高速臓器幾何計測による術中腹腔鏡下データヒュージョンと小型手術ロボットシステム

使用高速器官几何测量和小型手术机器人系统进行术中腹腔镜数据融合

基本信息

批准号：
14750190
负责人：
林部充宏
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Jikei University School of Medicine
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は腹腔鏡画像に対して腹腔内の3次元幾何を反映した情報をData Fusion表示することで,術者に対して病巣までのナヒゲーション機能を提供するシステムを開発した.ブタを用いた実験により本システムの有効性を確認した.実験の1週間前にあらかじめ腹部のCTを血管系を造影した状態で撮影し,術前臓器モデルの作製を行った.実験時には術中の臓器形状に基づき,術前の臓器モデルをレジストレーションすることで腹腔鏡画像上に血菅系等をナビゲーション表示することができた.また本システムでは高速画像処理により1秒間あたり6フレームで形状を更新可能であるため,呼吸による臓器の移動に追従して変化する内部構造の重畳表示を行うことができた.また高速度カメラを用いたシステム以外に本年度はPCプロジェクタとDVカメラを用いて術中での生体変形を計測する手法を開発した.対象となる生体に対しPCプロジェクタによりマルチスリットパターンを投影し,キャリブレーションされた2台のデジタルビデオカメラにより同期撮影して形状情報を得る.カラー元画像との対応関係によりテクスチャ座標を算出し,術野ビデオ画像からテクスチャマッピングを行った.3Dサーフェスデータとテクスチャのレンダリングによりリアルタイムに術野3Dマップを可視化する機能を持たせた.開腹手術のような環境であれば汎用のデジタルビデオカメラを用いて安価で簡便なシステムで生体の変形を計測可能なことが確認できた.小型手術ロボットに関しては内視鏡の先端部レンズの左右に装備した鉗子を先端に持つアームを装備したワイヤ駆動方式内視鏡ロボットを設計した.摘出臓器を用いた実験により,左右のロボットアームの動作範囲,発生トルクの計測を行い,実際の手術が可能であるかの基礎的検討を行った.次に機能的な検証に伴う改良の後,ブタを用いた動物実験により胃の粘膜層切除術等を行うことができた.

今年，我们将在腹腔镜图像中添加反映腹腔三维几何形状的数据。我们开发了一种系统，通过显示融合图像为操作者提供对病变的导航功能。我们通过使用猪的实验证实了该系统的有效性，对血管系统进行了对比成像，并创建了术前器官模型。实验中，根据手术时的器官形状来注册术前的器官模型，血管系统等在腹腔镜图像上可以进行可视化导航显示。此外，由于该系统可以通过高速图像处理以每秒6帧的速度更新形状，因此除了使用速度的系统之外，还可以叠加显示随着器官因呼吸而变化的内部结构。今年，我们开发了一种使用 PC 投影仪和 DV 摄像机测量手术期间活体变形的方法。使用 PC 投影仪将多缝图案投影到目标活体上，并进行校准。 3D表面数据和纹理它能够通过渲染实时可视化手术视野的3D地图。在开放式手术等环境中，可以使用廉价且简单的系统来测量活体的变形通用数码摄像机。对于小型手术机器人，我们通过实验设计了一种线驱动内窥镜机器人，该机器人配备了带有镊子的手臂，该手臂附着在内窥镜尖端的左右两侧。我们测量了机械臂的操作范围和产生的扭矩，并进行了基础研究，看看是否可以进行实际手术。接下来，经过功能验证和改进，用猪进行的动物实验表明，我们能够进行胃粘膜层切除术。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

林部充宏, 鈴木直樹, 中村仁彦: "腹腔鏡下における変形する臓器表面の高速3次元形状復元"第41回日本ME学会大会. 23-08 (2002)

Mitsuhiro Hayashibe、Naoki Suzuki、Hitoshi Nakamura：“腹腔镜手术下变形器官表面的高速 3D 形状重建”第 41 届日本 ME 协会会议（2002 年）。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Mitsuhiro Hayashibe, Naoki Suzuki, Asaki Hattori, Yoshihiko Nakamura: "Intraoperative Fast 3D Shape Recovery of Abdominal Organs in Laparoscopy"Proceedings of Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention 2002. 356-363 (2002)

Mitsuhiro Hayashibe、Naoki Suzuki、Asaki Hattori、Yoshihiko Nakamura：“腹腔镜检查中腹部器官的术中快速 3D 形状恢复”医学图像计算和计算机辅助干预论文集 2002 年。 356-363 (2002)

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

林部充宏, 鈴木直樹, 服部麻木, 中村仁彦: "リアルタイム三次元形状復元とテクスチャマッピング機能をもつレーザスキャン内視鏡システム"第11回日本コンピュータ外科学会大会論文集. 35-36 (2002)

Mitsuhiro Hayashibe、Naoki Suzuki、Asaki Hattori、Hitoshi Nakamura：“具有实时三维形状重建和纹理映射功能的激光扫描内窥镜系统”日本计算机外科学会第 11 届年会论文集 35-36（2002 年）。）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Mitsuhiro Hayashibe, Naoki Suzuki, Yoshihiko Nakamura, Asaki Hattori: "Real-time 3D Deformation Imaging of Abdominal Organs in Laparoscopy"Medicine Meets Virtual Reality 11, IOS Press. 117-123 (2003)

Mitsuhiro Hayashibe、Naoki Suzuki、Yoshihiko Nakamura、Asaki Hattori：“腹腔镜检查中腹部器官的实时 3D 变形成像”医学与虚拟现实 11 的结合，IOS Press。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

林部充宏, 鈴木直樹, 服部麻木, 鈴木薫之, 大竹義人, 小林進, 橋爪誠: "内視鏡手術,ロボット手術のためのナビゲーション機能の開発"日本医用画像工学会(JAMIT)誌. 22・2(印刷中). (2004)

Mitsuhiro Hayashibe、Naoki Suzuki、Asaki Hattori、Kaoruyuki Suzuki、Yoshito Otake、Susumu Kobayashi、Makoto Hashizume：“内窥镜手术和机器人手术的导航功能的开发”日本医学影像工程学会杂志（JAMIT）22・2（。正在出版）（2004）。