| 研究課題/領域番号 |
18H04102
|
|---|
| 研究機関 | 北海道大学 |
|---|
研究代表者 |
近野 敦 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (90250688)
|
|---|
| 研究分担者 |
七戸 俊明 北海道大学, 医学研究院, 准教授 (70374353)
小水内 俊介 北海道大学, 情報科学研究科, 助教 (40708004)
辻田 哲平 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (40554473)
安孫子 聡子 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (40560660)
陳 暁帥 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (40812277)
佐瀬 一弥 東北学院大学, 工学部, 講師 (20805220)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
|
| キーワード | 手術支援 / 拡張現実 / 手術シミュレーション |
|---|
| 研究実績の概要 |
腹腔鏡手術は低侵襲で患者への負担が少ない反面，手術器具操作の自由度が制限される，器具から受ける力を術者が感じにくい，カメラに死角が存在する，出血時の止血が難しい，などの理由により高度な手術手技が要求される．本研究は，腹腔鏡手術中のヒューマンエラーを未然に防ぎ，安全性を高めつつ手術を容易にする手術支援システムを開発することを目的とする．
この目的の達成のために，研究開発項目を大きく，1手術支援システムの開発，2アニマル実験での手術支援システムの評価，に分け，小課題として，1-1手術手技の定量的評価法の確立，1-2医用画像からの臓器モデル自動生成法の確立，1-3臓器変形・発生応力実時間推定，1-4臓器プロジェクションマッピング，2-1アニマル実験での手術手技の記録と解析，2-2臓器変形，発生応力実時間推定の実験・評価，2-3手術支援システムの評価・検証，を設けた．平成30年度は1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 2-1の小課題に取り組んだ．
課題1-1, 2-1では，赤外線反射マーカーを取り付けた腹腔鏡手術器具（把持鉗子，はさみ鉗子，持針器，血管用クリップ結紮器）を用いて，40名の泌尿器科外科医（そのうち泌尿器腹腔鏡技術認定医は9名）および5名の医学生にブタ臓器を用いたリンパ節郭清と腎実質縫合を行ってもらい，熟練医師と初学者で，どのような指標で有意差が生じるのかを解析した．
課題1-2，1-3では，医用画像から臓器の有限要素モデルを「埋め込み」と呼ばれる手法で半自動的に生成する手法を開発し，その臓器有限要素モデルを用いて模擬手術での反力と変形を実時間で計算するシミュレーション技法を開発した．
課題1-4では，実時間手術シミュレーションで予測した臓器の状態を実際の患者に投影して表示する技術の開発に取り組んだ．
|
| 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
腹腔鏡手術の支援を行うためには，手術器具の動きから現在医師が行っている手術を推定する必要があるが，手術器具に簡単に取り付け可能なマーカー冶具の開発により手術中の器具の動き，交換作業を計測することが可能となった．また，合計45人の泌尿器科医の模擬手術を計測，数値化することにより，医師の技量を定量的に評価する目途が立った．この成果は，査読付き国際会議論文として投稿中である．そのほか関連技術に関して2018年度中に3件の査読付き国際会議で発表を行い，1件の査読付き国際会議に論文を投稿中であるなど，期待した成果が得られている．
|
| 今後の研究の推進方策 |
2018年度は45名の泌尿器科外科医にブタ臓器を用いたリンパ節郭清と腎実質縫合の模擬手術を行ってもらったが，この模擬手術を対象に，実時間手術シミュレーションを行い，医師の手術に対する臓器の変形・切断・剥離を推定し，その推定結果を模擬手術中のブタ臓器に重畳表示を行うことを2019年度の目標とする．2020年度，2021年度では腹腔鏡手術の対象となることが多い肝臓，胆嚢，膵臓および腹部周辺の臓器モデルを用いて，マーカー付き手術器具による医師の操作から臓器の変形，発生応力を実時間推定し，手術者に提示するシステムとして完成させる．
|
