画像誘導下脳神経外科手術のためのマーカーレス画像重畳システムの開発

概要

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脳神経外科手術では術野画像に仮想3次元モデルを重畳表示する手術支援が行われている.術野画像と仮想3次元モデルの位置合わせには一般的には光学式・磁気式・機械式等の3次元位置計測装置が使用されるが、高価であり、マーカーが陰に隠れ認識できなくなることや外乱ノイズによる計測精度の低下などの問題があった.本研究ではマーカーなしの画像重畳を実現すべく、術野画像と仮想3次元モデルの手動位置合わせを行い、解剖学的特徴点・画像上特徴点を自動的に検出することで重畳表示を行った.,X線CTやMRIから再構成した仮想3次元モデルと術野画像での解剖学的対応点を手動で3点以上ポインティングして初期位置合わせを行い、術野画像に仮想3次元モデルを重畳表示する.次にHarrisのコーナー検出アルゴリズムにより術野の画像上特徴点を抽出し、その特徴点をKLTトラッカーにより自動追跡することで、被写体やカメラ位置の変化にもかかわらず、仮想3次元モデルの重畳表示が維持される.,脳の模型を用いた重畳表示実験を行い、本研究で提案したマーカーなし重畳表示が毎秒8フレームの更新速度で可能であることを示した.また重畳表示の位置精度について、手動ポインティングの対応点の個数と重畳精度の関係を評価し、 4点以上で0.5mm以下の重畳誤差となった.また画像上特徴点の自動的な選定は安定して実現されていることが示された.,本研究で提案した手法は、マーカーなしに十分な精度で仮想3次元モデルの重畳表示が安価に実現可能である.今後は臨床を模擬した環境下での実験を行い、臨床応用可能性評価および精度計測を行う.,
2012-02-25

画像誘導下脳神経外科手術のためのマーカーレス画像重畳システムの開発

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