術前術後DICOMでの3次元特徴点マッピングによるブレインシフトモデリング

使用 DICOM 手术前后的 3D 特征点映射进行脑转移建模

• 批准号: 20K12053
• 负责人: 渡邊 郁
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Osaka Electro-Communication University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K12053/
• 关键词: ブレインシフト; SLAM; 脳モデリング; 手術ナビゲータ; DICOM特徴点

COVID-19の影響で、関西医科大学や大阪電気通信大学への立ち入りが断続的に制限された。このため本研究では、DX医療に焦点を絞りソフトウエアを開発した。まず、Unityの領域分割アセットを利用して、過去に取得していた術前術後の患者DICOMを領域分割し、それを3D Slicer(https://www.slicer.org/)による領域分割の結果と比較した。その過程で、その手続きの簡便性や領域分割結果の妥当性を埜中医師（研究分担者）に遠隔で評価してもらった。これより、領域分割の精度向上およびそのルーチン業務化の検討が進展した。次に、術前術後の２つのDICOMの位置・姿勢・スケール合わせは、陳教授（研究分担者）の機械学習ソフトウエアを利用し、ホワイトマターやブラックマター、および頭蓋骨などの不変領域を手掛かりとして、高精度で実施できた。さらに、患者のDICOMを人工的に変形させて人工ブレインシフトを生成し、その答えとなるブレインシフトを６種類のSLAM特徴点抽出ソフトウエア（SIFT, SURF, KAZE, AKAZE, ORB, BRISK）で検出し、その精度を比較検討したところBRISKとAKAZEが高精度でブレインシフトを検出できることがわかった。現在、複数患者のDICOMに対して、SLAM特徴点抽出ソフトウエアに内在するパラメータを変えて、前述の結論が一般的に成り立つかどうかを確認している。この一般性を確認したのち、有効なSLAM特徴点抽出ソフトウエアにより、位置・姿勢・スケール合わせが終了した術前術後の２つのDICOMから、目視では発見できないブレインシフトを検出する予定である。

The impact of COVID-19, Kansai Medical University and Osaka University of Electric Communications established a new control system. This study is about DX medical focus. The domain segmentation of Unity was utilized in the past to obtain DICOM domain segmentation results for patients before and after surgery, and the results of domain segmentation were compared with those of 3D Slicer(https://www.slicer.org/). The simplicity of the process, the appropriateness of the domain segmentation results, and the remote evaluation by the Chinese medicine practitioner (research contributor) The accuracy of domain segmentation is improving. Second, before and after surgery, the position, posture, and combination of DICOM, Professor Chen (research collaborator), the mechanical learning software, its use, its In addition, the patient's DICOM is artificially transformed into an artificial mask to generate, answer, and extract six types of SLAM feature points (SIFT, SURF, KAZE, AKAZE, ORB, BRISK). Now, the DICOM correlation of multiple patients, SLAM feature point extraction and analysis, and the above conclusions are generally confirmed. This is a general confirmation of SLAM feature point extraction, position, posture, and combination, and a pre-and post-operative DICOM detection, visual detection, and pre-determination of SLAM feature points.

项目成果

System to Check Organs, Malignant Tumors, Blood Vessel Groups, and Scalpel Paths in DICOM with a 3D Stereo Immersive Sensory HMD

使用 3D 立体沉浸式感官 HMD 在 DICOM 中检查器官、恶性肿瘤、血管群和手术刀路径的系统

• 发表时间: 2023
• 期刊: In. Kurosu M. (eds) Human-Computer Interaction. Interaction Techniques and Novel Applications. HCII 2023, LNCS
• 作者: Takahiro Kunii;Kaoru Watanabe;Michiru Mizoguchi;Hiroshi Noborio
• 通讯作者: Hiroshi Noborio

Algorithm for Automatic Brain-Shift Detection Using the Distance Between Feature Descriptors

使用特征描述符之间的距离进行自动脑转移检测的算法

• DOI: 10.1007/978-3-031-05409-9_29
• 发表时间: 2022
• 期刊: In. Kurosu M. (eds) Human-Computer Interaction. Interaction Techniques and Novel Applications. HCII 2022, LNCS
• 作者: Mori Takumi;Nonaka Masahiro;Kunii Takahiro;Koeda Masanao;Watanabe Kaoru;Noborio Hiroshi
• 通讯作者: Noborio Hiroshi

Development of an Algorithm to Artificially Create Virtual Brain Deformations for Brain DICOM

开发一种算法来为大脑 DICOM 人工创建虚拟大脑变形

• DOI: 10.1007/978-3-031-05409-9_30
• 发表时间: 2022
• 期刊: In. Kurosu M. (eds) Human-Computer Interaction. Interaction Techniques and Novel Applications. HCII 2022, LNCS
• 作者: Mori Takumi;Nonaka Masahiro;Kunii Takahiro;Koeda Masanao;Noborio Hiroshi
• 通讯作者: Noborio Hiroshi

Investigation of the Hashing Algorithm Extension of Depth Image Matching for Liver Surgery

肝脏手术深度图像匹配的哈希算法扩展研究

• DOI: 10.1007/978-3-030-78465-2_44
• 发表时间: 2021
• 期刊: Human-Computer Interaction. Interaction Techniques and Novel Applications. HCII 2021. Lecture Notes in Computer Science, Springer International Publishing
• 作者: Satoshi Numata;Masanao Koeda;Katsuhiko Onishi;Kaoru Watanabe;Hiroshi Noborio
• 通讯作者: Hiroshi Noborio

Deadlock-Free and Collision-Free Liver Surgical Navigation by Switching Potential-Based and Sensor-Based Functions

• DOI: 10.1007/978-3-030-49065-2_42
• 发表时间: 2020-07
• 作者: H. Noborio;Kiyomi Kawai;Kaoru Watanabe;Katsunori Tachibana;Takahiro Kunii;Kiminori Mizushino