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

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24650298
• Research Institution: Kobe 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, その他 (60325454) ; 池田 哲夫 九州大学, 大学病院, 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, 学内共同利用施設等, 教授 (90198664) ; 神代 竜一 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 研究員 (10631591) ; 沖 英次 九州大学, 大学病院, 講師 (70380392)
• 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

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

研究活動を進行させる上で、平成26年度に多額に使用予定のため。
平成26年度と合算して使用する。

Research Products

• [Journal Article] Extent of arterial tumor enhancement measured with preoperative MDCT gastrography is a prognostic factor in advanced gastric cancer after curative resection. (2013)
  • Author(s): Komori M, Asayama Y, Fujita N, Hiraka K, Tsurumaru D, Kakeji Y, Honda H.
  • Journal Title: AJR Am J Roentgenol. Volume: 201(2) Pages: 253-261
  • DOI: 10.2214/AJR.12.9206.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Surgical outcomes in the newly introduced phase of intracorporeal anastomosis following laparoscopic distal gastrectomy is safe and feasible compared with established procedures of extracorporeal anastomosis. (2013)
  • Author(s): Kanaji S, Harada H, Nakayama S, Yasuda T, Oshikiri T, Kawasaki K, Yamamoto M, Imanishi T, Nakamura T, Suzuki S, Tanaka K, Fujino Y, Tominaga M, Kakeji Y.
  • Journal Title: Surg Endosc. Volume: - Pages: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Progression from laparoscopic-assisted to totally laparoscopic distal gastrectomy: comparison of circular stapler (i-DST) and linear stapler (BBT) for intracorporeal anastomosis. (2013)
  • 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] Total Laparoscopic Distal Gastrectomy for Elderly Patients with Gastric Cancer. (2013)
  • Author(s): Oki E., Sakaguchi Y., Ohgaki K., Saeki H., Ikegami T., Minami K., Yamashita Y., Toh Y., Soejima Y., Ando K., Mimori K., Watanabe M., Sugimachi K., Uchiyama H., Yoshizumi T., Kawanaka H., Morita M., Ikeda T., Maehara Y.
  • Journal Title: Fukuoka Acta Medica Volume: 104(9) Pages: 290-298
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Image-guided laparoscopic surgery in an open MRI operating theater. (2013)
  • Author(s): Tsutsumi N, Tomikawa M, Uemura M, Akahoshi T, Nagao Y, Konishi K, Ieiri S, Hong J, Maehara Y, Hashizume M.
  • Journal Title: Surg Endosc. Volume: 27(6) Pages: 2178-84
  • DOI: 10.1007/s00464-012-2737-y.
• [Journal Article] Robotic surgery for cancer. (2013)
  • Author(s): Ohuchida K, Hashizume M.
  • Journal Title: Cancer J. Volume: 19(2) Pages: 130-2
  • DOI: 10.1097/PPO.0b013e31828da251
• [Journal Article] An augmented reality navigation system for pediatric oncologic surgery based on preoperative CT and MRI images. (2013)
  • Author(s): Souzaki R, Ieiri S, Uemura M, Ohuchida K, Tomikawa M, Kinoshita Y, Koga Y, Suminoe A, Kohashi K, Oda Y, Hara T, Hashizume M, Taguchi T.
  • Journal Title: J Pediatr Surg. Volume: 48(12) Pages: 2479-83
  • DOI: 10.1016/j.jpedsurg.2013.08.025.
• [Presentation] 外科療法 (2013)
  • Author(s): 掛地 吉弘
  • Organizer: 第11回日本臨床腫瘍学会学術集会
  • Place of Presentation: 宮崎
  • Year and Date: 20130829-20130831
• [Presentation] 胃癌腹膜播腫に対する治療と展開 (2013)
  • Author(s): 掛地 吉弘
  • Organizer: 第113回日本外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20130411-20130413
• [Presentation] 腹腔鏡下前方切除術におけるリニアステープラーを用いた新しい吻合法の開発 (2013)
  • Author(s): 沖 英次、池田 哲夫、安藤 幸滋、井田 智、 木村 和恵、佐伯 浩司、森田 勝、楠本 哲也、 前原 喜彦
  • Organizer: 第113回日本外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20130411-20130413
• [Book] Patient Surveillance After Cancer Treatment, Current Clinical Oncology. (2013)
  • Author(s): Kakeji Y, Morita M, Maehara Y. Stomach Carcinoma Surveillance Counterpoint: Japan. Johnson FE, et al.
  • Total Pages: 538
  • Publisher: Springer Science + Business Media