生体医用メディア情報学 (130041) Biomedical Media Informatics (130041)
 
◇ 担当教員 Instructor : 大竹 義人(Yoshito Otake / おおたけ よしと)
◇ 単位数 Credits : 1単位 ◇ 選択・必修 Required/Elective : 選択 ◇ 講義室 Room : L3
◇ 講義スタイル Style : 講義/公開
◇ 開講時期 Quarter : Ⅱ期 火曜1限

◇ 授業目的 Course goals : The history of endoscopy-guided surgery dates back in 4th century B.C. by Hippocrates; visualizing living viscera and treat them without harm has been the ultimate dream of the medicine. The course focuses on the media technology that bridges information obtained by various non-invasive medical imaging systems and physical treatment of diseases. It emphasizes the fundamental principles in information fusion technologies that are used for diagnosis, preoperative planning, minimally invasive treatment, surgical robot, and postoperative follow-up. The course also covers ethical and social issues inherent in the medical informatics research such as system safety, privacy protection and medical device approval process.

内視鏡を用いた治療が既に紀元前4世紀のヒポクラテスの時代から行われていたと言われるように、人体を傷つけることなく病気を治療する技術は医学の究極の夢である。本講義では、CTや超音波画像などの医用計測技術を病気の診断だけでなく、治療に結びつけるメディア(媒体)技術に焦点を当て、情報の融合を用いた画像誘導手術や手術支援ロボットの開発に必要な情報数理的基礎知識と技術基盤、および応用システムについて講義する。情報技術を医療応用する際に特有のシステムの安全性保証、個人情報保護や医療機器の承認審査など倫理的・社会的な課題についても触れる。また、学生自身が提案する新しい医用情報融合システムについてのディスカッションを通じ、臨床現場の課題に即したシステム開発について考察を深める。
◇ 授業内容 Course description : 1.Overview of biomedical media informatics
生体医用メディア情報学概論
Research topics, relation to other research fields, history of the field, overview of the required mathematical basics, application fields
主な研究対象、学問分野の位置づけ・歴史、必要な情報数理的基礎知識の概要、応用事例

2.Measurement and modeling of living body
生体の計測とモデル化
Overview of medical imaging, anatomical and physical modeling of organs, statistical modeling
医用画像計測の概要、臓器の形態・物理特性モデルの構築、統計的モデル化
3.Technologies for intraoperative real-time measurement of biological information
生体情報の術中リアルタイム計測技術
Types of intraoperative measurement device, device calibration, three-dimensional localizers, frame transformation and error propagation
術中計測の種類、計測装置のキャリブレーション、三次元位置計測装置、座標変換と誤差伝播
4.Correspondence of information in virtual and real world. I
仮想空間・実空間における情報の対応付け(1)
Problem formulation, types of transformation (rigid or non-rigid, 2D or 3D), interpolation, similarity function
問題の定式化、変換の表現(剛体 or 非剛体、二次元 or 三次元)、画像の補間、類似度関数
5.Correspondence of information in virtual and real world. II
仮想空間・実空間における情報の対応付け(2)
Numerical optimization, spatial correspondence between images/points, correspondence of other information, clinical applications
数値最適化、画像同士・点群同士の空間的対応付け、その他の情報の対応付け、臨床応用例
6.Computer-integrated surgical systems
コンピュータ統合手術支援システム
Design of surgical assistant systems, performance evaluation, quality management in operating room
手術支援システムの設計、性能評価、手術室でのQuality Management
7.Interface with the real world
実空間とのインターフェース
Two dimensional- and three dimensional- visualization of the fused information, surgical robots
融合した情報の二次元的・三次元的可視化技術、手術支援ロボット
8.Ethical and social aspects, conclusion and discussion
安全性や個人情報保護など倫理的・社会的側面、まとめと総合討論
System safety (fail-safe design), privacy protection, summary and future perspective
システムの安全設計(フェイルセーフ)、個人情報の倫理的配慮、講義内容の総括、将来展望

◇ 教科書 Textbook : None.
特に指定しない
◇ 参考書 Reference materials : To be announced during the lecture.
講義の時に紹介する
◇ 履修条件 Prerequisites : No prerequisites, but familiarity with linear algebra and image processing may be preferable
線形代数・コンピュータグラフィックスに馴染みがあることが望ましいが、特に、要求しない。
◇ 成績評価 Grading : Examinations and assignments: 60%, attitude and attendance: 40%
レポート60%、出席・講義に取り組む姿勢40%
◇ オフィスアワー Office Hours : 11:00-14:30 on Thursday (Room B503) or by appointment via e-mail at any time.
木曜日11:00-14:30 (B503) あるいは事前予約。電子メールは常時受付。
◇ 配布資料 Handouts :
種類 公開日 教材名 備 考

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2017-06-06 生体医用メディア情報学第一回講義資料

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2017-06-13 生体医用メディア情報学第二回講義資料

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2017-06-20 生体医用メディア情報学第三回講義資料・Matlabチュートリアル(1)

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2017-06-27 生体医用メディア情報学第四回講義資料(1)

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2017-06-27 生体医用メディア情報学第四回講義資料(2)

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2017-07-04 生体医用メディア情報学第五回講義資料

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2017-07-11 生体医用メディア情報学第六回講義資料(1)

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2017-07-11 生体医用メディア情報学第六回講義資料(2)

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2017-07-18 生体医用メディア情報学第七回講義資料(1)

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2017-07-18 生体医用メディア情報学第七回講義資料(2)

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2017-07-20 生体医用メディア情報学第八回講義資料
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