内視鏡下手術支援システム

概要


　内視鏡手術とは、患者に小さな穴を開け、その穴に内視鏡や手術器具を挿入して行う手術です.通常の切開手術に比べ創が小さくてすむために，患者にとって負担が小さく社会復帰が早いことから注目を浴びています.しかし外科医にとっては内視鏡の狭い視野で間接的に患部に触れて手術を行わなくてはならないために肉体的にも精神的にも負担が大きいという問題があります.　そこで内視鏡下手術では、現在手術している患部がどの部分でどのような状態であるのか？ということを把握することが重要となってきます.
　我々の研究グループでは、最先端の様々な医用画像解析技術や位置姿勢計測技術を駆使して、拡張現実感(Augmented Reality)とよばれる技術で患部の血管構造などを内視鏡の映像に正確に重ねあわせることを行っています.これによって、外科医は通常は見えない血管構造の情報や、見えている部分がどこであるかといった情報を直感的に把握することができます.

　要素技術として
・直視/斜視内視鏡キャリブレーション技術
・ 術中３次元超音波画像生成技術（簡便迅速磁場歪み補正を含む）
　を現在確立しており，更なる技術を検討、開発しております.


図：腹腔鏡下手術における手術支援システム（上：手術適用の様子、下：ナビゲーションの映像）

共同研究
九州大学医学部附属病院先端医工学診療部

研究発表

2004年度

  1. 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歪み補正法, 電子情報通信学会論文誌, vol. J87-D-II, no. 1, pp. 302-312, 2004.
  2. 山口 鉄蔵; 中本 将彦; 佐藤 嘉伸; 橋爪 誠; 菅野 伸彦; 吉川 秀樹 & 田村 進一, 斜視内視鏡のカメラモデルとキャリブレーション法の開発, 電子情報通信学会論文誌, vol. J87-D-II, no. 1, pp. 313-324, 2004.

2003年度

  1. K. Nakada; M. Nakamoto; Y. Sato; K. Konishi; M. Hashizume & S. Tamura, A Rapid Method for Magnetic Tracker Calibration Using a Magneto-Optic Hybrid Tracker, Lecture Notes in Computer Science 2879, 6th International Conference Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (MICCAI 2003), pp. 285-293, 2003.
  2. M. Nakamoto; Y. Sato; K. Nakada; Y. Nakajima; K. Konishi; M. Hashizume & S. Tamura, A temporal calibration method for freehand 3D ultrasound system: a preliminary result, Computer Assisted Radiology and Surgery: 17th International Congress and Exhibition (CARS 2003), International Congress Series 1256, pp. 1365, 2003.
  3. T. Yamaguchi; M. Nakamoto; Y. Nakajima; Y. Sato; M. Hashizume; N. Sugano & S. Tamura, Projection model and calibration method for oblique-viewing endoscope, Computer Assisted Radiology and Surgery: 17th International Congress and Exhibition (CARS 2003), International Congress Series 1256, pp. 1366, 2003.
  4. T. Yamaguchi; M. Nakamoto; Y.Sato; Y. Nakajima; K. Konishi; M. Hashizume; T. Nishii; N. Sugano; H. Yoshikawa; K. Yonenobu & S. Tamura, Camera Model and Calibration Procedure for Oblique-Viewing Endoscope, Lecture Notes in Computer Science 2879, 6th International Conference Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (MICCAI 2003), pp. 373-381, 2003.
  5. 中田 和久; 中本 将彦; 中島 義和; 佐藤 嘉伸; 小西 晃造; 橋爪 誠 & 田村 進一, 光磁気ハイブリッド３次元位置センサを用いた３次元超音波システムの計測遅延補正, 電子情報通信学会技術研究報告［医用画像］, vol. 102, no. 577, pp. 17-22, 2003.
  6. 小西 晃造; 橋爪 誠; 中本 将彦; 山口 鉄蔵; 佐藤 嘉伸; 田村 進一 & 前原 喜彦, 光磁気ハイブリッド三次元位置センサによる鏡視下手術ARナビゲーションの開発; 実時間磁場歪み補正のin vivo精度検証, 第12回日本コンピュータ外科学会論文集, pp. 165-166, 2003.
  7. 山口 鉄蔵; 中本 将彦; 佐藤 嘉伸; 小西 晃造; 橋爪 誠; 西井 孝; 菅野 伸彦; 吉川 秀樹 & 田村 進一, 斜視内視鏡ナビゲーションのための仮想および実内視鏡像の連動表示システム, 電子情報通信学会技術研究報告［医用画像］, vol. 103, no. 213, pp. 43-46, 2003.
  8. 山口 鉄蔵; 中本 将彦; 佐藤 嘉伸; 橋爪 誠; 菅野 伸彦 & 田村 進一, 内視鏡ナビゲーションにおける拡張現実感表示の誤差解析, 第12回日本コンピュータ外科学会論文集, pp. 167-168, 2003.
  9. 山口 鉄蔵; 中本 将彦; and 中島 義和; 佐藤 嘉伸; 田村 進一; 橋爪 誠; 菅野 伸彦 & 吉川 秀樹, 斜視内視鏡投影モデルとキャリブレーション手法の評価, 電子情報通信学会技術研究報告［医用画像］, vol. 102, no. 577, pp. 11-16, 2003.

2002年度

  1. K. Konishi; M. Hashizume; M. Nakamoto; M. Miyamoto; Y. Sato; S. Tamura & K. Sugimachi, Development of AR Navigation System for Laparoscopic Surgery Using Magneto-optic Hybrid Sensor: Experiences with 3 Cases, Computer Assisted Radiology and Surgery: 16th International Congress and Exhibition (CARS 2002), 2002.
  2. M. Nakamoto; Y. Sato; M. Miyamoto; Y. Nakajima; K. Konishi; M. Shimada; M. Hashizume & S. Tamura, 3D Ultrasound System Using a Magneto-Optic Hybrid Tracker for Augmented Reality Visualization in Laparoscopic Liver Surgery, Lecture Notes in Computer Science 2489, 5th International Conference Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (MICCAI 2002), pp. 148-155, 2002.
  3. 宮本 仁樹; 中本 将彦; 櫻木 太; 中島 義和; 佐藤 嘉伸 & 田村進一, ３次元超音波システムのシミュレーションによる誤差解析, 医用画像工学研究会講演論文集 (JAMIT Frontier 2002), pp. 19-24, 2002.
  4. 中田 和久; 中本 将彦; 佐藤 嘉伸; 橋爪 誠; 菅野 伸彦 & 田村 進一, 光磁気ハイブリッド三次元位置センサによる実時間磁場補正機能付き腹腔鏡対応三次元超音波システムの開発, 第11回日本コンピュータ外科学会論文集, pp. 109-110, 2002.
  5. 中田 和久; 中本 将彦; 中島 義和; 佐藤 嘉伸 & 田村 進一, 光磁気ハイブリッド3次元位置センサを用いた磁場歪みの実時間補正, 電子情報通信学会技術研究報告［医用画像］, vol. 102, no. 300, pp. 33-38, 2002.
  6. 中本 将彦; 宮本 仁樹; 櫻木 太; 中田 和久; 佐藤 嘉伸 & 田村 進一, 光磁気ハイブリッド３次元位置センサの性能評価, 電子情報通信学会技術研究報告［医用画像］, vol. 102, no. 300, pp. 39-44, 2002.
  7. 中本 将彦; 山口 鉄蔵; 中田 和久; 宮本 仁樹; 桝本 潤; 小西 晃造; 畦元 将吾; 橋爪 誠; 佐藤 嘉伸 & 田村 進一, 斜視鏡に対応した腹腔鏡下手術ナビゲーションシステムの開発, 第11回日本コンピュータ外科学会論文集, pp. 113-114, 2002.
  8. 山口 鉄蔵; 中本 将彦; and 中島 義和; 佐藤 嘉伸 & 田村 進一, 斜視内視鏡のキャリブレーション, 電子情報通信学会技術研究報告［医用画像］, vol. 102, no. 300, pp. 45-48, 2002.

2001年度

  1. M. Nakamoto; M. Miyamoto; Y. Nakajima; Y. Sato; K. Konishi; M. Hashizume & S. Tamura, Augmented Reality Navigation System Using 3D Ultrasound Images for Laparoscopic Surgery, Proceedings of the 18th Congress of Pan-Pacific Surgical Association Japan Chapter, 2001.
  2. Y. Sato; M. Miyamoto; M. Nakamoto; Y. Nakajima; M. Shimada; M. Hashizume & S. Tamura, 3D ultrasound image acquisition using magneto-optic hybrid sensor for laparoscopic surgery, Lecture Notes in Computer Science 2208, 4th International Conference Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (MICCAI 2001), pp. 1151-1153, 2001.
  3. 宮本 仁樹; 中島 義和; 中本 将彦; 佐藤 嘉伸; 橋爪 誠 & 田村進一, 腹腔鏡下手術支援を目的とした光磁気ハイブリッドセンサによる3次元超音波画像の獲得, 電子情報通信学会技術研究報告［医用画像］, vol. 101, no. 57, pp. 17-22, 2001.
  4. 中本 将彦; 山口 鉄蔵; 中田 和久; 宮本 仁樹; 桝本 潤; 小西 晃造; 畦元 将吾; 橋爪 誠; 佐藤 嘉伸 & 田村 進一, 光磁気ハイブリッドセンサを用いた拡張現実感システムの精度検証; 三次元超音波画像を用いた腹腔鏡下手術支援に際して, 第10回日本コンピュータ外科学会論文集, pp. 45-46, 2001.

2000年度

  1. M. Nakamoto; Y. Sato; Y. Tamaki; H. Nagano; M. Miyamoto; T. Sasama; M. Monden & S. Tamura, Magneto-Optic Hybrid 3D Sensor for Surgical Navigation, Lecture Notes in Computer Science 1935, 3rd International Conference Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (MICCAI 2000), pp. 839-848, 2000.
  2. 中本 将彦; 佐藤 嘉伸; 玉木 康博; 永野 浩昭; 泊 克昌; 笹間 俊彦; 門田 守人 & 田村 進一, 手術ナビゲーションにおける光磁気ハイブリッド３次元センサの構築, 電子情報通信学会論文誌, vol. J83-D-II, no. 1, pp. 396-403, 2000.
  3. 中島 義和; 宮本 仁樹; 中本 将彦; 山口 鉄蔵; 佐藤 嘉伸; 橋爪 誠 & 田村 進一, 腹腔鏡手術下における３次元超音波のAugmented Reality表示と精度検証, 第9回日本コンピュータ外科学会大会論文集, pp. 45-46, 2000.

1999年度

  1. 中本 将彦; 泊 克昌; 佐藤 嘉伸; 玉木 康博; 永野 浩昭; 門田 守人 & 田村 進一, ３次元超音波画像を用いた肝癌切除手術ナビゲーションシステムの基礎的検討, 医用画像工学研究会講演論文集 (JAMIT Frontier '99), pp. 187-191, 1999.
  2. 中本 将彦; 横内 貴宏; 山口 鉄蔵; 佐藤 嘉伸; 玉木 康博; 永野 浩昭; 先田 功; 堀 雅敏; 村上 卓道; 門田 守人; 中村 仁信 & 田村 進一, 三次元超音波画像を用いた軟組織手術ナビゲーションにおける臓器変形の影響に関する基礎検討, 第8回日本コンピュータ外科学会大会論文集, pp. 63-64, 1999.