Open MRIと視野可変内視鏡を併用した低侵襲手術システムの開発

使用开放式 MRI 和可变视场内窥镜开发微创手术系统

• 批准号: 10J08857
• 负责人: 上内 洋輝
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J08857/
• 关键词: 立体内視鏡; 視野可変; 空圧; 振動; 単眼; MRI; ビームスプリッタ; 画像処理; カメラキャリブレーション

樹脂製の空圧振動機構を用いた単眼立体内視鏡および,内視鏡鏡筒部の回転のみで直視方向と斜視方向の間で視野変更することができる視野可変立体内視鏡の統合を行った.本年度開発した空圧振動機構および視野可変機構を搭載した単眼立体内視鏡は,構成を工夫することにより,Open MRI環境下でも使用可能である.本立体内視鏡画像と,MR-Safe Actuatorを用いたシステムにより位置・姿勢制御される小型RFコイルから得られる高解像膿1画像との併用により,幅広い手術領域において,精確かつ安全な診断・治療実現が期待される.1.空圧振動機構の設計理論の構築流体力学的観点から理論的に,圧縮空気の圧力や流路系の寸法と,空圧振動機構内の経時圧力変化の関係式を導いた.この関係式から,要求仕様に応じた空圧振動機構の設計が可能となる.また,Open MRI環境下でも動作可能となるよう空圧振動機構の構成部品はすべて滅菌可能な樹脂により構成されている.以上の設計理論から,スリーブ根元部の空圧振動機構で変位±0.3m,周波数10Hzの振動を発生・伝達させ,CCDカメラが搭載されたスリーブ先端部では変位±0.24mm,周波数10Hzの振動が発生するようにした.立体視の原理は,CCDカメラの変位が最大・最小の時に左右眼用画像を交互取得し,立体液晶ディスプレイへ出力することにより立体視を実現するものである.2.空圧振動機構および視野可変機構を併用した単眼立体内視鏡空圧振動機構および視野可変機構の技術を統合させ,外径7mm,有効長約200mmの単眼立体内視鏡を試作した.本立体内視鏡は,内視鏡本体を動かすことなく鏡筒部の回転のみで視野角約180度を立体視観察可能である.3.立体視性能評価,動物実験試作機の立体視性能を評価するために,被験者12名に対して,従来の立体内視鏡と試作機の両方において,実際の手技を模擬したタスク(輪ゴムを把持鉗子を用いて移動させるタスクや紐を一定の長さに切断するタスクなど)を行わせ,そのパフォーマンスを評価した.その結果,試作機は従来の立体内視鏡と同等の立体視性能が得られていることを確認した.また,試作機を用いて動物実験を行うことにより,in vivo環境においても,内視鏡本体を動かさずに視野変更でき,なおかつ立体視が可能であることを確認した.

Resin system の empty を 圧 oscillating mechanism with い た 単 お eye stereoscopic endoscopy よ び, endoscopic department の back to the tube, planning の み で look straight direction と strabismus direction between の で vision - more す る こ と が で き る vision can - line integration の stereoscopic endoscopy を っ た. This annual Open 発 し た empty 圧 oscillating mechanism お よ び vision can - agency を carrying し た 単 は eye stereoscopic endoscopy, constitute を time す る こ と に よ り, Open MRI environment で も use may で あ る. This portrait と stereoscopic endoscopy, MR - Safe physical を with い た シ ス テ ム に よ り position, posture suppression さ れ る mini RF コ イ ル か ら have ら れ る high resolution pus 1 portrait と の and に よ り, picture hiroo い surgery field に お い て, precise か つ security な diagnosis, treatment be が now expect さ れ る. 1. Empty の の 圧 oscillating mechanism design theory of the fluid mechanics point 観 か ら に theory, 圧 contraction cavity 気 の pressure や flow is の と inch method, empty 圧 vibration institutions の 経 when pressure variations change の masato is を guide い た. こ の masato system type か ら, asked shi others に 応 じ た empty が の 圧 oscillating mechanism design can と な る. ま た, Open MRI environment で も action may と な る よ う empty の 圧 oscillating mechanism constitute part は す べ て sterilization may な resin に よ り constitute さ れ て い る. Above の design theory か ら, ス リ ー ブ root yuan department の empty で 圧 oscillating mechanism - a + / - 0.3 m, cycle number 10 hz の vibration を 発 raw · 伝 da さ せ, CCD カ メ ラ が carry さ れ た ス リ ー ブ apex of で は - a + / - 0.24 mm, cycle number 10 hz の vibration が 発 raw す る よ う に し た. Principle of stereoscopic の は, CCD カ メ ラ の - a が when maximum, minimum の に around eye ophthalmic portrait を し interaction, stereoscopic LCD デ ィ ス プ レ イ へ output す る こ と に よ り stereoscopic を be presently す る も の で あ る. 2. Empty 圧 oscillating mechanism お よ び vision can を - body and し た 単 empty eye stereoscopic endoscopy 圧 oscillating mechanism お よ び vision can - agency の technology integration を さ せ, diameter 7 mm, have a sharper is about 200 mm long の 単 を attempt eye stereoscopic endoscopy し た. は this stereo endoscopy, endoscopic ontology を dynamic か す こ と な く department の back into the tube, planning の み で view Angle of about 180 degrees を stereoscopic 観 examine possible で あ る. 3. Stereoscopic 価 performance evaluation, the animal be 験 attempt machine の stereoscopic を performance evaluation 価 す る た め に, those 験 12 に し seaborne て, 従 と attempt to の stereo endoscopy machine の struck party に お い て, be interstate の manipulation を simulation し た タ ス ク (round ゴ ム を を holding forceps with い て mobile さ せ る タ ス ク や new を の long さ に cut す る タ ス ク な ど) line を わ せ, そ の パ フ ォ ー マ ン ス を review 価 し た. そ の results, try for machine は 従 と equal to の stereo endoscopy の stereoscopic performance が must ら れ て い る こ と を confirm し た. ま た, try for machine を い て animals be 験 を line う こ と に よ り, in Vivo environment に お い て も, endoscopic ontology を dynamic か さ ず に vision - more で き, な お か つ stereoscopic が may で あ る こ と を confirm し た.

项目成果

視野可変機構を搭載した立体内視鏡の開発

开发配备可变视场机构的立体内窥镜

• 发表时间: 2012
• 作者: Keri Kim;Hiroki Kamiuchi;Ken Masamune;Takeyoshi Dohi;金耿昊;金耿昊;上内洋輝
• 通讯作者: 上内洋輝

Abeam-splitter-type 3-D endoscope with two optical channels and two CCD cameras

具有两个光学通道和两个 CCD 摄像机的分束式 3D 内窥镜

• 发表时间: 2010
• 作者: Hiroki Kamiuchi;Keri Kim;Hiromasa Yamashita,Ken Masamune;Takeyoshi Dohi
• 通讯作者: Takeyoshi Dohi

A high-image-quality and thin 3-D endoscope using a single CCD camera and shaking mechanism

使用单个 CCD 摄像头和抖动机构的高图像质量薄型 3D 内窥镜

• 发表时间: 2011
• 作者: 金廣烈、朴普雨;ほか;Hiroki Kamiuchi
• 通讯作者: Hiroki Kamiuchi

ビームスプリッタ式視野可変立体内視鏡画像の貼り合わせに関する基礎的検討

分束器式可变视场立体内窥镜图像拼接的基础研究

• 发表时间: 2010
• 作者: 上内洋輝;金季利;山下紘正;正宗賢;土肥健純
• 通讯作者: 土肥健純

タブレットPCを使用した医用画像重畳表示ナビゲーションシステムの開発

基于平板电脑的医学图像叠加显示导航系统的开发

• 发表时间: 2011
• 期刊: 日本コンピュータ外科学会誌
• 作者: 上内洋輝;佐藤生馬;鈴木孝司;植松美幸;中村亮一;村垣善浩;伊関洋;正宗賢
• 通讯作者: 正宗賢