3次元画像認識・理解と動画像解析に基づく医用内視鏡ナビゲーションシステムの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13558032
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 末永 康仁 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60293643)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 目加田 慶人 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00282377) ; 鳥脇 純一郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30023138) ; 森 健策 名古屋大学, 難処理人工物研究センター, 助教授 (10293664) ; 名取 博 札幌医科大学, 機器診断部, 教授 (00102260) ; 平野 靖 名古屋大学, 情報連携基盤センター, 助手 (90324459)
• Keywords: 内視鏡 / 内視鏡ナビゲーション / 手術ナビゲーション / レジストレーション / 画像間類似度 / 仮想内視鏡 / 医用画像処理 / ビデオ画像処理

Research Abstract

(1)実内視鏡像/仮想内視鏡像からの特徴量抽出手順の開発:実内視鏡像と仮想内視鏡像との対応付けを行うのに必要な特徴量抽出手順の開発を継続した。ここでは気管支鏡画像における濃度値情報を基に、特徴的な領域を抽出する手法を開発した。また、ビデオ画像のみから、内視鏡カメラの動き推定を行う方法も合わせて開発した。
(2)実内視鏡像・仮想内視鏡像対応付け手法の開発:(1)により抽出された特徴量を基に、ビデオ内視鏡像と仮想化内視鏡像とを対応付ける手法の開発を行った。ビデオ画像の各フレームを小さなブロック群に分割し、特徴的な形状が含まれるサブブロックを用いて実内視鏡像・仮想内視鏡像対応付けを行う手法を開発した。
(3)仮想内視鏡像の高速生成法の開発
本システムでは、内視鏡のカメラ動きを推定するための一つの基本的方法として、イメージレジストレーション手法を採用した。これは複数の仮想内視鏡像を生成し、実内視鏡画像に最も一致する仮想内視鏡像を求めることでカメラ動きを推定するものであるため、高速な仮想内視鏡像生成アルゴリズム(Volume Rendering法)の開発を行い、通常のPCで10フレーム/秒程度で描画できることを確認した。
4)知識情報処理部の開発:対応付け結果を基に実内視鏡で現在観察している部位を特定し、解剖学的名称など画像情報以外の診断に必要な情報を知識ベース処理により提示する手法の開発を行った。
(5)ビデオ内視鏡画像とX線CT像のデータベース構築
実験を行う上で欠くことのできない実内視鏡画像と3次元X線CT像を患者毎に取得し、10症例程度のデータベースを構築した。現在の臨床の場では、実内視鏡画像と3次元X線CT像を同時に撮影することは極めて少なく、これは非常に貴重なデータベースである。

Research Products

• [Publications] 林 雄一郎: "仮想化内視鏡システムにおける未提示領域の検出機能の開発"Medical Imaging Technology. 20・5. 562-571 (2002)
• [Publications] Kensaku Mori: "Tracking of a bronchoscope using epipolar geometry analysis and intensity-based image registration of real and virtual endoscopic images"Medical Image Analysis. 6. 103-114 (2002)
• [Publications] Takayuki Kitasaka: "A Method for Extraction of Bronchus Regions from 3D chest X-ray CT images by analyzing structural features of the bronchus"Forma. 17. 321-338 (2002)
• [Publications] 渡辺 恵人: "3次元トップハット変換を用いた腹部X線CT像からの胃壁ひだ抽出"電子情報通信学会論文誌. J83-D-II・7. 1250-1258 (2002)
• [Publications] 北坂 孝幸: "芯線モデルを利用した非造影3次元胸部X線CT像からの縦隔内血管領域抽出"Medical Imaging Technology. 20・5. 572-583 (2002)