| 研究課題/領域番号 |
17H00857
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| 研究機関 | 東京慈恵会医科大学 |
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研究代表者 |
鈴木 直樹 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (40147327)
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| 研究分担者 |
花房 昭彦 芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (10547839)
宮脇 剛司 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (70246445)
坂井 滋和 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60264123)
西 和彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任専門員 (70876440)
服部 麻木 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (90312024)
橋爪 誠 一般財団法人ファジィシステム研究所, 研究部, 特別研究員 (90198664)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 四次元画像表示装置 / 四次元データ / 手術ナビゲーション |
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| 研究実績の概要 |
4次元画像の空間においてキー技術となるのは,表示空間に貯留させるミストの流れを安定化させること、そして空間に照射する投影画像の精度を上げることの２つに分類される。今年度、ミスト生成方法を大幅に遅れて変更し、画像表示空間用ミストの流れを上下逆転させることによりさらなる安定化を図ることができた。
空間に照射する投影画像の精度を上げるためにはプロジェクション数を増やすだけでなく、プロジェクション方向の精密な設定を可能とすることによって最終的な表示画像の空間分解能を高めることができた。
さらに表示空間分解能を上げる手段、ならびに表示された画像の認識率を上げるためのキー技術としては投影するプロジェクションデータのソフトウェア処理による適正なエンハンスメントプロセッシングが必要であることが判明し、これを開発することができた。
この表示装置を用いた臨床的な応用法の検討については前年度に続き腹部外科、形成外科、および整形外科の各領域での実際症例を用いた検証を実行することができた。腹部外科領域では肝内腫瘍とその周囲の血管系に関し、特に腫瘍と血管各部との距離が直感的に把握できやすい画像とすることができた。また形成外科、整形外科領域では上肢、下肢における関節領域での動きに関与する骨格筋の相互作用ならにそれより内部に位置する関節内部構造が時空間的に把握できやすい画像とすることができた。
昨年度より申請していた特許申請が2020年7月7日に登録され、特許第6731084号「立体映像表示システム」として発行された。またこれらの成果を第29回日本コンピュータ外科学会大会において、演題名「空間投影可能な4次元表示装置における画像の時空間分解能の向上」として発表した。
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| 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
ミストを安定化させることができたのは以下の理由によるものである。
表示空間に置く円柱状ミストの流れと濃度を安定させるために、これまで上方から下方に向けてミストを落下させるように流していた構造を逆転させた。すなわち気温より数度高く保ったミストを下方から発生させ、整流器を通して上昇させるうちに、表示空間上部に位置する整流器を介した陰圧の流れがミストをさらに上昇させることにより、以前より安定した濃度分布を持ちかつ時間軸上での濃度分布の揺らぎを防ぐことができた。
空間に照射する投影画像の精度を上げることができ。かつ表示された画像の認識率を上げることが出来たのは以下の通り理由によるものである。
レーザープロジェクター、スティックコンピューター、電源装置をモジュール化することによりプロジェクション数を変換しやすい実験装置となり、かつレーザープロジェクター分の照射角度、傾きの微調整をボールタイプの華道部ではなくそれぞれの要素を微小なネジにより分割して調整できる構造とすることにより、のプロジェクション精度を得ることができた。
またプロジェクションデータのプロセッシングに関してはさらなるユーザビリティーを向上させただけでなく、臨床医にとって読影経験の高いボリュームレンダリング画像を表示できる、ハンスメント機能を増強させた。この内容は臓器事、診断領域ごとに分けそれぞれの意思が判別しやすい画像となるような努力を行った。
以上の諸理由から本研究の進捗状況は概ね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度に本研究におけるキー技術の各要素で新しい開発成果が得られたため、これらを盛り込んだ最終装置を本年度前半に完成させること、そしてこの装置のためのソフトウェアの最終開発と臨床的評価を本年度公判にそれぞれ週津中させる推進方策を撮るものとした。具体的には安定化したミスト発生装置の装備、投影するプロジェクション画像の表示位置的誤差を少なくし下装置を完成させ、総じて精度の高い空間投影を行う事のできる表示装置を完成させる予定である。
さらにX線CT画像、MRI画像のボリュームレンダリング法による空間表示像がより臨床医にとって医学的情報を認識しやすい画像とするための画像表示ソフトウェアの最終的な改良、追加開発を行うものとする。
表示画像を腹部領域ならびに整形外科、形成外科領域での実際の臨床データを用いて患部の4次元画像を空間投影し、臨床医による最終的な評価を行う。
さらに空間表示上での空間分解能向上だけでなく、4次元画像の重要な要素である人体の動き、すなわち時間軸上で動きのある画像の精度を上げるために、このためのソフトウェアも効率化してリアルタイム性を高め、総じて搭載ソフトウェアのプレプロセッシング能力を高めることにより、表示画像の時間分解能を上げることを目指す。
またこれらの表示画像の処理内容は臨床分野ごとにタイプ分けしそれぞれの意思に認識率の高い表示画像を提供すべく準備を行う予定である。
なお精度の高い４次元画像表示法は本研究が終了間近となる現在においても、医学領域だけでなく高額領域を含む他分野でもまだ存在しないため、表現工学的な意義を勘案しつつ他の工業界、産業界での利用面を模索していく予定である。
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