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Construction of an Abdominal Trauma Surgery Simulator Combining Virtual Reality and Augmented Reality based on Individual Patients' Imaging

Research Project

Project/Area Number 19K09443
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 55060:Emergency medicine-related
Research InstitutionTeikyo University

Principal Investigator

Ito Kaori  帝京大学, 医学部, 講師 (00814633)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 矢野 博明  筑波大学, システム情報系, 教授 (80312825)
杉本 真樹  帝京大学, 付置研究所, 教授 (70398733)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords腹部外傷 / 外傷外科 / バーチャルリアリティ / シミュレーション / 教育 / 外傷手術
Outline of Research at the Start

近年の血管内治療や集中治療の発達で、腹部外傷外科における手術症例は減少傾向である。そのため、米国外科学会や世界外科学会では動物や屍体を使用したシミュレーションコースを世界的に展開してきた。しかし、それらのコースは高額でリソースに限りもあり汎用性があるとは言えなかった。本研究課題では外傷患者固有の術前Computed Tomographyや自由視点映像技術で手術映像を三次元化・立体視化し、バーチャルリアリティ(VR)に重畳表示する、従来にはない拡張現実と複合現実を利用した腹部外傷外科手術VRシミュレーターと電子教科書を開発し、これを用いて臨床手技に基づく実践的な教育法の確立を目的とする。

Outline of Final Research Achievements

As part of the creation of a VR model of abdominal trauma surgery, patient-specific preoperative CT images were stereoscopically reconstructed. Then, an initial trauma patient care simulation was demonstrated and evaluated based on NASA-TLX scores, suggesting that VR technology-based initial trauma care using VR technology has the potential to reduce the workload on diagnosis and treatment strategies and improve learning. In addition, as part of the development of a deformable abdominal trauma surgery simulator, a computer graphics system with a haptic device was created to reproduce "intra-abdominal aortic occlusion" and "abdominal organ rotation," two of the procedures required in trauma surgery, and the effectiveness of this system was verified.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

当研究では、これまですでに外科の他分野で活用されつつあるVR外科シミュレーションの技術を外傷外科の分野に発展させ、従来のシミュレーションの欠点を補足できるような、反復可能でより普及しやすいトレーニングシステムの開発を目的とし、患者固有の術前CT画像3Dコンピューターグラフィック(3DCG)化および立体視化やコンピュー ターグラフィックに力覚装置を付加したシミュレーションの開発を行い、シミュレーションの学習効果が高められる可能性が示唆された。より効果的なシミュレーションを行うことで、外 傷初期診療の質の向上や、ひいては外傷患者の救命率の向上につながる可能性があり、社会的な意義は大きいと思われた。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Massive hemoptysis secondary to hemorrhagic traumatic pulmonary pseudocysts2024

    • Author(s)
      Takeyama R, Shirai S, Nagao T, Sakao Y, Ito K.
    • Journal Title

      Trauma Surg Acute Care Open.

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: e001322-e001322

    • DOI

      10.1136/tsaco-2023-001322

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Surgical source control in a patient with septic shock due to severe emphysematous pyelonephritis2023

    • Author(s)
      Kono K, Nagao T, Kanda T, Tomonaga A, Ito K.
    • Journal Title

      Trauma Surg Acute Care Open.

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: e001156-e001156

    • DOI

      10.1136/tsaco-2023-001156

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 【これが本当の救急医療"ネクストステージ"】Virtual realityを活用した救急医学教育の実践2022

    • Author(s)
      伊藤香
    • Journal Title

      救急医学

      Volume: 46 Pages: 349-354

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] A trauma patient care simulation using extended reality technology in the hybrid emergency room system2021

    • Author(s)
      Ito, Kaori MD, PhD, FACS; Sugimoto, Maki MD, PhD; Tsunoyama, Taichiro MD, PhD; Nagao, Tsuyoshi MD; Kondo, Hiroshi MD, PhD; Nakazawa, Kahoko MD, MPH; Tomonaga, Ayumi MD; Miyake, Yasufumi MD, PhD; Sakamoto, Tetsuya MD, PhD
    • Journal Title

      Journal of Trauma and Acute Care Surgery

      Volume: 90 Issue: 5 Pages: 108-112

    • DOI

      10.1097/ta.0000000000003086

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 3自由度可動式タッチスクリーンを用いた臓器硬さ提示2019

    • Author(s)
      伊藤 弘一郎(筑波大学 大学院システム情報工学研究科), 矢野 博明, 伊藤 香, 大城 幸雄
    • Journal Title

      日本コンピュータ外科学会誌

      Volume: 21 Pages: 269-270

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 【日本の救急医学・医療のこれから】専門家が語る救急医学・医療のこれから XR技術を活用した救急医療教育2019

    • Author(s)
      伊藤 香
    • Journal Title

      救急医学

      Volume: 43 Pages: 1847-1851

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Journal Article] 拡張現実による外傷外科バーチャルリアリティ教育システムの展望2019

    • Author(s)
      伊藤 香(帝京大学医学部附属病院 高度救命救急センター), 杉本 真樹, 大城 幸雄, 矢野 博明, 北原 格, 藤田 尚, 三宅 康史, 坂本 哲也
    • Journal Title

      日本臨床救急医学会雑誌

      Volume: 22 Pages: 239-239

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      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] The Effect of a Treatment Protocol for Blunt Traumatic Hemorrhagic Shock in a Hybrid Emergency Room System2022

    • Author(s)
      Kaori Ito
    • Organizer
      The 51th Critical Care Congress
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] EFFECTS OF EXTENDED REALITY ON INITIAL CARE OF TRAUMA PATIENTS: THE NASA TASK LOAD INDEX2021

    • Author(s)
      Kaori Ito, Maki Sugimoto
    • Organizer
      The 80th Annual Meeting of the American Association for Surgery of Trauma.
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Extended Reality for Initial Trauma Patient Care Simulation: A Pilot Study2021

    • Author(s)
      Kaori Ito, Maki Sugimoto
    • Organizer
      American College of Surgeons Clinical Congress 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 外傷初期診療に拡張現実技術がもたらす効果―NASA-Task Load Indexによる作業負荷測定2021

    • Author(s)
      伊藤香、杉本真樹
    • Organizer
      第35回日本外傷学会総会・学術集会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 拡張現実技術を用いたハイブリッドER外傷初期診療シミュレーション-医工連携によるシミュレーション教育の試み-2021

    • Author(s)
      伊藤香、杉本真樹
    • Organizer
      第57回日本交通科学学会・学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ひだ制御機構と可動タッチスクリーンを用いた大動脈止血シミュレータ2021

    • Author(s)
      新屋拓己、矢野博明、伊藤香
    • Organizer
      第30回コンピューター外科学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] THE EFFECT OF EXTENDED REALITY TECHNOLOGY ON TRAUMA PATIENT CARE SIMULATION2021

    • Author(s)
      Kaori Ito
    • Organizer
      5th World Trauma Congress
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バーチャルリアリティを用いたハイブリッドER外傷初期診療シミュレーションによる多職種チームビルディングの試み2021

    • Author(s)
      伊藤 香、杉本真樹、近藤浩史、三宅康史、坂本哲也
    • Organizer
      第57回日本腹部救急医学会総会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 複合現実(Mixed reality)による腹部外傷アセスメント・手術シミュレーションの開発と臨床評価2020

    • Author(s)
      伊藤 香、杉本真樹;、角山泰一朗;、長尾剛至、朝長鮎美、高野かおり、三宅康史、坂本哲也、藤田 尚
    • Organizer
      第120回日本外科学会定期学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] VIrtual Realityを用いたハイブリッドER外傷診療シミュレーション2020

    • Author(s)
      伊藤香、杉本真樹、近藤浩史、三宅康史、坂本哲也
    • Organizer
      第56回日本腹部救急医学会総会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] A trauma patient care simulation using extended reality technology in the hybrid emergency room system (HERS)2020

    • Author(s)
      Kaori Ito
    • Organizer
      American College of Surgeons Clinical Congress 2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 複合現実(Mixed reality)による腹部外傷アセスメント・手術シミュレーションの開発と臨床評価2020

    • Author(s)
      伊藤 香、杉本真樹、角山泰一朗、長尾剛至、朝長鮎美、高野かおり、三宅康史、坂本哲也、藤田 尚
    • Organizer
      第120回日本外科学会定期学術集会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 拡張現実による外傷外科バーチャルリアリティ教育システムの展望2019

    • Author(s)
      伊藤 香、杉本真樹、大城幸雄、矢野博明、北原格、藤田尚、三宅康史、坂本哲也
    • Organizer
      第22回臨床救急医学会・学術総会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2025-01-30  

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