MRI誘導手術のためのリアルタイム臓器移動・変形トラッキングに関する研究

• Project/Area Number: 04J11488
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Medical systems
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 徳田 淳一 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 生体医工学 / コンピュータ外科 / 医用画像処理 / 磁気共鳴画像診断装置 / 手術ナビゲーション / 磁気共鳴診断装置

Research Abstract

臨床現場での臓器移動・変形トラッキングを実現するため、前年度に開発したMRIによる4次元撮像法「Adaptive 4D Scan」の臨床用MRI装置への実装方法を見直し、制御ソフトエア及びデータ収集・処理ソフトウェアを新たに開発し直した。これにより撮像時のシステムの安定性が向上し、ボランティアや手術中の患者を含めた、幅広い条件下での撮像が可能となった。評価実験としては、(1)ファントムによる4次元撮像実験、(2)ボランティアの肝臓撮像実験、(3)MRI誘導手術の臨床中の全身麻酔下の患者の肝臓撮像実験の3つを行った。(1)においては、提案手法は撮像結果が撮像対象の動きかたに大きく影響を受けるため、撮像中のファントムの動きの制御が評価実験での重要な要素となる。本研究ではヒトの呼吸メカニズムを単純な力学モデルとしてモデル化し、麻酔機ベンチレータによって呼吸に伴う臓器の動きを再現する呼吸モデルファントムを作成して撮像を行った。その結果10-20分程度の撮像時間で呼吸1周期分の4次元画像を得られることが示されたと同時に、撮像の際のパラメータや撮像エンコーディング方向の設定方向と画質の関係を明らかにした。また(2)では呼吸下でのヒトの肝臓の撮像においても提案手法が有用であることを確認した。(3)においては手術中という限られた時間で肝臓の4次元撮像が可能であること、また得られた4次元画像により肝臓及び肝腫瘍の動きのトラッキングを実現したことを示した。以上の実験により、本研究の目的であるMRI誘導手術のための臓器移動・変形トラッキング法を実現した。

Research Products

• [Journal Article] Adaptive 4-D Scan for Real-time Intraoperative MRI (2007)
  • Author(s): Junichi Tokuda
  • Journal Title: 20th International Congress and Exhibition, Computer Assisted Radiology and Surgery(CARS 2007) Pages: 290-292
• [Journal Article] MRI誘導手術のための3次元動画像提示に関する研究 (2007)
  • Author(s): 徳田 淳一
  • Journal Title: 第4回生活支援工学系学会連合大会 論文集 Pages: 77-77
  • NAID: 130001056486
• [Journal Article] New 4-D Imaging for Real-time Intraoperative MRI : Adaptive 4-D Scan (2006)
  • Author(s): Junichi Tokuda
  • Journal Title: The 9th Annual International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention-MICCAI2007 Lecture Notes in Computer Science(LNCS) 2879 Pages: 454-461
• [Journal Article] MRIから三次元動画像の生成 (2006)
  • Author(s): 廖 洪恩
  • Journal Title: 画像ラボ 9月号 Pages: 46-50
• [Journal Article] Real-Time Organ Motion Tracking and Fast Image Registration System for MRI-Guided Surgery (2006)
  • Author(s): Junichi Tokuda, Masaya Hirano, Tetsuji Tsukamoto, Takeyoshi Dohi, Nobuhiko Hata
  • Journal Title: Systems and Computers in Japan Vol.37, No.1 Pages: 83-92
• [Journal Article] MRI誘導手術のためのAdaptive 4D Scan法の開発 (2005)
  • Author(s): 徳田淳一, 森川茂廣, 塚本鉄二, Hasnine A Haque, 土肥健純, 波多伸彦
  • Journal Title: 第33回日本磁気共鳴医学会大会 講演抄録集 25 Pages: 153-153
• [Journal Article] Adaptive 4D Scanによる術中MRIのリアルタイム性向上に関する研究 (2005)
  • Author(s): 徳田淳一, 森川茂廣, Hasnine A Haque, 塚本鉄二, 松宮潔, 廖洪恩, 正宗賢, 土肥健純
  • Journal Title: 第14回日本コンピュータ外科学会大会・第15回コンピュータ支援画像診断学会大会合同論文集 Pages: 173-174
  • NAID: 10025683427
• [Journal Article] 小型鞍型コイルを用いたMRIにおける撮像範囲の基礎的評価 (2005)
  • Author(s): 浦野克紀, 徳田淳一, 土肥徹次, 松宮潔, 正宗賢, 廖洪恩, 森川茂廣, 土肥健純
  • Journal Title: 第14回日本コンピュータ外科学会大会・第15回コンピュータ支援画像診断学会大会合同論文集 Pages: 171-172
• [Journal Article] MR撮像用の傾斜磁場を利用するトラッキングシステム,EndoScoutの有効性と問題点 (2005)
  • Author(s): 森川茂廣, 犬伏俊郎, 出村公一, 村上耕一郎, 来見良誠, 仲成幸, 塩見尚礼, 谷徹, Hasnine A Haque, 徳田淳一
  • Journal Title: 第14回日本コンピュータ外科学会大会・第15回コンピュータ支援画像診断学会大会 合同論文集 Pages: 167-168
  • NAID: 10025683419
• [Journal Article] MRI誘導手術のための高速臓器トラッキング・画像レジストレーションの基礎的評価 (2004)
  • Author(s): 徳田 淳一
  • Journal Title: 第2回生活支援工学系連合大会(第20回ライフサポート学会大会・第4回日本生活支援工学会大会)講演予稿集 Pages: 2311-232
  • NAID: 130001056114
• [Journal Article] ナビゲータエコーを用いた術中リアルタイム臓器トラッキング (2004)
  • Author(s): 徳田 淳一
  • Journal Title: 日本磁気共鳴医学会雑誌・第32回日本磁気共鳴医学会大会講演抄録集 24・S Pages: 182-182
• [Journal Article] Real-time Motion Tracking and Temperature Map Correction for MRI-guided Thermal Therapy (2004)
  • Author(s): Junichi Tokuda
  • Journal Title: Proc. 5^<th> Interventional MRI Symposium Pages: 59-60
• [Journal Article] Needle guiding robot for MR-guide microwave thermotherapy of liver tumore using motorized remote-center-of-motion constraint (2004)
  • Author(s): Nobuhiko Hata
  • Journal Title: Proc. 5^<th> Interventional MRI Symposium Pages: 33-34
• [Journal Article] リアルタイム臓器トラッキングの術中MRIシステムへの実装 (2004)
  • Author(s): 徳田 淳一
  • Journal Title: 第13回日本コンピュータ外科学会大会・第14回コンピュータ支援画像診断学会大会 合同論文集 Pages: 191-192
  • NAID: 10025682572