2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of a navigation system for laparotomy surgery using AI control of a multi-view camera
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22K08791
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
橋本 真治 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (60624666)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小田 竜也 筑波大学, 医学医療系, 教授 (20282353)
北原 格 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (70323277)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 開腹手術ナビゲーション / 多視点手術映像カメラ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
開腹術野を多視点から撮影し、術野の妨げとなる術者や助手の頭・手などを排除した映像を構築し、今後の外科教育の進歩に寄与する研究である。
まず、はじめに、筑波大学消化器外科と筑波大学計算科学研究センターと合同で16台のカメラを円形に設置し、多視点から手術を撮影できる機材を作成した。手術操作の妨げになる位置へ設計に時間を要したが、その高さの調節機能や設置リグの大きさなど多段階の修正を経て、術野へ導入できるシステムに改善した。作成の段階ではあったが、開腹手術における多視点画像による術野撮影の意義を含めたコンセプトについて今後外科分野の学会で報告予定である。
また、同システムを手術室で使用可能にするために衛生面に配慮すること、手術患者に同意を得る事、プライバシー保護の観点から、筑波大学倫理委員会(2022年8月17日）に提出し、認定を得ることができた(R04-087）。
上記段階を経て、実際の手術動画を計３回撮影し、撮影画像について検討したところ、カメラ光量の問題点があがり、カメラシステムのマイナーなトラブルシューティングを施行する時間を要した。現時点では、完成形とはいかないものの手術画像としては十分利用できることを確認した段階である。この段階での研究内容を医用画像研究会に、発表する予定である。
また、本機材の形状が、手術術者・助手の動きや手術器械操作の妨げにならない更なる配慮が必要であり、現在は第2号機の作成中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
すでに1号機が完成し、2022年11月末から2023年4月までに筑波大学消化器外科の手術で患者の同意が得られた合計4件の症例を撮影した。本撮影手法の効果を筑波大学計算科学センターの協力のもと検証した。画像から得られた注視点の座標値が画面中央になるような回転行列を計算することで、16台全ての動画で注視点の座標を一致させることができ、どのカメラでも注視点を中心に置いた画像を生成することができた。一方で臨床実験により改善点(無影灯による白飛び、術者・助手の手技の妨げとなるような構造部位)も明らかとなった。無影灯による白飛びに関してはすでに露出補正のソフトを作成しており、白飛びを抑えた映像の記録が可能になっている。本システムの改善点に修正を施した第2号機作成の段階に進んでいる。第2号機完成の後に手術動画撮影の機会を増やすことが次のステップになると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
術者・助手の手技を妨げ得る構造に関してはカメラのリグの形状を改変したものを作成しているところである。既存のリグで術者・助手の妨げとなるような部位を削除する一方で手術映像の情報量が不足しないようにカメラの台数は減らさないような形状を設計した。まずは、第2号機を完成させ、手術動画撮影をすることが本研究推進につながると考える。画像を貯蓄し、そこから、次のステップの手術ナビゲーションにつなげる解析を進めていくことになる
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| Causes of Carryover |
手術動画解析用のPC購入かつ第2号機作成の段階に移ったことにより、USBカメラを前倒しで購入することになったため、翌年度分の予算を繰り上げ申請した。
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[Presentation] 直視下手術の術野中心を捉え続ける手術撮影装置の開発2022
Author(s)
小田竜也 , 明石義正 , 下村治 , 古屋欽司 , 橋本真治 , 榎本剛史 , 高橋一広 , 小川光一 , 大原佑介 , 大和田洋平 , 宮﨑貴寛 , 土井愛美 , 馬上頌子 , 久倉勝治
Organizer
第122 回日本外科学会定期学術集会
