2016 Fiscal Year Research-status Report
視野融合とウェアラブルデバイスを用いた低侵襲手術の統合的教育システムの開発
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15K10024
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小濱 和貴 京都大学, 医学研究科, 准教授 (50322649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 英由樹 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (70447035)
坂井 義治 京都大学, 医学研究科, 教授 (60273455)
前田 太郎 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (00260521)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 感覚融合 / ウェアラブルデバイス / 内視鏡下手術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当研究では、「視野の融合」と「ウェアラブルデバイス」を用いて、低侵襲外科手術の統合的なトレーニングシステムの開発を目的としている。高度な技術が要求される低侵襲外科手術の熟練した技術を、いかに効率よく電タスできるシステムを構築するか、がカギとなる。平成27年度には、アニマルラボでのブタ腹腔鏡下S状結腸切除術の動画を用いて、トレーニングの教材を作製した。この教材は、手術動画を約30秒から5分の、複数の工程（10個）に分解し、視野合成法を用いてシーケンシャルに学習者のモニター上に提示する。手本動画の熟練者の鉗子の動きを追いかけるように、学習者が鉗子を動かすことで、まるで自分が実際の手術をしているような没入感が得られ、熟練者の操作をそのまま体得することが可能となる。平成28年度は、このトレーニングシステムの学習効果の評価を行った。このシステムを用いてトレーニングを行ったグループ（4名）と、通常のトレーニング（トレーニングボックスなど）を行ったグループ（4名）の、アニマルラボにおけるブタの腹腔鏡下S状結腸切除術の技術点数評価（3名の日本内視鏡外科学会技術認定医による8名の学習者のブタ手術の点数評価）を行い、比較した。すると、この追体験型トレーニングシステムを用いてトレーニングを行ったグループの方が高得点である傾向にあり、有効性を確認することができた。
アニマルラボでこのシステムの有効性が示されたため、実際のヒトの手術で教材作製することとした。京都大学病院の倫理委員会の適正な審査を受けたのち、実際のヒトの腹腔鏡下S状結腸切除術で熟練者（執刀医坂井）の動画を撮影、同時にスコープの経時的位置情報を光学的および磁気的に記録した。撮影した動画の分節化と編集作業、およびスコープの位置情報と実際の手術進行とをズレのないように調整する作業を終了し、まもなくプロトタイプが完成する予定である。
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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
平成28年度の研究実施計画の中で、「視野の融合」を用いたシミュレーションによるトレーニングにおいては、おおむね順調に進展していると考えられる。すなわち、昨年度にブタ腹腔鏡下S状結腸切除術の追体験型トレーニングシステム（“追いトレアドバンス”と命名）を作製し、今年度は定量的な評価を行ってその有効性を示すことができた。それを踏まえて、適正に研究の倫理性を担保しながら、実際のヒトの腹腔鏡下S状結腸切除術で同様のトレーニングシステムを作製開始し、現在プロトタイプ完成の最終段階にある。
「視野の融合」を用いたリアルタイム手術支援モデルの構築に関しては、平成28年度はプロトタイプを作製して実際のアニマルラボで動作確認を行ったものの、まだ動画のリアルタイムでの転送と重畳に改善の余地があり、現在調整中である。
ロボット支援手術に関するシステムや、ウェアラブルデバイスを用いたシステムについては、従来の腹腔鏡下手術のトレーニングシステムが一定程度完成したのちにシステム設計を進めていく予定である。ウェアラブルデバイスについては、現在腹腔鏡下手術の統合的な支援システムの開発のために、様々な入力形式を持つHoloLens（Microsoft社）を用いたシステムを設計しており、ソフトウェアの開発を進めている段階である。
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| Strategy for Future Research Activity |
「視野の融合」を用いたシミュレーションによるトレーニングについては、実際のヒトの手術での教材を完成させ、これの臨床的な有用性を評価していく。できれば他の臓器の手術についても同様の教材作成に取り掛かることができればと考えている。
「視野の融合」を用いたリアルタイム手術支援システム開発については、動画データ転送の条件調整をすすめて、アニマルラボでまずは実現できるようにする。
ウェアラブルデバイスを用いたシステムについては、様々なヘッドマウントディスプレイを検討して、HoloLensが最も手術環境での使用に適していると考えられたため、それを用いたシステムの設計及びソフトウェアの開発を今後も進めていく。
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| Causes of Carryover |
若干の端数が生じた為。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の予算と合わせて使用予定である。
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