術中３次元超音波画像生成技術（簡便迅速磁場歪み補正機能も含む）

概要

　超音波プローブ腹腔内における臓器の３次元超音波画像を撮影するために、挿入する超音波プローブの位置姿勢を計測します． 腹腔内の位置姿勢計測には遮蔽内でも計測可能な磁場式３次元位置センサを用います．
　一般的に、磁場センサは周囲に金属や電磁機器などがあると磁場に歪みが生じ計測精度が低下するという問題があります． そこで我々は，光学式３次元位置センサと磁場式３次元位置センサを組み合わせることにより， 手術中簡便迅速に磁場歪みを補正する手法を開発しました． その手法を用いて腹腔内に挿入した超音波プローブの撮影断面の正確な位置を計測することができ， 信頼性の高い３次元超音波画像を簡便迅速に生成することが可能となりました． 現在、内視鏡下手術支援に有用な要素技術として臨床応用に向けて更なる研究を進めております．

以下、簡便迅速磁場歪み補正の概要


図：DMT（歪み計測器）
説明：先端に取り付けた磁気レシーバの位置姿勢を光学式３次元位置センサでも計測可能




図：磁場歪み
説明：周囲の金属や電磁機器などによって磁場空間が歪み、計測精度が低下してしまう



図：歪みの計測
説明：光磁気位置センサを統合するための座標変換行列を剛体変換行列，歪みをベクトル場として順に推定する


計測した歪みベクトルに対し、多項式近似により歪みモデルを生成する．
推定した歪みモデルを使って、計測された超音波プローブの位置姿勢を補正する．

研究発表

2005年度

1. 平山 博章，中本 将彦，佐藤 嘉伸，小西 晃造，掛地 吉弘，橋爪 誠，田村 進一, "腹腔鏡対応フリーハンド3次元超音波システムを用いた肝臓の呼吸性移動および変形の復元", 第14回日本コンピュータ外科学会論文集, pp. 91-92, 千葉, Nov. 2005. [PDF〕
2. 平山 博章，中本 将彦，佐藤 嘉伸，小西 晃造，掛地 吉弘，橋爪 誠，田村 進一, "腹腔鏡対応フリーハンド3次元超音波システムを用いた肝臓の呼吸性移動および変形の復元", 電子情報通信学会技術研究報告, Vol.105 No.169 pp.15-20, 岩手大学, Jul. 2005. [PDF〕

2004年度

1. 平山 博章, 中本 将彦, 佐藤 嘉伸, 小西 晃造, 掛地 吉弘, 橋爪 誠, 田村 進一, "光磁気３次元位置センサの統合と磁場歪み補正の簡便迅速な同時処理法", 第２３回日本医用画像工学会 (JAMIT), P1-29, 2004.〔PDF〕
2. 中田 和久, 中本 将彦, 佐藤 嘉伸, 小西 晃造, 橋爪 誠, 田村 進一, “光磁気ハイブリッド方式による磁気式３次元位置センサの簡便迅速な磁気ひずみ補正法”, 電子情報通信学会論文誌, D-�U, Vol. J87-D-�U No.1 pp.302-312 2004年1月 〔PDF〕

2003年度

1. Nakada, K., et al.“A Rapid Method for Magnetic Tracker Calibration Using a Magneto-Optic Hybrid Tracker”, In: Proc. MICCAI 2003, Part �U, 285-293

2002年度

1. Nakamoto, M., et al.“3D ultrasound system using a magneto-optic hybrid tracker of augmented reality visualization in laparoscopic surgery”, In: Proc. MICCAI 2002, Part �U, 148-155

プロジェクトメンバー