Support System for Minially Invasive Surgery Using Real-time Finite Element Method and Organ Information During Surgery

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K00243
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Perceptual information processing
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Morooka Ken'ichi 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (80323806)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大内田 研宙 九州大学, 大学病院, 講師 (20452708) ; 倉爪 亮 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (70272672) ; 辻 徳生 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (30403588)
• Research Collaborator: Kurazume Ryo 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (70272672)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 低侵襲手術 / 実時間有限要素解析 / 臓器変形

Outline of Final Research Achievements

The purpose of our research project is to construct support system for Minially Invasive Surgery (MIS) using Real-time Finite Element Method and the information about a target organ acquired during surgeries. We studied the fundamental techniques of the support system: 1) a real-time finite element method for estimating the deformation of the target organ by deep neural networks;
2) a method for detecting surgical instruments from endoscopic images.

Free Research Field

医用画像情報処理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では，実時間有限要素解析システムと術中組織変形情報を組み合わせ，患者の状態に応じた適切な初期条件を設定し，その条件下での組織の振舞いを実時間で且つ非線形FEMと同等の解析精度で推定する，独創的な手法を開発する．これにより， 他の研究機関と比べても突出した精度で，人体組織の見えと動きを再現する患者指向組織モデルと，それを用いた手術計画や手術シミュレーションなどの次世代の低侵襲手術支援システムが構築できる．このシステムにより，医師は術中の視野を容易に想像でき，術中と同様の判断や手術手技の訓練を術前に行え，低侵襲手術の安全・正確性の飛躍的な向上に寄与できる．