肝臓外科手術支援システム

AI・医療画像処理・3Dナビゲーションによる次世代外科支援

肝臓がん手術では、がんを確実に切除しながら、健康な肝臓をできるだけ温存することが求められます。しかし、肝臓内部には複雑な血管網が存在しており、手術中にそれらを正確に把握することは容易ではありません。

張山研究室では、CT画像や超音波画像を用いた三次元医療画像解析技術とAI技術を融合し、「術前プランニング」と「術中ナビゲーション」を統合した肝臓外科手術支援システムの研究を進めています。

患者ごとの肝臓構造をコンピュータ上で再現し、最適な切除計画を立案するとともに、手術中にはリアルタイムに血管位置や切除境界を提示することで、より安全で確実な肝切除の実現を目指しています。

01術前プランニング

CT画像から肝臓内の血管や腫瘍位置を可視化し、切除範囲、残肝量、腫瘍支配領域を考慮した手術計画を支援します。

02術中ナビゲーション

術中超音波画像、位置・姿勢情報、術前3Dモデルを対応づけ、手術中に必要な情報を確認しやすく提示します。

術前プランニングでは、CT画像から肝臓、血管、腫瘍を抽出し、患者ごとの3D肝臓モデルを構築します。腫瘍の位置、門脈・肝静脈の走行、切除後に残る肝臓の体積を評価し、最適な切除領域を検討します。

小さく切除すれば肝機能を温存できますが、再発リスクが高くなる可能性があります。一方で、大きく切除すれば根治性を高められますが、肝不全リスクが増加します。本研究では、安全性と根治性のバランスを考慮し、症例ごとに適した切除計画を支援します。

術前に作成した三次元計画を実際の手術で活用するためには、術中に取得される情報と正確に対応付ける必要があります。本研究では、超音波画像、位置・姿勢センサ、三次元再構成技術、医療画像マッチング技術を組み合わせることで、術中の肝臓内部構造をリアルタイムに可視化します。

術中に取得した超音波画像から血管構造を抽出し、三次元血管モデルを生成します。その後、術前CTから作成した三次元血管モデルと位置合わせを行い、血管分岐点や重要構造の位置を術中に提示します。