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2012 Fiscal Year Research-status Report

Open MRIを用いた高精度消化器癌リンパ節ナビゲーション手術システムの開発

Research Project

Project/Area Number 24650298
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

掛地 吉弘  神戸大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80284488)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 富川 盛雅  九州大学, 大学病院, 准教授 (60325454)
池田 哲夫  九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (60585701)
長尾 吉泰  九州大学, 大学病院, その他 (70608968)
前原 喜彦  九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80165662)
橋爪 誠  九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90198664)
神代 竜一  九州大学, 大学病院, その他 (10631591)
沖 英次  九州大学, 大学病院, 助教 (70380392)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywordsコンピュータ外科学
Research Abstract

1) 拡張現実感(Augmented Reality)表示システムの開発
MRI で同定したボリュームデータを腹腔鏡の視野に重畳表示する拡張現実感表示ナビゲーションシステムを構築した。MRI ボリュームから高速に腫瘍や脈管を高速に抽出 (セグメンテーション)する技術は既に開発済みであり、これらを応用発展させている。特にMRI のボリュームデータを手術室で患者の座標系にレジストレーションする手法については、光式センサを座標系の基準に用い、患者の体表に付けたマーカーを参照点としたレジストレーション手法を実際の手術室環境で用いて精度評価・改良を行った。
2) 超常磁性酸化鉄製剤(SPIO)を用いたOpen MRI での胃癌センチネルリンパ節画像獲得
実験はファントムおよびブタを用いて行った。Open MRI 装置は九州大学に実験用で設置している0.3T AIRIS-II(日立メディコ製)を用いて行った。本装置は、既に手術室の環境を備えていることがメリットである。これまでにPreliminary な実験としてブタに小開腹をおき、胃前壁を切開し、粘膜下にSPIO 原液を注入し、MRI にて注入部近傍のリンパ節に信号変化が検出された。基礎的検討から動物実験を経て以下のデータを得ている。
1) ファントムでの基礎検討で超常磁性酸化鉄(SPIO, Resovist)1000倍希釈、MRIはT2強調、高速スピンエコーの条件にて脂肪とのコントラストが最大となった。2) ブタを用いたin vivoでの検討では胃粘膜下にSPIOを注入し20分後に、MRIにて5mm大のリンパ節が低信号に描出された。術中ナビゲーションシステムを構築し、腹腔鏡下にリンパ節生検が可能であった。3) 腹腔鏡下胃切除術を施行した胃癌7症例で術中にナビゲーションを行い、センチネルリンパ節を確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究は画像診断技術を内視鏡外科手術に取り入れ、ナビゲーション手術を確立・発展させることを目的としている。超常磁性酸化鉄製剤(SPIO)を用いたOpen MRI 画像での胃癌のセンチネルリンパ節およびリンパ節ネットワークを画像構築し、腹腔鏡での実視野画像に重畳して郭清すべきリンパ節の位置を示してくれるナビゲーションシステムの確立を目指している。これまでに、1) 拡張現実感(Augmented Reality)表示システムの開発:MRI で同定したボリュームデータを腹腔鏡の視野に重畳表示する拡張現実感表示ナビゲーションシステムを構築した。2) 超常磁性酸化鉄製剤(SPIO)を用いたOpen MRI での胃癌センチネルリンパ節画像獲得:実験はファントムおよびブタを用いて行った。Open MRI 装置は九州大学に実験用で設置している0.3T AIRIS-II(日立メディコ製)を用いて行った。
表示システムの開発、構築は終わり、動物を用いた基礎実験も進んでいる。データの検証、改良を重ね、臨床への応用を展開していきたい。

Strategy for Future Research Activity

MRI で同定したボリュームデータを腹腔鏡の視野に重畳表示する拡張現実感表示ナビゲーションシステムを構築し、ファントムおよび動物を用いて超常磁性酸化鉄製剤(SPIO)を用いたOpen MRI での胃癌センチネルリンパ節画像を獲得している。精度評価・改良を行った最適条件で、実臨床での症例検討を重ねる。充分なインフォームドコンセントの下に腹腔鏡下胃切除術においてヒト胃粘膜に内視鏡にてSPIO を注入し、MRI撮影を行う。本手法の有効性を明らかにするために以下の検討を行う。
①リンパ系の可視化に関する検討:
SPIOの濃度変化と撮像条件の検討;至適濃度のSPIOを投与し、投与後の経時的変化を明らかにする。MRI造影剤の投与効果の検討、支配リンパ節(センチネルノード)の可視化の検討を行う。
②腹部MRI撮像条件設定:低磁場MRI装置によるDiffusion Imagingによる腹部リンパ経路の可視化を試みる。
③リンパ節検出率の組織学的検討:郭清した切除リンパ節を用いてリンパ節のMRIデータを取得し、検出リンパ節を詳細に検討する。同時に、SPIOを取り込んだリンパ節の組織学的検討。MRIによるリンパ節直径と組織の対比をし、実臨床での本手法によるリンパ節検出率を明らかにする。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

本研究を遂行する上で必要な設備として、Open MRI、MRI 対応手術台および手術機器、光学式位置センサ、超音波内視鏡プローブなど、主に現有する機器、施設を用いて行う予定である。
動物実験を行うため、動物購入、飼育費を設定した。
その他に本研究の研究成果発表、論文投稿のための経費を算定した。

  • Research Products

    (22 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Progression from laparoscopic-assisted to totally laparoscopic distal gastrectomy: comparison of circular stapler (i-DST) and linear stapler (BBT) for intracorporeal anastomosis2013

    • Author(s)
      Ikeda T, Kawano H, Hisamatsu Y, Ando K, Saeki H, Oki E, Ohga T, Kakeji Y, Tsujitani S, Kohnoe S, Maehara Y.
    • Journal Title

      Surg Endosc.

      Volume: 27(1) Pages: 325-332

    • DOI

      10.1007/s00464-012-2433-y.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Esophageal replacement by colon interposition with microvascular surgery for patients with thoracic esophageal cancer: the utility of superdrainage.2013

    • Author(s)
      Saeki H, Morita M, Harada N, Egashira A, Oki E, Uchiyama H, Ohga T, Kakeji Y, Sakaguchi Y, Maehara Y.
    • Journal Title

      Dis Eshophagus

      Volume: 26(1) Pages: 50-56

    • DOI

      10.1111/j.1442-2050.2012.01327.x.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formulation of wire control mechanism for surgical robot to create virtual reality environment aimed at conducting surgery inside the body.2013

    • Author(s)
      Suzuki N, Hattori A, Ieiri S, Tomikawa M, Kenmotsu H, Hashizume M.
    • Journal Title

      Stud Health Technol Inform

      Volume: 184 Pages: 424-30

    • DOI

      10.3233/978-1-61499-209-7-424

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pure laparoscopic hepatectomy in semiprone position for right hepatic major resection.2013

    • Author(s)
      Ikeda T, Mano Y, Morita K, Hashimoto N, Kayashima H, Masuda A, Ikegami T, Yoshizumi T, Shirabe K, Maehara Y.
    • Journal Title

      J Hepatobiliary Pancreat Sci.

      Volume: 20(2) Pages: 145-50.

    • DOI

      10.1007/s00534-012-0558-y.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Laparoscopic resection for gastrointestinal stromal tumors in the stomach.2012

    • Author(s)
      Kakeji Y, Nakanoko T, Yoshida R, Eto K, Kumashiro R, Ikeda K, Egashira A, Saeki H, Oki E, Morita M, Ikeda T, Maehara Y
    • Journal Title

      Surg Today

      Volume: 42(6) Pages: 554-558

    • DOI

      10.1007/s00595-011-0072-x.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lymph node metastasis from cancer of the esophagogastric junction, and determination of the appropriate nodal dissection.2012

    • Author(s)
      Kakeji Y, Yamamoto M, Ito S, Sugiyama M, Egashira A, Saeki H, Morita M, Sakaguchi Y, Toh Y, Maehara Y.
    • Journal Title

      Surg Today

      Volume: 42(4) Pages: 351-358

    • DOI

      10.1007/s00595-011-0114-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quality of life after laparoscopy-assisted pylorus-preserving gastrectomy: an evaluation using a questionnaire mailed to the patients.2012

    • Author(s)
      Tomikawa M, Korenaga D, Akahoshi T, Kohshi K, Sugimachi K, Nagao Y, Tsutsumi N, Takenaka K, Kakeji Y, Hashizume M, Maehara Y.
    • Journal Title

      Surg Today

      Volume: 42(7): Pages: 625-632.

    • DOI

      10.1007/s00595-012-0182-0.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Patterns and time of recurrence after complete resection of esophageal cancer.2012

    • Author(s)
      Sugiyama M, Morita M, Yoshida R, Ando K, Egashira A, Takefumi O, Saeki H, Oki E, Kakeji Y, Sakaguchi Y, Maehara Y
    • Journal Title

      Surg Today

      Volume: 42(8) Pages: 752-758

    • DOI

      10.1007/s00595-012-0133-9.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rigid and flexible endoscopic rendezvous in spatium peritonealis may be an effective tactic for laparoscopic megasplenectomy: significant implications for pure natural orifice translumenal endoscopic surgery.2012

    • Author(s)
      Tomikawa M, Akahoshi T, Kinjo N, Uehara H, Hashimoto N, Nagao Y, Kamori M, Kumashiro R, Maehara Y, Hashizume M.
    • Journal Title

      Surgical Endoscopy

      Volume: 26(12) Pages: 3573-9

    • DOI

      10.1007/s00464-012-2369-2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] [Robotic surgery for cancer treatment].2012

    • Author(s)
      Oouchida K, Ieiri S, Kenmotsu H, Tomikawa M, Hashizume M.
    • Journal Title

      Gan To Kagaku Ryoho

      Volume: 39(1) Pages: 1-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Totally laparoscopic colectomy with intracorporeal anastomosis achieved using a laparoscopic linear stapler: experience of a single institute.2012

    • Author(s)
      Ikeda T, Kabasima A, Ueda N, Yonemura Y, Ninomiya M, Nogami M, Fujii K, Mashino K, Tashiro H, Sakata H.
    • Journal Title

      Surg Today.

      Volume: 42(1) Pages: 41-5

    • DOI

      10.1007/s00595-011-0003-x.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Augmented reality navigation system for laparoscopic splenectomy in children based on preoperative CT image using optical tracking device.2012

    • Author(s)
      Ieiri S, Uemura M, Konishi K, Souzaki R, Nagao Y, Tsutsumi N, Akahoshi T, Ohuchida K, Ohdaira T, Tomikawa M, Tanoue K, Hashizume M, Taguchi T.
    • Journal Title

      Pediatr Surg Int

      Volume: 28(4) Pages: 341-6

    • DOI

      10.1007/s00383-011-3034-x.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 胃・大腸癌組織におけるCXCL12/CXCR4発現による浸潤転移の分子機序とその制御2012

    • Author(s)
      掛地 吉弘、増田 隆伸、安藤 幸滋、佐伯 浩司、沖 英次、大賀 丈史、辻谷 俊一、鴻江 俊冶、米満 吉和、前原 喜彦
    • Organizer
      第67回日本消化器外科学会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場
    • Year and Date
      20120718-20120720
    • Invited
  • [Presentation] コンピューター診断支援システムNewVESを応用した消化器外科領域の治療シミュレーション2012

    • Author(s)
      富川 盛雅、小田 昌宏、神代 竜一、赤星 朋比古、橋本 直隆、長尾 吉泰、掛地 吉弘、森 健策、前原 喜彦、橋爪 誠
    • Organizer
      第67回日本消化器外科学会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場
    • Year and Date
      20120718-20120720
    • Invited
  • [Presentation] 完全腹腔鏡下幽門側胃切除における三角吻合(Book Binding法)の工夫2012

    • Author(s)
      安藤 幸滋、佐伯 浩司、池田 哲夫、神代 竜一、沖 英次、大賀 丈史、掛地 吉弘、辻谷 俊一、鴻江 俊治、前川 喜彦
    • Organizer
      第67回日本消化器外科学会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場
    • Year and Date
      20120718-20120720
    • Invited
  • [Presentation] OMRI装置を利用した広範囲レドックスイメージングを実現するESR局所コイルロボット.

    • Author(s)
      豊田和孝, 村田正治, 橋爪 誠
    • Organizer
      第51回 日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      福岡
  • [Presentation] 手術支援ロボットの開発

    • Author(s)
      橋爪 誠
    • Organizer
      第112回日本外科学会定期学術集会
    • Place of Presentation
      千葉
  • [Presentation] 九州大学病院におけるロボット手術の普及へ向けた取り組み-ロボット外科医の教育と新規国産手術支援ロボットの研究開発-.

    • Author(s)
      家入里志, 宗崎良太, 長尾吉泰, 大内田研宙, 赤星朋比古, 大平 猛, 富川盛雅, 田口智章, 橋爪 誠
    • Organizer
      第112回日本外科学会定期学術集会
    • Place of Presentation
      千葉
  • [Presentation] 医科におけるロボット手術の最前線.

    • Author(s)
      橋爪 誠
    • Organizer
      第22回日本顎変形症学会総会
    • Place of Presentation
      福岡
  • [Presentation] Recent advances in robotic surgery.

    • Author(s)
      Hashizume M
    • Organizer
      The Korean Journal of Endourology
    • Place of Presentation
      Korea
  • [Presentation] A newly-developed novel konjak Complex Marker (KCM) for MRI-guided intra-abdominal surgery.

    • Author(s)
      徐 号, 橋爪 誠
    • Organizer
      第51回 日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      福岡
  • [Presentation] MRIガイド腹腔内臓器手術に対応する生体内用蒟蒻コンプレックスマーカーの開発

    • Author(s)
      徐 号, 富川盛雅, 植村宗則, 家入里志, 橋爪 誠
    • Organizer
      第51回 日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      福岡

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Published: 2014-07-24  

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