A Study on Real-time Organ Tracking by Cooperating Multi-layered Measurement and Non-linear Deformable Object

• Project/Area Number: 26282147
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Medical systems
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Kuroda Yoshihiro 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (30402837)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 間下 以大 大阪大学, サイバーメディアセンター, 講師 (00467606) ; 松田 公志 関西医科大学, 医学部, 教授 (20192338) ; 吉田 健志 関西医科大学, 医学部, 助教 (40572673) ; 竹村 治雄 大阪大学, サイバーメディアセンター, 教授 (60263430) ; 清川 清 大阪大学, サイバーメディアセンター, 准教授 (60358869) ; 新岡 宏彦 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (70552074)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000); Fiscal Year 2016: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2015: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2014: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
• Keywords: 低侵襲治療 / 有限要素法 / 手術ナビゲーション / コンピュータビジョン / 特徴点 / テンプレートマッチング / 低侵襲手術 / 外科手術 / 狭帯域計測 / 多波長計測 / 手術シミュレーション / 多波長 / 狭帯域 / 柔軟物 / パターン認識 / 生体力学

Outline of Final Research Achievements

This study aims at understanding of deformable object using narrow-band measurement and developing a tracking method. Foregoing studies related to narrow-band imaging focused on visualization of tumors, while this study focused on soft tissue tracking. A high sensitivity camera, a narrow-band tunable filter, and proposed computer vision algorithms were integrated in the system. The experimental results showed higher matching performance compared to the matching performance with RGB images.

Research Products

• [Journal Article] Feature Detection in Biological Tissues using Multi-band and Narrow-band Imaging (2016)
  • Author(s): Y. Tamura, T. Mashita, Y. Kuroda, K. Kiyokawa, H. Takemura
  • Journal Title: International Journal for Computer Assisted Radiology and Surgery Volume: 11(12) Issue: 12 Pages: 2173-2183
  • DOI: 10.1007/s11548-016-1458-4
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Postoperative gluteal skin damage associated with latent development of gluteal muscle damage (2016)
  • Author(s): Hattori Y, Ikeuchi T, Kuroda Y, Matsugi K, Minami S, Higuchi T, Zaima M, Ishitoya S, Yamauchi C, Onishi H, Kawamura J, Kitoh K, Oshiro O, Yamamoto Y, Utani A, Hattori N
  • Journal Title: J Dermatol Volume: in press Issue: 5 Pages: 547-552
  • DOI: 10.1111/1346-8138.13181
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of diameter-axial-polar nephrometry score and RENAL nephrometry score for surgical outcomes following laparoscopic partial nephrectomy (2015)
  • Author(s): Yoshida K, Kinoshita H, Yoshida T, Takayasu K, Mishima T, Yanishi M, Komai Y, Sugi M, Kawa G, Matsuda T
  • Journal Title: Int J Urol Volume: 23(2) Issue: 2 Pages: 148-152
  • DOI: 10.1111/iju.13009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laparoscopic upper-pole heminephrectomy for duplicated renal collecting system with superselective artery clamping using virtual partial nephrectomy analysis of Synapse Vincent: A case report (2015)
  • Author(s): Yoshida K, Kinoshita H, Hayami Y, Nakamoto T, Takayasu K, Sugi M, Matsuda T.
  • Journal Title: Int J Urol Volume: 22(11) Issue: 11 Pages: 1075-1077
  • DOI: 10.1111/iju.12897
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The advantage of a ureteroscopic navigation system with magnetic tracking in comparison with simulated fluoroscopy in a phantom study (2015)
  • Author(s): Yoshida K, Yokomizo A, Matsuda T, Hamasaki T, Kondo Y, Yamaguchi K, Kanayama HO, Wakumoto Y, Horie S, Naito S.
  • Journal Title: J Endourol. Volume: - Issue: 9 Pages: 1059-1064
  • DOI: 10.1089/end.2015.0054
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] グラフカットを用いた骨髄腔画像の領域分割 (2015)
  • Author(s): 宇佐見 潤, 繁田 浩功, 間下 以大, 黒田 嘉宏, 菊田 順一, 瀬尾 茂人, 石井 優, 松田 秀雄, 竹村 治雄
  • Journal Title: 情報処理学会論文誌 Volume: 8 Pages: 18-27
  • NAID: 110009886640
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 食道の蠕動輸送による食塊の輸送シミュレーション (2014)
  • Author(s): 井村 誠孝, 豆野 裕信, 浦西 友樹, 黒田 嘉宏, 大城 理
  • Journal Title: VR 医学 Volume: 12 Pages: 9-14
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 手の筋骨格モデルを導入した投球シミュレーション (2014)
  • Author(s): 横畑 亮輔, 井村 誠孝, 黒田 嘉宏, 浦西 友樹, 大城 理
  • Journal Title: 生体医工学 Volume: 52 Pages: 1-10
  • NAID: 130004494216
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Deformable Image Registration Method Using Internal Organ Constraint in Cervical Cancer Radiotherapy Case (2017)
  • Author(s): Nadhifa Ayunisa, Yoshihiro Kuroda, Noriyuki Kadoya, Shunsuke Yoshimoto, Osamu Oshiro
  • Organizer: International Forum on Medical Imaging in Asia
  • Place of Presentation: てんぶす那覇（沖縄県・那覇市）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 狭帯域画像の階層化手法の生体組織への適用に関する研究 (2017)
  • Author(s): 黒田嘉宏, 田村裕樹, 間下以大, 浦西友樹, 清川 清, 吉田健志, 松田公志, 竹村治雄
  • Organizer: 電子情報通信学会研究会
  • Place of Presentation: てんぶす那覇（沖縄県・那覇市）
• [Presentation] 下顎枝矢状分割術における複数術具に対応した手術トレーニングシミュタ－ハプティックデバイスを用いた力覚誘導及び操作状況の可視化－ (2017)
  • Author(s): 李元斌, 尾上慶次, 鍵山善之, 鈴木健斗, 伊藤安海, 上木耕一郎, 諸井明徳, 野田善之, 黒田嘉宏
  • Organizer: 電子情報通信学会研究会
  • Place of Presentation: てんぶす那覇（沖縄県・那覇市）
• [Presentation] 狭帯域多波長画像ピラミッドを用いた生体マッチング方法の検討 (2017)
  • Author(s): 田村裕樹, 間下以大, 黒田嘉宏, 浦西友樹, 清川 清, 竹村治雄
  • Organizer: 電子情報通信学会研究会
  • Place of Presentation: 京都大学（京都府・京都市）
• [Presentation] 顔動作計測に基づく粘弾性シミュレーション (2017)
  • Author(s): 加藤弘樹, 黒田嘉宏, 谷川千尋, 吉元俊輔, 大城 理, 高田健治
  • Organizer: 生体医用画像研究会 若手発表会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府・豊中市）
• [Presentation] Feature Detection in Biological Tissues using Multi-band and Narrow-band Imaging (2016)
  • Author(s): Y. Tamura, T. Mashita, Y. Kuroda, K. Kiyokawa, H. Takemura
  • Organizer: International Journal for Computer Assisted Radiology and Surgery
  • Place of Presentation: Heidelberg(Germany)
  • Year and Date: 2016-06-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Feature Detection in Biological Tissues using Multi-band and Narrow-band Imaging (2016)
  • Author(s): Tamura Y, Mahita T, Kuroda Y, Kiyokawa K, Takemura H
  • Organizer: 30th International Congress and Exibition on Computer Assisted Radiology and Surgery
  • Place of Presentation: Heidelberg, Germany
  • Year and Date: 2016-06-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 生体構造と力触覚インタラクション (2016)
  • Author(s): 黒田 嘉宏
  • Organizer: 生体医用画像研究会 第3回若手発表会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2016-03-12
  • Invited
• [Presentation] Tool-Constrained Biomechanically-combined Deformable Image Registration for Cervical Cancer Radiotherapy (2016)
  • Author(s): Nadhifa Ayunisa, Yoshihiro Kuroda, Noriyuki Kadoya, Shunsuke Yoshimoto, Osamu Oshiro
  • Organizer: JAMIT
  • Place of Presentation: 千葉大学（千葉県・千葉市）
• [Presentation] 深度センサを用いた簡易な笑顔表出運動計測 (2016)
  • Author(s): 加藤弘樹, 黒田嘉宏, 谷川千尋, 吉元俊輔, 大城 理, 高田健治
  • Organizer: 日本口蓋裂学会大会
  • Place of Presentation: グランフロント大阪（大阪府・大阪市）
• [Presentation] 皮膚性状の分布を考慮した表情表出シミュレーションを目的とした有限要素解析 (2016)
  • Author(s): 加藤弘樹, 黒田嘉宏, 谷川千尋, 吉元俊輔, 大城 理, 高田健治
  • Organizer: 日本VR医学会学術大会
  • Place of Presentation: 横浜情報文化センター（神奈川県・横浜市）
• [Presentation] Feature Detection with Multi-Band Imaging for Tracking Non-rigid Biological Tissues (2015)
  • Author(s): 田村 祐樹，間下 以大，黒田 嘉宏，清川 清，竹村 治雄
  • Organizer: 生体医工学シンポジウム2015
  • Place of Presentation: 岡山国際交流センター（岡山県岡山市）
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] Stiffness Matrix Representation of Hyper-elasticity for Surgical Simulation and Navigation (2015)
  • Author(s): Nishiyama S, Kuroda Y, Takemura H
  • Organizer: 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • Place of Presentation: Milan, Italy
  • Year and Date: 2015-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 生体トラッキングのための多波長計測システムの実装と評価 (2015)
  • Author(s): 田村 祐樹，間下 以大，黒田 嘉宏，清川 清，竹村 治雄
  • Organizer: 情報処理学会 第197回コンピュータビジョンとイメージメディア研究発表会
  • Place of Presentation: 東京科学未来館（東京都江東区）
  • Year and Date: 2015-05-18
• [Presentation] 次世代手術ナビゲーションのための実時間臓器変形と可触化技術 (2015)
  • Author(s): 黒田 嘉宏
  • Organizer: 第１回関西医科大学画像支援研究会
  • Place of Presentation: 関西医科大学（大阪府枚方市）
  • Year and Date: 2015-02-27
  • Invited
• [Presentation] SRU: Stepwise Rotation Update of Finite Element Model for Large Deformation (2014)
  • Author(s): Y. Kuroda, H. Takemura
  • Organizer: Asia Haptics 2014
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • Year and Date: 2014-11-19
• [Presentation] Large Deformation with Haptic Interaction by Stepwise Rotation Update of Finite Element Model (2014)
  • Author(s): Y. Kuroda, Y. Uranishi, M. Imura, O. Oshiro, H. Takemura
  • Organizer: International Congress and Exhibition Computer Assisted Radiology and Surgery
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2014-06-26
• [Book] AR技術の基礎・発展・実践 (2015)
  • Author(s): 天野 敏之,池田 聖,石井 裕剛,石川 智也,一刈 良介,岩井 大輔,内山 英昭,大石 岳史,大隈 隆史,大星 直樹,亀田 能成,神原 誠之,北原 格,清川 清,蔵田 武志,黒田 知宏,黒田 嘉宏,興梠 正克,酒田 信親,柴田 史久
  • Total Pages: 385
  • Publisher: 科学情報出版
• [Book] AR技術の基礎・発展・実践 (2015)
  • Author(s): 黒田 嘉宏（分担執筆）
  • Total Pages: 400
  • Publisher: 科学情報出版
• [Remarks] 代表者の研究紹介ページ
  • URL: https://sites.google.com/site/ahchlab/research
• [Remarks] A-CH Lab 研究紹介ページ
  • URL: https://sites.google.com/site/ahchlab/research