Research and development of the surgical simulator for specialists using the patient-specific model

• Project/Area Number: 23390383
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Urology
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: MAKIYAMA Kazuhide 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (40347307)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): KUBOTA Yoshinobu 横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (10106312) ; NAGASAKA Manabu 横浜市立大学, 医学研究科, 客員研究員 (20526420) ; OGATA Masato 横浜市立大学, 医学研究科, 客員教授 (70501154)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2013: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2012: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000); Fiscal Year 2011: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
• Keywords: シミュレータ / 腹腔鏡 / 患者特異的 / モデルデータ / 専門医 / 手術 / 腹腔鏡手術

Research Abstract

We developed a patient-specific simulator for laparoscopic surgery. CT (computed tomography) data of the patient who is scheduled to undergo laparoscopic renal surgery were entered into the simulator. In the simulator the organs were reproduced, thus surgeons could perform the training (sham operation) for the patient. By using this simulator for clinical cases, we confirmed that it reproduced organs correctly and surgeons felt it was useful as a preoperative training technique.
In addition, we also developed calculation technique for correct organ movement and haptic device to make surgeons feel delicate sense. They made simulations more real.

Research Products

• [Journal Article] Dynamic measuring of physical properties for developing a sophisticated preoperative surgical simulator : how much reaction force should a surgical simulator represent to the surgeon? (2013)
  • Author(s): Ogata M, Makiyama K, Yamada T, Nagasaka M, Yamanaka H, Kubota Y
  • Journal Title: Stud Health Technol Inform Volume: 184 Pages: 312-318
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 患者特異的シミュレータの実際の手術への応用 (2013)
  • Author(s): 山中弘行, 槙山和秀, 上野大樹, 長坂学, 乾谷徹, 高波健太郎, 緒方正人, 井尻敬, 横田秀夫, 姫野龍太郎, 窪田吉信
  • Journal Title: 日本 VR医学会雑誌 Volume: 11 Pages: 1-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic measuring of physical properties for developing a sophisticated preoperative surgical simulator: how much reaction force should a surgical simulator represent to the surgeon? (2013)
  • Author(s): Ogata M, Makiyama K, Yamada T, Nagasaka M, Yamanaka H, Kubota Y
  • Journal Title: Stud Health Technol Inform Volume: 184 Pages: 312-318
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 患者特異的シミュレータの実際の手術への応用 (2013)
  • Author(s): 山中弘行、槙山和秀、上野大樹、長坂学、乾谷徹、高波健太郎、緒方正人、井尻敬、横田秀夫、姫野龍太郎、窪田吉信
  • Journal Title: 日本VR医学会雑誌 Volume: 11 Pages: 1-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 患者固有の形状データに基づく手術手技訓練用シミュレータ (2012)
  • Author(s): 緒方 正人, 長坂 学, 乾谷 徹, 坂本 英男, 高波 健太郎, 槙山 和秀, 窪田 吉信
  • Journal Title: 情報処理学会論文誌 Volume: 53 Pages: 421-431
  • NAID: 110008736797
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 患者特異的腹腔鏡手術シミュレータ (2012)
  • Author(s): 槙山和秀
  • Journal Title: Jpn J Endourol Volume: 25 Pages: 84-88
  • NAID: 10031133479
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a patient-specific simulator for laparoscopic renal surgery (2012)
  • Author(s): Makiyama K, Nagasaka M, Inuiya T, Takanami K, Ogata M, Kubota Y
  • Journal Title: Int J Urol Volume: 19 Pages: 829-835
  • NAID: 10031067505
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laparoscopic Nephroureterectomy in Renal Pelvic Urothelial Carcinoma With Situs Inversus Totalis : Preoperative Training Using a Patient-specific Simulator (2012)
  • Author(s): Makiyama K, Sakata R, Yamanaka H, Tatenuma T, Sano F, Kubota Y
  • Journal Title: Urology Volume: 80 Pages: 1375-1378
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation for pyeloplasty for ureteropelvic junction obstruction using a patient-specific laparoscopic simulator : a case report (2012)
  • Author(s): Yamanaka H, Makiyama K, Tatenuma T, Sakata R, Sano F, Kubota Y
  • Journal Title: J Med Case Rep Volume: 6 Issue: 1 Pages: 338-338
  • DOI: 10.1186/1752-1947-6-338
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] シミュレータを用いた腹腔鏡手術支援 (2012)
  • Author(s): 槙山和秀
  • Journal Title: Urology Today Volume: 19 Pages: 48-49
• [Journal Article] Development of a patient-specific simulator for laparoscopic renal surgery. (2012)
  • Author(s): Makiyama K
  • Journal Title: Int J Urol. Volume: 19 Pages: 829-835
  • NAID: 10031067505
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laparoscopic Nephroureterectomy in Renal Pelvic Urothelial Carcinoma With Situs Inversus Totalis: Preoperative Training Using a Patient-specific Simulator. (2012)
  • Author(s): Makiyama K
  • Journal Title: Urology Volume: 80 Pages: 1375-1378
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation for pyeloplasty for ureteropelvic junction obstruction using a patient-specific laparoscopic simulator: a case report. (2012)
  • Author(s): Yamanaka H, Makiyama K
  • Journal Title: J Med Case Rep. Volume: 6 Pages: 338-338
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] シミュレータを用いた腹腔鏡手術支援. (2012)
  • Author(s): 槙山和秀
  • Journal Title: Urology Today Volume: 19 Pages: 48-49
• [Journal Article] 術前に腹腔鏡下腎摘除術が終わっている, 次世代型患者特異的シミュレータ (2011)
  • Author(s): 槙山和秀
  • Journal Title: 泌尿器外科 Volume: 24 Pages: 465-466
• [Journal Article] A development of surgical simulator for training of operative skills using patient-specific data (2011)
  • Author(s): Ogata M, Nagasaka M, Inuiya T, Makiyama K, Kubota Y
  • Journal Title: Stud Health Technol Inform Volume: 163 Pages: 415-421
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 術前に腹腔鏡下腎摘除術が終わっている、次世代型患者特異的シミュレータ (2011)
  • Author(s): 槙山和秀
  • Journal Title: 泌尿器外科 Volume: 24 Pages: 465-466
• [Presentation] シミュレーションシステムの開発-腎部分切除術を中心に (2014)
  • Author(s): 槙山和秀
  • Organizer: 第102回日本泌尿器科学会総会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2014-04-26
• [Presentation] 有効な腹腔鏡トレーニング方法は? : Virtual reality simulator (2013)
  • Author(s): 槙山和秀
  • Organizer: 第26回日本泌尿器内視鏡学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2013-11-09
• [Presentation] 患者特異的腹腔鏡手術シミュレータの開発 : 医工連携プロジェクトで見えた光と影 (2013)
  • Author(s): 槙山和秀, 窪田吉信
  • Organizer: 第26回日本泌尿器内視鏡学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2013-11-08
• [Presentation] Face and content validation of a patient-specific simulator for laparoscopic renal surgery (2013)
  • Author(s): Makiyama K, Yamanaka H, Ueno D, Sano F, Nakaigawa N, Kubota Y
  • Organizer: American Urological Association annual meeting 2013
  • Place of Presentation: San Diego
  • Year and Date: 2013-05-06
• [Presentation] 腹腔鏡下腎臓手術の個別化シミュレーション (2012)
  • Author(s): 槙山和秀
  • Organizer: 第26回日本泌尿器内視鏡学会総会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2012-11-24
• [Presentation] Clinical use of a patient-specific simulator for laparoscopic renal surgery (2012)
  • Author(s): Makiyama K, Yamanaka H, Ueno D, Sano F, Kubota Y
  • Organizer: American Urological Association annual meeting
  • Place of Presentation: Atlanta
  • Year and Date: 2012-05-21
• [Presentation] 画像からボリュームデータへ : 手術シミュレータへの応用 (2012)
  • Author(s): 槙山和秀
  • Organizer: 第100回日本泌尿器科学会総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-04-24
• [Presentation] 画像からボリュームデータへ:手術シミュレータへの応用.(シンポジウム:画像処理技術の進歩と泌尿器科領域への応用) (2012)
  • Author(s): 槙山和秀
  • Organizer: 第100回日本泌尿器科学会総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜市)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-04-24
• [Presentation] Laparoscopic renal surgery simulation-What's new (2011)
  • Author(s): Makiyama K
  • Organizer: 29th World congress of Endourology and SWL
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2011-12-01
• [Presentation] (Sub-plenary session) Laparoscopic renal surgery simulation-What's new (2011)
  • Author(s): Makiyama K
  • Organizer: 29^<th> World congress of Endourology and SWL
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(Kyoto)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-01
• [Presentation] 患者特異的腹腔鏡下手術シミュレータの開発 (2011)
  • Author(s): 槙山和秀, 上野大樹, 山中弘行, 長坂学, 乾谷徹, 高波健太郎, 緒方正人, 横田秀夫, 姫野龍太郎, 窪田吉信
  • Organizer: 第11回日本VR医学会総会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2011-08-27
• [Presentation] 患者特異的腹腔鏡下手術シミュレータの開発 (2011)
  • Author(s): 槙山和秀、上野大樹、山中弘行、長坂学、乾谷徹、高波健太郎、緒方正人、横田秀夫、姫野龍太郎、窪田吉信
  • Organizer: 第11回日本VR医学会総会
  • Place of Presentation: 奈良先端科学技術大学院大学(奈良県生駒市)
  • Year and Date: 2011-08-27
• [Presentation] The development of patient specific simulator for laparoscopic renal surgery (2011)
  • Author(s): Makiyama K, Sakata R, Kubota Y, Inuiya T, Nagasaka M, Ogata M, Yokota H, Himeno R
  • Organizer: American Urological Association annual meeting
  • Place of Presentation: Washington DC
  • Year and Date: 2011-05-17
• [Presentation] The development of patient specific simulator for laparoscopic renal surgery (2011)
  • Author(s): Makiyama K, Sakata R, Kubota Y, Inuiya T, Nagasaka M, Ogata M, Yokota H, Himeno R
  • Organizer: American Urological Association annual meeting 2011
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 2011-05-17
• [Presentation] 腹腔鏡手術シミュレータの最前線 (2011)
  • Author(s): 槙山和秀
  • Organizer: 第99回日本泌尿器科学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2011-04-21
• [Presentation] 腹腔鏡手術シミュレータの最前線 (2011)
  • Author(s): 槙山和秀
  • Organizer: 第99回日本泌尿器科学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(名古屋市)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-04-21
• [Presentation] Face and content validation of a patient-specific simulator for laparoscopic renal surgery
  • Author(s): Makiyama K, Yamanaka H, Ueno D, Sano F, Nakaigawa N, Kubota Y
  • Organizer: American Urological Association annual meeting 2013
  • Place of Presentation: San Diego (USA)
• [Presentation] 患者特異的腹腔鏡手術シミュレータの開発： 医工連携プロジェクトで見えた光と影
  • Author(s): 槙山和秀、窪田吉信
  • Organizer: 第26回日本泌尿器内視鏡学会総会
  • Place of Presentation: ウエスティンナゴヤキャッスル（愛知県名古屋市）
  • Invited
• [Presentation] 有効な腹腔鏡トレーニング方法は？： Virtual reality simulator
  • Author(s): 槙山和秀
  • Organizer: 第26回日本泌尿器内視鏡学会総会
  • Place of Presentation: ウエスティンナゴヤキャッスル（愛知県名古屋市）
  • Invited
• [Presentation] シミュレーションシステムの開発～腎部分切除術を中心に～
  • Author(s): 槙山和秀
  • Organizer: 第102回日本泌尿器科学会総会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Invited
• [Presentation] 画像からボリュームデータへ： 手術シミュレータへの応用. (シンポジウム: 画像処理技術の進歩と泌尿器科領域への応用).
  • Author(s): 槙山和秀
  • Organizer: 第100回日本泌尿器科学会総会.
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
• [Presentation] Clinical use of a patient-specific simulator for laparoscopic renal surgery.
  • Author(s): Makiyama K
  • Organizer: American Urological Association annual meeting 2012
  • Place of Presentation: Atlanta、 USA
• [Presentation] 腹腔鏡下腎臓手術の個別化シミュレーション（シンポジウム6 トレーニングとシミュレーション）
  • Author(s): 槙山和秀
  • Organizer: 第26回日本泌尿器内視鏡学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター （宮城県）
• [Remarks] 第3回阿曾賞: 槙山和秀: 患者特異的腹腔鏡手術シミュレータの開発. 2013.11.8
• [Remarks] 2012年情報処理学会論文賞: 緒方 正人, 長坂 学, 乾谷 徹, 坂本 英男, 高波 健太郎, 槙山 和秀, 窪田 吉信: 患者固有の形状データに基づく手術手技訓練用シミュレータ. 情報処理学会論文誌 53, 421-431, 2012
• [Remarks]
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~urology/kenkyu/surgicalsimulatorindex.html
• [Remarks] 横浜市立大学泌尿器科ホームページ
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~urology/kenkyu/surgicalsimulatorindex.html
• [Remarks] 横浜市立大学泌尿器科ホームページ→研究
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~urology/kenkyu/surgicalsimulatorindex.html
• [Remarks]
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~urology/kenkyu/surgicalsimulatorindex.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] Method for generating model for preoperative simulation (2014)
  • Inventor(s): 窪田吉信, 槙山和秀, 長坂学, 高波健太郎, 緒方正人
  • Industrial Property Rights Holder: 窪田吉信, 槙山和秀, 長坂学, 高波健太郎, 緒方正人
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2014-03-25
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 術前シミュレーションのためのモデル生成方法 (2013)
  • Inventor(s): 窪田吉信, 槙山和秀, 長坂学, 高波健太郎, 緒方正人
  • Industrial Property Rights Holder: 窪田吉信, 槙山和秀, 長坂学, 高波健太郎, 緒方正人
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2013-03-08
• [Patent(Industrial Property Rights)] 手術シミュレータ用鉗子 (2012)
  • Inventor(s): 窪田吉信, 槙山和秀, 緒方正人, 長坂学
  • Industrial Property Rights Holder: 窪田吉信, 槙山和秀, 緒方正人, 長坂学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2012-12-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] 手術シミュレーション用モデルの生成方法, 手術シミュレーション方法, 及び手術シミュレータ (2010)
  • Inventor(s): 窪田吉信, 槙山和秀, 菊川孝明, 長坂学, 坂本英男, 緒方正人
  • Industrial Property Rights Holder: 窪田吉信, 槙山和秀, 菊川孝明, 長坂学, 坂本英男, 緒方正人
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2010-06-04
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] トロカー位置設定用模擬術具装置 (2009)
  • Inventor(s): 窪田吉信, 槙山和秀, 菊川孝明, 寺田尚史, 本郷新, 長坂学, 緒方正人
  • Industrial Property Rights Holder: 窪田吉信, 槙山和秀, 菊川孝明, 寺田尚史, 本郷新, 長坂学, 緒方正人
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2009-12-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] トロカーポート位置決定シミュレーション方法及びその装置 (2009)
  • Inventor(s): 槙山和秀, 窪田吉信, 本郷新, 長坂学, 緒方正人
  • Industrial Property Rights Holder: 槙山和秀, 窪田吉信, 本郷新, 長坂学, 緒方正人
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2009-12-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 手術シミュレーション用モデルの生成方法, 手術シミュレーション方法, 及び手術シミュレータ (2009)
  • Inventor(s): 窪田吉信, 槙山和秀, 菊川孝明, 長坂学, 坂本英男, 緒方正人
  • Industrial Property Rights Holder: 窪田吉信, 槙山和秀, 菊川孝明, 長坂学, 坂本英男, 緒方正人
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2009-06-08