2022 Fiscal Year Research-status Report
Development and evaluation of the efficacy of immersive education system for endoscopic surgery using a view-sharing method
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19K09068
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小濱 和貴 京都大学, 医学研究科, 教授 (50322649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 英由樹 大阪芸術大学, 芸術学部, 教授 (70447035)
坂井 義治 京都大学, 医学研究科, 名誉教授 (60273455) [Withdrawn]
岡田 倫明 京都大学, 医学研究科, 客員研究員 (40848206)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 視野融合 / 追いトレ / ロボット支援手術 / ヘッドマウントディスプレイ / 腹腔鏡下手術 / 手術教育 / バーチャルリアリティ / カダバートレーニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
われわれはこれまで感覚融合法の一手法である「視野共有法」を用いた「追いトレ」シリーズの開発を通して、熟練者の非言語的な“コツ”を効率的に学習者に伝達する手法を確立してきた。本研究では、トレーニングボックスやアニマルラボの手術教育だけでなく、実際のヒトの手術の追体験型教育システム開発（ロボット支援手術を含む）、そしてその教育効果の定量的評価を目的としている。具体的には以下の通りである。（１）実際のヒトのS状結腸切除術の手本動画を用いて「一人称視野共有システム」のコンセプトに基づいた腹腔鏡下手術教育システムを開発、（２）ロボット支援手術（直腸切除術や幽門側胃切除術など）に対する「追いトレ」のコンセプトに基づいたバーチャルリアリティ（VR）による教育システムを、ヘッドマウントディスプレイ（HMD）と仮想鉗子入力装置を用いて開発、（３）上記教育法の教育効果を定量的に評価。
実際のヒトの腹腔鏡下S状結腸切除術における熟練者の手技の動画を用いて、視野融合法を用いた教材のプロトタイプを作製、実際の操作感の改善を繰り返し行ったのち、消化器外科の研修医・専攻医を対象に教材を用いたトレーニングを施行した。これまで８名の医師を対象に、追いトレでトレーニングを行った群と行わなかった群に分けて実際にカダバーラボでS状結腸切除術を執刀してもらい、その手技の評価を施行し、被検者の主観的な技術向上感、手術時間の短縮を認めた。
また、HMDを用いたロボット支援手術の教育システム開発については、3Dで録画されたロボット支援手術動画（胃切除術、直腸切除術）を教材用に分節化して編集し、直腸手術に関しては共同研究者とともにVRを用いたプロトタイプを作製した。現在ユーザビリティの向上へ向けて調整を行っており、またコンテンツを増やすため、胃切除に関するVR教材を作製、調整中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実施計画の中で、視野共有法によるヒト腹腔鏡下S状結腸切除術の手術教育システムの開発においては、やや遅れている。実際のヒトの腹腔鏡下S状結腸切除術の動画を使って、視野共有法を用いたトレーニングシステム（追いトレ）のプロトタイプ作製が終了し、カダバーラボによる評価を行った（追いトレ群4名、コントロール群4名の研修医）。コロナ禍のため、やや進捗は遅れているものの現在その手術に関する評価および解析・考察を進めている。
また、視野共有とヘッドマウントディスプレイによるロボット支援手術の追体験没入型教育システム開発に関しては、令和3年度から4年度にかけてロボット支援手術の動画の編集作業が終了した。この教材用動画をヘッドマウントディスプレイ（Oculus Quest 2）にインストールし、付属の入力装置で操作するプロトタイプを作成しており、この操作性の検証を実施しつつ最適化を引き続き継続している。また、入力装置を付属のものではなく自身の指で行うことで、より簡便にトレーニングを施行できるよう開発を行った。これらの点に関して、担当者の異動や院内のレギュレーション（対面でのコミュニケーションによる調整の困難さ）により進捗がやや遅れた点は否めない。とはいえ、徐々にレギュレーションは緩和しつつあり、最後の1年は加速して最適化を図る予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
視野共有法とHMDによるロボット支援手術の追体験没入型教育システム開発についは、プロトタイプの動作検証および最適化を継続して進めていく予定である。仮想鉗子の開発や、仮想鉗子とともに動作するアプリケーションの開発も引き続き行っていく。仮想鉗子を、没入感を失わずにより簡略化し、いつでもどこでも有効で継続可能なトレーニングを実現できるシステムを開発していく。また、一方でより作りこんでリアリティを高めたシステム開発も引き続き行っており、こちらも共同研究者と対面やウェブでディスカッションし最適化しながら進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
COVID-19のパンデミックに伴う研究者会議の延期や、集合しての評価の開催が困難になったことなども相まって、備品や消耗品の購入の時期がずれ込んだため。2021-2022年度に購入予定であった備品消耗品や、ソフトウェア開発のための費用、研究発表・会議のための旅費などを2023年度に使用予定である。
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