脳神経外科手術における手術シュミレーションの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12671375
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 坂田 勝巳 横浜市立大学, 医学部, 助手 (60264660)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅野 洋 横浜市立大学, 医学部, 講師 (40244496) ; 中村 泰明 広島市立大学, 情報科学部, 教授 (10264946)
• Keywords: 乳様突起削除 / 手術シュミレーション / 立体モデル

Research Abstract

乳様突起削除の手術シュミレーションシステムを開発するために、錐体骨ターゲットCT画像92枚より、512x512x92個のボクセルデータを作成した。錐体骨の描画を3次元モデル化するために、CT画像をBMP画像形式に変換してからピクセル値を3次元配列に格納した。3次元配列を用いて、レイトレーシングに基づくボクセルを作成した(ボクセルデータ方式)。さらに、画像の更新速度を高速にするため、3次元配列を用いて、2次元における3次元モデルを実現した。ボクセルデータ方式はボクセルを削る場合、選択された部分を透明にし、再度モデリングすることで骨削除シュミレーションを行うことができる。これにより骨削除によるボクセル変化を統一化することが可能となった。また、テクスチャ・マッピングおよび逐次画像更新方式を導入することにより、画像の写実性を高め、かつ表示するボクセルデータの変化の高速化を実現した。錐体骨3次元モデルをさらに現実的なものにするため、屍体頭を用いて乳様突起削除を行い、詳細な3次元解剖情報、ステップバイステップに術野の変化、見えてくる解剖構造を正確に把握し、シュミレーションシステムに反映させた。こうして作成した立体解剖情報をシステムに組み込みこんだ。システムはグラフィックライブラリとしてOpen GLをワークステーションとしてSGI OCTANEを使用した。左右の目から見た画像を垂直走査に同期して交互に表示させ、赤外線エミッターが送信する赤外線の同期信号により、液晶シャッターメガネの左右のシャッターが高速で交互に開閉し、立体視を得ることを可能とした。センサーは3次元位置(x, y, z)および3軸の回転角が検出可能となった。このセンサーから得られたデーターをもとに、骨削除用ドリルの動きをシュミレーションし、対話的に仮想モデルに対し切削を行うことを可能とした。

Research Products

• [Publications] Sakata K. et al.: "Venous consideration in petrosal approach"Neuro surgery. 47. 153-161 (2000)
• [Publications] 坂田 勝巳: "テント髄膜腫の手術"脳神経外科. 28. 1047-1056 (2000)
• [Publications] 坂田 勝巳: "頭蓋底手術のための静脈解剖。顕微鏡下手術のための脳神経外科解剖"サイメッド・パブリケーションズ. 10(87-96) (2001)