Development of next-generation arthroscopy system using Augmented Reality (AR)

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K09547
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Yamamoto Michiro 名古屋大学, 医学系研究科, 特任准教授 (90528829)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横田 秀夫 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (00261206) ; 建部 将広 名古屋大学, 医学系研究科, 特任准教授 (60420379) ; 栗本 秀 名古屋大学, 医学系研究科, 特任講師 (70597856) ; 平田 仁 名古屋大学, 予防早期医療創成センター(医), 教授 (80173243) ; 大山 慎太郎 名古屋大学, 医学部附属病院, 特任助教 (80768797)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: Augmented reality / 肘関節鏡 / 末梢神経

Outline of Final Research Achievements

Minimally invasive arthroscopic surgery enables early return to daily life. However, complications due to iatrogenic nerve injuries while elbow arthroscopy surgery have been reported. Safer arthroscopy is possible by obtaining the position information of nerves that cannot be seen with the arthroscope alone by Augmented reality. We have already succeeded in an experiment in which nerve and bone information is extracted from 3D image data and superimposed on an arthroscopic monitor intraoperatively. In actual clinical cases, a high-precision camera is required to track the markers of the arthroscope and instruments. Preliminary experiments were conducted in the operating room using OptiTrack system with six cameras, and it became possible to track markers without loss.

Free Research Field

整形外科

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Augmented reality (AR)の機能が備わった次世代型関節鏡システムを開発している。このシステムにより術前MRIにて抽出した肘関節周囲に存在する神経（正中神経、尺骨神経、橈骨神経）の位置情報を関節鏡モニターで把握しながら手術を行えるようになる。このAR機能を搭載した次世代型肘関節鏡を開発することにより医原性神経損傷ゼロを目指す。予備実験を繰り返して神経の重畳表示精度を高め、様々な課題を抽出し克服してきた。実際の手術室で使用できる状況が整ってきており、３年以内に実用化を目指す。