2017 Fiscal Year Annual Research Report
Production and evaluation of a smart navigation system for liver surgery by matching real and virtual depth images based on parallel processing of GPU
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26289069
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| Research Institution | Osaka Electro-Communication University |
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Principal Investigator |
登尾 啓史 大阪電気通信大学, 総合情報学部, 教授 (10198616)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小枝 正直 大阪電気通信大学, 総合情報学部, 准教授 (10411232)
大西 克彦 大阪電気通信大学, 総合情報学部, 准教授 (20359855)
海堀 昌樹 関西医科大学, 医学部, 准教授 (30333199)
陳 延偉 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (60236841)
權 雅憲 関西医科大学, 医学部, 教授 (70225605)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | Zバッファリング / 手術ナビゲーション / GPGPU / 並列処理 / 深度画像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（項目１）の「術前にCT/MRIスキャンしたDICOMから３脈管や癌組織を抽出し、それらをSTL多面体に変換し、仮想肝臓STLと実肝臓 の位置・姿勢および形状を合致させる。」は、手動では、動作入力装置の種類や個数を変えて、最も合致させやすい組み合わせを求めた。一方、半自動では、SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）における合致精度を評価した。
（項目２）の「実肝臓の挙動を深度カメラでリアルタイム計測し、その深度画像と仮想肝臓STLのzバッファが合致するよう、仮想肝臓STLを平行・回転・変形させる。」については、無影灯2台が術部を照射する手術室で、追従アルゴリズムを最急降下法から焼きなまし法に変更したり、遮光フィルタで無影灯を蓋ったりして、許容精度1㎝が得られるようにした。
（項目３）の「肝臓表面の形状変化に伴って、肝臓内部の３脈管や癌組織のSTL多面体の頂点のZ座標を更新し、それらの多面体を独立に変形させる。」は、各種の物理パラメータを変更することで一定の追従性が確認できた。
（項目４）の「メス先から3脈管および癌組織までの距離を閾値処理し、それらに過度に接近した場合、色彩・音声・振動で医師に注意を喚起する。」、および（項目５）の「直近のメス動作ベクトル、メス先端と３脈管上および癌組織上の近接2点ベクトル、およびそれらのユークリッド距離を利用することで、次に推奨されるメス動作ベクトルを実時間で医師に提示する。」は完成した。メス先と血管の距離が小さすぎて危険な場面では、背景色を代えたり、音声や振動で知らせたり、メスに取り付けたLED表示器で知らせたりした。
これらより、医師のメスを最適誘導する手術ナビゲータシステムが完成した。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Book] Augmented Reality Navigation System for Robot-Assisted Laparoscopic Partial Nephrectomy2017
Author(s)
Atsushi Sengiku, Masanao Koeda, Atsuro Sawada, Jin Kono, Naoki Terada, Toshinari Yamasaki, Kiminori Mizushino, Takahiro Kunii, Katsuhiko Onishi, Hiroshi Noborio, Osamu Ogawa
Total Pages
10(575-584)
Publisher
Lecture Notes in Computer Science book series (LNCS, volume 10289), Springer Cham
ISBN
978-3-319-58636-6
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