2014 Fiscal Year Research-status Report
模擬患者の拡張現実融合による穿刺訓練システムの構築と有効性評価
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25350560
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
中口 俊哉 千葉大学, フロンティア医工学センター, 准教授 (20361412)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 医療トレーニング / 穿刺 / 反力再現 / 拡張現実感 / 模擬患者 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに開発した要素技術である，ハードウェア，ソフトウェア，数理モデルを統合し，医療手技トレーニングを実施できるシステムとして統合した．ここで，模擬穿刺針の空間的位置を検出するため高精度光学式３次元位置センサーを利用した．仮想穿刺針の位置と角度を制御装置が検出し模擬患者との接触判定を行う仕組みを実装した．模擬患者の位置と粗形状は最新の深度計測カメラを導入して計測した．針に伝わる触覚を再現するため仮想人体の組織モデルと針の間に発生する破断・摩擦を物理的に解析した．膜組織の破断など微細な触覚変化を再現するため高速な更新レートが要求されたため，物理演算を効率化しつつ並列処理アルゴリズムを導入して更新レート100Hz以上の処理速度と精度を実現した．
物理シミュレーションに必要な物性パラメータの測定を行った．具体的には豚の臓器を摘出し，各臓器に計測針を挿入して物理パラメータを決定した。また、体表からの穿刺モデル構築については、皮膚の特性が豚とヒトでは全く異なるため、皮下脂肪層から計測を始めることで、各層を通過する物理パラメータを決定した。実験には千葉大学サイエンスパークセンターの動物実験設備を利用し、組織構造は同施設に保有するCTスキャン装置を用いて計測を行った。
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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
平成26年度の研究目標としていた２点の課題に対して概ね順調に成果を得ることができた．
まず，医療手技トレーニングを実施できる統合システムを実装することができた．処理の効率化により最終的なシステムの更新レートとして110Hzを実現することができた．
2点目として各種物性パラメータの測定を行った．実験豚の皮膚，脂肪，肝臓，血管のヤング率，貫通させた際の破断応力，針を挿入する際の摩擦力を計測することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は構築したシステムの臨床的有効性評価を実施する。評価対象は既存のマネキンモデル穿刺シミュレータとVRモデルシミュレータとする。手技は中心静脈穿刺、及び腰椎穿刺を対象とする。実験は２種類行い、まず経験豊富な医師による評価として、臨床で実際に穿刺する感覚と、シミュレータで再現された感覚がどれほど近似しているか（真正性）を評価する。また、研修医による評価として、マネキンモデルによる学習群と、VRモデルによる学習群、そして提案システムによる学習群にわけて、その学習効果の違いを定量的に解析する。この評価実験と平行して、システム拡張として超音波診断装置との統合を行う。超音波診断シミュレータシステムと本研究で提案する穿刺シミュレータを融合することで、超音波ガイド下の穿刺手技を模擬患者に対して実施するトレーニングシミュレータを構築する。
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Research Products
(2 results)
