2013 Fiscal Year Research-status Report
単孔式腹腔鏡下手術に対する安全手術支援システムの開発
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25330312
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
石井 千春 法政大学, 理工学部, 教授 (80296079)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 単孔式腹腔鏡下手術 / 安全手術支援システム / 脳波 / 表面筋電位 / 手術手技自動識別 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、手術中の医師の表面筋電位と脳波の測定に基づき、手術手技の自動識別を行い、特に医療ミスに繋がりやすい手術手技に対して、通常の操作と異なる操作を検知し、これを医師に提示することにより、単孔式腹腔鏡下手術における医療ミスを防止する、安全手術支援システムを構築することである。
[a] 手術手技の自動識別、[b] 手術時における表面筋電位と脳波の測定、[c] 特異性提示のための特異性抽出ベクトルの形成、において、両手で行う結紮操作に対して、操作を自動識別し、さらに最も危険に繋がり易い「糸結び」操作が識別された際に、通常操作と通常とは異なる特異操作を判別する、安全手術支援システムを外科医に評価してもらい、システムに対する意見をもらった。（１）タスクの数を増やすとよい、（２）危険に繋がる操作「握り」「姿勢」「引張」「力み」「突発」は、どのような外科操作に対しても共通する、等の指摘があった。また、熟練した外科医の結紮操作時における鉗子の操作量および表面筋電位の測定も行った。
脳波に関しては、フランカー課題とGo/No-go課題によるミス・驚愕反応の検出、およびATMT法による疲労状態の検出を試みた。その結果、体動ノイズを除去した場合、脳波のウェーブレット解析により、驚愕反応及びGo/No-go課題によるミス反応で80%以上、フランカー課題でのミス反応で60％以上の検出率を記録した。また、睡眠不足状態時の脳波において、疲労の特徴が観測された。
また、単孔式腹腔鏡手術（SPS）において、特に危険性が高い操作として熟練外科医に教示いただいた、両鉗子操作における干渉に関して、直線間の距離を求める公式を用いて、鉗子同士の接触または近接を検出するアルゴリズムを導出した。さらに、提案した安全手術支援システムをロボット手術に適用する際のSPS用手術支援ロボットの製作も行った。
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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
鉗子の操作量と表面筋電位を用いた安全手術支援システムに関しては、初年度の研究目標を達成できている。脳波によるミス・驚愕反応の検出、および疲労状態の検出については、手術手技に対して検出を試みる必要がある。また、手術手技の種類に関しても、外科医からの指摘により、今後は「縫合操作における刺入」、「結紮操作における糸結び」だけでなく、多種の手術操作に本手法を適用し、拡張していく必要があるので、おおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、まず脳波によるミス・驚愕反応の検出を実際の手術手技に対して適用し、[d] ヒヤリハットの検出方法の確立を行う。また、外科医から指摘があったように、対象とする手術手技の種類を拡大するため、もう一度熟練外科医に協力してもらい、縫合操作と結紮操作だけでなく、他の手術操作に対しても手術操作実施時の術者の表面筋電位および脳波のデータを収集する。
[e] 危険性が高い操作に対して鉗子操作を抑制するための解析に関しては、両鉗子における干渉の解析については今年度に達成することができたので、残りの把持鉗子と電気メス鉗子についての解析を行う。
また、特異操作が検出された際のモニター画面上での提示方法に対して、外科医から力加減を可視化できるとよいとの指摘を受けた。したがって、通常操作の力加減に対する乖離度をモニター画面下部のバーに表示するように改良を行う。上述のように、引続き外科医と医工連携を行いながら本研究を実施していく。
さらに、構築したSPSにおける医療ミスを防止する安全手術支援システムの有効性を定量的に検証する。また、得られた研究成果については随時、国内外の学会で公表する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額が生じた背景は、COVIDIEN社製の電気手術器電源の替わりにQuanser社製の電源アンプを購入したためである。これにより、約18万円の次年度使用額が生じた。
次年度使用額の使用については、外科医から指摘された、モニター画面上への提示方法の改善のためのソフトウェアの整備、および多種の手術操作に対してデータを取得するために、消耗品である縫合糸、縫合針、手術用鉗子の購入に充てる。
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