バーチャルリアリティを用いた教育口腔外科手術シミュレーターの開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08557115
• Research Institution: OKAYAMA university
• Principal Investigator: 菅原 利夫 岡山大学, 歯学部, 教授 (10116048)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 悦秀 大阪大学, 歯学部, 助手 (00231639) ; 植野 高章 岡山大学, 歯学部, 助手 (60252996) ; 三島 克章 岡山大学, 歯学部・附属病院, 講師 (60304317)
• Keywords: バーチャルリアリティ / 手術シミュレーター / 口腔外科 / CT / 3次元モデル

Research Abstract

平成10年度は前年度に行った基礎的検討に基づき、グラフィックワークステーション上のAVS Medical Viewelrを用いて、顎矯正手術(特に下顎枝矢状分割術)をモデルとして以下の手順でシミュレーター構築を試みた。
下顎骨モデルの抽出は領域拡張法を用い、骨内部構造データを残してボクセルモデルを作成し、複雑なシミュレーションに対応可能とした。抽出しきい値はCT値200を採用した。骨切りシミュレーションは、従来平面など単純な方法のみ可能であったが、本システムでは種々のモジュールを開発することによって、のこぎり、バー、ノミなど実際の手術操作を反映した方法で骨切りを可能にした。この結果、従来は実現不可能であった手術操作が3次元グラフィックス上で可能となった。また、歯列模型データを3次元グラフィックスに取り込むことにより、分割、移動される遠位骨片の動きを高い精度をもって自動化した。さらに、移動された骨片間の干渉を検知する機能を開発し、従来の方法では予測が困難であった骨片干渉を高精度で解析可能とし、あわせて実際の症例では骨片干渉が様々な問題を引き起こしていることを明らかにした。
本システムでのシミュレーションに要する時間は約1時間と短く、また骨切り線を変更することで様々々術式に応用可能であり、用途は広い。また、高精細3次元グラフィックスと信頼性の高いデータを用いているため操作中に受ける現実感は十分であり、教育用シミュレーターとしての機能を十分に備えている。さらに、その精度から診断や治療計画立案など、臨序応用にも十分耐えると考えられる。

Research Products

• [Publications] Mishima K., Sugahara T., et al: "A Case of Pai Syndrome" Plastic and Rconstructive Surgery. 103・1. 166-170 (1999)
• [Publications] Mishima K., Sugahara T., et al: "Effects of Presurgical Orthopedic Treatment in Infants with Complete Bilataral Cleft Lip and Palate" Cleft Palate-Craniofacial Journal. 35・3. 227-232 (1998)
• [Publications] 菅原利夫、三島克章、他: "骨形成過程の微細骨梁構造の観察-マイクロ-CTの骨質評価への使用経験-" 日口外誌. 44・12. 975-977 (1998)
• [Publications] Sugahara T., Mori Y., et al: "Rapid Three-Dimensional Measuring System for Facial Surface Structure" Plastic and Reconstructive Surgery. 102・6. 2108-2112 (1998)