2015 Fiscal Year Annual Research Report
観測とシミュレーションの統合による手術手技モデリングと力覚ベース手技教示への応用
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26730107
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
丸谷 宜史 立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構, 研究員 (30452311)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 手術プロセス / 視線解析 / 行動クラスタリング / 力覚提示 / 手技教示 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，内視鏡外科手術における熟練者の手技を手術プロセス単位でアーカイブ化することで，学習者が任意の手術プロセスにおける熟練者の手技をなぞることが可能な手技訓練支援システムの実現を目標としている．
今年度は，主にこれまで得られた医療シミュレータを用いた手術訓練における訓練者の手術手技および視線の観測結果を用いた手術プロセス認識手法の検討と，手術手技教示手法に関する実装・分析について取り組んだ．
これらの課題に対し，まずシミュレータから得られる操作ログおよび視線情報に対して，手術プロセスにおける鉗子や視線の位置・動き特徴に着目した分析を行った．具体的には，あらかじめ各手術プロセスにおける鉗子や視線のフレームにおける相対位置・フレーム間の変位をクラスタリングすることで，熟練者手術者の違いを明らかにするとともに，有限オートマトンを用いたプロセスの識別方法を提案した．
また，手術手技の教示については，牽引を伴う手術プロセスにおける熟練者の動きを力覚提示装置により，牽引力を教示する手法の提案・検証を行った．具体的には，訓練者の手の甲を力覚提示装置と接続し，熟練者との動きとの差分に応じて，訓練者の手の甲を力覚により誘導することで，教示を行う手法の提案を行った．このうち，力覚提示のタイミングとして，「熟練者との動きの差分が大きいときのみ」力覚を提示する「能動的訓練手法」と，「常に」力覚を提示する「受動的訓練手法」とを提案し，その違いについて確かめると，牽引時の目標「位置」の教示については前者が，牽引時の力の「大きさ」と「安定性」については後者がそれぞれ優位であるとの知見を得ることができた．
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