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2018 年度 実施状況報告書

3次元画像解析とプロジェクションマッピングを用いた乳房再建手術支援システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K11549
研究機関公益財団法人がん研究会

研究代表者

矢野 智之  公益財団法人がん研究会, 有明病院 形成外科, 副部長 (40537304)

研究分担者 荒船 龍彦  東京電機大学, 理工学部, 准教授 (50376597)
鷲尾 利克  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (40358370)
水野 博司  順天堂大学, 医学部, 教授 (80343606)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード乳房再建 / プロジェクションマッピング / ナビゲーション / 手術
研究実績の概要

本年度は主に2つの実績をあげている。
1つ目が、昨年度に行っていたがん研有明病院でのマネキンを用いた事前検討の実施に基づいて行った、男性ボランティアに模擬乳房を装着して行った予備実験である。マネキンだけでは、頭部、上肢、臀部から下が切断されたモデルになっており、実際の腕の位置や臀部の位置による体幹の形状変化が捉えられないという問題があった。実際にヒトの体幹は腕の位置や臀部の座位角度で大きく形状や位置が変化し、マネキンだけでは実際に則したモデルとしては不十分であった。さらに体動の問題や呼吸性変動など、より動的な変化に対して、どのように効果的にプロジェクター画像を追随する形で投影するかなど、さらなるデータ採取と、それをもとにしたソフトウエアのバージョンアップ、プロジェクターを用いた投影上の工夫に対する知見が得られた。
二つ目に共同研究者である荒船のチームと合同で2018年に様々な学会において、本研究の開発中のソフトウエアと運用に関する発表を行い、学会上からのフィードバックを得た。具体的には形成外科領域、工学領域にて合わせて6演台の報告を行い、そのうち1演題はThe14th Korean-Japan Congress of Plastic and Reconstrtuctive Surgeryという国際学会での発表であった。さらにこれを発展させ、1本の和文論文として成果を報告した。さらに、荒船チームの院生である柳沼が生体医工学シンポジウムにてベストリサーチアワードを受賞するという形で、我々の研究成果が生体医工学の分野にて一定の評価を受けるという形に至った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

現在、マネキンを用いた事前検討で3次元画像データ取得のノウハウが蓄積されている。さらに男性ボランティアに模擬乳房を装着して、体動や呼吸変動がある中での、3次元データの採取を行う際の術前、術中、術後相同性、再現性を得るためのレジストレーション用ボディマーカーの選定と妥当性の検討も済んでいる。さらに3次元データを一定のlayer(layer1~layer n)に切り出した2次元平面上で比較対象点をID1, ID2, ID3,…とマーキングし、その移動距離n1,n2,n3,…を計測し、視覚的に捉えやすいようにカラーマッピング化、可視化させるための自動化ソフトウエアもバージョンバップが行われている。またこの差分画像を実空間のプロジェクタ投影座標視点から見た映像に変形させ、乳房表面位置へ投影するシステムも既に開発済みであり、実際の男性ボランティアにおいて体動や呼吸変動がある中での投影画像の追随などより実臨床に近い形での事前検討も終えている。ハードウエアの準備、ソフトウエアの開発としては臨床実験に進める状態にある。
次の段階として臨床での実地データの採取、それによるフィードバックを行い、さらなるシステムの改善を進める段階にある。しかしながら、前回と同様第1段階のSRBを通過し、IRBの修正後申請を行なっている状況であり、このIRB申請で複数の修正再申請が重なっており、倫理委員会を通じた実臨床での実地が行えていない状況である。よって「やや遅れている」という判断となった。

今後の研究の推進方策

昨年に引き続き、今後の研究の推進方策としては、第1に倫理審査(IRB)の承認を目指している。倫理審査にて承認を得ることで、実際に臨床研究を開始することが可能となり、現在準備しているハードウエア構成のチェックが可能となり、またバージョンアップを終えたソフトウエアの運用、実際上の問題点と改善点が明らかとなる。臨床症例での蓄積を得ることで、ソフトウエアの完成形を目指す。当院の倫理委員会の審査の通過のために、当院の臨床研究開発センター企画品質管理部門の助言を得ながら、対応を行っているところである。

次年度使用額が生じた理由

最終年度にあたるために、本年度は倫理委員会審査(IRB)の承認が得た後の実地研究が進む見込みである。実際の実地に進むと、予備実験では想定していなかったシステムの改良や物品の購入が必要になることが予想され、そのための予備資金として次年度使用額が生じている。また実際には初年度に基本物品が整備され、2年目ではそれを用いた主にソフトウエア上のバージョンバップが主であったために、大きな物品購入の必要がなかったという背景もある。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] プロジェクションマッピングを用いた再建術中乳房形状差情報提示システム2018

    • 著者名/発表者名
      柳沼ひかる, 中野祐樹,鈴木孝司,千葉慎二,鷲尾利克,矢野智之,荒船龍彦
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 56 ページ: 141-148

    • DOI

      10.11239cjsmbe.56.141

    • 査読あり
  • [学会発表] 可搬型プロジェクションマッピングを用いた乳房再建術中支援システム2019

    • 著者名/発表者名
      柳沼ひかる, 鈴木孝司, 千葉慎二, 鷲尾利克, 矢野智之, 荒船龍彦
    • 学会等名
      第28回ライフサポート学会フロンティア講演会
  • [学会発表] プロジェクションマッピングを用いた乳房再建術中支援システム2018

    • 著者名/発表者名
      柳沼ひかる, 中野祐樹, 千葉慎二, 鈴木孝司, 鷲尾利克, 矢野智之, 清水大輔, 荒船龍彦
    • 学会等名
      第61回日本形成外科学会総会・学術集会
  • [学会発表] Breast reconstruction surgery assist system using projection mapping2018

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Yaginuma, Takashi Suzuki, Shinji Chiba, Toshikatsu Washio, Tomoyuki Yano, Tatsuhiko Arafune
    • 学会等名
      The 14th Korea-Japan Congress of Plastic and Reconstructive Surgery
  • [学会発表] 乳房再建術における術中支援プロジェクションマッピングシステム2018

    • 著者名/発表者名
      柳沼ひかる, 千葉慎二, 鈴木孝司, 鷲尾利克, 矢野智之, 荒船龍彦
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会大会
  • [学会発表] プロジェクションマッピングシステムを用いた乳房再建術中支援システム2018

    • 著者名/発表者名
      柳沼ひかる, 鈴木孝司, 千葉慎二, 鷲尾利克, 矢野智之, 荒船龍彦
    • 学会等名
      第34回ライフサポート学会大会・LIFE2018
  • [学会発表] 三次元計測とプロジェクションマッピングを用いた乳房再建術中支援システム2018

    • 著者名/発表者名
      柳沼ひかる, 鈴木孝司, 千葉慎二, 鷲尾利克, 矢野智之, 荒船龍彦
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2018

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公開日: 2019-12-27  

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