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超音波画像を用いた下肢切断者内部組織の自動輪郭抽出と三次元画像構築

研究課題

研究課題/領域番号 16500358
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 リハビリテーション科学・福祉工学
研究機関芝浦工業大学

研究代表者

小山 浩幸  芝浦工業大学, システム工学部, 教授 (40052881)

研究分担者 米田 隆志  芝浦工業大学, システム工学部, 教授 (90011030)
山本 紳一郎  芝浦工業大学, システム工学部, 助教授 (30327762)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2006年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2005年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2004年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワード超音波画像 / 義足ソケット / 下肢内部組織 / 自動輪郭抽出 / 三次元画像 / CAD / CAM / 伸張反射 / 筋線維 / 下肢切断者 / 自動抽出 / モデリング
研究概要

本研究はコンピュータ支援による義足ソケット製作として,立位姿勢での撮影が可能な超音波診断装置により下肢切断者の内部組織を得て,各組織の自動輪郭抽出を行う.自動抽出後に各組織の三次元画像構築と三次元モデリング及び力学解析を行うことにより,今まで経験に頼ってきた義足ソケット製作に,圧力やずれの負担を軽減できるソケット製作への導入を図った.さらに,筋肉の識別として筋線維の自動抽出から,この手法を用いて筋線維と腱膜の自動抽出から筋線維の形状モデル自動生成システムの開発を行い,ヒトの不随運動である伸張反射応答のメカニズムを明らかにすることを目指した.
研究実績は,下肢が動かないようにした状態での撮影装置と超音波画像の二次元での画像合成を行うソフトウエア開発を行い,下肢断面の画像を得た.この画像から皮膚層,筋肉,骨の各組織の領域抽出を行うためのアルゴリズムを考案し自動抽出を試みた.CADデータに基づいた三次元モデルの製作では,CADデータに基づいた皮膚形状の切削モデルとラピットプロトタイピングによる積層モデルを製作し,この陽性モデルを基に義足ソケット製作を試みた.骨の精度検証と骨の自動抽出では,超音波画像では骨の輪郭が明確に表れないため,解剖学的な骨のモデルを用いて骨の輪郭を抽出するソフトウエアを開発し,骨の位置を考慮したソケットを製作し評価を行った.
筋線維と腱膜の自動抽出から筋線維の形状モデル自動生成システムの開発では,従来,静止画像から手作業で抽出していたものを、まず静止画像から腱膜と多数の筋線維を抽出する方法として、分離度フィルターと2値化・ラベリング及び最適化法を採用し、ソフトウエアを作成した.

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (39件)

  • [雑誌論文] 超音波画像によるヒト立位姿勢時の筋線維長変化2007

    • 著者名/発表者名
      山本, 三好, 小山, 米田, 山本
    • 雑誌名

      人と福祉を支える技術フォーラム2007講演論文集

      ページ: 22-22

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた伸張反射感受性2007

    • 著者名/発表者名
      笹川, 三好, 小山, 山本, 米田
    • 雑誌名

      人と福祉を支える技術フォーラム2007講演論文集

      ページ: 21-21

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた義足ソケット製作システム2006

    • 著者名/発表者名
      池澤, 小山, 米田, 山本
    • 雑誌名

      日本機械学会第1回埼玉ブロック大会講演論文集

      ページ: 99-100

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた伸張反射評価の定量化2006

    • 著者名/発表者名
      鈴木, 田嶋, 小山, 山本
    • 雑誌名

      日本機械学会第1回埼玉ブロック大会講演論文集

      ページ: 103-104

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ヒトの足関節筋群における粘弾性特性2006

    • 著者名/発表者名
      鈴木, 田嶋, 三好, 小山, 山本
    • 雑誌名

      日本機械学会第1回埼玉ブロック大会講演論文集

      ページ: 77-78

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた下肢切断者内部組織の自動輪郭抽出と三次元画像構築2006

    • 著者名/発表者名
      小山
    • 雑誌名

      インナービジョン 21巻7号

      ページ: 58-58

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた筋線維の自動抽出(第4報)2006

    • 著者名/発表者名
      高橋, 小山, 山本, 米田
    • 雑誌名

      日本機械学会19回バイオエンジニアリング講演会論文集

      ページ: 434-435

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音波画像によるヒト立位姿勢時の筋線維長変化計測2006

    • 著者名/発表者名
      山本, 小山, 米田, 山本
    • 雑誌名

      日本機械学会関東支部埼玉ブロック大会講演論文集

      ページ: 99-100

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Prosthetic soket design system using ultrasound images2006

    • 著者名/発表者名
      T.Ikezawa, H.Koyama, T.Komeda, S.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 1^<st> Saitama block, JSME

      ページ: 99-100

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The quantification of myotatic reflex using the ultrasonic images2006

    • 著者名/発表者名
      T.Suzuki, T.Miyoshi, H.Koyama, S.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 1^<st> Saitama block, JSME

      ページ: 103-4

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The viscoelastic property in human ankle joint2006

    • 著者名/発表者名
      T.Suzuki, H.Koyama, S.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 1^<st> Saitama block, JSME

      ページ: 77-78

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The extraction of muscle fiber on ultrasound images (Third report)2006

    • 著者名/発表者名
      H.Koyama, S.Yamammoto, T.Komeda
    • 雑誌名

      Proceedings of the 18^<th> Bioengineering Conference, JSME

      ページ: 411-412

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Contour extraction and tissue of amputee of lower limb on ultrasound images2006

    • 著者名/発表者名
      H.Koyama
    • 雑誌名

      Innervision Vol.21, No7

      ページ: 58-58

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The extraction of muscle fiber on ultrasound images (Fourth report)2006

    • 著者名/発表者名
      W.Takahashi, H.Koyama, S.Yamamoto, T.Komeda
    • 雑誌名

      Proceedings of the 19^<th> Bioengineering Conference, JSME

      ページ: 434-435

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The change of the muscle fiber length in the human standing posture2006

    • 著者名/発表者名
      H.Yamamoto, H.Koyama, T.Komeda, S.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2^<st> Saitama block, JSME

      ページ: 99-100

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた筋線維の自動抽出 (第4報)2006

    • 著者名/発表者名
      高橋, 小山, 山本, 米田
    • 雑誌名

      日本機会学会第19回バイオエンジニアリング講演会論文集

      ページ: 434-435

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波画像によるヒト立位姿勢時の筋線維長変化計測2006

    • 著者名/発表者名
      山本, 小山, 米田, 山本
    • 雑誌名

      日本機会学会関東支部埼玉ブロック大会講演論文集

      ページ: 99-100

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた伸張反射感受性の評価2006

    • 著者名/発表者名
      笹川, 小山, 山本, 米田
    • 雑誌名

      日本機会学会関東支部埼玉ブロック大会講演論文集

      ページ: 101-102

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Modeling of fascia and muscle fiber structure on ultrasound images2006

    • 著者名/発表者名
      H.Koyama, S.Yamamoto, T.Komeda
    • 雑誌名

      IEEE Proceedings The First International Conference on Complex Medical Engineering

      ページ: 963-968

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波を用いた義足ソケット製作システム2006

    • 著者名/発表者名
      池澤, 小山, 米田, 山本
    • 雑誌名

      日本機械学会第1回埼玉ブロック大会講演論文集 050-5

      ページ: 99-100

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた伸張反射評価の定量化2006

    • 著者名/発表者名
      鈴木, 田嶋, 小山, 山本
    • 雑誌名

      日本機械学会第回埼玉ブロック大会講演論文集 050-5

      ページ: 103-104

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] ヒトの足関節筋群における粘弾性特性2006

    • 著者名/発表者名
      鈴木, 田嶋, 三好, 小山, 山本
    • 雑誌名

      日本機械学会第1回埼玉ブロック大会講演論文集 050-5

      ページ: 77-78

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた筋線維の自動抽出(第3報)2006

    • 著者名/発表者名
      田嶋, 小山, 山本, 米田
    • 雑誌名

      日本機械学会第18回バイオエンジニアリング講演会講演論文集 05-66

      ページ: 411-412

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた義足ソケット製作システム-下肢断端モデルの作成2005

    • 著者名/発表者名
      落合, 小山, 大塚, 山本, 米田
    • 雑誌名

      日本機械学会第17回バイオエンジニアリング講演会論文集

      ページ: 93-94

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた筋線維の抽出2005

    • 著者名/発表者名
      丹野, 小山, 山本, 米田
    • 雑誌名

      日本機械学会第17回バイオエンジニアリング講演会論文集

      ページ: 149-150

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた義足製作システム2005

    • 著者名/発表者名
      大塚, 落合, 山本, 小山, 米田
    • 雑誌名

      日本機械学会第17回バイオエンジニアリング講演会論文集

      ページ: 95-96

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音波法を用いた伸張反射感受性の評価・下肢筋における筋線維の伸張と伸張反射応答の関係2005

    • 著者名/発表者名
      熊谷, 山本, 小山, 米田
    • 雑誌名

      日本機械学会第17回バイオエンジニアリング講演会論文集

      ページ: 413-414

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Modeling of fascia and muscle fiber strueture on ultrasound images2005

    • 著者名/発表者名
      Kihara, Koyama, Yamaraoto, Komeda
    • 雑誌名

      IEEE The First International Conference on Complex Medical Engineering 2005

      ページ: 963-968

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた筋線維の自動抽出(第3報)2005

    • 著者名/発表者名
      田嶋, 小山, 山本, 米田
    • 雑誌名

      日本機械学会第18回バイオエンジニアリング講演会論文集

      ページ: 411-412

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Prosthetic soket design system using ultrasound images2005

    • 著者名/発表者名
      H.Ochiai, H.Koyama H.Otshuka, S.Yamamoto, T.Komeda
    • 雑誌名

      Proceedings of the 17^<th> Bioengineering Conference, JSME

      ページ: 93-94

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The extraction of muscle fiber on ultrasound images2005

    • 著者名/発表者名
      H.Tanno, H.Koyama, S.Yamamoto, T.Komeda
    • 雑誌名

      Proceedings of the 17^<th> Bioengineering Conference, JSME

      ページ: 149-150

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Prosthetic soket design system using ultrasound images2005

    • 著者名/発表者名
      H.Otsuka, H.Ochiai, S.Yamamoto, H.Koyama, T.Komeda
    • 雑誌名

      Proceedings of the 17^<th> Bioengineering Conference, JSME

      ページ: 95-96

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The evaluation of the myotatic reflex response using ultrasound images2005

    • 著者名/発表者名
      H.Kumagai, S.Yamamoto, H.Koyama, T.Komeda
    • 雑誌名

      Proceedings of the 17^<th> Bioengineering Conference, JSME

      ページ: 413-414

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Modeling of fascia and muscle fiber structure on ultrasound images2005

    • 著者名/発表者名
      T.Kihara, H.Koyama, S.Yamamoto, T.Komeda
    • 雑誌名

      IEEE The first international conference on Complex Medical Engineering 2005

      ページ: 963-968

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた義足ソケット製作システム-下肢断端モデルの作成2005

    • 著者名/発表者名
      落合, 木原, 小山, 大塚, 山本, 米田
    • 雑誌名

      日本機械学会第17回バイオエンジニアリング講演会論文集

      ページ: 93-94

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた筋線維の抽出2005

    • 著者名/発表者名
      丹野, 木原, 小山, 山本, 米田
    • 雑誌名

      日本機械学会第17回バイオエンジニアリング講演会論文集

      ページ: 149-150

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波画像を用いた義足製作システム2005

    • 著者名/発表者名
      大塚, 落合, 木原, 山本, 小山, 米田
    • 雑誌名

      日本機械学会第17回バイオエンジニアリング講演会論文集

      ページ: 95-96

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波法を用いた伸張反射感受性の評価・下肢筋における筋線維の伸張と伸張反射応答の関係2005

    • 著者名/発表者名
      熊谷, 山本, 小山, 米田, ほか
    • 雑誌名

      日本機械学会第17回バイオエンジニアリング講演会論文集

      ページ: 413-414

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Modeling of fascia and muscle fiber structure on ultrasound images2005

    • 著者名/発表者名
      Kihara, Koyama, Tanno, Yamamoto, Komeda
    • 雑誌名

      IEEE The First International Conference on Complex Medical Engineering 2005 (発表予定)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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