| Project/Area Number |
23K24568
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| Project/Area Number (Other) |
22H03310 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 58010:Medical management and medical sociology-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
藤原 道隆 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院教授 (70378222)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小山 博史 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (30194640)
高見 秀樹 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院講師 (40723028)
田中 由浩 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90432286)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
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| Keywords | 手術教育 / VRシミュレータ / VR博物館 / メタバース / VR外科教育 / 実技トレーニングDX / 遠隔教育 / 手術機器3Dデータ / 実技教育DX |
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| Outline of Research at the Start |
外科実技教育のDXを，対面と遠隔教育の両面で進める。
対面教育では，VRシミュレータを有効に活用する環境として，さまざまなプロジェクション・マッピングを用いるシステムを構築する。
遠隔教育では，オンライン上の教育や交流の場として，近年ビジネス応用が急激に拡がってきたメタバースを主たるプラットフォームとして，実際の教育プログラムを実施する。外科実技の教育や手技開発に重要な手術機器のさまざまな情報を含むVRギャラリーを構築し，メタバース空間でも利用できるようにする。また，マルチモーダルVRとして視聴触覚に加えて触覚を含める基礎的検討を行い，視聴（触）覚伝送を行う遠隔実技教育法の開発を進める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、フィジカルとサイバーの両面でデジタル手術教育を進めるものである。フィジカル空間の装置としてVR手術シミュレータをより有効に用いる一方、サイバーでは、従来から使用可能な視聴覚以外のモダリティも加えたシステムを開発する。(1)VRシミュレータの新たな活用法として、別のVR手法を上乗せする試みとして、さまざまな実写映像をプロジェクションマッピングで併用することとした。2022年度にプロジェクションマッピング・システムを構築し、2023年度に光量や解像度を上げるシステム改良を行い、2024年度には実際に、臨床実習や若手外科医のVRシミュレータ体験の際にさまざまな映像を提示し、効果をアンケートで調査した。(2）手術室スタッフなどの教育を行うリアルの機器ギャラリーにおいて実機に重畳するAR表示を追加した。また、海外からの参加者や留学生向けに英語の説明を追加した。(3)2023年度からメタバースのVRセンター（メタバースxRセンター）構築を進めているところであるが、2024年度に実写VR映像から当院のバーチャルEMICUおよび手術室を作成した。メタバースのEMICU内に各種アラーム環境における多重課題の空間を作成し、医療者がクイズ形式で学ぶ教育プログラムを作成した。(4)遠隔教育に触覚モダリティを加えるため訓練者側に配布する触覚ディスプレイとなるモックデバイス製作を引き続き行なった。モックデバイスで対象臓器を把持する操作をHMD内画像に提示することができるようになったが、まだ凝固や切開などの操作を表現するには至らなかった。このため、外科医師や他の手術室スタッフが実際にバーチャル操作を行う実験は来年度に持ち越すことになった。(5) さらに嗅覚モダリティについては、エネルギーデバイスを作動させた時に発生する匂いをアロマシューターで発生させる装置の開発を引き続き行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
VRシミュレータと併用するプロジェクションマッピングやメタバースのVRセンターは予定通りの進捗であったが、遠隔学習用の触覚ディスプレイ（モックデバイス）製作に遅れが生じている。モックデバイスの操作（触覚フィードバック）とHMD内の映像（視覚）の連動は、対象物を把持する操作までは進んだが、エネルギーデバイスとしての凝固や切開操作の視聴触覚表現までは完成できなかった。このため、実際に医療スタッフが経験できるのは、対象臓器の把持に続くデバイスのロックとそれに伴うクリック感の体験までとなっている。凝固や切開操作のVR体験は来年度に持ち越すことになる。嗅覚ディスプレイについては、エネルギーデバイスを生体に作動させた際に発生する匂いを表現するアロマシューターを作成したが、人工香料の構成はまだ研究中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)VR手術シミュレータを取り巻くプロジェクションマッピング・システムにさまざまな映像を提示し、訓練者に対する影響についてアンケートをとっているが、手術室の映像より環境映像の方が好まれる傾向が現れている。今後も実施し効果的な組み合わせを模索する。(2)外科教育に重要な手術機器に関するリアルとサイバー両面の博物館のコンテンツ開発を継続し、博物館教育を発展させる。コンテンツの視聴方法としては、実機に重ねるAR表示、HMD、web上と複数のVR手法を作成しているが、実際の教育でどのような組合せが効果的か、実際の外科教育に用いながら検討を続ける。(3)2023年度にメタバース会場における手術セミナーのトライアルを行い、2024年度はメタバース空間で臨床多重課題への対処法の研究を行った。2025年度は、バーチャル手術室における遠隔セミナーを行い、遠隔外科教育のさまざまな可能性について検討する。(3)遠隔教育は、上述のwebやメタバース・センター(MxR-M+)において実践するが、現在利用可能な視聴覚に触覚を加えた遠隔実技教育法の研究開発を引き続き進める。2022年度以来開発を進めてきた訓練者用の触覚ディスプレイは、エネルギーデバイスやステイプラーのハンドル部分の形状を有し、振動などで触覚を伝える機能を内蔵するモックデバイスで、HMDを介する視聴覚と併せデバイスの現実感を高める仕組みである。予定より進捗が遅れているが、2025年度にある程度の完成形にしたい。2025年度は、共同研究者以外の医療スタッフにも触覚ディスプレイを実際に操作させ、現実感などのデータを取得する予定である。このデバイスに遠隔で把持感や操作感を伝送する技術の研究も行う。(4) 嗅覚VR併用については、エネルギーデバイスを生体に作動させた際に発生する匂いを人工香料で合成する検討を続ける。
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