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2021 年度 実施状況報告書

スモールデータ駆動型機械学習による仮想頭蓋底手術シミュレーションシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K09500
研究機関帝京大学

研究代表者

辛 正廣  帝京大学, 医学部, 教授 (70302726)

研究分担者 金 太一  東京大学, 医学部附属病院, 特任准教授 (90447392)
河島 真理子  東京大学, 医学部附属病院, 助教 (40803664)
新谷 祐貴  東京大学, 医学部附属病院, 助教 (20844616)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード頭蓋底手術 / 機械学習 / 仮想現実 / 拡張現実 / シミュレーション
研究実績の概要

① 頭蓋底病 に する術前画像の機械学習については、機械学習による病理診断において、国際的にも機械学習による鑑別がトピックとなっている脊索腫と軟骨肉腫の鑑別(CTやMRI上、肉眼的鑑別が困難であるが、前者は再発率の高い悪性腫瘍、後者は良性腫瘍)が行えるかどうかについて 検証を行い、スモールデータを元にした学習でも、90%以上の正確さをもってこれらの鑑別が行えるレベルに達した。良好な成果が達成されるに至ったため、現在、国際誌に投稿しており、2回目のrevisionを通過したところである。
② CTやMRIなどのDICOM画像を速やかに自動で融合できるような、システムの利用により、より短時間でのシミュレーションモデルの作成が可能となっており、症例検討や手術中の3Dアトラスに耐えうるモデル作成技術が完成し、検証を行っている。これらを頭蓋底腫瘍を有する患者の手術所見と、実際の手術で比較検討することで、術前画像の立体的把握と術中の解剖構造の把握にが可能となり、現在有用性についての結果が出つつある。これらについては、一定の成果を、論文として作成し、複数の国際誌にacceptされている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

予定していた上記、①と②については論文や学術発表などでの成果発表ができるようになっているが、VR(仮想現実)モデルを、更に進化させ、手術室で使用するAR(拡張現実)モデルへと発展させることを開始するに至っており、これらをさらに遂行していく予定である。

今後の研究の推進方策

機械学習技術による病態予測分析結果とVR-3Dもでるを融合することで、手術室での利用が可能な、頭蓋底手術用シミュレーションシステムの完成と実用をめざす。
スモールデータを用いた機械学習による術前予測については、臨床応用の有効性について、いくつか成果が出始めており、VR(仮想現実)モデルを、手術室で使用するAR(拡張現実)モデルへと進展させることのできる可能性がでてきたため、これらをさらに進めて、成果を発表していく予定である。

次年度使用額が生じた理由

本研究をさらに進展させる計画を考案し、これらを遂行するために研究期間の延長が必要であったため。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Endoscopic extended transclival approach for lower clival meningioma2022

    • 著者名/発表者名
      Ai Kawaguchi, Masahiro Shin, Hirotaka Hasegawa, Yuki Shinya, Masaaki Shojima, Kenji Kondo
    • 雑誌名

      World Neurosurg

      巻: May 2;S1878-8750(22) ページ: 568

    • DOI

      10.1016/j.wneu.2022.04.115.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Dose Radiosurgery Targeting the Primary Tumor Sites Contributes to Survival in Patients With Skull Base Chordoma2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shinya, Hirotaka Hasegawa, Masahiro Shin, Mariko Kawashima, Tomoyuki Koga, Shunya Hanakita, Atsuto Katano, Takehiro Sugiyama, Yuki Nozawa, Nobuhito Saito
    • 雑誌名

      Int J Radiat Oncol Biol Phys.

      巻: Feb 26;S0360-3016(22) ページ: 172-179

    • DOI

      10.1016/j.ijrobp.2022.02.024.

    • 査読あり
  • [学会発表] Educational Session How to manage the complication of endoscopic skull base surgery: Preservation of the vasucular structure2022

    • 著者名/発表者名
      辛 正廣
    • 学会等名
      World Federation of Neuro-Oncology Society 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 錐体斜台部病変に対する神経内視鏡下経鼻頭蓋底手術における止血のテクニック2021

    • 著者名/発表者名
      辛 正廣
    • 学会等名
      第80回日本脳神経外科学会総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 海綿静脈洞浸潤性頭蓋底腫瘍に対する神経内視鏡下外側拡大蝶形骨洞手術2021

    • 著者名/発表者名
      辛 正廣
    • 学会等名
      第80回日本脳神経外科学会総会
  • [学会発表] Endoscopic transsphenoidal anterior petrosal and transmastoid posterior petrosal approach2021

    • 著者名/発表者名
      辛 正廣
    • 学会等名
      Interactive Training for Endoscopic Skull Base Surgery 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 経鼻内視鏡頭蓋底手術「内視鏡ならではのポイント」 後頭蓋窩病変に対する内視鏡下頭蓋底手術2021

    • 著者名/発表者名
      辛 正廣
    • 学会等名
      第28回日本神経内視鏡学会
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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