立体画像で与えた仮想臓器への操作に現実感を伴う教育用手術解剖シミュレータ

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08680197
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University, Fadulty of Medicine
• Principal Investigator: 若松 秀俊 東京医科歯科大学, 医学部, 教授 (40014237)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 影井 清一郎 横浜国立大学, 工学部・人工環境システム学科, 教授 (20017966)
• Keywords: 仮想現実 / 仮想用具 / 仮想物体 / 遠隔操作 / 解剖・手術シミュレータ / 立体画像

Research Abstract

今年度は,これまでに開発した両眼視差立体視切離に関する新しい技術である仮想切離器具の操作が可能なマスタースレーブ鋏型デバイスの改良を行った。その結果,デバイスの操作性が大幅に改善され円滑な動作が実現できた。同時に,粘弾性力学モデルにより生体構成物質の物性を表現し,仮想物体を実現することができた。これらの結果をもとに,遠隔操作可能なフォースディスプレイシステムを再構成し,それを手術解剖シミュレータに応用した。
これと並行して,両眼視差を利用した立体視切離に関連する眼球の視線調節機能と視標運動に依存した眼球の統合運動をハードウェア的に完成した。さらに手術および解剖時に切断面を明示し円滑な切離が行えるようにした。なお,一様な物性もつ弾性体を切離デバイスにより切離するときの抗力を生体臓器を構成する物質を切離するときに発生する抗力と比較検討した。
さらに,3次元臓器画像の立体視操作時に抗力および接触感を実現するためにマスタースレーブ型切離デバイスの位置制御を行い,力を操作者に伝達する通信機能を備えた小型の電子機器装置を開発した。現在は,画像として構成した仮想物体を立体視しながら切離しできるより拘束の少ない新たな遠隔操作可能なフォースディスプレイシステムと高速画像合成システムを開発している。なお,両眼視差で立作視した臓器画像を大画面で切離できる画像プロジェクタを用いたシステムの開発を進めている。同時に,区分けした領域をディスプレイするだけでなく,外科手術シミュレータとして切離不可能な部分や生命維持に不可欠な部分への侵襲禁止の警報を発するような装置も開発している。

Research Products

• [Publications] H.Wakamatsu,X.Zhang S.Honma: "Teleoperational force display system in manipulation of virtual object using scissors-type cutting device" Proc.Asia-Pacific Conf.control Meas.3. 312-316 (1998)
• [Publications] 張 暁林 若松秀俊: "解剖学的構造に基づいた学習機能をもつ眼球運動システムとその特性" 電気学会論文C. 118-C7/8. 1053-1059 (1998)
• [Publications] X.Zhang H.Wakamatsu: "Electrical equivalent circuit and resting membrance potential of neuron(1999)" Proc.Int.Symp.Artif.Life Robot.4. 703-706 (1999)