脳神経手術シミュレーションシステムに関する研究

神经外科模拟系统研究

基本信息

批准号：
09771062
负责人：
和田淳
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tokyo Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

我々は脳神経外科疾患において、CT、MRIの二次元画像からcomputer graphicsの技法を用いて三次元画像を構築し、仮想的に頭蓋内構造を表現することで、脳室内や頭蓋底における手術シミュレーションシステムの開発を行ってきた。平成9年度においては、神経内視鏡手術を前提とした脳室系の三次元表示を中心に、surface rendering法の特徴を利用したphotorealisticな画像の作成や、VRML(virtual realitymodeling language)を用いたreal time renderingの応用に関して研究したが、本年度はこれを基盤として顕微鏡下手術のシミュレーションを目標に、頭蓋底の仮想モデルを構築する研究を行った。頭蓋底を表現するためには頭蓋内構造ばかりでなく、頭蓋骨、頭皮を含めた頭部の情報が全て含まれていることが必須となる。3D-CTは神経や脳表の描出が不充分であり、またMRI画像を用いた三次元再構成では骨の情報が欠落している。そこでcomputer graphicsの技法を用いて、CTから抽出した頭蓋骨の情報とMRIより得た脳表、脳神経、血管系のデータを合致させた三次元仮想頭蓋底モデル(electric skull base)を作製する手法を考案した。これにより、複数の開頭法やアプローチによる視野の差異などを術前に表現することができ、詳細な術前検討が行えるようになった。更には実際の術中視野に近似したsimulation画像の描画が可能なことから、術者のimage trainingという目的には大変有用である。本手法は手術トレーニングに応用することも良い適応であり、将来operation simulatorへの発展が期待できるものである。

对于神经外科疾病，我们使用计算机图形技术从二维 CT 和 MRI 图像构建三维图像，并虚拟地表示颅内结构。 1997年，我们专注于神经内窥镜手术的心室系统的三维显示，利用表面渲染方法的特点创建逼真的图像，并利用VRML（虚拟现实建模语言）研究了实时渲染的应用，并进行了研究。今年我们进行了研究，建立了颅底的虚拟模型，目的是在此基础上模拟显微外科手术。为了表示颅骨底部，必须包含有关头部的所有信息，包括颅骨和头皮以及颅内结构。 3D-CT 不足以描绘神经和大脑表面，使用 MRI 图像的三维重建缺乏骨骼信息。因此，我们开发了一种利用计算机图形技术创建三维虚拟颅底模型（电动颅底）的方法，该模型将从 CT 中提取的颅骨信息与从 MRI 中获得的大脑表面、颅神经和血管系统的数据相匹配。。这使得可以在术前表达由于多种开颅手术方法和入路而导致的视野差异，从而可以进行详细的术前检查。此外，由于可以绘制接近实际术中视野的模拟图像，因此对于外科医生的图像训练非常有用。该方法也适用于手术训练，未来有望开发成手术模拟器。