2023 Fiscal Year Final Research Report

xR System for Minimal Removal and Maximum Preservation in Robot-Assisted Partial Nephrectomy

Research Project

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Project/Area Number	21K03967
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research Institution	Okayama Prefectural University
Principal Investigator	Koeda Masanao 岡山県立大学, 情報工学部, 准教授 (10411232)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	登尾啓史大阪電気通信大学, 総合情報学部, 教授 (10198616) 大西克彦大阪電気通信大学, 総合情報学部, 教授 (20359855) 小川修京都大学, 医学研究科, 名誉教授 (90260611)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	手術支援システム / xR / ビジュアルオドメトリ / 手術シミュレータ / 熱伝導 / 膜
Outline of Final Research Achievements	The objectives of this research are 1. Development of a surgical support system that can be easily introduced and operated anywhere by anyone, 2. Development of a simulator that realistically reproduces the abdominal cavity, 3. Thermal conduction simulation of the kidney. As an achievement of objective 1, we proposed an image processing method to improve the accuracy of visual odometry and developed an AR surgical support system. We also developed a surgical navigation system using VR. As an achievement of objective 2, we constructed a simulator that displays regions extracted from DICOM data in 3D voxels. We also developed a simulator capable of realistic deformation of membranes and organs using a dynamics engine. As an achievement of objective 3, we estimated the thermal diffusivity of the renal parenchyma by thermal conduction simulation and applied it to renal cooling.
Free Research Field	ロボティクス
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	ロボット支援下腎部分切除では腫瘍を漏らさず除去し正常組織を最大限に残存させることが重要であるが，切除ラインの決定や電気メスの扱いは医師の経験と判断に依存している．そこで本研究では，VR/ARを用いた手術支援システムを開発した．また膜の動きをリアルに表現する手法についても検討した．さらに，腎実質の熱伝導シミュレーションにより，電気メスや腎冷却による内部温度の変化が明らかになった．これにより電気メスの最適な焼灼時間や腎冷却のための霊薬時間の提案が可能となった．本研究で開発したシステムを用いることで，正常な腎組織の残存率向上，術後回復の促進，患者のQOL向上，さらには国の医療費削減が期待できる．