気管支鏡ナビゲーションと視覚トラッキング

Visual SLAM、解剖学的構造解析、CT画像を用いた画像誘導型気管支鏡ナビゲーション

English

研究概要

本研究では、コンピュータビジョン、Visual SLAM、深層学習、および術前CT画像を用いた画像誘導型気管支鏡ナビゲーションに取り組んでいます。

気管支鏡検査中における気管支鏡の位置推定、視覚トラッキングのロバスト性、気管支の解剖学的構造理解、およびナビゲーション精度の向上を目的としています。

特に、実際の気管支鏡画像から得られる視覚情報と術前CT画像から構築された三次元気管支構造を組み合わせることで、より安定かつ正確な気管支鏡ナビゲーションの実現を目指しています。

研究内容

  • Visual SLAMに基づく気管支鏡トラッキング
  • ORB-SLAMに基づく位置推定と三次元再構成
  • ロバストな特徴点マッチングと外れ値除去
  • 気管支入口部のセグメンテーションと追跡
  • 気管支分岐レベルの推定
  • 気管支の解剖学的構造解析
  • 気管支鏡画像と術前CT画像の位置合わせ
  • 気管支名称の推定
  • 気管支鏡ナビゲーション経路生成
  • 気管支鏡画像からの深度推定

研究期間

2016年–現在

共同研究

  • 名古屋大学
  • オリンパス株式会社
  • 気管支鏡・呼吸器医療分野の臨床研究者

代表的な研究業績

  • Visual SLAM for Bronchoscope Tracking and Bronchus Reconstruction in Bronchoscopic Navigation, SPIE Medical Imaging, 2019.

  • Improved Visual SLAM for Bronchoscope Tracking and Registration with Pre-operative CT Images, SPIE Medical Imaging, 2020.

  • Bronchial Orifice Segmentation on Bronchoscopic Video Frames Based on Generative Adversarial Depth Estimation, SPIE Medical Imaging, 2021.

  • Bronchial Orifice Tracking-based Branch Level Estimation for Bronchoscopic Navigation, SPIE Medical Imaging, 2022.

  • Anatomy Aware-based 2.5D Bronchoscope Tracking for Image-guided Bronchoscopic Navigation, Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering: Imaging & Visualization, 2023.

  • Real Bronchoscopic Images-based Bronchial Nomenclature: A Preliminary Study, SPIE Medical Imaging, 2023.

キーワード

気管支鏡ナビゲーション · Visual SLAM · コンピュータ支援診断・治療 · 気管支鏡トラッキング · 医用画像解析 · コンピュータビジョン · 深層学習 · CT画像位置合わせ