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Development of a New AR-type 3D Imaging Method for Neurosurgery

Research Project

Project/Area Number 16K10802
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Neurosurgery
Research InstitutionOsaka Medical College

Principal Investigator

Tamura Yoji  大阪医科大学, 医学部, 非常勤講師 (90247859)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川端 信司  大阪医科大学, 医学部, 准教授 (20340549)
平松 亮  大阪医科大学, 医学部, 講師 (40609707)
古瀬 元雅  大阪医科大学, 医学部, 准教授 (70340560)
池田 直廉  大阪医科大学, 医学部, 講師 (50434775)
板宮 朋基  愛知工科大学, 工学部, 教授(移行) (60583896)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords神経画像診断学 / 脳外科手術機器 / 拡張現実 / 3次元診断画像 / 手術支援 / 画像誘導下診療 / 脳神経外科 / シミュレーション / コンピューター支援外科 / 携帯端末
Outline of Final Research Achievements

In this study, we proposed a novel AR-type 3D image diagnosis method and planned to test a prototype of the method, and created an AR-supported surgical device with an operative field projection type and verified its usefulness. We also conducted research on the projection onto a desktop model created by 3D printing and application to a goggle-type VR system. It enabled an immersive, real-world experience and was very useful in intuitively capturing information beyond the surgical field in beforehand. We attempted to apply these video see-throughs to a simple AR that is linked to a 3D camera, in order to identify technical improvements and challenges for future development. The marker recognition function of the endoscopic surgery simulation system was enhanced, and it was confirmed that the display on AR smoothly followed the operation of the virtual surgical equipment.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本システムは、術野から隠れた解剖学的構造がどのような位置に存在するかを直感的に把握することが可能で、若手術者の教育デバイスとして有用性が確認された。また、個人の携帯端末上に本研究で試作したアプリケーションを用いて表示・操作する手法は、手術教育・検討ツールとして実用的であった。本研究で開発したAR型デバイスは、3Dプリント実体モデルの欠点を補う非常に有用なものとなった。静的実体モデルでは実現不可能な動的要素を盛り込み改良を加えることで、個々の患者の状態に合わせたシミュレーションが可能となり、汎用性は高く外科医療技術向上の一助となるシステムとなる。

Report

(5 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] 頭蓋内腫瘍摘出術におけるKINEVO 900を用いた3D exoscopic surgeryの有用性2018

    • Author(s)
      福村匡央, 川端信司, 池田直廉, 矢木亮吉, 吉村亘平, 黒岩敏彦
    • Journal Title

      脳神経外科速報

      Volume: 28 Pages: 1041-1046

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] AR/VRを用いた脳神経外科術前シミュレーションおよびトレーニングシステムの構築2019

    • Author(s)
      川端信司、池田直廉、片山義英、藤城高広、平松亮、田村陽史、野々口直助、古瀬元雅、板宮朋基、黒岩敏彦
    • Organizer
      第43回日本脳神経CI学会総会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 脳腫瘍を中心とした顕微鏡手術の現状2019

    • Author(s)
      川端信司
    • Organizer
      第39回日本脳神経外科コングレス総会
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      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] KINEVO 900の外視鏡としての使用経験とその有用性検討2019

    • Author(s)
      福村匡央、池田直廉、川端信司、矢木亮吉、福尾祐介、朴陽太、竹内孝治、古瀬元雅、野々口直助、平松亮、黒岩敏彦、鰐渕昌彦
    • Organizer
      第78回日本脳神経外科学会学術総会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] HoloLensを利用したAR 型仮想内視鏡シミュレーターの有用性と今後の展望2019

    • Author(s)
      片山義英、池田直廉、川端信司、古瀬元雅、野々口直助、矢木亮吉、平松亮、板宮朋基、黒岩敏彦、鰐渕昌彦
    • Organizer
      第78回日本脳神経外科学会学術総会
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  • [Presentation] 脳腫瘍手術の術前検討および術者教育における3次元画像の有用性2019

    • Author(s)
      池田直廉、川端信司、片山義英、矢木亮吉、古瀬元雅、野々口直助、黒岩敏彦、板宮朋基
    • Organizer
      第43回日本脳神経CI学会総会
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  • [Presentation] AR/VRを用いた脳神経外科術前シミュレーションおよびトレーニングシステムの構築2018

    • Author(s)
      川端信司、池田直廉、片山義英、藤城高広、平松 亮、田村陽史、野々口直助、古瀬元雅、板宮朋基、黒岩敏彦
    • Organizer
      第42回日本脳神経CI学会総会
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  • [Presentation] 3次元 Augmented Realityを用いた脳血管手術における術前検討への応用2018

    • Author(s)
      池田直廉 川端信司 片山義英 平松亮 矢木亮吉 古瀬元雅 野々口直助 黒岩敏彦
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      第48回脳卒中の外科学会
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  • [Presentation] ヘッドマウントディスプレイを用いた三次元augmented reality型仮想神経内視鏡シミュレーションモデルの開発2018

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      片山義英, 池田直廉, 川端信司, 藤城高広, 野々口直助, 古瀬元雅, 平松亮, 田村陽史, 板宮朋基, 黒岩敏彦
    • Organizer
      日本脳神経外科学会第77回学術総会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Virtual RealityおよびAugment Realityを用いた脳腫瘍手術における3次元画像術 前シミュレーションの有用性と問題点2018

    • Author(s)
      池田直廉, 川端信司, 片山義英, 藤城高広, 平松 亮, 田村陽史, 野々口直助, 古瀬元雅, 板宮朋基, 黒岩敏彦
    • Organizer
      第23回日本脳腫瘍の外科学会
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  • [Presentation] 術中CTを用いたナビゲーションシステム・オートレジストレーションの正確性の検討2018

    • Author(s)
      片山義英, 池田直廉, 古瀬元雅, 川端信司, 辻優一郎, 二村元, 大村直己, 藤城高広, 野々口直助, 黒岩敏彦
    • Organizer
      第18回日本術中画像情報学会
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  • [Presentation] 3次元立体視画像を用いた脳腫瘍手術シミュレーションの有用性2017

    • Author(s)
      川端信司,池田直廉,古瀬元雅,平松 亮,田村陽史,宮地 茂,黒岩敏彦
    • Organizer
      第40回日本脳神経CI学会
    • Place of Presentation
      鹿児島サンロイヤルホテル(鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-03
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 術中新型多面検出器CT支援脳腫瘍手術の初期経験2017

    • Author(s)
      池田直廉,古瀬元雅,田村陽史,川端信司,野々口直助,藤城高広,高井 聡,黒岩敏彦
    • Organizer
      第40回日本脳神経CI学会
    • Place of Presentation
      鹿児島サンロイヤルホテル(鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-03
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 術中CTを用いたナビゲーションのautomatic intraperative registrationの使用経験2017

    • Author(s)
      古瀬元雅,池田直廉,野々口直助,川端信司,田村陽史,黒岩敏彦
    • Organizer
      第40回日本脳神経CI学会
    • Place of Presentation
      鹿児島サンロイヤルホテル(鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-03
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Intraoperative computed tomography (iCT) for neurosurgery2017

    • Author(s)
      Shinji KAWABATA、Naokado IKEDA、Motomasa FURUSE、Toshihiko KUROIWA
    • Organizer
      13th International Conference on Cerebrovascular Surgery
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Developing Technique for Peri-operative Assistance with Three-dimensional Virtual and Augmented Reality Images for cerebrovascular Surgery2017

    • Author(s)
      Yoshihide Katayama、Naokado Ikeda、Shinji Kawabata、Takahiro Fujishiro、Motomasa Furuse、Yoji Tamura、Tomiki Itamiya、Toshihiko Kuroiwa
    • Organizer
      13th International Conference on Cerebrovascular Surgery
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 多種ワークステーションによる脳腫瘍術前術中3次元シミュレーション画像の検討- 現状と今後の展望 -2017

    • Author(s)
      片山義英、池田直廉、川端信司、藤城高広、古瀬元雅、田村陽史、板宮朋基、黒岩敏彦
    • Organizer
      日本脳神経外科学会第76回学術総会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 脳腫瘍手術における3次元立体視画像を用いたシミュレーションの有用性2016

    • Author(s)
      川端信司,片山義英,池田直廉,古瀬元雅,田村陽史,黒岩敏彦
    • Organizer
      第21回日本脳腫瘍の外科学会
    • Place of Presentation
      虎ノ門ヒルズフォーラム(東京都港区)
    • Year and Date
      2016-09-09
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 内視鏡的下垂体腫瘍摘出術におけるマルチモダリティを利用した術前術中の支援の有用性と限界2016

    • Author(s)
      池田直廉,川端信司,古瀬元雅,田村陽史,箸方宏州,西田南海子,後藤正憲,岩崎孝一,黒岩敏彦
    • Organizer
      第21回日本脳腫瘍の外科学会
    • Place of Presentation
      虎ノ門ヒルズフォーラム(東京都港区)
    • Year and Date
      2016-09-09
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 脳血管外科における3次元立体視画像を用いたシミュレーションの有用性2016

    • Author(s)
      川端信司,平松 亮,池田直廉,田村陽史,宮地 茂,黒岩敏彦
    • Organizer
      第45回日本脳卒中の外科学会学術集会
    • Place of Presentation
      ロイトン札幌(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-04-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2021-02-19  

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