| 研究課題/領域番号 |
19K09582
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分56020:整形外科学関連
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| 研究機関 | 東京医科大学 |
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研究代表者 |
吉井 雄一 東京医科大学, 医学部, 准教授 (80617530)
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| 研究分担者 |
村瀬 剛 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (50335361)
岡 久仁洋 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (50724085)
大竹 義人 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (80349563)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 骨接合術 / ナビゲーション / コンピューター支援 / 術前計画 / 3Dリコンストラクション / X線透視 / 3Ｄリコンストラクション / イメージフュージョン / 形状復元 / ３次元 / トラッキング / X線 / CT / 骨折 / 3次元 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
骨折手術において、失われた機能を回復するためには理想的な整復位と適正な内固定設置が重要である。不適切な整復・内固定設置により骨癒合不全、整復位の再転位などの合併症を生じ、患者の機能回復が遷延する。本研究では骨折手術の新しいナビゲーションシステムの開発を行う。X線透視画像をもとにした術中変化に対応する3次元骨形態・位置推定システムの開発、3D術前計画画像とのリアルタイムレジストレーションの実現により、骨折手術における次世代ナビゲーションシステムを実用化する。手術現場において計測、推定、表示の全処理を実時間で行うことにより、骨折手術におけるナビゲーション技術の実効性を向上させることを目指す。
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| 研究成果の概要 |
これまでの骨折治療における術前計画は現実の手術と乖離があり、実用性に乏しいという課題があった。そこで本研究では、骨折治療においてコンピューター支援により術前計画と手術中のX線透視画像を融合し、実用性の高いナビゲーションシステムの開発を試みた。課題1では術前計画で作成した3Ｄ画像を術中X線透視画像と位置合わせする技術を開発した。課題2では術中のX線透視画像をもとにした3Ｄ形状復元技術を確立した。 課題3では深層学習の手法を用いてＸ線透視復元画像の3Ｄ位置を推定する技術を確立した。課題4では、術前計画3D画像とＸ線透視画像を位置合わせすることによる手術ナビゲーションシステムの臨床的意義を検証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究はバーチャル空間での骨折整復、骨接合材設置のシミュレーションが、実際の手術と融合する点に特長がある。これまで術中のX線透視画像に対応する3D画像を描出する方法や術中のX線透視画像から3D形状を復元する方法は確立されておらず。この点に学術的意義がある。これらの技術により、術中に変化する対象物の3D形状を描出することが可能となり、術前計画で作成した3D画像と対比しながら手術を行える点に臨床的意義がある。またX線透視画像から3D形状復元する手法は、CTを撮像できない環境でも対象物の3D形態を描出することができるため、CT撮像の必要性、放射線被ばく、医療費の削減などにつながる社会的意義がある。
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