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脳神経外科手術への応用を目指した新規AR型3次元画像診断法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K10802
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 脳神経外科学
研究機関大阪医科大学

研究代表者

田村 陽史  大阪医科大学, 医学部, 非常勤講師 (90247859)

研究分担者 川端 信司  大阪医科大学, 医学部, 准教授 (20340549)
平松 亮  大阪医科大学, 医学部, 講師 (40609707)
古瀬 元雅  大阪医科大学, 医学部, 准教授 (70340560)
池田 直廉  大阪医科大学, 医学部, 講師 (50434775)
板宮 朋基  愛知工科大学, 工学部, 教授(移行) (60583896)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード神経画像診断学 / 脳外科手術機器 / 拡張現実 / 3次元診断画像 / 手術支援 / 画像誘導下診療 / 脳神経外科 / シミュレーション / コンピューター支援外科 / 携帯端末
研究成果の概要

新規AR型3次元画像診断法を提案し試作・試用を計画した本研究では、術野投影型のAR支援手術機器を作成し有用性を検証した。また同時に3Dプリントで作成した卓上モデルへ投影や、ゴーグル型VR用端末に応用する研究を実施した。没入感による実体験が可能となり、事前に術野以上の情報を直感的に捉えるうえで非常に有用なものとなる。これらをビデオシースルーとし、3Dカメラ連動の簡易型ARに応用する試みを行うことで、技術的改良点を抽出し今後の成熟に向けた課題が抽出された。内視鏡手術シミュレーションシステムはマーカー認識機能を強化し、仮想手術機器の操作にAR上での表示がスムーズに追従することが確認できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本システムは、術野から隠れた解剖学的構造がどのような位置に存在するかを直感的に把握することが可能で、若手術者の教育デバイスとして有用性が確認された。また、個人の携帯端末上に本研究で試作したアプリケーションを用いて表示・操作する手法は、手術教育・検討ツールとして実用的であった。本研究で開発したAR型デバイスは、3Dプリント実体モデルの欠点を補う非常に有用なものとなった。静的実体モデルでは実現不可能な動的要素を盛り込み改良を加えることで、個々の患者の状態に合わせたシミュレーションが可能となり、汎用性は高く外科医療技術向上の一助となるシステムとなる。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] 頭蓋内腫瘍摘出術におけるKINEVO 900を用いた3D exoscopic surgeryの有用性2018

    • 著者名/発表者名
      福村匡央, 川端信司, 池田直廉, 矢木亮吉, 吉村亘平, 黒岩敏彦
    • 雑誌名

      脳神経外科速報

      巻: 28 ページ: 1041-1046

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] AR/VRを用いた脳神経外科術前シミュレーションおよびトレーニングシステムの構築2019

    • 著者名/発表者名
      川端信司、池田直廉、片山義英、藤城高広、平松亮、田村陽史、野々口直助、古瀬元雅、板宮朋基、黒岩敏彦
    • 学会等名
      第43回日本脳神経CI学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 脳腫瘍を中心とした顕微鏡手術の現状2019

    • 著者名/発表者名
      川端信司
    • 学会等名
      第39回日本脳神経外科コングレス総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] KINEVO 900の外視鏡としての使用経験とその有用性検討2019

    • 著者名/発表者名
      福村匡央、池田直廉、川端信司、矢木亮吉、福尾祐介、朴陽太、竹内孝治、古瀬元雅、野々口直助、平松亮、黒岩敏彦、鰐渕昌彦
    • 学会等名
      第78回日本脳神経外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] HoloLensを利用したAR 型仮想内視鏡シミュレーターの有用性と今後の展望2019

    • 著者名/発表者名
      片山義英、池田直廉、川端信司、古瀬元雅、野々口直助、矢木亮吉、平松亮、板宮朋基、黒岩敏彦、鰐渕昌彦
    • 学会等名
      第78回日本脳神経外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 脳腫瘍手術の術前検討および術者教育における3次元画像の有用性2019

    • 著者名/発表者名
      池田直廉、川端信司、片山義英、矢木亮吉、古瀬元雅、野々口直助、黒岩敏彦、板宮朋基
    • 学会等名
      第43回日本脳神経CI学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] AR/VRを用いた脳神経外科術前シミュレーションおよびトレーニングシステムの構築2018

    • 著者名/発表者名
      川端信司、池田直廉、片山義英、藤城高広、平松 亮、田村陽史、野々口直助、古瀬元雅、板宮朋基、黒岩敏彦
    • 学会等名
      第42回日本脳神経CI学会総会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元 Augmented Realityを用いた脳血管手術における術前検討への応用2018

    • 著者名/発表者名
      池田直廉 川端信司 片山義英 平松亮 矢木亮吉 古瀬元雅 野々口直助 黒岩敏彦
    • 学会等名
      第48回脳卒中の外科学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ヘッドマウントディスプレイを用いた三次元augmented reality型仮想神経内視鏡シミュレーションモデルの開発2018

    • 著者名/発表者名
      片山義英, 池田直廉, 川端信司, 藤城高広, 野々口直助, 古瀬元雅, 平松亮, 田村陽史, 板宮朋基, 黒岩敏彦
    • 学会等名
      日本脳神経外科学会第77回学術総会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Virtual RealityおよびAugment Realityを用いた脳腫瘍手術における3次元画像術 前シミュレーションの有用性と問題点2018

    • 著者名/発表者名
      池田直廉, 川端信司, 片山義英, 藤城高広, 平松 亮, 田村陽史, 野々口直助, 古瀬元雅, 板宮朋基, 黒岩敏彦
    • 学会等名
      第23回日本脳腫瘍の外科学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 術中CTを用いたナビゲーションシステム・オートレジストレーションの正確性の検討2018

    • 著者名/発表者名
      片山義英, 池田直廉, 古瀬元雅, 川端信司, 辻優一郎, 二村元, 大村直己, 藤城高広, 野々口直助, 黒岩敏彦
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元立体視画像を用いた脳腫瘍手術シミュレーションの有用性2017

    • 著者名/発表者名
      川端信司,池田直廉,古瀬元雅,平松 亮,田村陽史,宮地 茂,黒岩敏彦
    • 学会等名
      第40回日本脳神経CI学会
    • 発表場所
      鹿児島サンロイヤルホテル(鹿児島県鹿児島市)
    • 年月日
      2017-03-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 術中新型多面検出器CT支援脳腫瘍手術の初期経験2017

    • 著者名/発表者名
      池田直廉,古瀬元雅,田村陽史,川端信司,野々口直助,藤城高広,高井 聡,黒岩敏彦
    • 学会等名
      第40回日本脳神経CI学会
    • 発表場所
      鹿児島サンロイヤルホテル(鹿児島県鹿児島市)
    • 年月日
      2017-03-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 術中CTを用いたナビゲーションのautomatic intraperative registrationの使用経験2017

    • 著者名/発表者名
      古瀬元雅,池田直廉,野々口直助,川端信司,田村陽史,黒岩敏彦
    • 学会等名
      第40回日本脳神経CI学会
    • 発表場所
      鹿児島サンロイヤルホテル(鹿児島県鹿児島市)
    • 年月日
      2017-03-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Intraoperative computed tomography (iCT) for neurosurgery2017

    • 著者名/発表者名
      Shinji KAWABATA、Naokado IKEDA、Motomasa FURUSE、Toshihiko KUROIWA
    • 学会等名
      13th International Conference on Cerebrovascular Surgery
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Developing Technique for Peri-operative Assistance with Three-dimensional Virtual and Augmented Reality Images for cerebrovascular Surgery2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshihide Katayama、Naokado Ikeda、Shinji Kawabata、Takahiro Fujishiro、Motomasa Furuse、Yoji Tamura、Tomiki Itamiya、Toshihiko Kuroiwa
    • 学会等名
      13th International Conference on Cerebrovascular Surgery
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多種ワークステーションによる脳腫瘍術前術中3次元シミュレーション画像の検討- 現状と今後の展望 -2017

    • 著者名/発表者名
      片山義英、池田直廉、川端信司、藤城高広、古瀬元雅、田村陽史、板宮朋基、黒岩敏彦
    • 学会等名
      日本脳神経外科学会第76回学術総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 脳腫瘍手術における3次元立体視画像を用いたシミュレーションの有用性2016

    • 著者名/発表者名
      川端信司,片山義英,池田直廉,古瀬元雅,田村陽史,黒岩敏彦
    • 学会等名
      第21回日本脳腫瘍の外科学会
    • 発表場所
      虎ノ門ヒルズフォーラム(東京都港区)
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 内視鏡的下垂体腫瘍摘出術におけるマルチモダリティを利用した術前術中の支援の有用性と限界2016

    • 著者名/発表者名
      池田直廉,川端信司,古瀬元雅,田村陽史,箸方宏州,西田南海子,後藤正憲,岩崎孝一,黒岩敏彦
    • 学会等名
      第21回日本脳腫瘍の外科学会
    • 発表場所
      虎ノ門ヒルズフォーラム(東京都港区)
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 脳血管外科における3次元立体視画像を用いたシミュレーションの有用性2016

    • 著者名/発表者名
      川端信司,平松 亮,池田直廉,田村陽史,宮地 茂,黒岩敏彦
    • 学会等名
      第45回日本脳卒中の外科学会学術集会
    • 発表場所
      ロイトン札幌(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-04-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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