患者に特化した肝臓情報とその脈管分布可視化および
対話かつ直感的な手術 支援システムの構築

研究内容（右のマーククリックで内容を展開）

背景・目的

肝臓は個人においてもその大きさ，形状および脈管分布においてバリエーション が広く，手術対象患者の肝臓に対応した手術支援は重要な課題である．本論文で は手術対象となる特定患者の腹部 CT画像を用いてその患者に特化した肝臓情報 を用いて擬似手術環境を再現することができる手術支援システムを構築する．提 案するシステムは大きく 3つのプロセス，（1）画像処理技術による肝臓領域分 割とその内部脈管分布の半自動抽出，（2）コンピュータビジョン技術による対 象患者の肝臓三次元可視化による擬似手術環境構築，（3）構築された擬似手術 環境上で仮想メス操作による対話的かつ直感的な切離ラインの再現によって開発 する．本研究で構築したシステムの有効性を確認するため，臨床外科医が実際の 症例にもとづいて本システム上で対話的に仮想肝臓内を侵襲しながら切離ライン を設定するシミュレーションを行った．本システム上で操作を行った臨床医に対 しシミュレーション評価を客観評価および主観評価を行ったところ，事前の手術 支援として有効なシステムであると評価を得た．

Computer-assisted diagnosis/surgery systems have had a significant influence on the diagnosis and surgical treatment of hepatic diseases. In this paper, we propose a novel simulation system for liver surgical planning that combines image processing and computer vision techniques. The proposed system is composed of three modules: liver segmentation, vessel extraction, and visualization/interaction. We first segment the liver region from a CT volume using K-means clustering and geodesic active contour algorithms. We then extract the vessels using multiscale filters. The third visualization/interaction module visualizes the vessels and prepares a virtual environment for the user to perform surgical procedures on the liver image. First, the internal structure of the liver together with the vessels is shown to the physician. Virtual surgery is then started. A toggling option makes it easy to view the internal structure of the liver or make it opaque during surgery. This system is expected to be useful for treatment/surgical planning and may even serve as a guided surgery system.



球面調和関数

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球面調和関数による臓器形状の表現

  • 更新中


発表論文

  1. Yen-Wei Chen, Shinya Kohara, Jie Luo, Tomoko Tateyama, Xian-hua Han, Akira Furukawa, Shuzo Kanasaki,“Statistical Liver Atlas for Computer-aided Diagnosis of Chronic Liver Disease: Progress Overview FY2010, ”Proc of The 2nd International Symposium on Computational Anatomy, pp.87-90, Fukuoka, Japan, March, 2012.

  2. Shuzo Kanasaki, Tomoko Tateyama, Akira Furukawa, Yen-wei Chen,et al(他6 名), ”Diagnosis of liver cirrhosis with the use of multi-detector row computed tomography (MDCT) morphological approach and quantitative approach using statistical geometric hepatic model”, Proc of the 6th International Conference on Computer Sciences and Convergence Information Technology　ICCIT2011), Jeju, Korea, Dec 2011(In press).

  3. Daisuke Kitabayashi, Guifang Duan, Tomoko Tateyama, Ryosuke Kimura, and Yen-Wei Chen, “Facial Morphology Analysis for a Genetic Association Study A scheme of 3D face shape alignment,” Proc. of 6th International Conference on Computer Sciences and Convergence Information Technology (ICCIT2011), Jeju Island, Korea, pp.870-873 (2011.11.29-12.1).

  4. Shinya Kohara, Tomoko Tateyama, Akira Furukawa, Shuzo Kanasaki, Yen-Wei Chen(他3名)，"Preliminary Study on Statistical Shape Model Applied to Diagnosis of Liver Cirrhosis", Proc of 18th IEEE International Conference on Image rocessing (ICIP2011), pp2978-2981, Brussels Belguim, Sep.2011.

  5. Yen-Wei Chen, Tomoko Tateyama, Shinya Kohara, Akira Furukawa, Shuzo Kanasaki,“Statistical Liver Atlas for Computer-aided Diagnosis of Chronic Liver Disease: Progress Overview FY2010, ”Proc of The 2nd International Symposium on Computational Anatomy, Nagoya, Japan, March, 2011.

  6. Yen-Wei Chen, Tomoko Tateyama, Akira Furukawa(他3名),“Statistical Atlases of Human Anatomy and Computer Assisted Diagnostic System,” Proc of SEDM2010, pp700-705, Chengdu, China 2010,5.

  7. Shinya Kohara, Tomoko Tateyama, Amir H Foruzan, Akira Furukawa, Shuzo Kanasaki, Makoto Wakamiya and Yen-Wei Chen, “Application　of Statistical Shape Model toDiagnosis of Liver Disease,” Proc of SEDM2010, pp680-683, Chengdu, China, 2010,5.

関連プロジェクト

  • 3次元空間上における任意の三次元幾何学物体に対し, その大きさや形状, 形態 変化のバリエーションを記述したモデル.

  • 統計形状モデルは基本的に, 主成分分析法(Principal Component Analysis:PCA), 独立成分分析法(Independent Component Analysis), Sparse Coding などの機械学習を介して作成される.