Augmented realityを利用した追体験型内視鏡手術教育システムの開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K09742
• Research Institution: Kansai Medical University
• Principal Investigator: 松田 公志 関西医科大学, その他, 病院長 (20192338)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木下 秀文 関西医科大学, 医学部, 教授 (30324635) ; 吉田 健志 関西医科大学, 医学部, 非常勤講師 (40572673) ; 安藤 英由樹 大阪芸術大学, 芸術学部, 教授 (70447035)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 追体験 / 追いトレ / ロボット手術 / 腹腔鏡 / トレーニング / VR

Outline of Annual Research Achievements

2019年度までにロボット支援下腹腔鏡下前立腺全摘術をイメージした尿道膀胱吻合モデルを完成した。膀胱尿道モデルの質感を実際の膀胱尿道に近づけ、腹壁の角度や視野、アームの可動域制限を再現した。また、実際のロボット手術熟練者の内視鏡ステレオ画像をPCに記録し、この出力を遅延のない専用回路によって実作業の内視鏡画像に重ね合わせる重畳画像を作成し、手技に必要な情報を呈示可能とするシステム（追いトレ）を開発した。プレリミナリーな研究成果として、追いトレ群と非追いトレ群においてGEARSスコアを採点し比較検証した。結果は追いトレ群にスコアに高い傾向がみられた。
2020年度においてはトレーニングの実現可能性を広げるためにより簡便なトレーニング機器の開発に取り組んだ。以前までのものでは実際にロボットアームを腹腔鏡ドライボックスにセッティングし、実際の手術と同様の環境を設定することで被験者にトレーニングしてもらっていたが、セッティングの場所、時間、エンジニアの助けが必要などの問題があった。よりトレーニング機器に触れやすく、セッティングの時間を短縮し、アクセスしやすいトレーニングの開発をコンセプトとし、VR機器を用いたトレーニング方法を開発した。このVR機器は一般市販されているものであり、操作に関しては10-20分の説明で使用可能なものである。トレーニングシステムはこのVR機器にソフトをインストールすることで使用可能となり、ロボット手術と同様に３D画像を見ながらコントローラーを用いて『追いトレ』を実施できる。これまでのトレーニングシステムと比べ画期的であり、さらに、TVゲームに抵抗感のない世代にとって取り組みやすいものであると考える。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

本研究の構想当初は実際のダビンチ本体と追いトレシステムをつなぎ、腹腔鏡用のドライボックスにダビンチアームをセッティングする必要があった。追いトレの実施場所としてIntuitive surgicalの大阪支社を考えていたが、ロボット手術の保険適用範囲の拡大でダビンチコンソール免許取得の人数が多くなり、場所を借りる機会が非常に限られる事態となった。また、COVID-19の影響で被験者のリクルートにも影響があった。今回の研究では医学生を対象とする予定であったが、医学実習自体が規制され、通学自体も禁止されるという事態にあたり、リクルートが困難となった。当然、Intuitive surgicalへ学生を連れて行くなどは許可も下りず、やむなく違ったトレーニング方法を検討する必要があった。今回は大阪芸術大学芸術学部安藤教授や計数技研社の協力のもと、トレーニング機器の抜本的な見直しにより学生との接触時間でより簡便に、よりフレキシブルにトレーニングを行えることとなった。本課題の進捗は遅れてはいるものの、遂行に関しては目途が立っていると言える。

Strategy for Future Research Activity

学生の実習再開に合わせて5月よりリクルートを開始。1日1時間、1週間のトレーニング期間を設け、従来トレーニング群と追いトレ群に割り付ける。従来トレーニング群では熟練者による膀胱尿道吻合動画を見てもらい、手技の学習をしてもらう。一方、追いトレ群ではVR機器を用いる。VR機器は持ち運びが可能で、手技の練習は自宅でも可能となる。また、コントローラーを用いて実際の熟練者のアームの動きに合わせて自身の擬似アームを動かすことができる。両群トレーニング終了後にドライボックスを用いて膀胱尿道吻合モデルを実施する。実施前にはロボット操作のオリエンテーションを両群に行う。両群ともにドライボックス内の尿道膀胱吻合モデルに関して前立腺全摘術に見立てた吻合を行ってもらう。プライマリーエンドポイントは吻合時間とGEARSスコア（ロボット手術の手技評価スコア）とする。吻合時間の計測は作業開始から膀胱尿道を縫い上げて結紮縫合（3回結紮）を行うところまでする。GEARSスコアの計測は吻合動画を録画し、熟練者（腹腔鏡技術認定医、腹腔鏡技術認定審査委員）が画像を見てGEARSスコアをつける。およそ半年間の計測期間を予定し、計測の結果解析、および雑誌への投稿などを残り半年で行う。

Causes of Carryover

学会、出張費として計上した予算が、コロナ禍の外出自粛により使用できなかったため、次年度使用額として計上した。