2019 Fiscal Year Research-status Report
脳膜・脳血管・脳実質モデルを組み込んだ脳裂開放手術ハプティックシミュレータ
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18K13720
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
陳 暁帥 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (40812277)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 脳実質の非線形数値計算モデル / 脳血管の非線形破壊数値計算モデル / 外科手術支援システム（AR表示） |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「脳膜・脳血管・脳実質モデルを組み込んだ脳裂開放手術ハプティックシミュレータ」を実現するために、以下の研究を実施した。
1.脳実質の非線形性について、実時間性の必要な手術ハプティックシミュレータに対応できる数値計算モデルを提案した。また、ブタの大脳を用いて結合組織のない脳裂圧排開放実験を行った。実験データに基づいて提案した脳実質非線形数値モデルに要する物性値パラメータを同定した。さらに、実験と同様なシミュレーションを行い、シミュレーションで実験結果を再現できることを証明した。（業績【学会発表】1）
2.脳血管の非線形性を考慮した損傷破壊モデルを提案した。また、ブタの大脳血管を用いて引張破断実験を行った。実験データに基づいて提案した脳血管非線破壊形数値モデルに要する物性値パラメータを同定した。さらに、実験と同様なシミュレーションを行い、シミュレーションで実験結果を再現できることを証明した。
3.構築したシミュレーションの結果をニューロナビゲーションなどに応用するため、MR (Mixed Reality：混合現実)システムを構築した。術具と実柔軟体との相互作用をシミュレーションで同時に再現しプロジェクションマッピングで柔軟体組織の変形や術具の位置を投影する。これで、実際の手術で見えないところに損傷が発生することを防げることを期待する。
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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
昨年度まではシンプルなくも膜下腔を考慮した血管の温存シミュレーションを構築した。今年度でさらに精度の良い血管や脳実質の数値計算モデルを構築した。当初脳膜を中心にする予定だったが、シミュレーションの中で固定された部位や強制変位が与えられた部位などになり、変形や破壊の挙動がまだ反映されていない。しかし、当初予定しなかったMRシステムを構築した。
以上により、研究はおおむねに順調に進展していると評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の今後の推進方策について、以下のように計画している。
1.脳膜の変形や破壊の挙動がまだシミュレーションの中で反映されていないため、くも膜の切開などの操作を構築する。
2.くも膜の切開、くも膜小柱の引張・切断、血管の温存の一連の脳裂開放手術操作を再現する。
3.MR提示システムを改善する。
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[Presentation] A Measurement System for Skill Evaluation of Laparoscopic Surgical Procedures2019
Author(s)
Ebina Koki, Abe Takashige, Komizunai Shunsuke, Tsujita Teppei, Sase Kazuya, Chen Xiaoshuai, Higuchi Madoka, Furumido Jun, Iwahara Naoya, Kurashima Yo, Shinohara Nobuo, Konno Atsushi
Organizer
IEEE Conference Proceedings 2019 (SICE2019)
Int'l Joint Research
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