高難度外科手術における術者間のメンタルモデルシェアリングに関する研究

• Project Area: Cognitive Interaction Design: A Model-Based Understanding of Communication and its Application to Artifact Design
• Project/Area Number: 15H01614
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 三輪 和久 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (90219832)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000); Fiscal Year 2016: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2015: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
• Keywords: メンタルモデル / 3Dプリンタ / 手術 / ３Dプリンタ

Outline of Annual Research Achievements

物体の形状や構造の推測，または物体間の位置関係の推測は空間的推論とよばれる，昨年までに，一般大学生を対象に実験を行い，外的資源としての3Dイメージと3D印刷されたオブジェクトの利用が，人体臓器構造の空間的推論に与える影響について検討した．その結果，3Dイメージよりもオブジェクトが利用されたとき，構造を学習する時間は速く，構造の推測は正確であることが明らかとなった．本研究では，さらに，現役外科医を対象に先行研究と同一の実験を行った。
その結果，大学生は，オブジェクト利用により外科医と同等のパフォーマンスを示した．実環境よりもヴァーチャル環境では奥行情報が不足しているため，3Dイメージを利用した場合，内的に奥行情報を補足して，空間的な推論を行う必要があったと考えられる．しかし，豊富な奥行情報を示すオブジェクトを利用した場合，そのような内的操作は削減され，パフォーマンスが向上した可能性が考えられる．
一方，3Dイメージとオブジェクト利用時の外科医のパフォーマンスに違いはみられなかった．熟達者は，経験から形成した空間情報に関するメンタルモデルを保持していると言われているが，本実験の外科医も，既に形成された肝構造のメンタルモデルを保持しており，3Dイメージ利用時にそのメンタルモデルを駆使して，オブジェクト利用時と同等のパフォーマンスを示すことが可能であったと考えられる．
以上により，3Dイメージと3D印刷されたオブジェクトの利用が，外科医と一般大学生による人体臓器構造の空間的推論に与える影響について検討を行い，両者の差異を明らかにした。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] Influence of using 3D images and 3D-printed objects on spatial reasoning of experts and novices. (2017)
  • Author(s): Maehigashi, A., Miwa, K., Oda, M., Nakamura, Y., Mori, K., Igami, T.
  • Organizer: 39rd annual conference of the cognitive science society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 3Dイメージと3D印刷されたオブジェクトの利用が熟達者と初学者の空間的推論に与える影響 (2017)
  • Author(s): 前東晃礼・三輪和久・小田昌宏・中村嘉彦・森 健策・伊神 剛
  • Organizer: 日本認知科学会第34回大会
• [Presentation] 3Dイメージと3D印刷されたオブジェクトの利用が熟達者と初心者の空間的メンタルモデル形成に及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 前東晃礼・三輪和久・小田昌宏・中村嘉彦・森 健策・伊神 剛
  • Organizer: 人工知能学会第79回先進的学習科学と工学研究会
• [Presentation] 3Dイメージと3D印刷されたオブジェクトの利用が空間的推論に与える影響 (2016)
  • Author(s): 前東晃礼・三輪和久・小田昌宏・中村嘉彦・森健策・伊神剛
  • Organizer: 日本認知科学会第33回大会発表
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2016-09-16
• [Presentation] 3Dイメージと3D印刷されたオブジェクトの利用が肝構造のメンタルモデル形成に与える影響 (2016)
  • Author(s): 前東晃礼・三輪和久・小田昌宏・中村嘉彦・森建策・伊神剛
  • Organizer: 人工知能学会第76回先進的学習科学と工学研究会
  • Place of Presentation: かんぽの宿有馬
  • Year and Date: 2016-03-06
• [Presentation] Influence of 3D images and 3D-printed objects on spatial reasoning (2016)
  • Author(s): Maehigashi, A., Miwa, K., Oda, M., Nakamura, Y., Mori, K., & Igami, T.
  • Organizer: 38rd annual conference of the cognitive science society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 3Dイメージと3D印刷されたオブジェクトの利用が空間的推論に与える影響 (2016)
  • Author(s): 前東晃礼・三輪和久・小田昌宏・中村嘉彦・森健策・伊神剛
  • Organizer: 日本認知科学会第33回大会
• [Presentation] 肝切除手術における3D肝臓モデルの利用に関する検討 (2015)
  • Author(s): 前東晃礼・三輪和久・寺井仁・伊神剛・中村嘉彦・森健策
  • Organizer: 日本認知科学会第32回大会
  • Place of Presentation: 千葉大学
  • Year and Date: 2015-09-18
• [Presentation] Investigation on Using 3D Printed Liver during Surgery. (2015)
  • Author(s): Maehigashi, A., Miwa, K., Terai, H., Igami, T., Nakamura, Y., Mori, K.
  • Organizer: 37rd annual conference of the cognitive science society (CogSci 2015)
  • Place of Presentation: Pasadena, USA
  • Year and Date: 2015-07-23
  • Int'l Joint Research