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バーチャルリアリティー機能を搭載した関節鏡ナビゲーションシステムの開発と臨床応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K12104
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分90130:医用システム関連
研究機関大阪大学

研究代表者

岡 久仁洋  大阪大学, 医学系研究科, 助教 (50724085)

研究分担者 田中 啓之  大阪大学, 医学系研究科, 特任教授(常勤) (00432542)
岡田 潔  大阪大学, 医学系研究科, 特任准教授 (40576279)
村瀬 剛  大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (50335361)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードコンピューター支援手術 / ナビゲーション / 手術シミュレーション / バーチャルリアリティー / 関節鏡 / 手術シュミレーション
研究成果の概要

肘関節におけるナビゲーションの空間認識精度1mm未満を達成するためのプロトコールを作成した。上腕骨は0.96mm、尺骨は0.85mmの精度を確立することができた。手術シミュレーションの有用性を検証するために、病変部位を可視化した実物大造形モデルを参考に手術を実施し、術後可動域などの臨床評価により有用性を確認した。臨床前検証の最終段階である、変形性肘関節症の模擬骨を用いた模擬手術による本システムの安全性と精度の検証を行った。病変切除精度は1.28mm、病変切除量は108%で、術者による差はなく、高精度の手術が標準的に行える可能性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

変形性肘関節症に対する肘関節鏡は難易度の高い手術であり、熟練した術者であっても的確に病変を切除することは困難であり、その治療成績には限界がある。本研究で得られた結果により、バーチャルリアリティーを用いた関節鏡ナビゲーションシステムは術者の技量によらない術前計画通りの手術が可能となり肘関節鏡手術の正確性・実用性・安全性・簡便性を示すことができた。本システムは、手術の精度を向上させるだけでなく、手術初心者に対してのトレーニングツールとしても使用できる。これらは、治療成績の向上、治療の標準化に寄与するだけでなく、医療機器分野の技術革新にもつながると期待できる。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (18件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Utility of a Three Dimensional Printed Color-coded Bone Model to Visualize Impinging Osteophytes for Arthroscopic Debridement Arthroplasty in Elbow Osteoarthritis2021

    • 著者名/発表者名
      Shigi Atsuo、Oka Kunihiro、Tanaka Hiroyuki、Shiode Ryoya、Murase Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Shoulder and Elbow Surgery

      巻: - 号: 5 ページ: 1152-1158

    • DOI

      10.1016/j.jse.2020.12.002

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Arthroscopic Debridement of Elbow Osteoarthritis Using CT-Based Computer-Aided Navigation Systems Is Accurate2021

    • 著者名/発表者名
      Shiode Ryoya、Oka Kunihiro、Shigi Atsuo、Miyamura Satoshi、Tanaka Hiroyuki、Mae Tatsuo、Murase Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Arthroscopy, Sports Medicine, and Rehabilitation

      巻: 3 号: 6 ページ: e1687-e1696

    • DOI

      10.1016/j.asmr.2021.07.025

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 2D-3D reconstruction of distal forearm bone from actual X-ray images of the wrist using convolutional neural networks2021

    • 著者名/発表者名
      Shiode Ryoya、Kabashima Mototaka、Hiasa Yuta、Oka Kunihiro、Murase Tsuyoshi、Sato Yoshinobu、Otake Yoshito
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 15249-15249

    • DOI

      10.1038/s41598-021-94634-2

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Artificial intelligence to diagnosis distal radius fracture using biplane plain X-rays2021

    • 著者名/発表者名
      Oka Kunihiro、Shiode Ryoya、Yoshii Yuichi、Tanaka Hiroyuki、Iwahashi Toru、Murase Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Orthopaedic Surgery and Research

      巻: 16 号: 1 ページ: 694-694

    • DOI

      10.1186/s13018-021-02845-0

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computer-Aided Assessment of Displacement and Reduction of Distal Radius Fractures2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshii Yuichi、Totoki Yasukazu、Shigi Atsuo、Oka Kunihiro、Ogawa Takeshi、Murase Tsuyoshi、Ishii Tomoo
    • 雑誌名

      Diagnostics

      巻: 11 号: 4 ページ: 719-719

    • DOI

      10.3390/diagnostics11040719

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Degenerative changes in the elbow joint after radial head excision for fracture: quantitative 3-dimensional analysis of bone density, stress distribution, and bone morphology2021

    • 著者名/発表者名
      Miyamura Satoshi、Lans Jonathan、Murase Tsuyoshi、Oka Kunihiro、Chen Neal C.
    • 雑誌名

      Journal of Shoulder and Elbow Surgery

      巻: 30 号: 5 ページ: e199-e211

    • DOI

      10.1016/j.jse.2020.09.035

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 脛骨遠位骨端線部分早期閉鎖に対しCT骨モデルより作製したカスタムメイド手術ガイドと骨髄内視鏡を併用し骨性架橋切除を行った1例2021

    • 著者名/発表者名
      小西 克侑, 岩橋 徹, 岡 久仁洋, 田中 啓之, 村瀬 剛, 岡田 誠司
    • 雑誌名

      中部日本整形外科災害外科学会雑誌

      巻: 64 ページ: 461-462

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Validation of the registration accuracy of navigation-assisted arthroscopic debridement for elbow osteoarthritis2019

    • 著者名/発表者名
      Shigi Atsuo、Oka Kunihiro、Tanaka Hiroyuki、Abe Shingo、Miyamura Satoshi、Takao Masaki、Mae Tatsuo、Yoshikawa Hideki、Murase Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Shoulder and Elbow Surgery

      巻: 28 号: 12 ページ: 2400-2408

    • DOI

      10.1016/j.jse.2019.06.009

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 前腕変形による外反肘に対し上腕骨で矯正骨切りを施行した1例2022

    • 著者名/発表者名
      金本 岳, 岡 久仁洋, 塩出 亮哉, 岩橋 徹, 田中 啓之, 村瀬 剛
    • 学会等名
      第34回日本肘関節学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Intensity Based Biplane 2D3D Registration法を用いた生体内3次元前腕回旋動態の再現2022

    • 著者名/発表者名
      塩出 亮哉, 岡 久仁洋, 阿部 真悟, 数井 ありさ, 山本 夏希, 岩橋 徹, 田中 啓之, 村瀬 剛
    • 学会等名
      第34回日本肘関節学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 内反肘に合併する肘関節外側不安定性2022

    • 著者名/発表者名
      岡 久仁洋, 塩出 亮哉, 数井 ありさ, 岩橋 徹, 田中 啓之, 村瀬 剛
    • 学会等名
      第34回日本肘関節学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 手関節外科におけるコンピューター支援技術の開発と臨床応用2021

    • 著者名/発表者名
      岡 久仁洋, 塩出 亮哉, 数井 ありさ, 村瀬 剛
    • 学会等名
      第12回日本手関節外科ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] コンピューター支援による上肢骨疾患に対する治療-変形・偽関節・関節症・骨粗鬆症など-2021

    • 著者名/発表者名
      岡 久仁洋
    • 学会等名
      第5回兵庫県整形外科医会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 小児整形外科領域の基礎研究-その進歩と未来への展望- 小児前腕骨折後の変形治癒に対する三次元コンピュータシミュレーションを用いたアプローチ2021

    • 著者名/発表者名
      村瀬 剛, 岡 久仁洋, 塩出 亮哉, 数井 ありさ, 三木 亮, 岩橋 徹, 田中 啓之, 岡田 誠司
    • 学会等名
      第94回日本整形外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Artificial intelligence(AI)による橈骨遠位端骨折の自動診断2021

    • 著者名/発表者名
      岡 久仁洋, 塩出 亮哉, 数井 ありさ, 田中 啓之, 岩橋 徹, 吉井 雄一, 村瀬 剛
    • 学会等名
      第64回日本手外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 3D morphometric analysis of carpal deformity in dorsally angulated distal radius malunions2021

    • 著者名/発表者名
      Tee Sia Wei, 岡 久仁洋, 村瀬 剛
    • 学会等名
      第64回日本手外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Intensity Based Biplane 2D3D Registration法を用いた前腕骨幹部骨折変形治癒の回旋制限の解析2021

    • 著者名/発表者名
      塩出 亮哉, 岡 久仁洋, 数井 ありさ, 岩橋 徹, 田中 啓之, 村瀬 剛, 阿部 真悟
    • 学会等名
      第64回日本手外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 橈骨遠位部関節軟骨及び軟骨下骨の三次元解析2021

    • 著者名/発表者名
      宮村 聡, 岡 久仁洋, 塩出 亮哉, 数井 ありさ, 田中 啓之, 轉法輪 光, 島田 幸造, 村瀬 剛
    • 学会等名
      第64回日本手外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Langenskiold法におけるカスタムメイドガイド及び関節鏡の有用性について 橈骨遠位端早期閉鎖の1例2021

    • 著者名/発表者名
      宮村 聡, 田中 啓之, 岡 久仁洋, 轉法輪 光, 島田 幸造, 村瀬 剛
    • 学会等名
      第64回日本手外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 3Dシミュレーションに基づいた橈骨遠位端骨折変形治癒の治療2021

    • 著者名/発表者名
      村瀬 剛, 岡 久仁洋, 塩出 亮哉, 数井 ありさ, Tee Sia Wei, 岩橋 徹, 田中 啓之, 宮村 聡, 阿部 真悟, 信貴 厚生
    • 学会等名
      第64回日本手外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 橈骨遠位端骨折後背屈変形が手関節に及ぼす影響 軟骨下骨骨密度と関節面ストレスの変化2021

    • 著者名/発表者名
      数井 ありさ, 岡 久仁洋, 塩出 亮哉, 田中 啓之, 岩橋 徹, 村瀬 剛
    • 学会等名
      第64回日本手外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 脛骨遠位骨端線部分早期閉鎖に対しCT骨モデルより作製したカスタムメイド手術ガイドと骨髄内視鏡を併用し骨性架橋切除を行った1例2021

    • 著者名/発表者名
      小西 克侑, 岩橋 徹, 岡 久仁洋, 田中 啓之, 村瀬 剛, 岡田 誠司
    • 学会等名
      第136回中部日本整形外科災害外科学会・学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 変形性肘関節症に対する関節鏡視下手術へのnavigation systemの応用:模擬骨を用いた手術精度検証2021

    • 著者名/発表者名
      塩出 亮哉、岡 久仁洋、信貴 厚生、数井 ありさ、岩橋 徹、田中 啓之、村瀬 剛
    • 学会等名
      第33回日本肘関節学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 変形性肘関節症鏡視下術へのnavigation systemの応用:模擬骨を用いた手術精度検証2020

    • 著者名/発表者名
      塩出 亮哉、岡 久仁洋、信貴 厚生、数井 ありさ、岩橋 徹、田中 啓之、村瀬 剛
    • 学会等名
      第32回日本肘関節学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工知能(AI)を用いた2方向単純X線写真撮影のみによる前腕遠位部3次元骨モデル構築-2D3D再構成-2019

    • 著者名/発表者名
      塩出 亮哉 岡 久仁洋 宮村 聡 数井 ありさ 岡田 潔 田中 啓之 村瀬 剛
    • 学会等名
      第62回日本手外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 肘関節障害に対するバイオメカニクス解析に基づいた治療戦略2018

    • 著者名/発表者名
      岡 久仁洋 阿部 真悟 信貴 厚生 宮村 聡 塩出 亮哉 村瀬 剛
    • 学会等名
      第45回日本臨床バイオメカニクス学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 整形・災害外科2022

    • 著者名/発表者名
      塩出 亮哉 信貴 厚生, 岡 久仁洋
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      金原出版株式会社
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] Orthopaedics 【肘関節脱臼・骨折 私の治療法】肘関節脱臼(解説/特集)2021

    • 著者名/発表者名
      岡 久仁洋
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      全日本病院出版会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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