三次元CT画像を術野に投影した拡張現実感表示による口腔外科手術支援システムの開発

使用增强现实显示器开发口腔手术支持系统，将 3D CT 图像投影到手术区域

基本信息

批准号：
21659461
负责人：
森良之
金额：
$ 1.86万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21659461/
关键词：
手術ナビゲーション医用画像処理

项目摘要

口腔領域は解剖学的に複雑な構造を有するため、歯および骨の三次元的な形態・位置・方向を立体的に把握することはきわめて重要であり、口腔外科手術においては、とくに三次元的な空間認識は欠かせない。本研究では、生体の内部構造、手術器具の位置、アプローチ方向を現実の術野に拡張現実感表示することにより、正確かつ安全な手術環境を構築することを目的とした。高精度3Dプリンタにて立体モデルを作成し、電動式骨手術器械にマーカーを取り付け、光学式トラッキングシステムにより位置を検出させた。目標点を定義した後、三次元CT画像および電動式骨手術器械の進入位置・角度・距離に関する情報を、実空間にリアルタイムを重畳表示し、目標点を見ながら切削し、標的位置誤差を評価した。三次元CT画像を立体映像として実空間に拡張現実感表示し、空間的な位置関係を立体的に理解することが可能であった。本システムの標的位置誤差は1mm以下と少なく、手術器具の位置やアプローチ方向を術野に立体表示することによりナビゲーションすることが可能であり、拡張現実感ナビゲーションシステムの口腔外科手術への応用の可能性を示した。異分野における先進的技術の導入により、肉眼では見えない部分を見えるようにして、既存の外科手術では満たすことができないヒトの能力を超えた空間認識を実現したコンピュータに管理された科学的根拠に基づいた客観的かつ定量的な予知性・安全性の高い画期的な手術法が開発できると考えられる。

由于口腔具有复杂的解剖结构，因此了解牙齿和骨骼的三维形状、位置和方向极其重要。这项研究的目的是通过使用增强现实技术在真实手术场中显示活体的内部结构、手术器械的位置和接近方向，创造一个准确、安全的手术环境。使用高精度3D打印机创建三维模型，将标记附着在电动骨手术器械上，并使用光学跟踪系统检测位置。定义目标点后，将三维CT图像与电动骨手术器械的进场位置、角度、距离信息在现实空间中实时叠加，边看目标点边进行切割，评估了目标位置误差。可以在真实空间中将 3D CT 图像显示为增强现实中的 3D 图像，并了解 3D 中的空间关系。该系统的目标位置误差低至1毫米或更小，并且可以通过在手术野上以3D方式显示手术器械的位置和接近方向来进行导航，使得将增强现实导航系统应用于口腔手术成为可能展现了他的性欲。通过引入不同领域的先进技术，我们可以使肉眼不可见的部分变得可见，并实现超越人类能力的空间识别，这是现有手术程序无法实现的。科学依据是由计算机管理。以此为基础，有可能开发出一种客观、定量、可预测、安全性高的创新手术方法。