多視点カメラ画像から作製した体表面形状モデルを用いた患者体内の骨格,筋動態の推定

使用根据多视图相机图像创建的体表形状模型来估计患者体内的骨骼和肌肉动力学

• 批准号: 17700429
• 负责人: 大竹 義人
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Jikei University School of Medicine
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17700429/
• 关键词: 動作解析; 骨格,骨格筋モデル; 多視点カメラ; バーチャルリアリティ; コンピュータグラフィックス; 四次元画像; 人体モデル

本研究では前年度までに我々が開発した多視点カメラシステムを用いて人体の全身動作を撮影し,得られた画像データのみを用いて被験者の体内の骨格や筋肉の動態を推定するためのアルゴリズムを構築することを目的とした.まず,従来開発済みであった被験者の体表面形状を四次元的に再構築する手法を用いて,人体各部のサイズや被験者ごとの解剖学的特徴を非侵襲的に取得した.次に,あらかじめ標準体型を持っ健常な被験者のMRI画像を基に骨格および骨格筋モデルを構築し,多視点カメラにより得られた被験者個別の体表面形状との三次元的なマッチングを行うことで,静止立位における被験者個別の骨格および骨格筋のモデルを構築した.本モデルでは特に全身の各関節部分で骨格モデルを分離して構築することで,関節部分で駆動可能な全身の骨格駆動系モデルを実現した.次に,ここで構築した被験者個別の骨格・骨格筋モデルを,表面形状レジストレーションアルゴリズムを用いて動作中の体表面形状モデルに対して各部位ごとにレジストレーションを行うことで,動作時の被験者個別の関節の動きや筋動態のシミュレーションを全身に対して行うことを可能とした.これまで体表面マーカーを用いて体表面上の数点の位置を追跡する方式によるモーションキャプチャシステムが医学研究やエンターテイメントの分野で用いられてきたが,本研究で開発したアルゴリズムを応用することで,体表面マーカーを用いることなく,体表面上の数点だけでなく体表面全体の形状に基づく体内構造動態の推定が可能となり,より高精度かつ簡便な動作解析を実現可能となる糸口を得たと言える.今後は本手法を用いた体内構造動態の推定における演算処理の高速化,および複数台のコンピュータを用いた並列処理を実現し,被験者動作時にリアルタイムな動作解析を可能とすることで,臨床での日常的な動作解析に適用可能なシステムを目指す.

In this study, in the previous year, we began to use the summary of the whole body action of the human body in the previous year. In the previous year, we were asked to make a summary of the action of the whole body of the human body in the previous year. in the previous year, we were asked to make a summary of the actions of the whole body of the human body. The four-dimensional shape of the body surface of the victim, the shape of the body surface, the shape of the body surface. For the second time, the standard body shape of the normal person is the MRI portrait of the healthy person, the basic bone frame, the bone bone, the bone. In this system, all parts of the body are separated from each part of the body, and some of the movement may be caused by the whole body. For the second time, the person who has been killed is divided into two groups: the bone lattice, the surface shape, the shape of the body, and the shape of the body. During the action, the person who is not allowed to do so may not be able to do so during the operation. The number of points on the surface of the body, the position on the surface of the body, the number of points on the surface of the body, the position on the surface of the body, the number of points on the surface of the body. The number of points on the body surface, the shape of the body surface, the body surface, the body, the body In the future, this method is used to deduce that the dynamics of the machine is calculated at a high speed, and that several data sets are used and analyzed. When the victim is in action, it is possible to analyze the behavior of the machine, and the daily operation of the machine may be analyzed.

项目成果

Marker-less whole body skeletal motion analysis based on a body surface model constructed from multi-camera images

基于多摄像头图像构建体表模型的无标记全身骨骼运动分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 1・suppl.1
• 作者: T.Saito;N.Suzuki;A.Hattori;M.Hayashibe;S.Suzuki;Y.Otake
• 通讯作者: Y.Otake

Four-dimensional Lower Extremity Model of the Patient after Total Hip Arthroplasty

全髋关节置换术后患者四维下肢模型

• 期刊: Journal of Biomechanics (印刷中)
• 作者: Y.Otake;K.Hagio;N.Suzuki;A.Hattori;N.Sugano;K.Yonenobu;T.Ochi
• 通讯作者: T.Ochi

Motion analysis system using DSVC (dynamic spatial video camera) and 4D human modeling

使用 DSVC（动态空间摄像机）和 4D 人体建模的运动分析系统

• 发表时间: 2005
• 期刊: International Congress Series 1281
• 作者: T.Saito;N.Suzuki;A.Hattori;S.Suzuki;M.Hayashibe;Y.Otake;A.Uchiyama
• 通讯作者: A.Uchiyama

Soft-tissue balance evaluation system for total hip arthroplasty by intraoperative contact pressure measurement at the hip joint.

通过术中髋关节接触压力测量的全髋关节置换术软组织平衡评估系统。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Stud Health Technol Inform. 119
• 作者: Otake Y;Suzuki N;Hattori A;Hayashibe M;Miki H;Yamamura M;Sugano N;Yonenobu K;Ochi T.
• 通讯作者: Ochi T.

Real-time motion analysis for patients after total hip arthroplasty by using 4-dimensional patient-specific model

使用4维患者特定模型对全髋关节置换术后患者进行实时运动分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: International Congress Series, Computer Assisted Radiology and Surgery 1281
• 作者: Nakajima;K.;Otake Y
• 通讯作者: Otake Y