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2015 年度 実施状況報告書

画像認識による新しい3次元動作追跡法を用いた3D内視鏡手術教育システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K01330
研究機関神戸大学

研究代表者

金治 新悟  神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (10637052)

研究分担者 角 泰雄  神戸大学, 医学(系)研究科(研究院), 特命准教授 (00529521)
中村 哲  神戸大学, 医学部附属病院, 講師 (10403247)
掛地 吉弘  神戸大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80284488)
大竹 義人  奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 准教授 (80349563)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードコンピュータ外科学 / 3D内視鏡 / 腹腔鏡トレーニング / 画像認識による3次元動作追跡法 / 反射用マーカーによる3次元動作追跡法
研究実績の概要

本研究は,3-Dimensional (以下,3D) 内視鏡において立体視の有用性を示し,器具先端の画像認識による3次元動作追跡法を開発することを目的とする。さらに画像認識を用いた手術操作の3次元軌跡データから教育システムを構築する。具体的には,3D内視鏡を用いて立体視が手術操作にもたらす有用性を,3Dモニターでの器具先端の操作軌跡距離が2D に比べて短いことで明らかする。3次元動作追跡法として画像認識を用いる新しい方法を開発し,この追跡精度が反射用マーカーを用いる従来の方法に対して劣らないことを検証する。さらに,手術器具先端を画像認識することで3次元動作追跡し,術者ごとの手術操作を3D軌跡データとしてデータベース化する。これにより,熟練者による模範モデルを確立し,3D 内視鏡手術の新しい教育システムを開発する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

トレーニングボックスの実験にて3Dモニターでの器具先端操作軌跡距離が2D モニターに比べて短いことを明らかした(論文投稿中)。さらに,鉗子先端の画像認識による3次元動作追跡法のアルゴリズムを開発することができた。実際の手術映像に本アルゴリズムを使用するにあたり,基礎実験を行っている。

今後の研究の推進方策

トレーニングボックスにおいて反射用マーカー法で鉗子先端の3次元動作解析を行った画像データを用いて,画像認識による鉗子先端の動作追跡を行う。Annotationと機械学習を行うことで,画像認識を用いた3次元動作追跡法の精度を調整する。従来の反射用マーカー認識法の追跡精度と同等,もしくはそれ以上のレベルで,トレーニングボックスでの画像認識を用いた3次元動作追跡法を確立させる。

次年度使用額が生じた理由

購入機器の価格の値下げによるもの。

次年度使用額の使用計画

次年度の実験器具の作成に使用する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Can the intraoperative leak test prevent postoperative leakage of esophagojejunal anastomosis after total gastrectomy?2015

    • 著者名/発表者名
      Kanaji S, Ohyama M, Yasuda T, Sendo H, Suzuki S, Kawasaki K, Tanaka K, Fujino Y, Tominaga M, Kakeji Y.
    • 雑誌名

      Surg Today.

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Segmentation of Surgical Instruments from RGB-D Endoscopic Images using Convolutional Neural Networks: Preliminary Experiments towards Quantitative Skill Assessment.2016

    • 著者名/発表者名
      Hiasa, Y., Suzuki, Y., Reiter, A., Otake, Y., Nishi, M., Harada, H., Koyama, K., Kanaji, S., Kakeji, Y., Sato, Y.
    • 学会等名
      生体医用画像研究会第 3 回若手発表会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-03-12 – 2016-03-12
  • [学会発表] 要望演題(ビデオ)2-2 研修医・専門医によるリンパ節郭清術ビデオ22015

    • 著者名/発表者名
      金治 新悟
    • 学会等名
      第28回日本内視鏡外科学会総会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-12-10 – 2015-12-12
    • 招待講演
  • [学会発表] 新しい3次元動作解析システムを用いた内視鏡手術の技術分析 - 3Dと2Dモニターにおける鉗子操作の比較検討 -2015

    • 著者名/発表者名
      西 将康、金治 新悟、原田 仁、音羽 泰則、瀧口 豪介、山本 将士、金光 聖哲、山下 公大、押切 太郎、角 泰雄、中村 哲、鈴木 知志、掛地 吉弘
    • 学会等名
      第28回日本内視鏡外科学会総会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-12-10 – 2015-12-12
  • [学会発表] 3D内視鏡を用いた腹腔鏡下胃全摘術の有用性2015

    • 著者名/発表者名
      金治 新悟、鈴木 知志、山本 将士、安田 貴志、中村 哲、藤野 泰宏、富永 正寛、掛地 吉弘
    • 学会等名
      第45回胃外科・術後障害研究会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-11-06 – 2015-11-07
    • 招待講演
  • [学会発表] 3D映像が内視鏡外科手術にもたらす効果の検討2015

    • 著者名/発表者名
      西 将康、金治 新悟、原田 仁、山本 将士、金光 聖哲、山下 公大、角 泰雄、中村 哲、鈴木 知志、掛地 吉弘
    • 学会等名
      第24回日本癌病態治療研究会
    • 発表場所
      栃木
    • 年月日
      2015-06-25 – 2015-06-26

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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