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2014 年度 実績報告書

コンピュータビジョンと大規模分散処理による非侵襲レジストレーションシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25861128
研究機関帝京大学

研究代表者

古徳 純一  帝京大学, 医療技術学部, 准教授 (70450195)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード距離画像カメラ / 3次元計測 / 分散処理 / レジストレーション / 3次元再構成 / トラッキング
研究実績の概要

本研究は、距離カメラなどによる非侵襲の患者体表面3次元計測の技術と、大規模分散処理によるレジストレーション計算の融合したシステムのプロトタイプの開発を目指すものである。
1)距離画像カメラを用いた非侵襲3次元リアルタイム計測システムのプロトタイプ制作:マイクロソフト社製の距離画像カメラKinectを用いて、患者体表面の動きをリアルタイムに計測することで、商用の腹圧ベルトのセンサーと遜色ないレベルで、非侵襲でありながら体表面の多数点で同時に呼吸波形を取得できることを可能にした。従来は、数mmといわれていたKinectの距離分解能を、革新的なアルゴリズムを用いることで、一気に10倍程度向上させることに成功した。さらに表面のみの情報から、内部を有限要素法により変形しても、大きく精度が落ちないことを確かめた。
2)多数のカメラによる3次元再構成:患者位置の高精度な情報取得のため、複数枚の2次元画像から、患者の3次元情報を再構成することに成功した。高速なアルゴリズムを使用することで、患者セットアップの大幅な労力削減につながると期待できる。
3)大規模分散処理を用いたレジストレーションシステムの開発:患者体内の解剖学的変化を時系列に追跡する処理を行うため、コンピュータ6台をギガビットイーサーでつなぎ、PCクラスタを構築した。Bスプラインを用いた非剛体レジストレーションシステムの並列化に取り組み、シングルプロセッサを用いた計算に比べ10倍高速化でき、精度は商用のものと比べて遜色がなかった。さらにPC1台でのGPU2枚を制御したデータ分割演算により、並列化効率100%に近い演算を達成することに成功した。
これらの研究成果を期間全体で、学会発表(12件)うち招待講演(3件)、国際学会発表(4件)、論文(12編)として発表した。また、医学物理学会の優秀研究賞を受賞した。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] High Signal Intensity in Dentate Nucleus on Unenhanced T1-weighted MR Images: Association with Linear versus Macrocyclic Gadolinium Chelate Administration2015

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Kanda, Marie Osawa, Hiroshi Oba, Keiko Toyoda, Jun'ichi Kotoku, Takahiro Haruyama, Koji Takeshita, Shigeru Furui
    • 雑誌名

      Radiology

      巻: Jan 27:140364 ページ: Jan 27:140364

    • DOI

      10.1148/radiol.14140364

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Incidence of Double Hypoglossal Canal in Japanese: Evaluation with Multislice Computed Tomography2015

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Kanda, Tomoki Kiritoshi, Marie Osawa, Keiko Toyoda, Hiroshi Oba, Jun'ichi Kotoku, Kazuhiro Kitajima, Shigeru Furui
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 10(2) ページ: e0118317

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0118317

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gadolinium-based Contrast Agent Accumulates in the Brain Even in Subjects without Severe Renal Dysfunction: Evaluation of Autopsy Brain Specimens with Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy.2015

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Kanda, Toshio Fukusato, Megumi Matsuda, Keiko Toyoda, Hiroshi Oba, Jun'ichi Kotoku, Takahiro Haruyama, Kazuhiro Kitajima, Shigeru Furui
    • 雑誌名

      Radiology

      巻: May 5:142690 ページ: May 5:142690

    • DOI

      10.1148/radiol.2015142690

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3D Surface Reconstruction of a Patient Using Epipolar Geometry2014

    • 著者名/発表者名
      J Kotoku, S Nakabayashi, A Haga, S Kumagai, T Ishibashi, N Arai, N Saotome, T Kobayashi
    • 雑誌名

      Medical Physics

      巻: 41 ページ: 185-185

    • DOI

      10.1118/1.4888180

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 距離カメラを用いた3次元リアルタイムトラッキングシステムの開発2014

    • 著者名/発表者名
      熊谷仁, ISHIBASHI Toru, UEMURA Ryohei, ARAI Norikazu, KOBAYASHI Takenori, KOTOKU Jun’ichi
    • 雑誌名

      医学物理

      巻: Supplement 34(1) ページ: 145-145

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 多視点幾何を用いた患者位置の3次元再構成2014

    • 著者名/発表者名
      古徳純一, NAKABAYASHI Susumu, ARAI Norikazu, KUMAGAI Shinobu, ISHIBASHI Toru, KOBAYASHI Takenori
    • 雑誌名

      医学物理

      巻: Supplement 34(1) ページ: 146-146

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分散処理を用いたレジストレーションシステムの高速化2014

    • 著者名/発表者名
      石橋徹, KUMAGAI Shinobu, ARAI Norikazu, KOBAYASHI Takenori, KOTOKU Jun’ichi
    • 雑誌名

      医学物理

      巻: Supplement 34(1) ページ: 162-162

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoelectric cross sections based on the Hartree-Fock calculation2014

    • 著者名/発表者名
      HAGA Akihiro, KOTOKU Jun’ichi, HORIKAWA Yataro, SAKATA Dousatsu, MAGOME Taiki, NAKAGAWA Keiichi
    • 雑誌名

      医学物理

      巻: Supplement 34(1) ページ: 145-145

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 目で見てわかる!心臓カテーテル検査・治療のケア レベルアップキーワード 25 6 被ばく管理2014

    • 著者名/発表者名
      古徳純一, 古井滋
    • 雑誌名

      Heart Nurs

      巻: 27(8) ページ: 824-827

  • [学会発表] 医学物理分野での研究課題と物理出身者の役割2014

    • 著者名/発表者名
      古徳純一
    • 学会等名
      シンポジウム「医学物理士の現状と課題」
    • 発表場所
      京都大学 基礎物理学研究所 湯川記念館
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-invasive techniques for 3D surface tracking2014

    • 著者名/発表者名
      Jun’ichi Kotoku, PhD
    • 学会等名
      University of Minnesota, The University of Tokyo, Osaka University Scientific Symposium
    • 発表場所
      ミネソタ大学
    • 年月日
      2014-07-25 – 2014-07-25
  • [学会発表] 3D Surface Reconstruction of a Patient Using Epipolar Geometry2014

    • 著者名/発表者名
      J Kotoku, S Nakabayashi, A Haga, S Kumagai, T Ishibashi, N Arai, N Saotome, T Kobayashi
    • 学会等名
      AAPM 56th Annual Meeting
    • 発表場所
      Austin Convention Center
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-24
  • [学会発表] Fast image registration on parallel and distributed computers2014

    • 著者名/発表者名
      ISHIBASHI Toru, KUMAGAI Shinobu, ARAI Norikazu, KOBAYASHI Takenori, KOTOKU Jun’ichi
    • 学会等名
      第107回日本医学物理学会学術大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-13 – 2014-04-13
  • [学会発表] 3D reconstruction of a patient’s body using epipolar geometry2014

    • 著者名/発表者名
      KOTOKU Jun'ichi, NAKABAYASHI Susumu, ARAI Norikazu, KUMAGAI Shinobu, ISHIBASHI Toru, KOBAYASHI Takenori
    • 学会等名
      第107回日本医学物理学会学術大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-12 – 2014-04-12
  • [学会発表] Realtime 3D tracking with a consumer depth camera2014

    • 著者名/発表者名
      KUMAGAI Shinobu, ISHIBASHI Toru, UEMURA Ryohei, ARAI Norikazu, KOBAYASHI Takenori, KOTOKU Jun’ichi
    • 学会等名
      第107回日本医学物理学会学術大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-12 – 2014-04-12

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公開日: 2016-06-01  

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