ナビゲーション診断の理論とアルゴリズムの基礎的研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10308010
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 鳥脇 純一郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30023138)
• 研究分担者: 長谷川 純一 中京大学, 情報科学部, 教授 (30126891) ; 森 健策 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (10293664) ; 末永 康仁 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60293643) ; 平野 靖 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (90324459)
• キーワード: 仮想仮内視鏡 / 3次元画像 / ナビゲーション診断 / 自動ナビゲーション / 教育応用

研究概要

(1)観察対象の構造化 仮想化された人体は、はじめは一様な濃度値の3次元分布に過ぎない。その中の人体を抽出し、さらに各臓器を識別することによって、仮想化された人体が構造化される。ナビゲーション診断に先立って構造化が必要である。そこで、本研究では、存在の可能性のあるすべての臓器の認識アルゴリズムの開発を進めた。これまでに、肺野領域、心臓、縦隔内の大血管影、肺野腫瘤影の認識手法を開発した。これらの認識の基本方針として、以下の考え方を採用し、関連する成果を得た。
(a)CT値に対するしきい値処理と領域拡張法(region growing)を採用した。(b)モデルの利用を積極的に導入し、各臓器に対する形状モデルの開発を行った。(c)3次元の不規則形状間の距離に関する情報を用いるために、筆者らが開発したユークリッド距離変換のアルゴリズムを活用した。(d)気管支や腸などの細長い臓器については中心線の抽出用に3次元の細線化、薄面化のアルゴリズムを大幅に改良した新しい手法を導いた。
(2)自動ナビゲーション (a)ナビグーションのパスを自動設定する方法として、臓器の中心線を抽出するアルゴリズムを開発した。(b)上記パスに沿ってナビゲーションを自動的に行い、かつ、そのときの見落とし領域を自動的に検出、提示、および、再検査する手法を開発した。
(3)実検査との統合 以下のような基礎的な手法を開発した。(a)内視鏡のカメラの動きの自動推定(b)仮想化内視鏡像の重畳表示の方法
(4)仮想化内視鏡システムによる実験 仮想化内視鏡システム(virtual(ized)endoscope system VES)を様々の対象に適用し、VESの可能性を検証した。教育応用のために特に、設問の自動生成、解答の評価と自動提示の機能を開発した。これは、実際に医学系大学の学部教育に取り入れられ、有効性が確認された。

研究成果

• [文献書誌] 鳥脇純一郎: "バーチャルリアリティ技術による診断・治療支援"日本コンピュータ外科学会誌. 7・7. 5-18 (1993)
• [文献書誌] Jun-ichiro Toriwaki and Kensaku Mori: "Recent progress in biomedical image processing -Virtualized human body and computer-aided surgery"Tran.on Information and Systems of Japan. E-82D,3. 611-628 (1993)
• [文献書誌] 森健策,鳥脇純一郎 他: "3次元医用画像の変形に基づく管腔臓器の仮想展開像の作成と胃X線CT像への応用"電子情報通信学会論文誌. D-II,J83-D-II,7. 351-361 (2000)
• [文献書誌] 北坂孝幸,鳥脇純一郎 他: "可変ベジエ曲面による形状モデルを用いた3次元胸部X線CT像からの肺野領域抽出"電子情報通信学会論文誌. D-II,J83-D-II,7. 165-174 (2000)
• [文献書誌] 平野靖,鳥脇純一郎 他: "4次元超曲面の曲率を用いた3次元濃淡画像に対する追跡型細線化の一手法"電子情報通信学会論文誌. D-II,J83-D-II,7. 126-136 (2000)
• [文献書誌] 鳥脇純一郎: "仮想化された人体のナビゲーションに基づく診断・治療支援"「手術」. 54,4. 483-491 (2000)