPU版まで手が回っていない。
データベースは、患者の症例・年齢・性別、脳DICOM画像、手術映像等の最小限のデータからなるように設計するともに、3D Slicerを利用して多数の患者の脳DICOMを比較・評価し、それらの特徴量を患者の個人差に依らないようにするためのDICOMデータ正規化方法を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初予期したより手術の件数が少なく脳のDICOMデータの収集が進まず、全体的に進捗が遅れている。現在、逐次データが得られ次第、、器官のセグメンテーション化を行っているところである。
脳DICOMのすべてのボクセルに粘性・弾性・剛性・塑性などの物理パラメータを推定し、変形をシミュレーションするソフトウエアは一応完了しているものの推定に必要な大規模データを待つ状況となっている。また計画では、GPGPUを用いた並列バージョンや、手術中の医師に強調して示したい器官をその進行に応じて強調色にしたり、手術に無関係な器官の透明度を高めたりできる３次元可視化ソフトウエアはまだ開発に至っていない。データベースの仕様策定は完了しているが、データ不足のため検討したいくつかの正規化手法を試すには至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、脳DICOMデータの収集が遅れているので、その取集とその器官（脳腫瘍・動脈瘤・血管・神経）をセグメンテーション化を完了し、それらのデータをすべてデータベース入力する必要がある。また現在ありセグメンテーション手法を改良し分類精度をより向上させる。
変形過程を再現するシミュレータに特徴点を脳の血管にとり3次元的にマッチングし評価する部分を実装し精度の向上を図りシミュレーション精度の評価実験を行う。また現在遅れている大規模な脳のDICOMデータを用いて粘性・弾性・剛性・塑性などの物理パラメータをより正解に推定し評価・検討を行う予定である。手術中、医師に強調して示したい器官をその進行に応じて強調色にしたり、手術に無関係な器官の透明度を高めたりできる３次元可視化ソフトウエアを製作し、それらのリアルタイム性を高めるためGPGPUを用いて並列処理を行うようにする。これらのシミュレーション精度及びそのリアルタイム性を評価するとともに、切開手術がよりしやすくなるように実用的にシステムを改善する。
また多くの脳DICOMデータをデータベース化し、症例・性別・年齢、脳DICOM画像を元に、多くのブレインシフトを正規化するソフトウエアを開発する。現在、データベースは患者の症例・年齢・性別、脳DICOM画像、特徴点３次元画像からなるが、もっと多くの種類の有意なデータを取り扱えるように、データベースの拡張を検討する。
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| Causes of Carryover |
脳手術の件数が予定したよりも少なく脳DICOMデータが集まらず全体的にソフトウエアの開発・評価が遅れているため
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