| Project/Area Number |
22K02836
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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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| Review Section |
Basic Section 09070:Educational technology-related
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| Research Institution | Tokyo Medical University |
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Principal Investigator |
永川 裕一 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (20349484)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石崎 哲央 東京医科大学, 医学部, 准教授 (00424531)
真崎 純一 東京医科大学, 医学部, 准教授 (00835837)
杉本 昌弘 東京医科大学, 医学部, 客員教授 (30458963)
榎本 正統 東京医科大学, 医学部, 准教授 (40385018)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2025: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2024: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 画像解析 / 低侵襲手術 / 教育システム / 内視鏡外科手術 / 画像支援システム |
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| Outline of Research at the Start |
修練医において内視鏡外科手術の上達には，様々な技術を習得する必要があるが，各技術の習得には個人差がある．本研究では，作業効率ソフトを用い外科修練医の内視鏡外科手術における手術習得度評価を行い，外科修練医のlearning curveの期間中の手術データを蓄積，手術時間に影響を与えている要因を詳細に解析することで，個別的教育システム構築や外科修練医への手術支援システム開発に繋げることを目的とする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
2024年度は、腹腔鏡手術における術者の個人因子が手技の習熟度（learning curve）に与える影響を明らかにするため、多角的かつ網羅的なデータ収集と詳細な解析を行った。具体的には、多数の手術動画を精査し、動作解析技術を用いて術者の動作パターンや手技上の微細な差異を抽出し、それらがどのように手技習得のスピードや質に関連するかを包括的に評価した。その結果、従来は手術経験年数や症例数など定量的な指標によってのみ評価されてきた手術習熟度において、個々の術者間で明らかな差異が観察され、これらの差異は経験年数や症例数だけでは十分に説明できないことが確認された。特に術者の視線の動きや焦点合わせの頻度・パターン、手術器具操作の滑らかさ、意思決定までの反応時間といった要素が、習熟度や手術結果の質に有意に関連する可能性が示唆された。これにより、単純な経験数値を超え、より微細で個別的なパフォーマンス指標を用いた個別最適化された教育支援システムを構築する必要性が裏付けられた。
また、研究をさらに進展させるために、多施設共同研究体制の整備と協力関係の構築を推進している。術中動画データや手術成績データを用いて施設間で比較解析を行うための準備を進め、データの標準化や解析手法の統一に向けたプロトコルの策定行っている。このような多施設間連携を基盤とした包括的かつ精度の高い解析によって、より一般化可能な知見を得ることが可能となると期待している。
さらに、研究成果を活用した新たな教育手法として、人工知能（AI）技術を用いた手術支援および教育支援システムの設計と開発にも着手する。具体的には、個別術者の習熟度や技術的特性をリアルタイムで分析し、術者ごとの弱点や改善点を検知・フィードバックできるようなシステムを検討中である。
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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
本研究では、腹腔鏡手術における術者の個人因子が手技習熟度に与える影響を明らかにすることを目的としており、2024年度は計画に沿って順調に進捗している。具体的には、術中動画を用いた動作解析によるテクニカルスキルの客観的評価に加え、視線や操作パターンの計測も行い、個人差の定量化に成功した。また、術者の経験や性格特性との関連性についても一定の傾向が示され、今後の教育支援システムの個別最適化に向けた有用な基礎データを取得している。さらに、多施設共同研究の枠組みも整いつつあり、複数施設からの術中データ収集と比較解析の準備を進めている。AIを用いた手術支援システムの設計にも着手し、プロトタイプ構築に向けた初期的なアルゴリズムの開発もの検討も開始された。以上より、研究は概ね計画通りに進行していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究において得られた成果を踏まえ、今後は以下の方策により研究のさらなる推進を図る。第一に、術者個人因子と手技習熟度の関連性について、より多施設・多症例を対象とした解析を行うため、共同研究ネットワークの拡充を進める。すでに構築中の連携施設との協力体制を強化し、統一されたデータ収集プロトコルのもと、客観的指標（動作解析、目線トラッキング、バイタルデータ等）を用いた包括的な解析を目指す。第二に、AI技術の導入による手技解析支援システムの開発を行う。特に、術中行動のリアルタイム評価やフィードバック機能を搭載した教育支援ツールの実用化に取り組む。さらに、個別最適化教育の実装に向けて、術者特性に応じたトレーニングモジュールの構築と効果検証を行う。
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