小児内視鏡手術トレーニングのための客観性と即時性を備えた手技評価システムの開発

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K18165
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高本 尚弘 東京大学, 医学部附属病院, 登録研究員 (60814704)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 内視鏡外科手術 / 小児 / 手技評価 / トレーニング / 客観性 / 即時性

Outline of Annual Research Achievements

高難度小児内視鏡手術は小児独自の技術が医師に要求されるが、多くの小児外科疾患は希少で内視鏡手術を行う機会が制限されon the job trainingとなっている。そのため、術前トレーニングの必要性が認識され様々なツールが開発されてきたが、訓練者にとって魅力的なツールがない。その一因として手技評価方法が十分に確立されておらず、特に手技操作中の手技評価方法は有用なものが少ない上、評価結果をすぐに訓練者にフィードバックできていない。そこで、本研究は、小児疾患モデルを用いて縫合時の鉗子操作を客観的かつ迅速に評価する方法を開発することを目的とする。
今までの研究では正確に計測できなかった、鉗子の速度や加速度を計測する新手法を協力企業とともにハプティックデバイスの技術を利用して達成し、評価手法の確立も行う。今年度は協力企業とともに、計測システムの開発を行った。左右鉗子のシャフトの根元にデバイスを取り付け、その取り付けた部位から鉗子先端の挙動を演算処理して推定する機構とした。現在先端の推定位置と実際の位置との誤差が1cmほど生じており、その位置調整のためのキャリブレーション機能を作成している。
また、操作の正確性を迅速に評価するため、訓練者の手技を録画した画像を用いた画像認識の手法で、手技を自動解析評価するシステムを開発する。当初は大学機関との協力を検討していたが体制構築が難しいと判断し、本研究に協力してもらえる企業を探し、画像解析手法の検討を開始した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

鉗子先端の速度や加速度、位置を計測するシステム自体の開発は概ね予定通り進んでおり、現在小児外科医の仕様に合わせた調整を行っている。
一方で、画像解析を用いた評価手法に関しては、当初予定していた研究機関から一般企業へ依頼することとしたため、研究開始の時期が遅れてしまった。
以上のことから進捗状況についてはやや遅れているとした。

Strategy for Future Research Activity

鉗子先端の速度や加速度、位置を計測するシステムの開発については、実際の医師に使用してもらい使用感を確認する。また、熟練度の異なる医師のデータを集め、どのような評価項目が技術の違いを判別するのに有用か検証する。
画像解析を用いた評価手法に関しては、現在評価手法をいくつか検討しているので、サンプルデータを用いてそれらの手法が有用か検証する予定である。

Causes of Carryover

鉗子先端の位置や速度の計測に関する物品を購入したが、画像解析手法の検討については研究開始が遅れたため、次年度に使用する予定とした。