拡張現実を応用した新型内視鏡下手術支援ナビゲーションシステムの開発
| Project/Area Number |
17K10905
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Neurosurgery
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| Research Institution | Jichi Medical University |
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Principal Investigator |
山口 崇 自治医科大学, 医学部, 准教授 (20245070)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮田 五月 自治医科大学, 医学部, 客員研究員 (10705445)
佐藤 信 自治医科大学, 医学部, 臨床助教 (80742345)
益子 敏弘 自治医科大学, 医学部, 教授 (90275701)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 拡張現実 / 手術ナビゲーション / 神経内視鏡手術 / 神経内視鏡 / 手術支援 / ナビゲーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.現在のAR naviによるモニタリング：3Dプリンターで下垂体腫瘍を含む石膏モデルを作成し、現有のAR naviを用いて内視鏡下経鼻下垂体手術モニタリングを手術室で実際にシミュレーションとして実施した。経鼻下垂体手術のような深部のターゲットでもブラインドスポットなく、常に目的の構造物をタブレット上に描出できることを確認した。次にタブレット端末に重畳された腫瘍を含む深部ターゲットの精度を検証したが、誤差は数ミリ以内であり問題がないことが確認された。
2.神経内視鏡の位置情報をコンピュータシステムに認識させる：神経内視鏡の位置情報をキャプチャーカメラに認識させるため、内視鏡本体に近い部分に内視鏡の位置情報を知らせる自作の小型光学リファレンスを装着した。さらにこの光学リファレンスが実際に手術操作の妨げにならないか、複数の石膏モデルでのシミュレーションを繰り返し、最も適切な装着部位を決定した。
3.神経内視鏡の映像情報にAR naviの情報を重畳させる：内視鏡映像をAR naviのコンピュータシステムに転送するとともに、内視鏡の位置情報もあわせて別ルートで送り、この両者をコンピュータの情報処理により癒合した。0度の内視鏡の画角は広く、周辺部においては映像の歪みを生じる。内視鏡映像のキャリブレーションを行い、歪みによる誤差が生じないように工夫し、最終的に内視鏡映像をAR navi上に最小限の誤差にて重畳することが可能となった。
4.実際の手術でAR naviを使用して、まだ見えない腫瘍をあたかも透見するかのごとく同定可能で、腫瘍摘出に有効であることを確認している。術中使用し精度の検証を行った結果、誤差は1mm-2mm以内であり、精度に関しては全く問題なかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
手術室で実際の手術において応用することができた。歪みの問題もキャリブレーションを工夫することで克服され、現時点で概ねの誤差は1-2mm以内であり十分
にナビゲーションとして許容されるレベルである。
現在重畳される主なデータは、内頚動脈・腫瘍・頭蓋底骨および視神経に限定されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
実際の手術のおける様々な検証：
手術室において以下の項目に関して、それぞれ検証を行っていく。
(1) 手術前のセッテイング：本システムのセッティングのために要する時間、人的負担など。(2) ブラインドスポットの有無：光学リファレンスを取り付けた内視鏡に対する検討。(3) 術中の操作性：手術操作と機器の干渉を術中使用する手術器具ごとに調べる。(4) 自作の洗浄装置（エンドスプラッシュ）との併用による操作性の変化：(3)と同じ。(5) 斜視鏡を用いた際の表示のされ方：体感的なものを含めて有用性が感じられるかなど。(6) 有用性の検証：導入後の手術時間、摘出度、合併症の出現率などの項目に関して術前と比較検討を行う。
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Report
(4 results)
Research Products
(12 results)
