Micro insemination supporting device using the 3D model of oocyte based on machine learning and image processing

基于机器学习和图像处理的利用卵母细胞3D模型的微授精支持装置

• 批准号: 21K12719
• 负责人: 内村 俊二
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Daiichi Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12719/
• 关键词: 顕微授精; 支援デバイス; シミュレータ; 3DCG; 技量評価; 機械学習; バーチャルリアリティ; 胚培養士; 顕微授精支援デバイス

顕微授精を行う胚培養士の効率的な育成、技量の維持・向上および手技支援を目的とした「顕微授精支援デバイス」の実現を目的とする。卵子の３次元CGモデルを用いることで、実際の卵子・精子を用いず簡便に練習ができる顕微授精シミュレータ、さらに、熟練者の操作を記録する機構を追加し得られた操作データや、実際の卵子画像から画像処理により抽出した情報を反映した手技支援データを生成、これを用いた部分的な自動化等の顕微授精手技支援システムへの発展を目指す。研究の第2年度として次の成果を得ている。・卵子の物性に近い特性を持つ３次元モデルについては、CGツールUnityの物理エンジンを用いて、粒子とバネ・ダンパで構成される３次元弾性体モデルを作成し、注入ピペットモデルの刺入により卵子膜モデルが弾性的に変形する機能を実現した。また、実際の顕微鏡画像から、卵子の膜、注入および固定ピペットを画像処理手法により抽出した。・６軸のジャイロセンサおよびロータリエンコーダを用いたコントローラの動作をボルトオンで測定できるデバイスを試作した。本デバイスはxy(水平面)移動に加え、z軸(垂直)方向の移動の測定も可能であり、今期開発した計測アプリケーションソフトウェアによりそのデータをPCへ取り込むことができる。

其目的是实现一种“显微授精支持装置”，以有效地培训进行显微授精的胚胎培养人员，保持和提高他们的技能，并支持他们的程序。通过使用卵子的3D CG模型，我们创建了显微授精模拟器，让您无需使用实际的卵子或精子即可轻松练习。此外，我们还添加了记录专家操作的机制，这使得我们可以记录操作我们的目标是生成反映通过图像处理从卵子图像中提取的信息的程序支持数据，并利用它开发出可以部分自动化的显微授精程序支持系统。研究的第二年，获得了以下结果。・针对类似于鸡蛋物理特性的3D模型，我们使用CG工具Unity的物理引擎创建了由粒子、弹簧和阻尼器组成的3D弹性体模型，然后将注射吸管模型插入到3D中我们实现了蛋膜模型的弹性变形。此外，使用图像处理技术从实际显微图像中提取卵母细胞膜、注射液和固定移液管。・我们原型设计了一种设备，可以使用 6 轴陀螺仪传感器和旋转编码器通过螺栓固定测量控制器的操作。除了x-y（水平）运动之外，该设备还可以测量z轴（垂直）方向的运动，并且本学期开发的测量应用软件允许将数据导入PC。