2021 Fiscal Year Annual Research Report
A haptic simulator for brain fissure opening surgery with a brain model considering membrane, vessel and parenchyma
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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 | 脳神経外科手術シミュレータ / 脳神経外科手術支援システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、「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」を開発することを目的とする。実現するために、これまで、脳実質や脳血管について変形や損傷破壊の数値計算モデルを開発した。本年度は以下の研究を実施した。
1.脳神経外科手術を行う際、微妙な力加減が重要である。そのため、医者が術具と生体組織と接触するときに発生する反力を手に感じる機能がシミュレーターに必要である。シミュレーションで計算した反力をハプティックデバイスTouchを用いて操作者に提示するシステムを構築した。
2.脳頭蓋骨を開け、硬膜を切ったあと、脳髄液が流出する。脳髄液の流出によって、脳が脳髄液から受ける浮力が減少し、脳が変形する。脳腫瘍や血管の位置なども脳の変形とともに変わる。そのため、術前に撮った医用画像が術中の実態とのズレが生じる。このズレを減少するため、脳髄液の流出による脳の変形を再現できる数値計算モデルを提案した。シミュレーションの結果と術中医用画像と比較し検証した。（業績【雑誌論文】1）
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、前年度開発した複合現実（Mixed Reality）システムの機能を更に充実した。術具の位置姿勢をモーションキャプチャーシステムで追跡し、術具と生体組織との相互作用をシミュレーションで同時に計算する。人体にカメラをかざすと、シミュレーションで計算した人体内部の生体組織の変形をカメラの画像に重なって表示する。このシステムによって、脳内部の腫瘍などを術式が進行中でも確認することができ、医者の負担を軽減することを期待する。
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Objective Evaluation of Laparoscopic Surgical Skills in Wet-lab Training Based on Motion Analysis and Machine Learning2022
Author(s)
Koki Ebina, Takashige Abe, Kiyohiko Hotta, Madoka Higuchi, Jun Furumido, Naoya Iwahara, Masafumi Kon, Kou Miyaji, Sayaka Shibuya, Yan Limbo, Shunsuke Komizunai, Yo Kurashima, Hiroshi Kikuchi, Ryuji Matsumoto, Takahiro Osawa, Sachiyo Murai, Teppei Tsujita, Kazuya Sase, Xiaoshuai Chen, Atsushi Konno, Nobuo Shinohara
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Journal Title
Langenbeck's Archives of Surgery
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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