2011 Fiscal Year Annual Research Report
患者固有モデルによる専門医の手技訓練用手術シミュレータの研究開発
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23390383
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
槙山 和秀 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (40347307)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
窪田 吉信 横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (10106312)
緒方 正人 横浜市立大学, 医学研究科, 客員教授 (70501154)
長坂 学 横浜市立大学, 医学研究科, 客員研究員 (20526420)
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| Keywords | シミュレータ / 腹腔鏡手術 |
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| Research Abstract |
専門医の使用に耐える、手術シミュレータの開発を目的として、(1)手術時の微妙な操作感を実現する計算モデルに関する研究、(2)その伝達機構の研究および、これらを統合した(3)手技訓練法とその評価法の研究を実施している。H23年度の「手技訓練法とその評価法の研究」に関する研究成果として、手術中の基本動作で医師が受ける力を計測するための装置を開発した。動物実験は5月下旬に実施を予定しており、これを用いて、各種手術基本動作においてどの程度の力の提示が必要かを確定する。手術中の医師が受ける力の計測は前例が無く、精度の高い専門医用手術シミュレータ開発のための貴重なデータとなる。このようなデータが無いため、従来専門医の微妙な操作感を定量的に評価・把握することができなかった。また、「大変形を実時間で精度良く行なうモデルの研究」に関しては、H23年度は実時間化の前準備として、微圧縮超弾性体処理のシーケンシャルな実装を行った。計算精度を上げるため、変位と内圧を独立な未知数として扱う混合型の有限要素解析として実装した。このため処理が複雑となり、この計算結果の正しさを確認する必要から、非線形FEMの著名商用ソフトウエアADINAを用いて結果の比較を行った。位置精度において1%以内の精度を得た。最後に、モデルが発生した「力を伝達する機構の研究」に関しては、把持力を発生させるメカニカルな機構を考案した。基本的にはカンシの開閉に伴い、カンシ軸内の心棒が行なう直線的な前後運動を、開閉に連動してクランプすることにより阻害する構造とした。またカンシの開閉に伴い、この摩擦力を制御する実験のための簡略な制御モデルを実装した。今後、モデルに関しては実時間化、伝達機構に関しては試作を行った後、システムとして統合し、計測で得た定量的なデータを用いて、測定値に近づけるように調整をして手術シミュレータの完成を目指す。
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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
当初計画したH23年度実施予定計画を達成している。
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| Strategy for Future Research Activity |
モデルに関しては、並列化することにより実時間化を図る。伝達機構に関しては、試作を行い力覚発生装置としてくみ上げる。訓練法の研究に基づき、実時間モデルと力覚装置を統合して手術シミュレータに仕上げる。
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