MRI誘導脊椎外科手術ロボットの工学的基盤と臨床的方法論の構築

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14702070
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 波多 伸彦 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 講師 (50334256)
• Keywords: コンピュータ外科 / 画像誘導手 / MRI

Research Abstract

1,MRI用実時間臓器移動計測法の開発
本研究ではMRI誘導手術において治療対象となる体内臓器の位置をリアルタイムに検出し,術前画像のレジストレーションを行いって術者に提示することができる工学的基盤の構築を行う.具体的には,1.射影プロファイルマッチングを用いた,2次元臓器トラッキング法の開発する.2.臨床用MRI装置で,トラッキングに必要な情報をリアルタイムに取り出すためのシステムを構築する.3.肝臓を対象に,ボランティアや臨床における評価を行った.
基礎実験として2.0T実験用MRI装置に「射影プロファイルマッチング」を実装し,磁石のボア内で動くファントムの撮像を行った。ファントムの動きは,CCDレーザー変位計やも計測を行い,射影プロファイルマッチングの精度を検証した.その結果,撮像視野100mmに対して0.4mm以内の誤差であった.計測の周期は160ms,また一回のマッチングに要した計算時間は32msであった.
2.MRI誘導手術のためのナビゲーションソフトウェウアの開発
MRI誘導下マイクロ波凝固治療において,穿刺位置の決定のための既治療領域・未治療領域の正確な位置関係を術者に提示するため,既治療領域の3次元記録を行う手術支援ソフトウェアの開発を行った.
本研究では凝固した部位を3次元的に記録するソフトウェア"Footprint"を開発し,手術ナビゲーションソフトウェア「3D Slicer」に統合した.このソフトウェアによって,術前・術中のMRI画像の仮想空間上に,術前に作成した腫瘍モデルや穿刺針を重ね合わせて術者に提示することができ,未治療の腫瘍の位置を正確に把握できる.また,画像には光学式3次元トラッキングによって10Hz程度の頻度で計測される穿刺針も表示できるので,術者は術野近くに設置されたディスプレイを見ながらインタラクティブに次の穿刺位置を決定することができる.
このソフトウェアは,2002年より滋賀医科大学病院にて手術システムに採用され,MRI誘導下肝腫瘍マイクロ波凝固治療の臨床で使用を開始し,有用性が確認された。

Research Products

• [Publications] Junichi Tokuda: "Motion tracking in MR-guided liver by using navigator echoes and projection profile matching"Academic Radiology. 11・1. 111-120 (2004)
• [Publications] 徳田淳一: "MRI誘導手術のためのリアルタイム臓器トラッキング/高速画像レジストレーションシステムに関する研究"電子情報通信学会和文論文誌. D-IIJ87-D-II・1. 339-347 (2004)
• [Publications] Shigehiro Morikawa: "Advanced computer assistance for magnetic resonance-guided microwave thermocoagulation of liver tumors"Academic Radiology. 10・12. 1442-1449 (2003)
• [Publications] Shigehiro Morikawa: "New Assistive Devices for MR-guided Microwave Thermocoagulation of Liver Tumors"Academic Radiology. 10・12. 180-188 (2003)
• [Publications] 森川茂廣: "リアルタイムMR画像ガイドにおけるオフセット型穿刺補助器具の開発"日本コンピュータ外科学会誌. 4・4. 345-350 (2002)
• [Publications] 森川茂廣: "リアルタイムMRI画像ガイド下手術へのカスタマイズしたナビゲーションソフトウェアの統合"日本コンピュータ外科学会誌. 4・1. 27-33 (2002)