Departmental Bulletin Paper Development of laparoscopic camera system to detect gastroepiploic artery by using near-infrared light stereo method
近赤外光ステレオ法による胃大網動脈位置探索用腹腔鏡カメラシステムの開発
キンセキガイコウ ステレオホウ ニヨル イ ダイモウ ドウミャク イチ タンサクヨウ フックウキョウ カメラ システム ノ カイハツ
キンセキガイコウ ステレオホウ ニ ヨル イダイモウ ドウミャク イチ タンサクヨウ フククウキョウ カメラ システム ノ カイハツ

Nakamachi, Eiji  ,  Nakagawa, Masaki  ,  Narita, Kazuyuki  ,  Morita, Yusuke  ,  Hagiwara, Akeo  ,  ナカマチ, エイジ  ,  ナカガワ, マサキ  ,  ナリタ, カズユキ  ,  モリタ, ユウスケ  ,  ハギワラ, アケオ  ,  仲町, 英治  ,  中川, 昌紀  ,  成田, 和行  ,  森田, 有亮  ,  萩原, 明朗

56 ( 4 )  , pp.232 - 244 , 2016-01-31 , 同志社大学ハリス理化学研究所 , Transcription:ドウシシャ ダイガク ハリス リカガク ケンキュウジョ , Alternative:Harris Science Research Institute of Doshisha University
ISSN:21895937
NCID:AA12716107
Description
本研究では腹腔鏡下低侵襲手術支援のための小型近赤外光援用3次元血管位置探索システムの開発を行った.従来の手術に使用される動脈可視化用内視鏡システムでは,血管の周辺生体組織により光の散乱,吸収,屈折が生じ不鮮明な画像となり,血管の位置確認が難しく,血管損傷による医療事故が報告されている.そのため,術中に血管の位置を高精度で検出するシステムが必要である.我々は,3D動脈位置探索のためにステレオ法を採用し,近赤外(NIR)光および2台のCMOSカメラを用いた画像取得および高度画像処理技術を採用した.NIR光は高い透過性と血液中に含まれるヘモグロビンによる高吸収性のために血管を黒色により鮮明に表示することが可能である.また,Unsharpマスク処理を導入し,血管の輪郭と中心位置の特定を行った.さらに,光伝播解析により血管位置の誤差も予測した.我々の提案した血管位置探索システムによって得られた生体外実験における胃大網動脈位置情報は実際の血管標本の位置と良好な一致を示した.これにより本血管探索システムの有用性が確認された.
In this study, we developed a miniature and accurate 3D blood vessel searching (BVS) system for use during minimally invasive laparoscopic surgery. In conventional optical systems used in such surgery, artery imaging and detection are difficult because peripheral bio-tissues of the artery disturb, disperse, and refract light wave propagation, resulting in unclear images. To overcome this problem, we use near-infrared (NIR) light, two CMOS camera modules, and a sophisticated image processing technique along with a stereo method to detect the 3D artery position. NIR light shows high permeability for bio-tissues and high absorbance for hemoglobin, thus allowing blood vessels to be imaged and observed by their black color. Unsharp-mask processing was employed to sharpen and improve the image quality. We validated our system through ex-vivo experiment. The artery position was detected using the luminance distribution of the images, and its error was predicted by light propagation analysis. The detected artery position obtained by our proposed system showed good agreement with the true position of a pig’s gastroepiploic artery specimen, thereby confirming the utility and accuracy of our system.
Full-Text

https://doors.doshisha.ac.jp/duar/repository/ir/22795/023056040003.pdf

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