バーチャルリアリティを用いた体験型獣医外科手術教育法の開発

Research Project

Project/Area Number	21K19180
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 42:Veterinary medical science, animal science, and related fields
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	中川貴之東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (40447363)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	加藤大貴東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (60843216) 雨宮智浩東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (70396175) 青山一真東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任講師 (60783686) 伊藤研一郎東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特任助教 (30805578)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000) Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords	バーチャルリアリティ / 獣医学 / 小動物臨床 / 獣医外科学 / 獣医学教育 / 獣医臨床教育 / 外科 / 教育 / 手術 / 外科学 / ヴァーチャルリアリティ / 手術教育 / 遠隔手術
Outline of Research at the Start	技能依存度の高い外科手術の教育は難しい。以前は、手術実習など実体験を伴った教育が行われていたが、倫理的な観点から廃止され、医療用シミュレーターを用いたトレーニングに移行しているものの、現状の獣医小動物外科教育において、実際の臨床に近い体験を経験させることは難しく、現在の獣医学教育は即戦力のある外科系獣医師を輩出できていない。本研究では、術者に眼鏡型の360°カメラを装着して術者視点VR映像を撮影し、術者の左右の手指が感じている触覚を非対称振動刺激によって伝達するメス・ピンセット型触覚デバイスと組み合わせ、現実と瓜二つの手術体験を共有できる『術者視点型VR手術体験教材』を作製する。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、現実と瓜二つの手術体験を共有できる『術者視点型VR(バーチャルリアリティ)手術体験教材』を開発し、時間・空間・身体の障壁を超越して、現実と等価な視覚情報を得ながら無限に外科医の技術をシャドーイングできる手術教育教材の開発に挑戦している。本研究では複数の全天球型カメラを用いて、東京大学附属動物医療センター手術室を利用し、実験犬を用いた実際の手術を撮影し、各全天球型カメラの映像を組み合わせた動画を編集し、VR教材を作成し、獣医学課程の学生への教育効果を既存の方法と比較検証する。今年度は1度目の撮影において、手術で用いる光量の強い無影灯により、撮影対象が日常的には遭遇することのない強い光で照らさていることにより、通常用いるカメラでは画像が明瞭域の階調が消失し白飛びしてしまうという現象が生じることがわかったため、撮影カメラへの光量フィルターをさまざまな形状および光量透過度に応じて検証し最適化し、2度目の撮影を行なった。本動画材料をもとに全天球動画を編集・作成した。また、当初、教材としての汎用性の高いスタンドアローン型のヘッドマウントディスプレイを用いて検証を行っていたが、データ容量や解像度や色調、フレームレートなどが十分に満たせなかったため、高性能パソコン(PC)と接続の上視聴するタイプのPC接続型ヘッドマウントディスプレイに変更を行った。その上で、教材として用いるにあたって最適なシーンの選定や視聴方法等を検証し、最も教育効果が得られると期待されるVR教材および教材の使用方法を決定した。次年度は作成したVR教材を用いた新たな教育手法の教育効果を既存の2Dビデオ教材と比較し、検証を行う予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 教育効果の検証が可能なVR教材が完成したため。
Strategy for Future Research Activity	作成したVR教材を用いて、学生への教育効果の検証を行う。