信頼性の高い手術支援システム構築に向けた外科医の技量評価に関する人間工学的研究

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20700414
• Research Institution: National Institute of Health Sciences
• Principal Investigator: 植松 美幸 国立医薬品食品衛生研究所, 医療機器部, 研究員 (10424813)
• Keywords: ナビゲーション / バーチャルリアリティ / レジストレーション / 人工血管置換術 / 手術支援システム / 胸腹部大動脈瘤 / 臨床応用

Research Abstract

本研究では胸腹部大動脈瘤の手術を対象にした手術ナビゲーションシステムを開発してきた.研究の最終目標はスキルの高い手術者だけでなく,経験の少ない手術者であっても使いやすいシステムにすることである.そこで,前年度までに,開胸前に皮膚上から特徴点を選択する大局レジストレーションを導入した.これには,複数人で確認しながら特徴点の探索ができ,スキルに差が生じにくいというメリットがある.一方で,特徴点の大まかな位置の把握は容易になったが,患者の皮下組織厚や特徴点計測時のポインティングの仕方などによる計測誤差があることがファントム実験を通して明らかになった.
本年度は,皮下組織の厚さ補正を行うアルゴリズムを提案し,臨床データでの調査を試みた.まず,骨の特徴点とその体表面上の計測点までの位置関係の分布をモデル化する.このモデルに対し,事前にファントムを対象にした実験を行った結果を適用することで,皮下組織厚と計測誤差分布との関係を特徴点ごと,3軸にそれぞれ求めた.計測点の位置とその箇所の皮下組織厚に応じて骨上の点での位置を推定し,レジストレーションに利用した.
患者(皮下組織厚:平均)1名の体表面レジストレーションを対象にオフラインで本アルゴリズムを適用した.レジストレーション点は頚切痕,左前腸骨棘,恥骨稜とした.アルゴリズム適用前後で44%改善した.本例については,頭足方向には5mm以内の誤差範囲におさえることができ,これにより,肋間の間違えを防ぐことができると考えられる.皮下組織厚が大きい場合の補正限界については,十分な検討が求められるが,平均的な皮下組織厚をもつ患者については体表面レジストレーションでの誤差改善の手法として,有用といえる.

Research Products

• [Presentation] 大動脈ステントグラフト留置を支援する画像表示システムの開発 (2010)
  • Author(s): 許家群, 植松美幸, 坂本怜, 市橋琢弥, 梅津光生, 東隆, 青見茂之, 中村亮一, 鈴木孝司, 村垣善浩, 伊関洋
  • Organizer: 日本生体医工学会関東支部若手研究者発表会2010
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-11-27
• [Presentation] 生体工学技術による人工臓器評価 臨床現場で学んだ経験をもとに使いやすさ向上を狙った大血管ナビゲーションシステム (2010)
  • Author(s): 植松美幸, 坂本怜, 許家群, 市橋琢弥, 梅津光生, 青見茂之, 中村亮一, 鈴木孝司, 村垣善浩, 伊関洋
  • Organizer: 第48回日本人工臓器学会大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2010-11-18
• [Presentation] 標的血管の位置合わせ誤差を軽減するためのレジストレーション法の比較検討 (2010)
  • Author(s): 坂本怜, 植松美幸, 許家群, 市橋琢弥, 梅津光生, 飯村浩, 青見茂之, 中村亮一, 鈴木孝司, 村垣善浩, 伊関洋
  • Organizer: 第19回日本コンピュータ外科学会大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2010-11-03
• [Presentation] 胸腹部領域を対象にしたナビゲーションシステムの臨床応用の現状と課題 (2010)
  • Author(s): 植松美幸, 坂本怜, 許家群, 市橋琢弥, 梅津光生, 青見茂之, 中村亮一, 鈴木孝司, 村垣善浩, 伊関洋
  • Organizer: 第19回日本コンピュータ外科学会大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2010-11-02
• [Presentation] 大動脈ステントグラフト挿入術を支援する血管輪郭表示システム (2010)
  • Author(s): 許家群, 植松美幸, 坂本怜, 市橋琢弥, 梅津光生, 東隆, 青見茂之, 中村亮一, 鈴木孝司, 村垣善浩, 伊関洋
  • Organizer: 第19回日本コンピュータ外科学会大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2010-11-02
• [Presentation] 体表面レジストレーションの導入による手術ナビゲーションシステム運用の改善 (2010)
  • Author(s): 植松美幸, 坂本怜, 許家群, 市橋琢弥, 梅津光生, 青見茂之, 中村亮一, 鈴木孝司, 村垣善浩, 伊関洋
  • Organizer: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2010
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-09-19
• [Presentation] 目標血管位置の特定のための皮下組織厚の影響縮小による位置決め誤差の削減 (2010)
  • Author(s): 植松美幸, 中野喜隆, 許家群, 坂本怜, 梅津光生, 青見茂之, 中村亮一, 鈴木孝司, 村垣善浩, 伊関洋
  • Organizer: 生体医工学シンポジウム2010
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-09-11
• [Presentation] ベイズ推定に基づく皮下組織厚補正を用いた体表上の解剖学的特徴点ベースのレジストレーション (2010)
  • Author(s): 植松美幸, 中野喜隆, 許家群, 坂本怜, 梅津光生, 青見茂之, 中村亮一, 鈴木孝司, 村垣善浩, 伊関洋
  • Organizer: 第49回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-06-25
• [Presentation] 解剖学的特徴点を用いたレジストレーションにおける皮下組織厚に依存する誤差計測 (2010)
  • Author(s): 坂本怜, 植松美幸, 中野喜隆, 許家群, 梅津光生, 飯村浩, 青見茂之, 中村亮一, 鈴木孝司, 村垣善浩, 伊関洋
  • Organizer: 第49回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-06-25
• [Presentation] 大動脈ステントグラフト術のための自動画像セグメンテーション (2010)
  • Author(s): 許家群, 植松美幸, 中野喜隆, 坂本怜, 梅津光生, 東隆, 青見茂之, 中村亮一, 鈴木孝司, 村垣善浩, 伊関洋
  • Organizer: 第49回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-06-25