Challenge in developing a guide for surface identification of the lungs using deformation algorithm by deflation and bird-view function

使用通气变形算法和鸟瞰功能开发肺部表面识别指南的挑战

• 批准号: 21H03020
• 负责人: 芳川 豊史
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03020/
• 关键词: シミュレーション; 脱気変形; バードビュー; 呼吸器外科; 胸腔鏡手術; 手術シミュレーション; 肺癌; ロボット支援下手術

肺は、術前CT画像は含気状態であるが、手術は脱気状態で行われるため、術前と術中の形態が大きく異なる。画像技術の進歩により、微小な肺結節の検出が増え、その切除には、低侵襲な胸腔鏡手術や区域切除が行われる。これらの微小結節の切除には、術前マーキングが必須だが、患者への侵襲、人的・時間的なコストがかかる上、正確にできないことも多い。また、区域切除において、現在行われている区域間面の同定法も確実とはいえない。さらに、現在の内視鏡カメラでは視野に限界があり、片側肺を一度に見ることはできない。本研究では, 侵襲的な処置をすることなく、安全かつ真に低侵襲に微小肺結節を切除するために、微小結節の位置や区域間面の同定が正確に可能となるシステムを情報学的手法により構築する。さらに、バードビューカメラシステムを用い、肺表面の位置情報を術中にリアルタイムで、わかりやすく、正確にガイドすることを目指す。2022年までの実績の概要として、術前・術中CT画像と手術（胸腔鏡）画像を継続して複数取得し、これらの画像をデータサイエンスとして利用できるように編集し、統計的モデルの開発の際に指標になる解剖学的構造物が容易に認識可能な状態で保存、情報学研究グループがアクセス可能なデータベースを構築した。続いて、このデータベースを基に、情報学的処理を行い、患者個別に肺微小結節や区域間面の位置をより正確に投影するモデルの創出を狙い、脱気肺における肺微小結節や区域間面の予測モデルを構築した。さらに、脱気肺における肺内構造物の位置を推定するモデルに胸腔鏡画像における実際の脱気の状態を学習させることで、表面位置情報ガイドの創出を行った。

Lung CT images before surgery are in a state of shock, surgery is in a state of shock, and the shape before surgery is different. Advances in imaging techniques, detection of small pulmonary nodules, resection, less invasive thoracoscopic surgery, and regional resection For example, the removal of small nodules, preoperative surgery, patient invasion, human time, correct surgery, etc. The method of determining the area between the two regions is accurate. Now, the endoscope has a limit on the field of vision, and the lung has a limit on the field of vision. In this study, it is possible to manage invasions, remove small pulmonary nodules safely and with low invasiveness, and correctly determine the location and area of small nodules. The system is constructed using informatics techniques. This is the first time that the lung surface information has been used in surgery. 2022 Summary of achievements, preoperative and intraoperative CT images, surgical (thoracoscopic) images, multiple acquisition, compilation and utilization of images, compilation and statistical development indicators, anatomical structures, easy recognition, possible state preservation, informatics research, possible state construction. Information processing, patient-specific mapping, accurate projection of lung micronodules, and prediction of lung micronodules and regional planes. To estimate the position of the pulmonary structure in the lung, to learn the actual state of the lung structure in the thoracoscopic image, and to create the surface position information.

项目成果

“How has preoperative 3D-CT been used in Japan?”

“日本如何使用术前 3D-CT？”

• 发表时间: 2021
• 作者: 堀内 浩;揚妻正和;石田順子;Dennis Cheung;澤田和明;鍋倉淳一;陶 経緯,岡田浩介,綿引隆久,鈴木英雄,有泉俊一,正田純一;Chen-Yoshikawa TF
• 通讯作者: Chen-Yoshikawa TF

Development of panorama vision ring for thoracoscopy

胸腔镜用全景视野环的研制

• DOI: 10.1007/s11548-023-02859-5
• 发表时间: 2023
• 期刊: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery
• 影响因子: 3
• 作者: Kitasaka Takayuki;Nakamura Shota;Hayashi Yuichiro;Nakai Tsuyoshi;Nakai Yasuhiro;Mori Kensaku;Chen-Yoshikawa Toyofumi Fengshi
• 通讯作者: Chen-Yoshikawa Toyofumi Fengshi

形態と機能からみた呼吸器疾患 病態を読み解くメカニズム

从形式和功能的角度看呼吸系统疾病：破译病理状况的机制

• 发表时间: 2021
• 作者: Moriya Yuki;Kasahara Yoshiyuki;Shimada Masafumi;Sakakibara Yasufumi;Fujii Hideaki;Nagase Hiroshi;Ide Soichiro;Ikeda Kazutaka;Hall F. Scott;Uhl George R.;Sora Ichiro;有泉俊一,小寺由人,山下信吾,大森亜紀子,加藤孝章,渋谷 豪,本田五郎,片桐 聡,江川裕人,山本雅一;芳川豊史
• 通讯作者: 芳川豊史

Deformation analysis of surface and bronchial structures in intraoperative pneumothorax using deformable mesh registration

• DOI: 10.1016/j.media.2021.102181
• 发表时间: 2021-07-22
• 期刊: MEDICAL IMAGE ANALYSIS
• 影响因子: 10.9
• 作者: Nakao, Megumi;Kobayashi, Kotaro;Matsuda, Tetsuya
• 通讯作者: Matsuda, Tetsuya

Use of fluorescence in thoracic surgery

荧光在胸外科手术中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Uchida F;Oh S;Shida T;Suzuki H;Yamagata K;Mizokami Y;Bukawa H;Tanaka K;Shoda J;Chen-Yoshikawa TF
• 通讯作者: Chen-Yoshikawa TF