磁気式位置センサを用いたマーカレス気管支鏡位置追跡手法の精度改善に関する検討

摘要

本稿では，磁気式位置センサを用いたマーカレス気管支鏡位置追跡手法の精度改善について述べる．昨年度，我々は位置センサから取得した気管支鏡先端位置と，術前に撮影したCT像から抽出した気管支芯線の対応関係を求めることで，外部マーカを必要としない気管支鏡カメラの動き追跡手法を提案した．しかしながら，気管支分岐部付近のセンサ出力が複数の気管支枝と対応付けられる可能性があり，精度良く変換行列を推定するためには，位置センサ出力を多くの気管支枝で取得する必要があった．そこで，変換行列の推定精度改善を目的として，位置センサから得られる気管支鏡の視線方向とCT像から抽出した気管支芯線の走行方向を比較する，安定した枝選択法を提案する．本手法を気管支ファントム1例に適用し実験を行った結果，位置合わせ誤差は約2．0mmであり，リアルタイムに気管支鏡カメラの動きを追跡可能であることを確認した．また，従来手法と比較を行った結果，変換行列の推定精度および計算速度が大幅に改善することを確認した．%This paper proposes an improved method for tracking the position and orientation of a bronchoscope without fiducial markers by using an ultra-tiny electromagnetic tracker. In the last year, we proposed the method for tracking bronchoscope without fiducial markers by matching the outputs of the tracker and bronchi regions extracted from the CT image. However, the accuracy of the transformation matrix heavily depended on the number of branches the bronchoscope utilized, since an output from the magnetic sensor close to branching points may correspond to a few branches. To improve the accuracy of the transformation matrix, the new method proposes the stable branch selection procedure that uses view directions of the bronchoscope and running directions of bronchial branches. We applied the proposed method to a rubber bronchial model. Experimental results showed that the registration error of the proposed method was about 2.0 mm in average, and the proposed method could estimate the transformation matrix more accurately and quickly than the previous method.