心臓手術計画学習システムの開発

Research Project

Project/Area Number	04J01851
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Research Field	Dynamics/Control
Research Institution	Kyushu University (2005) Kyushu Institute of Technology (2004)
Research Fellow	徳安達士九州大学, 大学院・工学研究院, 特別研究員(PD)
Project Period (FY)	2004 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000) Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000) Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords	医用ロボティクス / 教育支援システム / VRシステム / CT画像 / 口内法X線撮影法 / 左室形成術 / 心機能評価 / 心筋触診 / 心臓モデリング
Research Abstract	歯科診療では,虫歯や歯周病などの診断に口内法X線撮影法が用いられている.口内法X線撮影は,患者口腔内に小型フィルムを挿入し,適切な位置と姿勢に固定する.次いで,X線照射範囲を決める指示コーンを患者の口外に設置し,X線を照射して画像を得る.本研究の目的は,従来の口内法X線撮影訓練法(模型,X線照射器,フィルム,写真現像などが不可欠)の訓練効率を向上させるために,VRを用いた口内法X線撮影訓練装置の開発を行う. X線画像は,いわば組織の透視投影像であることから,本研究はフィルムと指示コーンの三次元位置,ならびに歯の形状・X線吸収率に関するデータを得れば,口内法X線撮影をシミュレーション可能であると考えた.本研究では,始めに,PHANToM Omniを用いて,フィルムと指示コーンの位置姿勢計測を行った.また,歯の形状とX線吸収率データにはCT画像データを用いた.これらのデータを透視投影変換の原理に基いて構築したX線画像生成アルゴリズムに入力することで,PC画面上に口内法X線画像を出力した.シミュレーションで得られた画像は,更新速度と画質ともに歯科医から良好な評価を受けた.ただし,PHANToM Omniを用いて構築した装置は,PHANToM Omniの位置決め精度が低いことと,装置自体が机上サイズであることから訓練効果は望めないとの指摘を受けた. 本研究は,装置全体を設計し直すことで,実技試験機としての利用も期待できる訓練装置へと発展させた.ここでは,実際の口内法X線撮影装置の指示コーン位置決め装置と同スケールの位置決め装置をシミュレータ用に構築した.位置決め装置はリンク機構を用いて設計し,各関節に取り付けた角度センサの値と順運動学計算によって位置姿勢推定を行った.位置決め装置の設計に際しては,位置推定精度度,可操作度,重量を対象とした評価関数を用い,リンク長の最適設計を行った.