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拡張現実を用いた新しい形の手術支援ナビゲーションシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K15530
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 脳神経外科学
研究機関自治医科大学

研究代表者

渡辺 英寿  自治医科大学, 医学部, 研究員 (50150272)

研究分担者 益子 敏弘  自治医科大学, 医学部, 准教授 (90275701)
山口 崇  自治医科大学, 医学部, 准教授 (20245070)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード脳外科手術 / オリエンテーション / 拡張現実 / MRI / CT / ナビゲーション手術 / 手術支援ナビゲーション / 脳神経外科 / 3次元表示 / ナビゲーションシステム / 手術支援 / スマートグラス / トラクトグラフィー / 手術用顕微鏡 / 術中ナビゲーション / タブレット型モニター / 脳神経外科手術 / 内視鏡手術 / 顕微鏡下手術 / ナビゲータ / 術中支援装置 / 画像誘導技術
研究成果の概要

ナビゲーターは脳外科手術に不可欠だが、いくつかの問題もある。それらの問題を克服するために、全手術室追跡機能を備えた拡張現実型ナビゲーターを開発した。あらかじめMRI / CTから頭蓋内構造の3D画像を抽出。患者頭部を3D追跡されたタブレットPCの背面カメラで撮影し、3D画像を頭部の動画に重畳する。重畳は各方向から連続的に行い患者頭部が透けるように頭蓋内のオリエンテーションが得られる。ファントム実験での精度は約1mm。32例の腫瘍切除手術中の評価では精度約2mm、皮切、開頭位置決定、頭蓋内腫瘍の位置確認に有用であった。断面表示、トラクトグラフィーの表示、顕微鏡下の手術にも対応予定である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ナビゲーターは脳外科手術に不可欠となっているが、手術の円滑な進行を妨げるいくつかの問題がある。外科医は、術野の外にあるPCモニタに目をやり、術野に合うようにMRI / CTの方向を頭の中で回転させることが必要とされる。このような問題を克服するために、全手術室追跡機能を備えた拡張現実型ナビゲーションシステムを開発した。本システムの主な利点は、それが従来の点対点のナビゲーションとは対照的に3次元で直感的なナビゲーションが可能となった点にある。
近い将来実用化される外視鏡システムや、ヘッドマウントディスプレイなどにもそのまま応用できる大きな利点がある。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] The Trans-Visible Navigator: A See-Through Neuronavigation System Using Augmented Reality.2016

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, Eiju, et al.
    • 雑誌名

      World neurosurgery

      巻: 87 ページ: 399-405

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Trans-Visible Navigator: A See-Through Neuronavigation System Using Augmented Reality.2016

    • 著者名/発表者名
      Watanabe E, Satoh M, Konno T, Hirai M, Yamaguchi T.
    • 雑誌名

      World Neurosurg. 87, 399-405, 2016

      巻: 87 ページ: 399-405

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 拡張現実型ニューロナビゲータの使用経験と鏡視下手術への展開2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤信、中嶋剛、宮田五月、山口崇、益子敏弘、川合謙介、渡辺英寿
    • 学会等名
      第27回脳神経外科手術と機器学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 拡張現実型を用いたナビゲータ-Trans-Vsible Navigatorの開発と鏡視下手術への展 開2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤信、渡辺英寿,川合謙介
    • 学会等名
      第18回日本術中画像情報学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 拡張現実型ニューロナビゲーターTrans-Visible Navigator の開発 真に実用的なシステムを目指して2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤信,大谷啓介,渡辺英寿,川合謙介
    • 学会等名
      第77回日本脳神経外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 拡張現実を用型ニューロナビゲータの使用経験と鏡視下手術への展開2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤信、渡辺英寿 et al.
    • 学会等名
      第76回日本脳神経外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 拡張現実を用いた新型ニューロナビゲーターの臨床応用と今後の展開2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤信、渡辺英寿 et al.
    • 学会等名
      第17回日本術中画像情報学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 拡張現実を用いた新型ニューロナビゲーターの臨床応用と有用性.2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤信、渡辺英寿 他
    • 学会等名
      日本脳神経外科学会第75回学術総会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡市)
    • 年月日
      2016-09-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 新型ニューロナビゲーションシステムTrans-Visible Navigation System (TVN)の開発とその臨床応用2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤 信、中嶋 剛、紺野 武彦、山口 崇、平井 真洋、渡辺 英寿、川合 謙介
    • 学会等名
      脳神経外科手術と機器学会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2016-03-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 拡張現実とモーションキャプチャーを応用した新型ニューロナビゲーターの開発と臨床応用2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤 信、中嶋 剛、手塚正幸、黒田林太郎、小針隆志、斎藤春菜、小熊啓文、紺野武彦、横田英典、山口 崇、益子敏弘、渡辺英寿
    • 学会等名
      日本脳神経外科学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-10-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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