| 研究課題/領域番号 |
26289069
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| 研究機関 | 大阪電気通信大学 |
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研究代表者 |
登尾 啓史 大阪電気通信大学, 総合情報学部, 教授 (10198616)
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| 研究分担者 |
小枝 正直 大阪電気通信大学, 総合情報学部, 准教授 (10411232)
大西 克彦 大阪電気通信大学, 総合情報学部, 准教授 (20359855)
海堀 昌樹 関西医科大学, 医学部, 准教授 (30333199)
陳 延偉 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (60236841)
權 雅憲 関西医科大学, 医学部, 教授 (70225605)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 手術ナビゲーション / GPGPU / 並列処理 / 深度画像 / Zバッファリング |
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| 研究実績の概要 |
（項目１）の「術前にCT/MRIスキャンしたDICOMから３脈管や癌組織を抽出し、それらをSTL多面体に変換し、仮想肝臓STLと実肝臓の位置・姿勢および形状を合致させる。」を手動および半自動で実施した。これを自動で実施することは困難であることが実地で理解されたので、我々は少しでも人間の労力を省くことを試みた。
（項目２）の「実肝臓の挙動を深度カメラでリアルタイム計測し、その深度画像と仮想肝臓STLのzバッファが合致するよう、仮想肝臓STLを平行・回転・変形させる。」は、シミュレーションでの評価よりも実験での評価の方が良好な結果が得られたので、積極的に実験評価した。手術室において無影灯2台で術部を照射した実験では、許容精度1㎝がまだ得られていない。深度カメラの距離精度に影響するスペクトルを除去するため遮光フィルタで無影灯を蓋ったりして、許容精度1㎝の達成を目指している。
（項目３）の「肝臓表面の形状変化に伴って、肝臓内部の３脈管や癌組織のSTL多面体の頂点のZ座標を更新し、それらの多面体を独立に変形させる。」は、まだ試作の域を超えていないものの、各種の物理パラメータを変更することで一定の追従性が確認できた。
（項目４）の「メス先から3脈管および癌組織までの距離を閾値処理し、それらに過度に接近した場合、色彩・音声・振動で医師の注意を喚起する。」、および（項目５）の「直近のメス動作ベクトル、メス先端と３脈管上および癌組織上の近接2点ベクトル、およびそれらのユークリッド距離を利用することで、次に推奨されるメス動作ベクトルを実時間で医師に提示する。」はほぼ完成した。メス先と血管の距離が小さすぎて危険な場面では、背景色を代えたり、音声や振動で知らせたり、メスに取り付けたLED表示器で知らせたりした。
これらより、医師のメスを最適誘導する手術ナビゲータの試作システムが完成しつつある。
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| 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
研究室における実験では、医師から提示されている許容精度（1cm）で実肝臓と仮想肝臓の一致が達成されていた。しかし、そのシステムを、実際の手術室での無影灯2台と模造人体オクルージョン下の実験で評価したところ、実臓器と仮想臓器の移動・変形の連動精度が十分でないことが判明した。そして、この影響より、主要５項目を融合させた手術ナビゲータシステムの構築が遅延している。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず、実際の手術室での無影灯2台と模造人体オクルージョン下の実験において、実臓器と仮想臓器の移動・変形の連動精度を、医師から提示されている許容精度（1cm）に抑えることを実施する。その上で、前記の主要５項目を融合させた手術ナビゲータシステムを構築し、そのシステムの実用性をより現実的な実験で評価する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実際の手術室（無影灯2台、および実肝臓が模造人体に隠されるオクルージョン下）における実験において、実臓器と仮想臓器の移動・変形の連動精度を、医師から提示されている許容精度（1cm）に抑えられなかったことが主たる理由である。これが解決されなかったので、主要５項目を融合させた手術ナビゲータシステムの構築に取り掛かれなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
まず早急に、実際の手術室での無影灯2台と模造人体オクルージョン下の実験において、実臓器と仮想臓器の移動・変形の連動精度を、医師から提示されている許容精度（1cm）に抑える。次に、主要５項目を融合させた手術ナビゲータシステムを構築する。さらに、このシステムの実用性を、より現実的な実験で評価する。次年度は、これらに要するソフトウエア製作費、人件費・謝金、物品費、および旅費の予算を計上する。
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