2011 Fiscal Year Research-status Report
腹腔鏡手術操作における触覚感の定量化と手術シミュレータでの再現に関する研究
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23659762
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
窪田 吉信 横浜市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10106312)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
槙山 和秀 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (40347307)
緒方 正人 横浜市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 客員教授 (70501154)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | 手術シュミレータ― / 触感覚の数値化 / 腹腔境下手術 |
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| Research Abstract |
本研究では、腎臓をはじめ、泌尿器科関係手術時に鉗子が受ける力を複数のセンサで計測して数値化すると共に手術シミュレータでの触覚感の再現手法に関する開発研究を行うことを目的としている。本年度は、手術中に医師が受ける力を連続的に正確に計測できる実時間計測装置を開発した。開発した計測装置は、(1)腹腔鏡カメラ画像と力センサを複合した計測用鉗子部と、(2)センサのデータをPCに取り込む制御装置部から構成される。 （１）の試作した計測用鉗子は、実際の手術用鉗子を使用して、その刃先と軸に微細な合計10枚のストレーンゲージを貼り付け、手元に加速度センサおよび角度センサをコンパクトかつ軽量に取り付けたものである。このため、取り付けたセンサによる物理的な干渉が少なく、医師が通常行なう手術に近い状態での計測が可能となった。 採取できるデータは鉗子が受ける把持力、押し込み力、左右、上下の力、および操作時の把持角度ならびに内視鏡画像である。 また、（２）の計測制御装置は、この鉗子付属のセンサからの計測データと内視鏡画像を同時にPCに取り込み、重畳して意味のあるデータとして提示する機能を持つ。制御装置内のプログラムが内視鏡画像に、時々刻々と変わるセンサデータ（把持、上下、左右、角度）を異なる色でグラフ描画して、重畳表示する。この時、力データに関しては1ミリ秒間隔、画像データに関しては25ミリ秒間隔でのサンプリングができる。上記、実時間計測装置の評価として、腹腔鏡ボックストレーナとこの計測装置を連接して模擬データ採取実験を行ない機能・性能的に問題がないことを確認した。 計測器を用いて人間に行うのと同等の腹腔鏡下手術を実験動物（豚）で計画したが、その手術の実施は若干遅れ、平成24年度の初めに予定している。
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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
研究計画はほぼ順調に進んでいる。力センサー、加速度センサーの鉗子への組み込みと、計測装置は出来上がっている。また、プログラムもほぼ出来上がっている。これを用いた実データを取る動物実験は平成23年度内を予定していたが、若干遅れ平成24年度前半に行う予定とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
動物実験のシュミレータ―により、試作機の修正、及び触感覚の定量化のプログラムの補正を行う。また、実際のヒトのCTデータのCT値との相関や関係について、検討を行う。 さらに、触覚感を再現する変形規則を見出しプログラム化する。手術シミュレータ上での運用を目的として計算量が少ない超弾性体モデルを基本として再現性の高い方式をプログラム化する。 既開発シミュレータに上記アルゴリズムを実装。客員研究員の支援を得て実装を実施する。 実手術と、シミュレータでの再現触覚感との相違を比較検討。推定した物性情報を反映させてシミュレータを用いて、実手術との触覚感の差異を比較検討し、手術シミュレータの専門医への手技訓練の有効性の医学的結論を得る。 医師の技量の定量的評価。術者が与える力と手術技量の相関関係を検討する。これは、手技訓練時の達成度等の定量的評価の根拠となる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
必要な物品はほぼそろってきているので、細かいセンサー類や、力学的部品の購入と、論文作成や研究交流・発展のための設備等が主な研究費の使用用途である。
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