超臨場感遠隔手術訓練環境構築のための適応的・階層型埋込み柔軟物体表現と可視触化

• 研究課題/領域番号: 24500158
• 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: メディア情報学・データベース
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 田川 和義 立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構, 准教授 (40401319)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: バーチャルリアリティ / 力覚インタラクション

研究成果の概要

臓器のような，複雑な脈管分布構造や様々な力学特性を持つ組織で構成される複合材料体（非一様柔軟体）を共有可能，かつ視力覚的な相互インタラクションを可能とする，遠隔手術訓練環境の基盤となる手法を確立することを目的として，(a) 柔軟物変形の幾何学的非線形性と柔軟物内部の非一様性を効率良く考慮することが可能な適応的共回転系埋込み変形モデル，(b) 適応的共回転系埋込み表現された臓器と術具間の面接触インタラクション手法，(c) インタラクションの同時性の共有手法の考案・実装・評価を行った．

研究成果

• [雑誌論文] オンラインリメッシュ型回転抽出と変形計算による共回転系変形シミュレーションの高速化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田川和義，山田隆洋，田中弘美
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 巻: J99-D
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of Network-Based Minimally Invasive VR Surgery Simulator (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Tagawa, Hiromi T. Tanaka, Yoshimasa Kurumi, Masaru Kormori and Shigehiro Morikawa
  • 雑誌名: Stud Health Technol Inform 巻: 220 ページ: 403-406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active and Passive Haptic Training Approaches in VR Laparoscopic Surgery Training (2016)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Marutani, Toma Kato, Kazuyoshi Tagawa, Hiromi T. Tanaka, Masaru Komori, Yoshimasa Kurumi and Shigehiro Morikawa
  • 雑誌名: Stud Health Technol Inform 巻: 220 ページ: 215-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development and Application of A Novel 3D Surgical Emulator and Dynamic Surgical Textbook for New Surgery education (2015)
  • 著者名/発表者名: Kim J, Oshiro Y, Kim S, Fukunaga K, Miyamoto R, Nakayama K, Mitani J, Ohkohchi N.
  • 雑誌名: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 巻: 10 号: S1 ページ: 270-271
  • DOI: 10.1007/s11548-015-1213-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of Anomalies of Cystohepatic Duct and Artery with Ligament Using Modular Structured Organ Model in a Laparoscopic Surgery Simulator (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Tagawa, Naoko Omi, Hiromi T. Tanaka, Masaru Komori, Yoshimasa Kurumi and Sigehiro Morikawa
  • 雑誌名: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 巻: Volume 8, Supplement 1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Haptic Teaching Approaches for Laparoscopic Surgery Training (2014)
  • 著者名/発表者名: Toma Kato, Kazuyoshi Tagawa, Hiromi T. Tanaka, Yoshimasa Kurumi, Masaru Komori and Sigehiro Morikawa
  • 雑誌名: Stud Health Technol Inform 巻: Vol.196 ページ: 192-196
  • 査読あり
• [雑誌論文] 臓器異型バリエーションの構成的多重解像度モデリング (2013)
  • 著者名/発表者名: 田川和義，田中弘美，来見良誠、小森 優、森川茂廣
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 巻: Vol.J96-D, No.5 ページ: 1365-1373
  • NAID: 110009603601
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Laparoscopic Surgery Simulator Using First Person View and Guidance Force (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Tagawa, Hiromi T. Tanaka, Yoshimasa Kurumi, Masaru Komori and Sigehiro Morikawa
  • 雑誌名: Stud Health Technol Inform 巻: Vol.184 ページ: 431-435
  • 査読あり
• [雑誌論文] 直方四面体ベース・オンラインリメッシュ型非線形有限要素モデルによる効率的な変形・剥離シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 田川和義，中川智史，田中弘美
  • 雑誌名: 日本バーチャルリアリティ学会論文誌 巻: Vol.18，No.1 ページ: 73-80
  • NAID: 110009603417
  • 査読あり
• [雑誌論文] 腹腔鏡下胆嚢摘出術のVR訓練システムの構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田川和義，田中弘美，来見良誠，小森 優，森川茂廣
  • 雑誌名: 日本コンピュータ外科学会誌 巻: Vol. 14, No. 3 ページ: 340-341
  • NAID: 10031120367
  • 査読あり
• [雑誌論文] 一人称視点映像と誘導力提示による腹腔鏡下手術手技のVR訓練システム (2012)
  • 著者名/発表者名: 田川和義，田中弘美，小森 優、来見良誠、森川茂廣
  • 雑誌名: 日本VR医学会論文誌 巻: Vol. 10，No. 1 ページ: 11-18
  • NAID: 130003388615
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of Cystohepatic Duct Anomaly Using Modular Structured Organ Model in a Laparoscopic Surgery Simulator (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Tagawa, Hiromi T. Tanaka, Yoshimasa Kurumi, Masaru Komori and Sigehiro Morikawa
  • 雑誌名: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 巻: Vol. 7, Suppl. 1
  • 査読あり
• [学会発表] Remote and Low Cost VR Surgery Simulator (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Tagawa, Hiromi T. Tanaka, Masaru Komori, Yoshimasa Kurumi, Shigehiro Morikawa
  • 学会等名: IEEE Virtual Reality
  • 発表場所: Hyatt Regency Greenville hotel (USA)
  • 年月日: 2016-03-21
  • 国際学会
• [学会発表] Interaction with Virtual Objects using Deformable Hand (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichi Hirota, Kazuyoshi Tagawa
  • 学会等名: IEEE Virtual Reality
  • 発表場所: Hyatt Regency Greenville hotel (USA)
  • 年月日: 2016-03-21
  • 国際学会
• [学会発表] “Toward an adaptive embedded co-rotated and CSR-FEM based soft-tissue simulation with binary online re-mesh model (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kuriki, Kazuyoshi Tagawa, and Hiromi T. Tanaka
  • 学会等名: The 11th Joint Workshop on Machine Perception and Robotics
  • 発表場所: JR博多シティビル（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2015-11-26
  • 国際学会
• [学会発表] Hierarchical collision simulation between rigid and elastic embedded objects for realistic haptic rendering (2015)
  • 著者名/発表者名: Noriko Tani, Kazuyoshi Tagawa, and Hiromi T. Tanaka
  • 学会等名: The 11th Joint Workshop on Machine Perception and Robotics
  • 発表場所: JR博多シティビル（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2015-11-26
  • 国際学会
• [学会発表] オンラインリメッシュ型有限要素法変形計算のための最適な行列保持法の選定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 栗木 涼，田川和義，田中弘美
  • 学会等名: 第16回力触覚の提示と計算研究会
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県草津市）
  • 年月日: 2015-11-25
• [学会発表] 多地点協働手術シミュレータの開発と実地試用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田川和義，田中弘美，小森 優，来見良誠，森川茂廣
  • 学会等名: 第3回看護理工学会学術集会
  • 発表場所: 立命館大学（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-10-10
• [学会発表] 力覚提示装置による能動的・受動的訓練を通じたＶＲ腹腔鏡下シミュレータ訓練中の器具操作教示 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸谷宜史，田川和義，田中弘美，小森優，来見良誠，森川茂廣
  • 学会等名: 第3回看護理工学会学術集会
  • 発表場所: 立命館大学（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-10-10
• [学会発表] 多様なVR 術野構築のための漿膜・結合組織モデリング法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田川和義，近江奈帆子，北脇友哉，田中弘美，小森 優，来見良誠，森川茂廣
  • 学会等名: 第15回日本VR医学会学術大会
  • 発表場所: 京都大学（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-09-12
• [学会発表] VR腹腔鏡下手術訓練における力覚提示装置を用いた受動的・能動的 訓練法の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸谷宜史，加藤十磨，田川和義，田中弘美，小森 優，来見良誠，森川茂廣
  • 学会等名: 第15回日本VR医学会学術大会
  • 発表場所: 京都大学（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-09-12
• [学会発表] A Study on Corotated Deformation Model for Simulating Soft Tissue in Large Deformation (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Tagawa, Takahiro Yamada, Hiromi T. Tanaka
  • 学会等名: InMed
  • 発表場所: 立命館大学（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-09-11
  • 国際学会
• [学会発表] 変形可能な手モデルによる把持操作 (2015)
  • 著者名/発表者名: 広田光一，田川和義
  • 学会等名: 第20回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • 発表場所: 芝浦工業大学（東京都江東区）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 多様なVR術野構築のための漿膜・結合組織の半自動生成手法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田川和義，近江奈帆子，田中弘美，小森 優，来見良誠，森川茂廣
  • 学会等名: 電子情報通信学会 医用画像研究会
  • 発表場所: 三重大学（三重県津市）
  • 年月日: 2015-05-15
• [学会発表] Collision Detection and Modeling of Rigid and Deformable Objects in Laparoscopic Simulator (2015)
  • 著者名/発表者名: Mary-Clare C. Dy, Kazuyoshi Tagawa, Hiromi T. Tanaka and Masaru Komori
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging
  • 発表場所: Renaissance Orlando at SeaWorld (Orlando) (USA)
  • 年月日: 2015-02-22 – 2015-02-24
• [学会発表] Method in Collision Detection and Interaction between Rigid Surgical Tools and Deformable Organs (2014)
  • 著者名/発表者名: Mary-Clare C. Dy, Kazuyoshi Tagawa, Hiromi T. Tanaka and Masaru Komori
  • 学会等名: SIGGRAPH Asia
  • 発表場所: Shenzhen Cenvention & Exbihition Center (Shenzhen) (China)
  • 年月日: 2014-12-04
• [学会発表] Proposed Hierarchical Examination of Colliding Points between Rigid and Deformable Objects (2014)
  • 著者名/発表者名: Mary-Clare C. Dy, Kazuyoshi Tagawa, Hiromi T. Tanaka and Masaru Komori
  • 学会等名: AsiaHaptics
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば市）（茨城県）
  • 年月日: 2014-11-20
• [学会発表] A Surgery Simulator Using an Optimized Space and Time Adaptive Deformation Simulation on GPU (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kuriki, Kazuyoshi Tagawa and Hiromi T. Tanaka
  • 学会等名: AsiaHaptics
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば市）（茨城県）
  • 年月日: 2014-11-19
• [学会発表] 遠隔多地点手術シミュレータの実地試用実験 －実時間軟組織シミュレーションと手術手技の遠隔教示 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田川和義，丸谷宜史，Mary-Clare Dy，田中弘美，来見良誠，小森 優，森川茂廣
  • 学会等名: 第23回日本コンピュータ外科学会大会
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター（吹田市）（大阪府）
  • 年月日: 2014-11-08
• [学会発表] 低侵襲手術訓練システムの開発 －実時間軟組織シミュレーションと手術手技の遠隔教示 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田川和義，田中弘美，小森 優，来見良誠，森川茂廣
  • 学会等名: 第2回看護理工学会学術集会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（豊中市）（大阪府）
  • 年月日: 2014-10-04
• [学会発表] 6自由度手首力覚提示装置を用いた手術手技訓練支援のための基礎的検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤十磨，田川和義，丸谷宜史，田中弘美，神田 輝，赤羽克仁，佐藤 誠
  • 学会等名: 第19回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市）（愛知県）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] GPU上での時空間適応的変形計算の効率化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 栗木 涼，田川和義，田中弘美
  • 学会等名: 第19回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市）（愛知県）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] A Rectangular Tetrahedral Adaptive Mesh Based Corotational Deformation Model for Interactive Soft Tissue Simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Tagawa, Takahiro Yamada, Hiromi T. Tanaka
  • 学会等名: IEEE EMBC2013
  • 発表場所: 大阪府・大阪国際会議場
• [学会発表] A Semi-Automatic Modeling Approach for Serosa and Adhesion (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Tagawa, Naoko Omi, Hiromi T. Tanaka, Masaru Komori, Yoshimasa Kurumi, Shigehiro Morikawa
  • 学会等名: IEEE EMBC2013
  • 発表場所: 大阪府・大阪国際会議場
• [学会発表] オンラインリメッシュ型共回転系変形モデルを用いたインタラクティブな手術シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田隆洋，田川和義，田中弘美
  • 学会等名: 可視化情報シンポジウム
  • 発表場所: 東京都・工学院大学
• [学会発表] 時間的整合性を保証する多地点遠隔触覚協働環境の構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田川和義，備藤達郎，田中弘美
  • 学会等名: 第17回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • 発表場所: 神奈川県・慶應義塾大学 日吉キャンパス
• [学会発表] A Rectangular Tetrahedral Adaptive Mesh Based Corotational Deformation Model for Interactive Soft Tissue Simulation
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Tagawa, Takahiro Yamada and Hiromi T. Tanaka
  • 学会等名: IEEE-EMBC 2013
  • 発表場所: 大阪国際会議場（大阪府）
• [学会発表] A Semi-Automatic Modeling Approach for Serosa and Adhesion
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Tagawa, Naoko Omi, Hiromi T. Tanaka, Masaru Komori, Yoshimasa Kurumi and Shigehiro Morikaw
  • 学会等名: IEEE-EMBC 2013
  • 発表場所: 大阪国際会議場（大阪府）
• [学会発表] Adaptive and Embedded Deformation Model: An Approach for Haptic Interaction with Complex Inhomogeneous Objects
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Tagawa, Tatsuya Oishi and Hiromi T. Tanaka
  • 学会等名: IEEE-Haptics 2013
  • 発表場所: Daejeon, Korea
• [学会発表] An adaptive, co-rotated and embedded deformation model for efficient inhomogeneous soft object simulation
  • 著者名/発表者名: Takahiro Yamada, Kazuyoshi Tagawa, and Hiromi T. Tanaka
  • 学会等名: Machine Perception and Robotics 2013
  • 発表場所: 立命館大学（京都府）
• [学会発表] A Study on Transferring Veteran's Laparoscopic Surgical Techniques based on Surgical Processes using Trainee's Action Archiving System
  • 著者名/発表者名: Toma Kato, Kazuyoshi Tagawa, Takafumi Martutani, Hiromi T. Tanaka, Yoshimasa Kurumi, Masaru Komori, and Sigehiro Morikawa
  • 学会等名: Machine Perception and Robotics 2013
  • 発表場所: 立命館大学（京都府）
• [学会発表] 腹腔鏡下手術訓練のための，力覚提示システムの検討
  • 著者名/発表者名: 加藤十磨，田川和義，丸谷宜史，田中弘美，来見良誠，小森 優，森川茂廣
  • 学会等名: 第18回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • 発表場所: うめきた・グランフロント大阪（大阪府）
• [学会発表] オンラインリメッシュ型共回転系変形モデルによる実時間非線形変形計算と力覚操作への応用
  • 著者名/発表者名: 田川和義，山田隆洋，田中弘美
  • 学会等名: 第12回力触覚の提示と計算研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
• [学会発表] 非一様柔軟物の変形シミュレーションのためのオンラインリメッシュ型共回転型埋め込み変形モデル
  • 著者名/発表者名: 田川和義，山田隆洋，大石達也，田中弘美
  • 学会等名: 第13回日本VR医学会学術大会
  • 発表場所: 大阪電気通信大学（大阪府）
• [学会発表] オンラインリメッシュ型共回転系変形モデルを用いたインタラクティブな手術シミュレーション
  • 著者名/発表者名: 田川和義，山田隆洋，田中弘美
  • 学会等名: 可視化情報シンポジウム
  • 発表場所: 工学院大学（東京都）
• [学会発表] Adaptive and Embedded Deformation Model: An Approach to Haptic Interaction with Complex Inhomogeneous Elastic Objects
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Tagawa, Tatsuya Oishi, Hiromi T. Tanaka
  • 学会等名: IEEE Haptics2013
  • 発表場所: Daejeon, Korea
• [学会発表] オンラインリメッシュ型共回転系変形モデルの提案
  • 著者名/発表者名: 山田隆洋，田川和義，田中弘美
  • 学会等名: 第17回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • 発表場所: 神奈川県・慶應義塾大学 日吉キャンパス
• [学会発表] バリエーションを有するオブジェクトの構成的多重解像度モデリング
  • 著者名/発表者名: 近江奈帆子，田川和義，田中弘美，小森 優
  • 学会等名: 第17回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • 発表場所: 神奈川県・慶應義塾大学 日吉キャンパス
• [学会発表] 重畳映像と誘導力提示を用いる腹腔鏡下手術手技訓練システムの提案とその学習効果の評価
  • 著者名/発表者名: 加藤十磨，田川和義，田中弘美，小森 優，来見良誠，森川茂廣
  • 学会等名: 第17回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • 発表場所: 神奈川県・慶應義塾大学 日吉キャンパス
• [学会発表] 臓器異型に対応した腹腔鏡手術シミュレータの構築
  • 著者名/発表者名: 田川和義，田中弘美，小森 優，来見良誠，森川茂廣
  • 学会等名: 第12回日本VR医学会学術大会
  • 発表場所: 千葉県・千葉大学医学部付属病院
• [学会発表] 非一様柔軟物との力覚インタラクションのための適応的埋込み変形モデル
  • 著者名/発表者名: 大石達弥，田川和義，田中弘美
  • 学会等名: 第9回力触覚の提示と計算研究会
  • 発表場所: 大阪府・大阪大学 豊中キャンパス
• [学会発表] 非一様柔軟物の適応的埋込み変形シミュレーション
  • 著者名/発表者名: 大石達弥，田川和義，田中弘美
  • 学会等名: 第150回グラフィックスとCAD研究会
  • 発表場所: 千葉県・東京大学 柏キャンパス
• [学会発表] 臓器の埋め込み表現の要素多重化による切断シミュレーション
  • 著者名/発表者名: 近江奈帆子，田川和義，田中弘美，小森 優
  • 学会等名: 2013年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 岐阜県・岐阜大学
• [学会発表] 学習者の能動的操作を主とする腹腔鏡下手術手技の視力覚的教示手法
  • 著者名/発表者名: 加藤十磨，田川和義，田中弘美，小森 優，来見良誠，森川茂廣
  • 学会等名: 2013年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 岐阜県・岐阜大学
• [学会発表] An Adaptive and Embedded Deformation Model for Haptic Interaction with Inhomogeneous Elastic Objects
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Oishi, Kazuyoshi Tagawa, Hiromi T. Tanaka
  • 学会等名: Machine Perception and Robotics
  • 発表場所: 福岡県・九州大学
• [学会発表] Constructive Multi-Resolution Modeling for Expressing Cystohepatic Duct Anomaly in a Laparoscopic Surgery Simulator
  • 著者名/発表者名: Naoko Omi, Kazuyoshi Tagawa, Hiromi T. Tanaka, Yoshimasa Kurumi, Masaru Komori and Sigehiro Morikawa
  • 学会等名: Machine Perception and Robotics
  • 発表場所: 福岡県・九州大学
• [備考] 田川和義のホームページ
  • URL: http://www.tagawa.info
• [備考] 田川和義のホームページ
  • URL: http://www.tagawa.info
• [備考] 田川和義のホームページ
  • URL: http://www.tagawa.info
• [産業財産権] 遠隔地点間変形シミュレーションシステム及び変形シミュレーション装置 (2014)
  • 発明者名: 田川和義，田中弘美
  • 権利者名: 学校法人立命館
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-106718
  • 出願年月日: 2014-05-23
• [産業財産権] 非線形変形計算システム及び手術シミュレータ (2014)
  • 発明者名: 田川和義，田中弘美
  • 権利者名: 学校法人立命館
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-030740
  • 出願年月日: 2014-02-20