拡張内視鏡イメージング－構造・力学特性を反映した三次元画像と実世界の融合

• 研究課題/領域番号: 24680059
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 医用システム
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中尾 恵 京都大学, 情報学研究科, 准教授 (10362526)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円); 2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2013年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2012年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
• キーワード: 医用画像処理 / コンピュータ外科学 / 手術ナビゲーション / 臓器変形 / 拡張現実感 / 外科手術支援 / 可視化 / 生体医工学 / 医用グラフィクス

研究成果の概要

本研究では、術野の狭さや臓器変形が処置に影響を与える高難易度の手術を対象として、術者に手術プロセスと臓器の内部構造，周辺の血管や神経等の透視イメージを提供する拡張内視鏡イメージング法を開発した。提案方法は術野映像をストリーミング処理し、術前に撮像された患者の三次元画像を手術プロセスに応じて補正して融合することで、術中の臓器に対する変形操作や骨組織に対する切削を反映した手術支援情報の提示を可能とする。手術支援システムの試作を通して、肝臓がん切除術や内視鏡下脊椎後方手術を想定した検証を行い、手術プロセスの進展に伴って出現する脈管構造や，切削予定量の変化の重畳可視化が達成されることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Volumetric Fibular Transfer Planning with Shape-Based Indicators in Mandibular Reconstruction (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nakao, M. Hosokawa, Y. Imai, N. Ueda, T. Hatanaka, T. Kirita and T. Matsuda
  • 雑誌名: IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics 巻: 19 号: 2 ページ: 581-589
  • DOI: 10.1109/jbhi.2014.2320720
  • NAID: 120005867109
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interactive Visual Exploration of Overlapping Similar Structures for Three-dimensional Microscope Images (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nakao, S. Takemoto, T. Sugiura, K. Sawada, R. Kawakami, T. Nemoto and T. Matsuda
  • 雑誌名: BMC Bioinformatics 巻: 15 号: 1 ページ: 415-415
  • DOI: 10.1186/s12859-014-0415-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visualizing in vivo Brain Neural Structures Using Volume Rendered Feature Spaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Megumi Nakao, Kosuke Kurebayashi, Tadao Sugiura, Tetsuo Sato, Kazuaki Sawada, Ryosuke Kawakami, Tomomi Nemoto, Kotaro Minato, Tetsuya Matsuda
  • 雑誌名: Computers in Biology and Medicine 巻: 53 ページ: 85-93
  • DOI: 10.1016/j.compbiomed.2014.07.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heart Modeling of Congenital Heart Disease Based on Neonatal Echocardiographic Images (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Haraguchi, M. Nakao, K. Kurosaki, M. Iwata, K. Nakazawa, K. Kagisaki and I. Shiraishi
  • 雑誌名: Advanced Biomedical Engineering 巻: 3 号: 0 ページ: 86-93
  • DOI: 10.14326/abe.3.86
  • NAID: 130004568031
  • ISSN: 2187-5219
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Volumetric Fibular Transfer Planning with Shape-Based Indicators in Mandibular Reconstruction (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nakao, M. Hosokawa, Y. Imai, N. Ueda, T. Hatanaka, T. Kirita, T. Matsuda
  • 雑誌名: IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics 巻: 未定
  • NAID: 120005867109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct volume manipulation for visualizing intraoperative liver resection process (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakao M, Oda Y, Taura K, Minato K
  • 雑誌名: Comput Methods Programs Biomed 巻: 113(3) 号: 3 ページ: 725-735
  • DOI: 10.1016/j.cmpb.2013.12.004
  • NAID: 120005399110
  • 査読あり
• [雑誌論文] 新生児心エコー画像に基づく先天性心疾患の３次元モデル構築支援システム (2013)
  • 著者名/発表者名: 益田 祐次, 原口 亮, 中尾 恵, 岩田 倫明, 黒嵜 健一, 鍵崎 康治, 白石 公, 中沢 一雄, 湊 小太郎
  • 雑誌名: 生体医工学 巻: 51 ページ: 95-102
• [雑誌論文] 人体・臓器形態のバーチャル化 ～三次元画像に基づく手術工程のモデリング～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 中尾 恵
  • 雑誌名: 日本バーチャルリアリティ学会 学会誌 巻: 18 ページ: 11-15
• [雑誌論文] 新生児心エコー画像に基づく先天性心疾患の3次元モデル構築支援システム (2013)
  • 著者名/発表者名: 益田祐次
  • 雑誌名: 生体医工学 巻: 51(印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] Resection Process Modeling Based on 3D Images (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nakao, K. Taura and T. Matsuda
  • 学会等名: Proc. Medical and Biological Imaging
  • 発表場所: Osaka University (Osaka)
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] A Study on Semi-automatic Fibular Transfer Planning in Mandibular Reconstruction (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Aso, M. Nakao, K. Imanishi, Y. Imai, N. Ueda, T. Hatanaka, T. Kirita and T. Matsuda
  • 学会等名: Proc. Medical and Biological Imaging
  • 発表場所: Osaka University (Osaka)
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] Estimation of External Forces Using Local Displacement of Elastic Body (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Sakata, M. Nakao and T. Matsuda
  • 学会等名: Proc. Medical and Biological Imaging
  • 発表場所: Osaka University (Osaka)
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] 外科手術プロセスの対話型可視化ソフトウェア (2015)
  • 著者名/発表者名: 中尾 恵
  • 学会等名: メディカルジャパン
  • 発表場所: インテックス大阪 （大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-02-04
  • 招待講演
• [学会発表] 三次元画像に基づく手術プロセスの可視化と時系列分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中尾 恵
  • 学会等名: 第9回肝癌治療シミュレーション研究会
  • 発表場所: 大阪国際会議場（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] 手術時の切削による形状変化を反映した重畳可視化法の提案 (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠藤 翔大, 中尾 恵, 今西 勁峰, 木岡 雅彦, 吉田 宗人, 松田 哲也
  • 学会等名: 第19回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 手指による実物体の押し込み操作を入力とする力学シミュレーションシステム (2014)
  • 著者名/発表者名: 妹尾 昌幸, 中尾 恵, 松田 哲也
  • 学会等名: 第19回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Volumetric Surgical Planning System for Fibular Transfer in Mandibular Reconstruction (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nakao, M. Hosokawa, Y. Imai, N. Ueda, T. Hatanaka, K. Minato, T. Kirita
  • 学会等名: Proc IEEE Eng Med Biol Soc.
  • 発表場所: Osaka
• [学会発表] Finger Force and Position Measurement without Obstructing Touch Interaction (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Ohno, M. Nakao, T. Matsuda
  • 学会等名: Proc IEEE Eng Med Biol Soc.
  • 発表場所: Osaka
• [学会発表] Interactive Volume Visualization of Microscopic Images Using Feature Space Reduction (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Takemoto, M. Nakao, T. Sato, T. Sugiura, K. Minato, T. Matsuda
  • 学会等名: Proc IEEE Eng Med Biol Soc.
  • 発表場所: Osaka
• [学会発表] Intraoperative Image Generation Methods Reflecting Shape Changes in Bone Cutting Procedures (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Endo, M. Nakao, K. Imanishi, M. Yoshida, M. Kioka, K. Minato, T. Matsuda
  • 学会等名: Proc IEEE Eng Med Biol Soc.
  • 発表場所: Osaka
• [学会発表] 視覚・触覚情報の倍率が弾性体操作に与える影響に関する基礎的検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大野 史敬, 中尾 恵, 松田 哲也
  • 学会等名: 第18回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Synchronized Visualization of Bone Cutting to Support Microendoscopic Discec tomy (2012)
  • 著者名/発表者名: Megumi Nakao
  • 学会等名: 19th International Display Workshop
  • 発表場所: 京都国際会館(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 2012-12-06
• [学会発表] 当科における粉末固着積層造形法による3D造形モデルを用いた下顎再建の術前シミュレーションについての検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上田順宏
  • 学会等名: 日本シミュレーション外科学会会誌
  • 発表場所: コンファレンススクエア(東京都)
  • 年月日: 2012-11-17
• [学会発表] 下顎骨再建術計画支援システムにおける形態的特徴に基づく評価指標の提案 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細川守
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-09-07
• [学会発表] 特徴量空間を用いた二光子顕微鏡画像のボリューム可視化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 紅林広亮
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-09-07
• [学会発表] 新生児心エコー画像に基づく先天性心疾患の3次元モデル構築支援システム (2012)
  • 著者名/発表者名: 益田祐次
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-09-07
• [学会発表] 卞顎骨再建術計画支援システムにおける形態的特徴に基づく評価指標 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細川守
  • 学会等名: 第12回日本VR医学会学術大会
  • 発表場所: 千葉大学医学部附属病院(千葉県)
  • 年月日: 2012-08-25
• [学会発表] Plissimo Eraを用いた肝切除術のVirtual Reality (2012)
  • 著者名/発表者名: 田浦康二朗
  • 学会等名: 第67回日本消化器外科学会総会
  • 発表場所: 富山国際会議場(富山県)
  • 年月日: 2012-07-18
• [学会発表] 新生児エコー画像に基づく先天性心疾患の形状モデル構築支援システム (2012)
  • 著者名/発表者名: 益田祐次
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡県)
  • 年月日: 2012-05-10
• [学会発表] 高次元特徴量空間を用いた対話的ボリューム可視化手法
  • 著者名/発表者名: 竹本 真太朗, 中尾 恵, 佐藤 哲大, 杉浦 忠男, 松田 哲也
  • 学会等名: 電子情報通信学会研究報告（MI）
  • 発表場所: 広島
• [備考] Official Home Page
  • URL: http://www.bme.sys.i.kyoto-u.ac.jp/~meg/index.html
• [備考] LiveVolume: Volume rendering software
  • URL: http://www.livevolume.com/
• [備考] Official Research Page
  • URL: http://www.bme.sys.i.kyoto-u.ac.jp/~meg/
• [備考] LiveVolume - Volume rendering software
  • URL: http://www.livevolume.com/
• [産業財産権] 医用画像表示装置、医用画像表示方法、及びプログラム (2015)
  • 発明者名: 中尾 恵, 竹村 知晃
  • 権利者名: 中尾 恵, 竹村 知晃
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-049873
  • 出願年月日: 2015-03-12