低侵襲手術における器具の検出とローカライゼーション

Toward Detection and Localization of Instruments in Minimally Invasive Surgery
IEEE Transactions on Biomedical Engineering vol.60(4), pp. 1050-1058, 2013
160524 ykohri

腹腔鏡画像において手術器具を検出し、ローカライズする方法は高度なロボットやコンピューターを用いて手 術を支援する際に重要となる.手術器具上に取り付けられているロボットの関節にあるセンサは器具の位置情報 を提供することができる.現在ビジョンセンサは手術用カメラの画面上で器具の位置を決定するために有望なア プローチである.しかし,この位置情報は外科医に表示する際に少しズレが生じる. 本研究では,軸方向の回転情報を保持した器具の姿勢を 3 次元でローカライズするためのビジョンアルゴリズ ムを提案する.まず我々は腹腔鏡画像内の手術器具の画素を検出するために確率教師付き分類法を提案する.次 に,レベルセットフレームワーク内において器具の 3 次元モデルの姿勢を推定するエネルギー最小化アルゴリズ ムを初期化するためにこの分類器の出力を使用する.我々の提案手法はシミュレーションデータに入っているノ イズに対して強いことがわかる.そして,我々は光学トラッカーを利用して得られる位置情報と比較してアルゴ リズムの確認を行う.最後に,腹腔鏡とロボット器具を用いた低侵襲手術から得られる生体内データ上でこの技術 が実用的であることを示す