| Project/Area Number |
23K11864
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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 90130:Medical systems-related
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
中野 明 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (00846165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中口 俊哉 千葉大学, フロンティア医工学センター, 教授 (20361412)
上里 昌也 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (70436377)
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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 |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | NOTES / 内視鏡 / 食道 / 消化管内視鏡 / Notes / 食道内視鏡 / 縦隔内診断 / 手術ナビゲーションシステム |
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| Outline of Research at the Start |
経口内視鏡による仮想縦隔内ナビゲーション・システム構築を目的とし、基礎的な工学実験と臨床的な医学的実験を行う。基礎実験においては、仮想縦隔空間の構築において、内視鏡の移動距離を利用する方法、磁気を用いた空間情報を用いる方法の2通りで実験を行い比較検討する。より実用性の高い方法を用いて臨床的な医学実験に応用する。具体的にはClinical Anatomy Labにおいて用いられるご献体や、さらに全身麻酔下に動物を用いて、CT画像を用いた仮想縦隔モデルを作成し、本ナビゲーション・システムを用いてマーキング、処置などを行い誤差や有用性を検討する計画である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和６年度の研究目標は前年度の工学的実験にて確立した手法の、検証である。具体的には、実態に全身麻酔下の生体に対して軟性内視鏡を挿入した際に、CT等のデータから構築される実際の生体仮想3Dモデルを基に実空間の動きを仮想空間に連動させて表示したシステム環境下での、内視鏡処置の正確性を評価した。このシステムの評価のため、動物実験として下記手法を用いて自治医科大学メディカルシュミレーションセンターにおいて２回、ブタを用いて実験を行い結果を解析した。
評価のための実験は以下の通り行った。全身麻酔下の豚1匹を仰臥位で、造影CT撮影を行い縦隔内臓器（大動脈、肺静脈、気管・気管支）を３D構築し仮想モデルとした。食道壁外の縦隔臓器を仮想空間に表示させると同時に内視鏡先端も表示させ、Target Point(TP)として縦隔内の6か所を設定した。処置後に再度CTで対象臓器の食道最短投影部とクリップ先端との3次元的誤差を評価した。CTを再度撮影、各TPにおける画像上の誤差を測定・評価した。許容誤差の目標は10mm以内とした。
１回目の実験にて、誤差は平均14.1mmと大きく、積算する各種の誤差を最小とするために、センサの位置・範囲設定や検出の安定性を考慮して再設定を行い、またシステムには距離情報の表示や視点の切り替えなどの新機能を実装させ、より精度を高め誤差を最小にする改良を加えた。その後、２回目の実験を行い、誤差は平均4.7mmと大幅に改善し、施行したマーキングの94.4%が誤差許容範囲内であった。
未来的な縦隔手術のナビゲーション支援、という視座から我々はこのシステムを、Virtual-reality-Endoscopic Navigation System（VENaS）と命名した。高い精度を持つ本システムの正確性、実用性が２回目の実験にて示されたと考え、この実験結果を検討・考察し論文化したものを、英文誌Digestive Endoscopyに投稿し、同論文は2025年2月25日付けで無事publishされている。
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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
現時点で、生体ブタを用いた動物実験を完了し、その運用性と正確性の検証は完了している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度施行した２回の動物実験の解析の結果、壁外環境の把握を支援するこのシステムの実現可能性が示すことができ、仮想縦隔内視鏡に用いる最適方法を定めることができた。その方法を用いて今後、Clinical Anatomy Lab（CAL）を利用したご献体を用いた人体での応用実験に向けた学内倫理審査申請の準備や、可能ならば食道アカラシアに対する手術POEMの際に全身麻酔下仰臥位の患者を対象として食道内視鏡下仮想縦隔鏡を実施するための倫理申請を準備する予定である。
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