次世代心臓外科手術のためのリアルタイム立体像表示を用いた手術誘導システムの開発

开发使用实时 3D 图像显示的手术引导系统，用于下一代心脏手术

• 批准号: 07J02984
• 负责人: ニコラス (2009)
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J02984/
• 关键词: 医用工学; コンピュータ外科; 立体像表示; GPU処理; 画像誘導手術; 心臓外科手術; Integral Videography; 画像レジストレーション

次世代心臓外科手術のための手術誘導システムの実現に向けて,19年度に開発した高時間分解能四次元CT/MRI画像生成法及び20年度に開発したリアルタイムIV立体像表示システムを活用して,リアルタイム立体像表示を用いた手術誘導システムの開発を行った.20年度までは、3D/4D超音波画像のリアルタイムリ立体像表示システムを構築し,invivo実験で臨床可能性を検証したので,21年度では臨床に向けて実際の手術に必要な機能を開発し,invivo実験で更に検証を行った.1.リアルタイムIV立体像表示システムの最適化・安定性向上を行った.GPU計算を用いたIV立体像レンダリングアルゴリズムを最適化することにより従来のCPUレンダリングと比べて最大302倍の高速化が得られた.2.色・透明度を表現可能な高画質なIVレンダリングアルゴリズムを開発し,IV画像の奥行き感の向上した.3.GUIに関しては,リアルタイムIV像表示システムを3D Slicerの拡張モジュールとして開発した.そうすることにより,3D Slicerの他のモジュールと組み合わせることができ,様々なアプリケーションに応用可能になった.4.手術器具のIV立体像表示方法を開発する.手術器具をモデル化して光学系位置計測装置で位置・姿勢を追従しながら手術器具を臓器と共にIV立体像として表示するシステムを開発する.5.リアルタイムIV立体像表示システムの有効性を評価するために,従来の疑似三次元表示システムと比較を行って,ターゲティング時間を最大50%短縮されるという結果が得られた.6.リアルタイム三次元超音波画像の臨床応用可能性を評価するために,invivo実験を行った.拍動しているブタの心臓をリアルタイム三次元超音波のIV立体像で表示し,手術器具を僧房弁に誘導する実験を行った.動いている僧房弁及び手術器具を共に視覚化でき,時間遅れも感じない程度であるなど臨床応用可能性は十分あると,専門医師から意見を頂いた.

The next generation of cardiac surgery has been developed in 2019 and 2010 using high time resolution energy four-dimensional CT/MRI image generation methods. 3D/4D ultrasound imaging and stereo imaging system construction, in vivo clinical feasibility test, 21 years to clinical practice surgery necessary function development, In vivo, the system can be optimized by CPU. 1. Optimization and stability of stereo system. 2. Color optimization and speed up of CPU. 3. Optimization and stability of stereo system. Transparency can be displayed in high quality. 3. GUI can be displayed in high quality. 4. Image can be displayed in high quality. 3. GUI can be displayed in high quality. The 3D Slicker is a new kind of 3D Slicker. The position and posture of the position measuring device of the surgical instrument are tracked and compared with those of the optical system. The maximum 50% shortening time of the three-dimensional ultrasound imaging results was obtained. 6. Evaluation of the clinical feasibility of the three-dimensional ultrasound imaging results in vivo. The heart of the heart. The patient's room function and surgical instruments are viewed together, and the patient's time is determined. The patient's clinical possibility is very high.

项目成果

GPU計算を用いた高速剛体・非剛体レジストレーション手法の開発

利用GPU计算开发高速刚体/非刚体配准方法

• 发表时间: 2007
• 作者: Kuno;Y.;Sadazuka;K.;Kawashima;M.;Tsuruta;S.;Yamazaki;K.;and Yamazaki;A.;川島理恵;Nicholas Herlambang;Nicholas Herlambang;川島理恵;Michie Kawashima;川島理恵;Nicholas Herlambang;Nicholas Herlambang;川島理恵;川島理恵;ヘルランバン ニコラス
• 通讯作者: ヘルランバン ニコラス

胎児外科手術における三次元超音波のリアルタイム立体像表示システムの開発

胎儿手术3D超声实时3D图像显示系统的开发

• 发表时间: 2009
• 作者: Iris Cohen Fineberg;Michie Kawashima;Steve M.Asch;ヘルランバン ニコラス
• 通讯作者: ヘルランバン ニコラス

GPU-accelerated Real-time 3D UItrasound Integral Videography Visualization System

GPU 加速的实时 3D UItrasound 整体摄像可视化系统

• 发表时间: 2007
• 作者: 水谷正紘;高本眞一;土肥健純;他;Nicholas Herlambang
• 通讯作者: Nicholas Herlambang

Physically Accurate B-Spline Based Non-rigid Registration using Variable Spring Model

使用可变弹簧模型的基于物理精确 B 样条的非刚性配准

• 发表时间: 2007
• 作者: 水谷正紘;高本眞一;土肥健純;他;Nicholas Herlambang;Nicholas Herlambang;Hiromasa Yamashita;正 宗賢;寺口 剛仁;山中 紀明;水谷 正紘;金 季利;N. Yamanaka;寺口 剛仁;チャンフィーホワン;Ali Gooya;Keri KIM;Hiromasa Yamashita;山下 紘正;正 宗賢;Nicholas Herlambang
• 通讯作者: Nicholas Herlambang

Real-time Autostereoscopic Visualization of Registration-generated 4D MR Images of Beating Heart

配准生成的跳动心脏 4D MR 图像的实时自动立体可视化

• 发表时间: 2008
• 作者: Kuno;Y.;Sadazuka;K.;Kawashima;M.;Tsuruta;S.;Yamazaki;K.;and Yamazaki;A.;川島理恵;Nicholas Herlambang
• 通讯作者: Nicholas Herlambang