カテーテルシェイピング支援システムの開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K09010
• Research Institution: Aichi University of Technology
• Principal Investigator: 永野 佳孝 愛知工科大学, 工学部, 教授(移行) (40610142)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮地 茂 愛知医科大学, 医学部, 教授 (00293697) ; 泉 孝嗣 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (90467291) ; 大島 共貴 愛知医科大学, 医学部, 准教授 (30378161)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 脳神経外科 / 脳血管内治療 / 芯金 / 裸眼立体視 / VR / 力覚デバイス

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、カテーテルを用いる脳血管内治療において、カテーテルの先端形状を変形させるシェイピング作業の支援システムを開発する。そのコンセプトは、従来では医師が頭の中で構築していたカテーテルの変形形状をコンピュータで設計支援すること、変形に用いる芯金の可視化と自動製作を実現することである。本研究の具体的目的は、研究1から5に分けられている。2019年度では、主に研究1、3、および4について進めた。
研究1のカテーテル形状入力システムの試作品を完成させた。この入力システムではペン型の力覚デバイスを用いてPCの画面に表示された3次元血管モデルへ仮想的に触りながらシェイピング形状を設計していく。血管に触れた時にデバイスの2つのボタンを使い分けて操作することで、血管モデルの拡大縮小や移動を3次元的に行うことと、血管表面上にカテーテルの接触点を設定することができる。カテーテルのシェイピング形状は、接触点を頂点とするスプライン曲線で描かれる。表示画面は全体のソリッドモデル、全体のワイヤーフレームモデル、カテーテルのソリッドモデルで構成されており、3次元血管モデルの内部にあるカテーテルの視認性を向上させている。
研究3の裸眼立体視表示システムについては、表示部分を製作中である。回転板を用いた立体表示部では、回転モータに取り付けた回転角度センサの出力に合わせた映像をプロジェクタから投影するシステムを構築した。プロジェクタの表示フレームレートが足りないために、その高速化設計をしている。
研究4の芯金加工システムでは、芯金の送り出しと軸回転の駆動部の機械体の試作品を完成させた。今後は、研究1で設計した形状が加工できるように、形状から駆動部の制御パラメータへの変換部が必要となる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2019年度の目標は、研究1～4を完成させて評価を行い改良することと、研究5について試作品を完了させることである。研究1におけるカテーテル形状の入力ソフトについては、評価段階に入り、現在改良中である。研究2におけるカテーテル形状の2倍曲率となる芯金形状の計算部分については着手中である。研究3については、実績で述べた通りにプロジェクタの高速表示が必要であり、手法についての目途をつけた。研究4については、芯金を送り出す機械体が完成している。研究5については未着手である。全体として半年程度の遅れと考えられる。

Strategy for Future Research Activity

全体としてやや遅れているが、研究1から4のシステム開発は並行して進められており、従来通り推進していく。2020年度の目標は主に評価と改良が主体となっているので、主に評価を担っている研究分担者と連携を密にして対応していく。評価時間の短縮を図るために2019年度9月から研究分担者を1名増やした。

Causes of Carryover

試作品の製作の遅れにより、その予算分が繰り越しになったため。