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2015 年度 実績報告書

臓器変形・力学特性のスパースモデリング及び術中推定に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H03032
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)

研究分担者 浦西 友樹  京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00533738)
佐藤 寿彦  京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (40388822)
松田 哲也  京都大学, 情報学研究科, 教授 (00209561)
黒田 知宏  京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10304156)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード臓器変形 / コンピュータビジョン / スパースモデリング / 手術支援 / ロボット手術
研究実績の概要

(1) 臓器大変形・切除に対応したボリューム可視化アルゴリズムの開発:手術時に臓器に生じる大変形に加えて,切除による構造変化などの一連の手術プロセスをシミュレートし,内視鏡のレンズ特性を反映してレンダリングするボリューム可視化アルゴリズムを開発した。
(2) 圧縮センシングを応用した弾性体の変形推定理論の構築:手術時を想定した外力のスパース性の仮定の下で,有限要素解析に圧縮センシングの考え方を導入し,観測される部分変位から弾性体の力境界条件を復元・推定する方法を検討した。性体操作時に観測される一部の境界条件から,弾性体に及ぼされている外力,全体の変形や内部応力を推定するスパース有限要素モデリングとしての理論体系の構築を目指す。
(3) 多視点カメラによる任意視点内視鏡映像生成システムの開発:
胸腔や気腹後の腹腔内で空間的に展開可能な多視点カメラを想定し、複数視点画像の特徴量ベースモザイキングにより仮想のカメラ位置からの任意視点映像をリアルタイムに合成する方法を開発した。
(4) 時系列内視鏡画像に基づく臓器の局所変位計測法の開発 :内視鏡画像において視認可能な臓器表面から局所変位を計測する方法を開発する。光学マーカの設置を必要とせずに,現行の立体内視鏡や多視点カメラから得られる複数視点画像からGPUによる並列演算を活用した実時間画像処理によって臓器のシルエットなどの多次元特徴量を安定的に獲得する方法を検討した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

理論構築や来年度の実装へ向けた基礎技術の開発が進んでおり、計画書に挙げた研究課題はそれぞれ一定の成果が得られている。

今後の研究の推進方策

計画書の研究課題に基づいて理論構築とその検証を進める。医学部附属病院の診療科と連携し、医用画像等の検証用データの収集を行う。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Estimation of the Degree of Endolymphatic Hydrops Using Optical Coherence Tomography2016

    • 著者名/発表者名
      Tuukka Karvonen, Yuki Uranishi, Tatsunori Sakamoto, Yosuke Tona, Kazuya Okamoto, Hiroshi Tamura, Tomohiro Kuroda
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 5 ページ: 19-25

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Haptic Interface with a Stylus for a Mobile Touch Panel2015

    • 著者名/発表者名
      Shingo Nagasaka, Yuki Uranishi, Shunsuke Yoshimoto, Masataka Imura, Osamu Oshiro
    • 雑誌名

      ITE Transactions on Media Technology and Applications

      巻: 3 ページ: 279-286

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] The Rainbow Marker: An AR Marker with Planar Light Probe based on Structural Color Pattern Matching2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uranishi, Masataka Imura, Tomohiro Kuroda
    • 学会等名
      IEEE Virtual Reality
    • 発表場所
      Greenville, USA
    • 年月日
      2016-03-21
    • 国際学会
  • [学会発表] Biomedical Images for Simulation and Analysis of Surgical Procedures2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nakao,T. Matsuda
    • 学会等名
      生体医用画像研究会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2016-03-12
  • [学会発表] A Study on Sparse Shape Modeling for Fibular Transfer Planning in Mandibular Reconstruction2016

    • 著者名/発表者名
      R. Kawasaki, M. Nakao, Y. Imai, N. Ueda, T. Hatanaka, M. Shiba, T. Kirita, T. Matsuda
    • 学会等名
      生体医用画像研究会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2016-03-12
  • [学会発表] 下顎再建計画時に選択されるパラメーターについての検討 -再建法の標準化にむけて-2016

    • 著者名/発表者名
      上田 順宏, 中尾 恵, 麻生 晋併, 今井 裕一郎, 山中 康嗣, 柳生 貴裕, 山川 延宏, 畠中 利英, 芝 真央, 松田 哲也,桐田 忠昭
    • 学会等名
      第34回日本口腔腫瘍学会
    • 発表場所
      横浜市開港記念会館(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-01-26
  • [学会発表] 下顎骨再建計画の自動化へ向けた評価関数の検討2015

    • 著者名/発表者名
      麻生 晋併, 中尾 恵, 今西 勁峰, 今井 裕一郎, 上田 順宏, 畠中 利英, 芝 真央, 桐田 忠昭, 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
      奈良先端科学技術大学院大学(奈良県・生駒市)
    • 年月日
      2015-11-11
  • [学会発表] 弾性体の局所的な変位観測に基づく外力の推定2015

    • 著者名/発表者名
      坂田 良平, 中尾 恵, 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
      奈良先端科学技術大学院大学(奈良県・生駒市)
    • 年月日
      2015-11-11
  • [学会発表] 審美的な下顎再建を目指したVolumetric surgical simulationの応用2015

    • 著者名/発表者名
      上田 順宏, 今井 裕一郎, 中尾 恵,今西 勁峰, 青木 久美子, 山川延宏, 松田哲也, 桐田忠昭
    • 学会等名
      第60回日本腔外科学会総会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-10-16
  • [学会発表] Deformation Estimation of Elastic Bodies Using Multiple Silhouette Images for Endoscopic Image Augmentation2015

    • 著者名/発表者名
      A. Saito, M. Nakao, Y. Uranishi and T. Matsuda
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2015-09-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Endoscopic Image Augmentation Reflecting Shape Changes in Cutting Procedures2015

    • 著者名/発表者名
      M. Nakao, S. Endo, K. Imanishi and T. Matsuda
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2015-09-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of the degree of endolymphatic hydrops using optical coherence tomography2015

    • 著者名/発表者名
      Tuukka Karvonen, Yuki Uranishi, Tatsunori Sakamoto, Yosuke Tona, Kazuya Okamoto, Hiroshi Tamura, Tomohiro Kuroda
    • 学会等名
      Proceedings of Symposium on Medical and Biological Engineering
    • 発表場所
      岡山国際交流センター(岡山県・岡山市)
    • 年月日
      2015-09-25
  • [学会発表] Segmentation of Cochlear Structure in Optical Coherence Tomography Images2015

    • 著者名/発表者名
      Tuukka Karvonen, 浦西友樹, 坂本達則, 十名洋介, 岡本和也, 田村寛, 黒田知宏
    • 学会等名
      第15回日本VR医学会学術大会
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-09-12
  • [学会発表] 採血トレーニンクのための穿刺位置に対する注射針の角度および深度推定2015

    • 著者名/発表者名
      丸山裕, 浦西友樹, 内藤知佐子, 岡本和也, 田村寛, 黒田知宏
    • 学会等名
      第15回日本VR医学会学術大会
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-09-12
  • [学会発表] 形状評価指標のインタラクティブ可視化機能を備えた下顎骨再建術計画システム2015

    • 著者名/発表者名
      今西 勁峰, 中尾 恵, 今井 裕一郎, 上田 順宏, 畠中 利英, 松田 哲也, 桐田 忠昭
    • 学会等名
      第15回日本VR医学会学術大会
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-09-12
  • [学会発表] 三次元画像に基づく臓器切離プロセスのモデリング2015

    • 著者名/発表者名
      中尾 恵, 田浦 康二朗, 松田 哲也
    • 学会等名
      第15回日本VR医学会学術大会
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-09-12
  • [学会発表] 注射トレーニングのための腕型シミュレータへの解剖学的構造の投影'2015

    • 著者名/発表者名
      丸山裕, 浦西友樹, 内藤知佐子, 岡本和也, 田村寛, 黒田知宏
    • 学会等名
      システム制御情報学会
    • 発表場所
      中央電気倶楽部(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2015-05-22
  • [学会発表] 内視鏡手術支援のための多視点シルエット画像を用いた柔軟体の変形推定2015

    • 著者名/発表者名
      齋藤 陽, 中尾 恵, 浦西 友樹, 松田 哲也
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告 医用画像(MI)
    • 発表場所
      三重大学(三重県・津市)
    • 年月日
      2015-05-14
  • [備考] Research Home

    • URL

      http://www.bme.sys.i.kyoto-u.ac.jp/~meg/

  • [産業財産権] 画像処理装置及び方法、並びにコンピュータプログラム2015

    • 発明者名
      中尾 恵, 浦西 友樹, 齋藤 陽
    • 権利者名
      中尾 恵, 浦西 友樹, 齋藤 陽
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-097380
    • 出願年月日
      2015-05-13
  • [産業財産権] 外力推定装置及び方法、並びにコンピュータプログラム2015

    • 発明者名
      中尾 恵, 松田 哲也, 坂田 良平
    • 権利者名
      中尾 恵, 松田 哲也, 坂田 良平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-120581
    • 出願年月日
      2015-06-15

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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