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実時間動力学シミュレーションによる脳外科手術支援システム

研究課題

研究課題/領域番号 15H01707
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知能ロボティクス
研究機関北海道大学

研究代表者

近野 敦  北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (90250688)

研究分担者 冨永 悌二  東北大学, 医学系研究科, 教授 (00217548)
中川 敦寛  東北大学, 大学病院, 特任准教授 (10447162)
辻田 哲平  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (40554473)
小水内 俊介  北海道大学, 情報科学研究科, 助教 (40708004)
陳 暁帥  弘前大学, 理工学研究科, 助教 (40812277)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
43,810千円 (直接経費: 33,700千円、間接経費: 10,110千円)
2017年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2016年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
2015年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
キーワード手術支援システム / 手術シミュレーション / ブレインシフト / 手術支援 / 流体構造連成解析 / 知能ロボティクス / シミュレーション工学 / 流体・構造連成解析
研究成果の概要

脳神経外科手術では,手術部位の3次元位置を計測し手術前に撮影した患者のCT画像やMRI画像を重畳することで病変部の位置を手術者に視覚提示するニューロナビゲータが広く用いられている.しかし手術中の脳脊髄液漏出や腫瘍除去によって引き起こされるブレインシフトと呼ばれる脳変位により,ナビゲーションが不正確になるという問題があった.本研究では,実時間動力学手術シミュレーションにより,ブレインシフトや応力分布を実時間で手術者に提示できるシステムを開発した.また,CTやMRIなどの医用画像から,実時間動力学手術シミュレーションで用いる患者の脳の有限要素モデルを半自動で生成する手法を開発した.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Parameter Identification for a Model of Stress Relaxation at Brain Retraction from Experimentations using Porcine Brain2018

    • 著者名/発表者名
      Xiaoshuai Chen, Kazuya Sase, Akito Ema, Atsushi Konno, Teppei Tsujita
    • 雑誌名

      日本コンピュータ外科学会誌

      巻: 20 ページ: 22-32

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Haptic Interaction with Segmented Medical Image Embedded in Finite Element Mesh2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Sase, Teppei Tsujita, Atsushi Konno
    • 雑誌名

      日本コンピュータ外科学会誌

      巻: 19 ページ: 89-99

    • NAID

      130006150224

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脳神経外科手術シミュレータ2017

    • 著者名/発表者名
      近野敦,佐瀬一弥,陳暁帥
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 83 ページ: 504-508

    • NAID

      130005689900

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Securing an Optimum Operating Field without Undesired Tissue Damage in Neurosurgery2016

    • 著者名/発表者名
      A. Fukuhara, T. Tsujita, K. Sase, A. Konno, A. Nakagawa, T. Endo, T. Tominaga, X. Jiang, S. Abiko and M. Uchiyama
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 30 号: 19 ページ: 1245-1259

    • DOI

      10.1080/01691864.2016.1200483

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A simple damage and fracture model of brain parenchyma for haptic brain surgery simulations2016

    • 著者名/発表者名
      Xiaoshuai CHEN, Kazuya SASE, Atsushi KONNO, Teppei TSUJITA and Shunsuke KOMIZUNAI
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 11 号: 4 ページ: 16-00323-16-00323

    • DOI

      10.1299/jbse.16-00323

    • NAID

      130005277132

    • ISSN
      1880-9863
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] GPU-accelerated surgery simulation for opening a brain fissure2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Sase, Akira Fukuhara, Teppei Tsujita, Atsushi Konno
    • 雑誌名

      ROBOMECH Journal

      巻: 2 号: 1 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1186/s40648-015-0040-0

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 没入型脳外科手術シミュレータの開発2017

    • 著者名/発表者名
      紫藤紀行,佐瀬一弥,小水内俊介,辻田哲平,近野敦
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ブレインシフト推定のためのMPS-FEM連成解析におけるゼラチン実験による精度検証2017

    • 著者名/発表者名
      江間章斗,佐瀬一弥,陳暁帥,紫藤紀行,辻田哲平,近野敦
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A Simple Brain Shift Estimation for Neuronavigation Based on Finite Element Method and Hydrostatics2017

    • 著者名/発表者名
      Xiaoshuai Chen, Akito Ema, Kazuya Sase, Teppei Tsujita, and Atsushi Konno
    • 学会等名
      IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Viscoelastic Model of Brain Parenchyma for Haptic Brain Surgery Simulations2016

    • 著者名/発表者名
      Xiaoshuai Chen, Kazuya Sase, Atsushi Konno, Teppei Tsujita
    • 学会等名
      IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2016)
    • 発表場所
      Sappro, Japan
    • 年月日
      2016-12-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental and Numerical Analysis of Damage Fracture Mechanics of Brain Parenchyma2016

    • 著者名/発表者名
      Xiaoshuai Chen, Kazuya Sase, Atsushi Konno, and Teppei Tsujita
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO 2016)
    • 発表場所
      Qingdao, China
    • 年月日
      2016-12-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Haptic Rendering of Contact Between Rigid/deformable Objects based on Penalty Method with Implicit Time Integration2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Sase, Teppei Tsujita and Atsushi Konno
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO 2016)
    • 発表場所
      Qingdao, China
    • 年月日
      2016-12-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Embedding Segmented Volume in Finite Element Mesh with Topology Preservation2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Sase, Teppei, Tsujita, and Atsushi Konno
    • 学会等名
      International Conference on Medical Image Computing & Computer Assisted Intervention (MICCAI)
    • 発表場所
      Athenes, Greece
    • 年月日
      2016-10-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 術中のブレインシフト推定のための流体-構造体連成解析手法の検討2015

    • 著者名/発表者名
      江間章斗,佐瀬一弥,辻田哲平,近野敦
    • 学会等名
      第 33 回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      東京電機大学東京千住キャンパス(東京都足立区)
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] MR流体を用いた手術シミュレータ用遭遇型力覚提示装置による二方向力覚提示2015

    • 著者名/発表者名
      辻田哲平,亀山卓也,近野敦,安孫子聡子,姜欣,内山勝
    • 学会等名
      第 33 回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      東京電機大学東京千住キャンパス(東京都足立区)
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 脳外科手術シミュレータの開発

    • URL

      http://scc.ist.hokudai.ac.jp/research/brainsurgery/brainsurgery-j.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書 2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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