2021 Fiscal Year Annual Research Report
レーザパルスジェットメスと血流画像計測を用いた形成外科皮弁形成術術中支援システム
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19K12764
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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, 教授 (50376597)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
矢野 智之 公益財団法人がん研究会, 有明病院 形成外科, 部長 (40537304)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 皮弁形成 / 難治性潰瘍 / 血流動態計測 / 画像処理 / 診断機器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度においては，高速度カメラシステムを用いて得られた透明ファントムの破砕画像と液溜まり形成からin silicoモデルである粒子法シミュレーションモデルを用いて脂肪組織を構築し，レーザーパルスジェットメスによる皮弁組織破砕時の液溜まり現象の破砕メカニズムを解析した．その結果，液溜まりへ突入した後発の液体ジェットが液溜まり外周をなぞるように高速に対流し組織破砕を行うことが示唆された．最終的に研究期間全体を通じ，（１）レーザーパルスジェットメスによる皮弁組織の微小血管を極力温存して皮弁を形成する手法の確立と，（２）再建術における移植皮弁組織の血流状態を把握する皮弁組織の血流動態を可視化するOpmapソフトウエアシステムを開発・改良して形成された皮弁組織の血流動態を定量的に把握できる手法の確立を行った．Opmapの特徴として，呼吸動や駆血解除に伴う解放感から無意識に身体を動かしてしまう体動の影響によって計測対象領域が動いて生じるモーションアーチファクトを効果的に除去する点が挙げられる．これはまず血流に変化を及ぼすほど圧迫させない程度に足を固定する固定具と，ソフトウエア画像処理として非剛体レジストレーションアルゴリズムを用いて，計測した全てのフレーム画像を基準となる画像の形状に合わせて変形させるソフトウエアを開発した．空間フィルタ処理をした上で画像変形行列のみ抽出し，色情報を保ったまま再度画像の変形を行う手法を考案し実装した．さらにカラーチャートマップを駆血する足と共に同時に撮影して基準に用いることで，画像処理アルゴリズムによって画像全体の意図しない色調変化を抑制する機能をソフトウエアに実装した．改良したOpmapソフトウエアを用いて健常者を被験者とした人間工学計測を行い，画像処理パラメータの最適化を行った．
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