2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of a virtual reality simulator for thoracoscopic mediastinal surgery
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17K16618
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| Research Institution | NHO Kinki Chuo Chest Medical Center(Clinical Research Center) |
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Principal Investigator |
櫻井 禎子 独立行政法人国立病院機構近畿中央呼吸器センター, その他部局等, 外科 (80760496)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 手術シミュレーションシステム / ヴァーチャルリアリティ / 胸腔鏡手術 / 縦隔腫瘍 / 胸壁腫瘍 / 小児胸腔鏡手術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、胸腔鏡手術による縦隔（研究成果により胸壁疾患も対象に加えた）腫瘍摘出術シミュレーションシステムを構築する事である。そのために、腹腔鏡外科手術用に開発された生体モデルデータ生成システムであるPASS-GEN（三菱プレシジョン社）を、胸部用にカスタマイズ（臓器抽出やモデル変換などの条件をあらたに設定）している。
初年度で、手術予定あるいは術後の患者のCT画像データから、PASS-GENの条件設定を変更することで、腫瘍と胸壁など周辺臓器を抽出し、実際の手術の術野を模擬できることが示された。
さらに昨年度までにカメラおよび手術器械（鉗子など）の挿入位置を、パソコンモニター画面上に作成した胸壁上で様々に移動させ、視野や鉗子操作性のよい位置が探索できるようデータ変換することができた（トロカシミュレーション）。
パソコンモニター画面上に作成したバーチャル立体画像は、腫瘍と周辺臓器との関連などが手に取るように認識でき、手術計画に有用と考えられ研究継続の意義と実現可能性が確認できた。また対象として成人例だけでなく、4歳児の縦隔腫瘍例でバーチャル立体画像作成と、トロカシミュレーションを行うことができた。小児胸腔鏡手術は、成人患者のみを扱っている我々にとって、スケール感が大きく異なるだけでなく、経験も少なく使用できる器具が異なるなど慣れない手術操作を強いられる。このような他の診療科との協同手術などでは、術前の詳細かつ具体的な（立体的なイメージとしての）情報共有がきわめて重要であり、本システムが有効なツールとなることが期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
対象となる手術が当初の見通しより少なかったことによる。これには過去の手術症例や小児胸腔鏡手術症例を追加することで対応可能である。
またシステム購入時のWindowsのサポートが2020年で終了するため、Windows 10への対応が必要となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究課題の推進方策に大きな変更はないが、上に述べたように、当初研究対象とした縦隔に加え胸壁疾患（腫瘍）にも応用可能なことが判明したため、今後も併せて検討する。
現時点で判明した解決すべき課題を挙げる。
腫瘍や胸腔内の臓器の抽出やデータ変換作業は、手作業で行っておりかなりの時間を要するため、臨床で使用するにはまだ現実的でない。主な臓器の抽出条件をあらかじめ設定して、短時間で作業を終えるプログラムのプリセット化が必要である。
また、本研究は、腹腔鏡手術に開発されたソフトウエアをカスタマイズして使用している。胸腔鏡手術との大きな相違は、胸壁を通してカメラや鉗子を胸腔に挿入する際に、肋骨によって動きが制限されることである。トロカシミュレーションを行う場合、この動きの制限をどのように計算に含めるかが課題として明らかになった。現在、鉗子の動きを円錐に見立てて、動きを制限する方法を試みている。
今後症例をさらに蓄積する。過去に遡って研究に適当な手術症例を対象として追加する。体格が多様な小児胸腔鏡手術での有用性も期待されるため、研究対象に加える予定である。
本シミュレーションシステムの有用性の評価として、トロカシミュレーションによって設定したトロカの位置と、実際の手術で術者が設定したそれとを比較することを計画している。
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| Causes of Carryover |
対象となる手術が当初の見通しより少なかったことや、システム購入時のWindowsのサポートが2020年で終了するため、Windows 10への対応が必要となったことなどによって研究の遅延が生じており、次年度使用額を生じた。
Windows 10への対応に係る経費に加えて、データ解析（画像解析、論文検索など）ソフト、研究成果の発表に係る経費（学会出席、旅費、論文執筆、英文校正など）を予定している。
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