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2015 Fiscal Year Research-status Report

生体質感造形3Dプリンターによる臓器立体モデル腹腔鏡手術支援システムの確立

Research Project

Project/Area Number 26461910
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

杉本 真樹  神戸大学, 医学(系)研究科(研究院), 研究員 (70398733)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords手術支援 / 医用画像 / 3Dプリンター / 臓器立体モデル / シミュレーター / ナビゲーション / 内視鏡手術 / 腹腔鏡手術
Outline of Annual Research Achievements

昨年までに行った、内視鏡手術, 特に腹腔鏡手術の安全性,正確性の向上を目的とした、従来にない3Dプリンターと生体の質感の立体再現による直感的臓器立体モデル手術支援教育システムの確立に関する研究を行った。医用デジタル画像解析データから, 多素材混合3Dプリンターにて肝臓,腎臓, 消化管, 血管などを立体造形し, 主に腹腔臓器の形状と機能を同時に可視化・可触化した臓器モデルを作製し、 これを用い実際に手術手技を実施後, 臨床での実際の手術とビデオ映像などで比較参照し, 手術内容を検証, 術者の手技, 手術の難易度, 機器使用の適切さ, モデルの改良点を評価した. 評価と改良を繰り返し, より実践的な直感的手術支援システムをシミュレーション,トレーニング法として確立し普及させた. とくに平成27年度は、 手術ナビゲーションとして, 主に肝臓, 腎臓, 消化管を対象とした腹腔鏡手術患者モデルを作成し, 手術ビデオと比較し手術の評価や改善へのアドバイスを行った.手術手技の改善や手術器具開発への提言により腹腔鏡手術の最適化へプログラムを策定できた。その成果を諸学会や社会へ還元し, 安全で高度な腹腔鏡手術の普及を図った.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

比較的早期に実践的な3Dプリンターと中空造形による実体模型よる直感的手術支援シミュレーション・トレーニングシステムとして確立できたため、熟練者と若手外科医の手技比較、及び内視鏡手術映像とビデオ映像との比較評価を行い、より精度の高く効率的な手術支援シミュレーションシステムを構築できた。同時にプログラムを策定できたので、次年度以降の研究計画の一部を既に開始できた。

Strategy for Future Research Activity

今後の平成28年度以降は、手術トレーニングとして, 肝臓, 腎臓, 消化管を対象とした腹腔鏡手術の基本手技を再現し, その習熟度を点数化する. ラーニングカーブを経時的に作製し, 熟練度の異なる外科医間での難易度解離の要因要素解析を行う. これらをロボット手術と開腹手術でも有用性評価を行い,改良する. 熟練・若手外科医でのトレーニング効果の比較を行う. 可能ならば臨床評価を行い確実で正確安全な手術手技を再現できる外科手技修練法を確立する予定である.

  • Research Products

    (28 results)

All 2016 2015

All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 7 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 3 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] 仮想現実VR, 拡張現実AR, プロジェクションマッピング, ホログラフィーによる人間中心設計HCDに基づく肝胆膵手術支援2016

    • Author(s)
      杉本真樹,東 健
    • Journal Title

      手術

      Volume: 70 Pages: 169-175

  • [Journal Article] ウェアラブル機器と仮想現実VR の可能性:「情報が身の回りにある」メリットを医療現場にどう生かすか?2016

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Journal Title

      Japan Medical Society

      Volume: 230 Pages: 26-27

  • [Journal Article] Patient-Specific 3D Printed Kidney Designed for "4D" Surgical Navigation-a Novel Aid to Facilitate Minimally Invasive Off-Clamp Partial Nephrectomy in Complex Tumor Cases2016

    • Author(s)
      Komai Y, Sugimoto M, Gotohda N, Matsubara N, Kobayashi T, Sakai Y, Shiga Y, Saito N.
    • Journal Title

      UROLOGY

      Volume: 91 Pages: 226-233

    • DOI

      10.1016/j.urology.2015.11.060

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Augmented Tangibility Surgical Navigation Using Spatial Interactive 3-D Hologram zSpace with OsiriX and Bio-Texture 3-D Organ Modeling2015

    • Author(s)
      Maki Sugimoto
    • Journal Title

      IEEE Computer Application Technologies (CCATS), 2015 International Conference on

      Volume: 1 Pages: 189-194

    • DOI

      DOI:10.1109/CCATS.2015.53

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Initial Experience With a Tailor-made Simulation and Navigation Program Using a 3-D Printer Model of Kidney Transplantation Surgery2015

    • Author(s)
      2.M. Kusaka, M. Sugimoto, N. Fukami, H. Sasaki, M. Takenaka, T. Anraku, T. Ito, T. Kenmochi, R. Shiroki, K. Hoshinaga
    • Journal Title

      Transplantation Proceedings

      Volume: 47 Pages: 596-599

    • DOI

      10.1016/j.transproceed.2014.12.045

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] ウェアラブル拡張現実感によるジェスチャー操作画像手術支援: 網膜走査型レーザープロジェクターによるフォーカスフリーナビゲーション2015

    • Author(s)
      杉本真樹, 東健
    • Journal Title

      日本コンピュータ外科学会誌

      Volume: 17 Pages: 168-169

    • DOI

      10.5759/jscas.17.73

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 医用画像情報を可触化するLife Reverse Engineering: 生体質感造形Bio-Texture ModelingによるBIOTEXTURE Wet Modelの開発2015

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Journal Title

      人工臓器

      Volume: 44 Pages: 53-56

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 手術支援ロボットda Vinci認定資格取得後継続的トレーニング:Virtual realityと3Dプリンティングによる実物大臓器・体腔実体モデルシミュレーション2015

    • Author(s)
      杉本真樹,志賀淑之, 磯部陽, 西原佑一,佐田尚宏,遠藤和洋
    • Journal Title

      日本コンピュータ外科学会誌

      Volume: 17 Pages: 73-81

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 医用画像処理におけるバーチャルリアリティシステムとユーザビリティ;OsiriX とCAD/CAM を融合した生体3D プリンティング2015

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Journal Title

      日本バーチャルリアリティ学会誌

      Volume: 20 Pages: 18-22

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] OsiriXによる臓器抽出から3Dプリンタ出力へのワークフロー2015

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Journal Title

      INNERVISION

      Volume: 30 Pages: 72-74

  • [Presentation] 3D printing and augmented reality for laparoscopic surgery simulation2016

    • Author(s)
      Maki Sugimoto
    • Organizer
      SAGES Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons 2016
    • Place of Presentation
      Boston USA
    • Year and Date
      2016-03-18
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 3D-printed laparoscopic and robotic surgical simulation and navigation system using bio-elastic wet hemorrhagic organ replica2016

    • Author(s)
      Maki Sugimoto
    • Organizer
      SAGES Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons 2016
    • Place of Presentation
      Boston USA
    • Year and Date
      2016-03-17 – 2016-03-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 切離縫合・出血凝固を再現した触感等価実体臓器モデルと実物大腹腔実体シミュレータを統合した内視鏡手術トレーニング2015

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Organizer
      第28回日本内視鏡外科学会総会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2015-12-12
  • [Presentation] プロジェクションマッピングと没入型ホログラム拡張現実感による腹腔鏡・ロボット支援手術ナビゲーション2015

    • Author(s)
      杉本真樹, 志賀淑之
    • Organizer
      第28回日本内視鏡外科学会総会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2015-12-11 – 2015-12-11
  • [Presentation] 3Dプリンティングと拡張現実感による可触化内視鏡手術シミュレーショントレーニング2015

    • Author(s)
      杉本真樹, 志賀淑之
    • Organizer
      第28回日本内視鏡外科学会総会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2015-12-11 – 2015-12-11
  • [Presentation] Bio-elastic Organ Replica: The Next Step of 3D Medical Imaging and 3D-printed Injection Molding2015

    • Author(s)
      Maki Sugimoto
    • Organizer
      RSNA 2015 第101回北米放射線学会議
    • Place of Presentation
      Chicago, USA
    • Year and Date
      2015-11-29 – 2015-12-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 拡張現実感と3Dプリンティングを統合した革新的可触化腹部手術シミュレーション2015

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Organizer
      第77回日本臨床外科学会総会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2015-11-26 – 2015-11-28
  • [Presentation] 出血凝固と線維性結合を再現した生体質感臓器実体モデルの臨床医学的評価2015

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Organizer
      第77回日本臨床外科学会総会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2015-11-26 – 2015-11-28
  • [Presentation] ホログラム拡張現実感と生体質感造形を融合した空間触覚手術支援2015

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Organizer
      第77回日本臨床外科学会総会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2015-11-26 – 2015-11-28
    • Invited
  • [Presentation] 網膜走査型レーザープロジェクターによるフォーカスフリー拡張現実感手術支援2015

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Organizer
      第24回日本コンピュータ外科学会大会 2015
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-11-21 – 2015-11-23
  • [Presentation] Translational 3D-printed organ manufacturing of patient-specific bio-elastic organ replica for abdominal surgery simulation2015

    • Author(s)
      Maki Sugimoto
    • Organizer
      23rd United European Gastroenterology Week 2015
    • Place of Presentation
      Barcelona Spain
    • Year and Date
      2015-10-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3D-printed bio-elastic wet organ replication for liver and pancreatic surgery2015

    • Author(s)
      Maki Sugimoto
    • Organizer
      Gastro 2015 GESA-AGW & WGO International Congress
    • Place of Presentation
      Brisbane Australia
    • Year and Date
      2015-09-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3Dプリンタ臓器モデルと3Dイメージングによる内視鏡手術支援イノベーション2015

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Organizer
      第55回日本産科婦人科内視鏡学会学術講演会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2015-09-11
  • [Presentation] 3Dホログラムと臓器立体モデルを空間重畳した拡張触感肝胆膵手術支援2015

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Organizer
      第27回日本肝胆膵外科学会・学術集会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-06-12
  • [Presentation] 3D printed patient-specific bio-tangible surgical simulation and navigation system for laparoscopic and robotic liver and kidney surgery2015

    • Author(s)
      Maki Sugimoto
    • Organizer
      EAES2015 欧州内視鏡外科学会
    • Place of Presentation
      Bucharest Romania
    • Year and Date
      2015-06-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3D拡張現実と生体質感3Dプリンティングによる直感的手術支援2015

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Organizer
      第29回日本医学会総会総会 2015 関西
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2015-04-11 – 2015-04-13
    • Invited
  • [Book] 医用画像3Dモデリング・3Dプリンター活用実践ガイド2016

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Total Pages
      320
    • Publisher
      技術評論社
  • [Book] OsiriX画像処理パーフェクトガイド最新版(Ver.5.9/6.0対応)2015

    • Author(s)
      杉本真樹
    • Total Pages
      319ページ
    • Publisher
      エクスナレッジ

URL: 

Published: 2017-01-06  

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