2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of Augmented Reality Surgical Simulator
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19K09100
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| Research Institution | Fukushima Medical University |
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Principal Investigator |
木村 隆 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (00381369)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐瀬 善一郎 福島県立医科大学, 医学部, 准教授 (10468126)
斎藤 拓朗 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (20305361)
丸橋 繁 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (20362725)
見城 明 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (40305355)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 手術トレーニング / 拡張現実 / シミュレーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では拡張現実（Augmented Reality/ AR)を応用した手術トレーニング用のシミュレーターの開発を目標として下記の４つの点について研究を進めてきた。
１.シミュレーター作成用のデジタルデータベースの構築：臨床で汎用されている画像の記録様式DICOMからCADで使用されるデータ（STL等）への変換は手間の係る作業であった。シミュレーターの作成を企画した際にすぐに利用できる臓器のデジタルデータのデータベースがあれば開発が促進されると考え整備を行った。
2.シミュレーターの製品化の促進：医療用シミュレーターの開発では作成のコストが高いことが開発の妨げとなっていた。この問題を克服するために福島県内の企業と共同で低コストで大型のシミュレーターを製品化するための技術を開発してきた。安価な素材（段ボールや発泡スチロールなど）を材料にした３D構築の技術を開発し、開腹手術用のトレーニングシミュレーター、腹腔鏡手術用のトレーニングシュミレーター、小児外科手術用のトレーニングシミュレーター、人工心臓装着のためのトレーニングシミュレーターなどを開発し実用化した。
３.ARを応用した現実と仮想現実の癒合：上記の１、２の技術を応用して現実部分と仮想現実部分をそれぞれ作成し、AR技術によってこれらを融合することができた。（例：体幹部分を実物として作成し、空の腹腔内に臓器を投影する）
4.ウエアラブルディスプレイとARを応用した手術トレーニングシステムの作成（現在進行中）：上記の１-３の技術を応用し、肉眼的視野で捉えた実物と仮想現実で投影した映像を融合したトレーニングシステムを構築中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
上記の1-3に関しては当初の予定通りに研究が進捗している。
特に上記２では研究成果からの派品として多くの手術用シミュレーターを開発し、製品化することができた。
上記４に関しては新型コロナウイルス感染拡大の影響で企業との共同研究が進捗せず遅れていたが令和３年度後半からは研究を再開することができたので現在研究開発を進めているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記１についてはより多くの場面で応用できるように性別、年齢（特に小児）、体格別の様々なデータセットの整備を計画している。
上記２についてはさらにコストを低下させて、利用者が入手しやすくなるための方策を企業と検討中である。また、本研究をきっかけに福島県の医療福祉課機器産業協議会に医療トレーニングに関する分科会が新設され、医療トレーニング用シミュレーションの開発に多くの企業の協力が得られるようになった。
上記３については多くの場面でこの技術を応用できるように専用のデータセットの整備を進めている。
上記４については現在企業との共同研究でメガネ型もにくはゴーグル型のウエアラブルディスプレイ内で上記３の技術が応用できるように開発を進めている。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大のため企業との共同研究が滞り、ARを応用したウアラブルディスプレイの開発が遅れていた。現在は研究を再開できたので今後予算を執行する予定である。
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