オープンMRI誘導下手術支援システムの開発

开放式MRI引导手术支持系统的开发

• 批准号: 08J09081
• 负责人: 佐藤 生馬
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: The University of Tokyo (2009)Tokyo Denki University (2008)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J09081/
• 关键词: MRI; 低侵襲手術; ナビゲーション; 拡張現実(AR); オーバーレイ; マニピュレータ; 電磁波; コンピュータ外科; オープンMRI; MRI画像誘導下手術; 拡張現実技術; ナビゲーションシステム; 電磁波計測

近年,医用画像診断装置の発達に伴い,高精度な診断を行うと同時に,その情報を用いた低侵襲治療が望まれている.そこで本研究では,MRI内で穿刺手術などの低侵襲手術を支援することを目的として,実空間とMRI画像の重畳(オーバーレイ)表示を用いた直感的なナビゲーションシステムと,穿刺手術位置決め支援マニピュレータシステムを有するオープンMRI誘導下手術支援システムの開発を行った.具体的には以下を行った.オーバーレイ表示によるナビゲーションシステムとして,オープンMRI対応LCDを用いた断層画像オーバーレイ表示ナビゲーションシステムとLCDを用いたオープンMRI対応三次元立体画像オーバーレイ表示システムを開発した.これらにより,オープンMRI内でLCDを用いて断層画像および三次元立体画像によるオーバーレイ表示ナビゲーションが可能となった.そして,断層画像のオーバーレイ表示精度の評価を行った.結果,オーバーレイ表示精度は平均誤差1.4mmであった.肝腫瘍への穿刺支援を目的とした体動及び患部の変形に追従可能な穿刺角度補正機能を有するマニピュレータシステムとして,オープンMRI対応マニピュレータによるMRI画像誘導下穿刺手術支援システムを開発し,取りだした豚肝臓に対してターゲットを埋め込み,ターゲットに対してマニピュレータで位置決めし穿刺精度評価を行った.結果,術前・術中MRI画像に基づいた穿刺位置決めでは平均誤差2.2mmで穿刺可能であった.MRI近辺での漏洩電磁波強度の指標と漏洩電磁波の強度に対して行うべき電磁波対策の基準は未だない.このため,0.2TオープンMRIに電磁波を放射し,0.2T MRIの共鳴周波数帯域と1共鳴周波数帯域以外の電磁波がMRI画像に与える影響の評価を行い,撮像コイル周辺で画像に影響を与える電磁波の強度を評価した.結果,共鳴周波数帯域以外ではMRIの撮像原理道理に画像にほとんど影響を与えなかった.また,共鳴周波数帯域では,コイル周辺で磁界強度を-71.85dBμA/m以下とすることで画像に影響を与えなくなことを明らかとした.以上の結果より,開発したオープンMRI誘導下手術支援システムのオーバレイ表示システム部はナビゲーションシステムとして十分な精度を有していると考えられる.また,穿刺位置決めシステム部は穿刺時に変形しづらい部位のみならず,肝臓などの変形しやすい臓器中のターゲットに対しても安全に穿刺することが可能であると考えられる.

近年来，随着医学成像诊断设备的开发，需要使用此信息进行微创治疗。因此，在这项研究中，为了支持微创手术，例如MRI内的穿刺手术，我们使用真实空间和MRI图像的覆盖层开发了直观的导航系统，以及具有开放式MRI指导的手术手术支持系统，并使用操纵器系统进行穿刺手术手术的操纵系统。具体而言，我们使用开放的MRI兼容LCD和使用LCD的开放MRI兼容3D图像覆盖显示系统进行了以下操作：层析成像图像叠加显示导航系统。作为使用覆盖显示的导航系统，我们使用LCD开发了三维3D图像覆盖显示系统。有了这些，我们使用LCD在Open MRI中进行了过度的形象。射线显示导航变得可能。然后，我们评估了层状图像覆盖显示的准确性。结果，平均误差为1.4毫米。使用开放MRI兼容的操纵器的MRI图像引导的穿刺手术支持系统是作为具有穿刺角校正功能的操纵器开发的，可以跟随身体运动和受影响区域的变形，这旨在支持肝脏肿瘤的穿刺。将靶标嵌入提取的猪肝脏中，并用操纵器将靶标放置以评估穿刺精度。结果，可以基于术前和术中MRI图像的穿刺定位，平均误差为2.2 mm。对于MRI附近的泄漏电磁波的强度和泄漏电磁波的强度，没有用于电磁波对策的标准。因此，电磁波发射到开放的MRI上，0.2T我们评估了MRI的谐振频带外电磁波和一个共振频带对MRI图像的影响，并评估了影响成像线周围图像的电磁波的强度。结果，发现该图像几乎不受共振频带之外MRI成像的原理的影响。此外，在谐振频带中，线圈处的磁场强度设置为-71.85dbμA/m或更少，这不会影响图像。从以上结果来看，可以认为开发的开放MRI指导外科支持系统的覆盖显示系统具有足够的准确性作为导航系统。此外，据信，穿刺定位系统部分不仅可以在穿刺过程中难以变形的部位安全地刺穿，而且可以在器官中容易发生变形的器官（例如肝脏）的靶标进行刺穿。

项目成果

LCDを用いたオープンMRI対応三次元立体画像オーバーレイ表示システムの開発

使用 LCD 开发开放式 MRI 兼容 3D 图像叠加显示系统

• 发表时间: 2009
• 作者: 佐藤生馬;ヘルランバン・ニコラス;廖洪恩;山下紘正;土肥健純;正宗賢
• 通讯作者: 正宗賢

オープンMRI対応マニピュレータによるMRI画像誘導下穿刺手術支援システムの開発

使用开放式 MRI 兼容机械手开发 MRI 图像引导穿刺手术支持系统

• 发表时间: 2009
• 作者: 佐藤生馬;吉田真人;廖洪恩;山下紘正;土肥健純;正宗賢
• 通讯作者: 正宗賢

Development of LCD Slice Image Overlay Device with Electromagnetic Wave Measurement

电磁波测量液晶切片图像叠加装置的研制

• 发表时间: 2009
• 作者: Ikuma SATO;Akio FUNAKUBO;Hiroki KAMIUCHI;Hongen LIAO;Hiromasa YAMASHITA;Takeyoshi DOHI;Ken MASAMUNE
• 通讯作者: Ken MASAMUNE

0.2TオープンMRI対応機器開発のためのEMC設計に関する研究

0.2T开放式MRI兼容设备开发的EMC设计研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 三枝真吾;韓成雄;中村史;木原隆典;中村徳幸;三宅淳;佐藤生馬
• 通讯作者: 佐藤生馬

オープンMRI対応LCDを用いた断層画像オーバーレイ表示ナビゲーションシステムの開発

使用开放式 MRI 兼容 LCD 开发断层图像叠加显示导航系统

• 发表时间: 2010
• 作者: 佐藤生馬;佐嶌浩之;上内洋輝;山下紘正;土肥健純;正宗賢
• 通讯作者: 正宗賢