Development of a safe endoscopic surgical system that applies immersive endoscopic image processing and dynamic presentation

• Project/Area Number: 19K12823
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90130:Medical systems-related
• Research Institution: Ehime University (2020-2022); Hiroshima University (2019)
• Principal Investigator: Egi Hiroyuki 愛媛大学, 医学部附属病院, 准教授 (20403537)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 栗田 雄一 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (80403591)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 内視鏡外科手術 / ロボット支援手術 / 超小型監視カメラBirdView / 没入型カメラ / 内視鏡外科 / ロボット外科 / AI / ロボット手術 / ＡＩ

Outline of Research at the Start

内視鏡外科手術では、死角の存在・触覚の低下が欠点であり、ロボット支援手術に至っては触覚が消失している。これまで死角の存在を克服する超小型広視野角カメラの開発(1)を行い既に特許取得済である。本研究では、他プロジェクトで既に特許出願済の没入型カメラを画像処理後に3Dヘッドマウントデイスプレイ(HMD)に投影する技術(2)の臨床応用を目指すために、小型化や画質の向上を目指した開発を進める。同時に触覚の低下に対しては、すでに開発済のセンシング技術(力覚提示システム) (3)を応用することで組織へのダメージを最小限に抑える技術も加える。より安全に内視鏡外科手術を行える環境を整えることを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

We have been working on research to overcome the drawbacks of endoscopic surgery, the existence of blind spots and reduced tactile sensation, using a new device (Ultra-compact wide-viewing-angle surveillance camera BirdView) that we have developed independently. In particular, robot-assisted surgery, which has become popular recently, lacks tactile sensations and presents risks. The purpose of this study is to establish safe robotic surgery using BirdView, which has already been developed. Regarding BirdView, we were able to successfully obtain pharmaceutical approval on March 31, 2022, and from June 2022, Phase I clinical trials began and were successfully completed, confirming safety. In the future, we will develop it into actual clinical practice.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在あらゆる疾患領域で、ロボット支援下手術が急速に普及している。３Ｄ映像による良好な視野確保と多自由度鉗子を利用した繊細な手術操作が非常に有用な手術デバイスである。一方で触覚が欠如しているという大きな問題点がある。2022年より手術術者の制限が緩和されると同時にロボット支援下手術が急速に増加している現状があるが、触覚の欠如という問題点は未解決のままである。我々が開発したBirdViewを用いて第二の目の役割を果たすことで安全なロボと支援下手術の普及に貢献することは、技術開発とその検証という学術的な意義と有用な手術方法の普及という社会的意義を果たしていると考えている。

Research Products

• [Journal Article] Prediction of anastomotic leakage after left-sided colorectal cancer surgery: A pilot study utilizing quantitative near-infrared spectroscopy (2022)
  • Author(s): Yoshinaka H, Takakura Y, Egi H, Shimizu W, Sumi Y, Mukai S, Kochi M, Taguchi K, Nakashima I, Akabane S, Sato K, Hattori M, Ohdan H.
  • Journal Title: Surg Today. Volume: Jan Issue: 6 Pages: 971-977
  • DOI: 10.1007/s00595-021-02426-y
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Long-term prognosis of laparoscopic gastrectomy for patients on antithrombotic therapy: a retrospective cohort study. (2022)
  • Author(s): Yoshida M, Egi H＊, Ishimaru K, Koga S, Akita S, Kikuchi S, Sugishita H, Kuwabara J, Ogi Y, Matsui S, Watanabe Y.
  • Journal Title: Surg Today. Volume: Feb Issue: 10 Pages: 1438-1445
  • DOI: 10.1007/s00595-022-02479-7
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Fukuhara S, Egi H＊, Kochi M, Shimizu W, Takakura Y, Taguchi K, Nakashima I, Sumi Y, Akabane S, Sato K, Yoshinaka H, Teraoka Y, Hattori M, Ohdan H. (2022)
  • Author(s): Fukuhara S, Egi H＊, Kochi M, Shimizu W, Takakura Y, Taguchi K, Nakashima I, Sumi Y, Akabane S, Sato K, Yoshinaka H, Teraoka Y, Hattori M, Ohdan H.
  • Journal Title: Asian J Endosc Surg. Volume: 15(2) Issue: 2 Pages: 320-327
  • DOI: 10.1111/ases.13009
• [Journal Article] The arrival time of Indocyanine Green in tissues can be a quantitative index because of its correlation with tissue oxygen saturation: A clinical pilot study (2022)
  • Author(s): Egi H＊, Ohnishi K, Akita S, Sugishita H, Ogi Y, Yoshida M, Koga S, Kikuchi S, Matsumoto H, Kuwabara J, Matsui S, Ishimaru K, Hattori M, Watanabe Y.
  • Journal Title: Asian J Endosc Surg. Volume: 15(2) Issue: 2 Pages: 432-436
  • DOI: 10.1111/ases.13002
• [Journal Article] Omnidirectional camera and head-mount display contribute to the safety of laparoscopic surgery. (2020)
  • Author(s): Mukai S, Egi H＊, Hattori M, Sumi Y, Kurita Y, Ohdan H.
  • Journal Title: Minim Invasive Ther Allied Technol. 2020 Dec 3:1-8. Volume: 3 Issue: 4 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1080/13645706.2020.1851725
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ロボット支援結腸切除術とBirdViewによる安全性向上に向けた取り組み (2022)
  • Author(s): 惠木浩之
  • Organizer: CRCつ・な・ぐ講演会, 小倉, 2022.8.26
  • Invited
• [Presentation] Embryological plane を大切にした剥離層の選択とBirdViewによる安全なロボット支援下手術を目指す取り組み (2022)
  • Author(s): 惠木浩之
  • Organizer: 第13回若鯱会
  • Invited
• [Presentation] 安全なロボット支援下大腸切除術を目指して 外科医が安心してできる化学療法 (2022)
  • Author(s): 惠木浩之
  • Organizer: 大阪CRC Expert Seminar
  • Invited
• [Presentation] 安全なロボット支援下大腸切除術を目指して 外科医が安心してできる化学療法 (2022)
  • Author(s): 惠木浩之
  • Organizer: CRC Web Conference in 東邦大学医療センター大橋病院
  • Invited
• [Presentation] 安全なロボット支援下大腸切除術を目指して (2022)
  • Author(s): 惠木浩之
  • Organizer: 第2回兵医消化器外科フォーラム
  • Invited
• [Presentation] ロボット支援手術は内視鏡外科手術を凌駕できるか ロボット支援手術と内視鏡外科手術の共存による手術Quality の向上と安全性の追求 (2020)
  • Author(s): 惠木浩之、高倉有二、河内雅年、寿美裕介、田口和浩、中島一記、赤羽慎太郎、佐藤幸毅、好中久晶、服部稔、大段秀樹
  • Organizer: 第120回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] 直腸癌に対するロボット支援手術の安全性向上を目指して～超小型広視野角監視カメラBirdView～ (2020)
  • Author(s): 惠木浩之、石丸 啓、古賀繁宏、吉田素平、中川祐輔、大木悠輔、桑原 淳、秋田 聡、竜田恭介、谷川和史、川本貴康、渡部克哉、服部 稔、栗田雄一、渡部祐司
  • Organizer: 第33回日本小切開・鏡視外科学会
• [Patent(Industrial Property Rights)] 技術「画像処理システムおよびHMD」 (2020)
  • Inventor(s): 惠木浩之
  • Industrial Property Rights Holder: 惠木浩之
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Patent Publication Number: 2020-039052
  • Filing Date: 2020