Neurological Surgery 脳神経外科37巻10号

2009年10月発行

総説

3D Virtual Imageの有用性

著者： 森健策¹

所属機関： ¹名古屋大学大学院情報科学研究科メディア科学専攻

ページ範囲：P.949 - P.956

Ⅰ．はじめに

　近年の医用イメージング装置の発展は目覚ましく，320列マルチディテクタCT装置や高磁場MRI装置が一般的なものとなりつつある．また，手術室においては開放型MRI（OpenMRI）が普及し，手術中にも高精細なMRI画像を撮影することが可能となってきている．手術前診断，手術中の治療誘導，手術後の経過観察などに画像が大きな役割を果たしている．特に，手術中における画像の積極的な利用は，新しい術式の創生へとつながっているとも言えよう．さらに最近では，高度な画像処理技術の普及により，「コンピュータソフトウェア」が新たなる手術方式を生み出す場面へと展開しているようにもみえる．

　このような流れの中で，脳神経外科領域において注目を集めている技術として，3次元もしくは4次元医用画像からコンピュータ上に仮想化された人体を構築し，それを可視化するvirtual imaging技術がある．その中でも，3・4次元医用画像からあたかも内視鏡で観察したかのような画像を得ることのできる仮想化内視鏡システムは，virtual imaging技術の核となる^7,8)．脳神経外科領域では，経鼻内視鏡手術，あるいは顕微鏡下手術が行われていることもあり，仮想化内視鏡システムとの親和性が高い領域とも言える．脳神経外科手術用顕微鏡画像をシミュレーションする技術は，virtual surgiscopeとも呼ばれ，脳神経外科手術を支援する新しいツールとして期待が高まっている³⁾．仮想化内視鏡システムは，当初CT画像から気管支内視鏡で観察したかのような画像を得るシステムとして開発されてきたが，仮想化内視鏡システムの高度化ならびに高速化により脳神経外科領域においても積極的に利用されようとしていると言えよう．

　以上のような背景から，本稿では，脳神経外科領域における仮想化内視鏡システムについて解説し，仮想化内視鏡システムから得られるvirtual imageの数々を紹介したい．仮想化内視鏡システムの基本的な機能，手術支援画像の生成，手術シミュレーション，神経内視鏡ナビゲーションなど，脳神経外科領域における3D virtual imagingの例について，名古屋大学医学部脳神経外科との共同研究の成果に基づいて述べる．

参考文献

1）Drebin RA, Carpenter L, Hanrahan P：“Volume rendering”, ACM SIGGRAPH Computer Graphics 22：65-74, 1988

2）Hajnal JV, David J, Hawkes DJ, Hill DLG, Hawkes DJ (eds), “Medical Image Registration”, CRC Press, Boca Raton, FL, USA, 2001

3）林　雄一郎，森　健策，藤井正純，梶田泰一，伊藤英治，竹林茂典，水野正明，若林俊彦，吉田　純，末永康仁：バーチャルサージスコープによる脳神経外科画像誘導手術支援．日本VR医学会第8回学術大会抄録集，2008, pp37-38

4）Jiang Z, Mori K, Nimura Y, Kitasaka T, Suenaga Y, Hayashi Y, Ito E, Fujii M, Nagatani T, Kajita Y, Yoshida J：An improved method for compensating ultra-tiny electromagnetic tracker utilizing position and orientation information and its application to a. exible-neuroendoscopic surgery navigation system. Proceedings of SPIE 7261：72612T, 2009

5）Levoy M：“Volume Rendering”. IEEE Computer Graphics and Applications 8：29-37, 1988

6）Lorensen WE, Cline HE, Cubes M：A high resolution 3D surface construction algorithm. ACM SIGGRAPH Computer Graphics 21：163-169, 1987

7）Mori K, Urano A, Hasegawa J, Toriwaki J, Anno H, Katada K：Virtualized endoscope system―an application of virtual reality technology to diagnostic aid. IEICE TRANSACTIONS on Information and Systems E79-D：809-819 ,1996

8）森　健策，長谷川純一，鳥脇純一郎，横井茂樹，安野泰史，片田和廣：医用3次元画像における管状図形抽出と気管支内視鏡画像のシミュレーション．3次元画像コンファレンス’94講演論文集，1994, pp269-274

9）Rueckert D, Sonoda LI, Hayes C, Hill DL, Leach MO, Hawkes DJ：Nonrigid registration using free-from deformations：application to breast MR images. IEEE Trans Med Imaging 18：712-721, 1999

10）吉岡政洋，森　健策，末永康仁，鳥脇純一郎：ソフトウェアによる高速ボリュームレンダリング手法の開発と仮想化内視鏡システムへの適用．Med Imag Tech 19：477-486, 2001