没入型内視鏡画像処理機能と力学提示を応用した安全な内視鏡外科手術システムの開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K12823
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 惠木 浩之 広島大学, 医系科学研究科(医), 准教授 (20403537)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 栗田 雄一 広島大学, 工学研究科, 教授 (80403591)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 内視鏡外科 / ロボット手術 / ＡＩ

Outline of Annual Research Achievements

内視鏡外科手術は低侵襲治療としてあらゆる疾患に対する外科的治療アプローチとして認知され、今後もロボット支援手術を含めた内視鏡外科手術の件数は益々増加し続けることは確実である。一方で高度な手術技術力を要する難易度が高い手術であるため、安全性を確保するために様々な試みがなされている。そこで我々は、医工心理学連携による独自の新規デバイスや教育法を開発することで、安全な内視鏡外科手術を行う環境づくりに取り組んできた。新規デバイスや教育法の評価には、正確な技術力評価とその解析が必要で、2004年には内視鏡外科手術技術力評価システムHUESAD (Hiroshima University Endoscopic Surgical Assessment Device)を独自に開発しその評価システムとしての妥当性 (Validity) を証明してきた。
さて、内視鏡外科手術の最大の利点は拡大視効果であり、精緻な手術を行う条件を得ることができる。一方で、死角の存在、触覚の低下、が欠点であり、これらを克服するための研究に特に力を入れて取り組んできた。
本研究ではさらに踏み込んで、他プロジェクトで既にコンセプトは特許出願済の没入型カメラを画像処理後に3Dヘッドマウントデイスプレイ(HMD)に投影する技術と、同じく既に開発済のセンシング技術(力覚提示システム) を応用することで安全な内視鏡外科手術に貢献することを目的としています。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

没入型カメラを応用（センシング技術含め）することで内視鏡外科手術をより安全に行える環境創りを目指して研究を開始。没入型カメラの応用に関しては、すでに画像処理後に3Dヘッドマウントデイスプレイ(HMD)に投影する技術は確立しており、センシング技術の応用が難題と考えていました。
センシング技術に関しては、単純な動きに対しては可能な段階まで来ていますが、実際の手術に即した複雑な動きに対する正確なセンシング(力覚提示)の確立は難航しているのが現状で、引き続き継続していく予定です。
一方、それらを応用した際の客観的評価に関しては、独自に開発した「HUESAD」で行う予定としていましたが、さらに多くの情報から正確な評価を行うために、AIを用いたMulti Validation systemの構築を平行して取り組んでいます。

Strategy for Future Research Activity

2年目は、没入型カメラの小型化を企業に提案しながら、実用化に向けて活動していきたい。センシング技術も実際の手術に即した複雑な動きにも応用できるよう工学部と進めていきたい。新規技術評価システムとして、「AIを用いたMulti Validation systemの構築」を同時に同じ実験系で進めていきたい。

Causes of Carryover

没入型カメラ・センシング技術ともに改良が必要で、実臨床化を視野に入れた場合の評価（動物実験や基礎的データ取得、画像処理等）に費用が必要と考え、次年度に繰り越しました。