| Project/Area Number |
23K08244
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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 55030:Cardiovascular surgery-related
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| Research Institution | Institute of Science Tokyo (2024)
Tokyo Medical and Dental University (2023) |
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Principal Investigator |
藤田 知之 東京科学大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (10457012)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅野 滋啓 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, オープンイノベーションセンター, 部長 (20835798)
甲斐沼 尚 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 病院, 医長 (40839073)
福嶌 五月 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 病院, 部長 (80596867)
福田 哲也 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 病院, 部長 (90443506)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 3D心臓モデル / 手術シミュレーション / 手術支援ロボット / 僧帽弁閉鎖不全症 / 僧帽弁形成術 / 3Dプリンター |
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| Outline of Research at the Start |
現在、3D心臓モデルをCTから作成し、そのモデルを用いたシミュレーションを行い、測定値を基に行う僧帽弁形成術を数値化された僧帽弁形成術と考える。CTから作成した3D心臓モデルを用い、症例の蓄積のうえ、条件の最適化を行い、モデル計測の正確性の検証を行う。解析後論文化、評価方法を標準治療法として学会に提案し、治療ガイドラインの改定を目指す。シミュレーションキットや教育ツールを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
手術支援ロボットを用いた手術シミュレーションを行う場の提供をいただくことに制限がある中、合計2回のシミュレーションを行うことができた。モデルは複数作成したので、これを用いたMICSでのシミュレーションも第三者に行ってもらい、モデルの有用性を確認した。
また、実際の患者に対するロボット僧帽弁形成術の術前の造影CTから３D構築し、第三者が人工腱索の長さの決定や人工弁輪のサイズの決定を行なった。同時に手術ビデオを４０例分録画した。手術中のサイジングとの比較では、人工腱索では+/- 2mmの誤差の範囲に収まり、かなり正確であることが判明した。つまり、エキスパート（自分）の豊富な経験の上で決定している人工腱索の長さが経験の浅い第三者が決定するその長さと差異がないことがわかった。
一方、人工弁輪のサイズ決定においては80%しかマッチしなかった。3D心臓モデルに示されるように収縮期の僧帽弁全線は馬蹄状になっておりさらに弁輪が最大に拡大しているタイミングであるものの、手術中に計測するタイミングは拡張期で弁輪が最小となっている。そのため、手術中のサイジングの方が小さく測定しがちである。
３D画像では立体視できないため、トライゴンの位置が不明確であるがモデルでは明確に視認できる利点がある。ロボット僧帽弁形成術において３D画像だけではなく3D心臓モデルを作る意義がシミュレーションが行えることに加えてより正確な手術が施行可能となることが示唆された。
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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
その中で重要な二つのことが実行・確認された。一つは3D心臓モデルは僧帽弁形成術のシミュレーションに十分資すると確認できた。３D画像を用いた計測よりもより正確であることが示された。
もう一つは、経験の浅い第三者においても正確な計測が可能となり、成功しうる形成術を行える期待がされることである。
今後は数値としての有用性を示すこと、および汎用性について研究していく必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は以下の点いついて検討・推進していく
1. ３D構築された画像内での検討と実物大のモデルでの検討の誤差を確認する
2. 若手心臓外科医へ同モデルを使用したトレーニング、シミュレーションを行い、モデルの有用性を確認
3. 製品化に向けて企業と解決するべき科学的課題（普遍性など）を検討する
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