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2015 年度 実施状況報告書

疑似触覚シミュレーションと多機能画像融合顕微鏡支援ナビゲーションの開発

研究課題

研究課題/領域番号 26670633
研究機関旭川医科大学

研究代表者

鎌田 恭輔  旭川医科大学, 医学部, 教授 (80372374)

研究分担者 竹内 文也  旭川医科大学, 医学部, 准教授 (30281835)
大城 理  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90252832)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードNeuronavigation / Florescence / Sensory feedback / Virtual reality
研究実績の概要

脳幹部近傍病変の手術には、狭い手術野内で重要構造物の位置関係把握と精密かつ、愛護的な操作が必要である。より安全な脳幹近傍部病変の手術のため術野の脳機能、脳血流情報などを顕微鏡使用下で同時観察できる装置を開発中である。本年度は特に蛍光信号処理に特化した研究を行った。蛍光信号を用いた臨床製剤は2つある。1つはインドシアニングリーン(ICG)、もう一つは5アミノレブリン酸(5ALA)である。ICGは脳血管内で発色し血流を可視化する。この時系列的な濃度変化を計測することとで、非侵襲的に脳血流計測装置を開発した。5ALAは腫瘍に特異的に取り込み630nmほどの蛍光を発する。この蛍光強度を顕微鏡搭載分光器で分光して、蛍光強度を定量した。定量したサンプルを液体窒素内に保存し、組織サンプル内の代謝産物、酵素の定量をおこなっている。本法は光光線療法の原理に類似し、今後の腫瘍治療効果の解明に役立つものと期待できる。ICG血流計測ソフトウエアでは覚醒下手術にも応用して、言語課題遂行時には前頭、側頭言語野の血流速が早くなることを確認している。本年は顕微鏡で見えなかった信号を術者にフィードバックする装置の開発を行った。

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

ICG脳血流画像解析ソフトウエアは、国内特許申請、薬事申請を行い、さらに国際特許を米国、ヨーロッパ、および中国に提出中である。血流計測により脳機能を読み取ることができる可能性も高く、脳血管の判別関数による機能読み取りに取り組んでいる。一方5ALAでは顕微鏡の焦点距離、倍率に合わせた信号強度補正の導入、さらに自然光と蛍光部の自動位置合わせなどのソフトを開発している。本法は国内特許申請中、国際特許出願支援を科学技術振興機構より得ている。

今後の研究の推進方策

蛍光信号と自然光を同時に検出できるセンサーを開発する。その開発には三菱エンジニアリングと共同開発中である。ナビゲーション装置の位置の計測には超高速カメラを最低3第購入する必要があり、壁面形状ではなく顕微鏡本体の認識ソフトウエアの作成を行う。
また、蛍光画像の3D表示、時系列処理ソフトウエアの組み込み、血液信号抑制レーザーの開発を行う。

次年度使用額が生じた理由

赤外線トラッキング装置と微小構造三次元画像を連結したナビゲーション装置を開発し、その精度検証を行った。装置は臨床上使用可能な精度であると確信した上で、3次元画像を立体視可能な大型モニターに表示した。しかし術中の頭位、体位変更を修正する座標用リファレンス固定装置が未完成である。またバーチャルリアリティー手術のための触覚フィードバック装置と3次元画像との融合システム開発が遅れている。

次年度使用額の使用計画

次年度は位置補正用チタン製リファレンス装置を作成・購入し、術中CT、MRI装置対応型ナビゲーション装置を完成する。さらに手指位置登録用グローブを購入、多点皮膚電気刺激装置(開発中)を完成して、人工触覚システムを構築する。この人工触覚システムと3次元画像が連動するようなバーチャルリアリティー手術を行えるようにする。さらに顕微鏡にもリファレンス装置を装着し、顕微鏡ガイド下三次元微小構造ナビゲーションを開発する。

  • 研究成果

    (39件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 3件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 6件、 招待講演 16件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] g.tec社(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      g.tec社
  • [国際共同研究] ライカ社(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      ライカ社
  • [雑誌論文] Long-term outcome and neuroradiologic changes after multiple hippocampal transection combined with multiple subpial transection or lesionectomy for temporal lobe epilepsy2016

    • 著者名/発表者名
      Usami K, Kubota M, Kawai K, Kunii N, Matsuo T, Ibayashi K, Takahashi M, Kamada K, Momose T, Aoki S, Saito N
    • 雑誌名

      Epilepsia

      巻: 57(6) ページ: 931-940

    • DOI

      10.1111/epi.13374

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Risk factors for neurological worsening and symptomatic watershed infarction in internal carotid artery aneurysm treated by extracranial-intracranial bypass using radial artery graft2016

    • 著者名/発表者名
      Matsukawa H, Tanikawa R, Kamiyama H, Tsuboi T, Noda K, Ota N, Miyata S, Oda J, Takeda R, Tokuda S, Kamada K
    • 雑誌名

      J neurosurgery

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.3171/2015.5.JNS142524

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Passive language mapping combining real-time oscillation analysis with cortico-cortical evoked potentials for awake craniotomy2016

    • 著者名/発表者名
      Tamura Y, Ogawa H, Kapeller C, Prueckl R, Takeuchi F, Anei R, Rittaccio A, Guger C, *Kamada K
    • 雑誌名

      J neurosurgery

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.3171/2015.4.JNS15193

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 医用技術の進歩に伴う近年のてんかん外科治療2016

    • 著者名/発表者名
      石橋秀昭、小川博司、田村有希恵、広島 覚、*鎌田恭輔
    • 雑誌名

      脳神経外科ジャーナル

      巻: 25(2) ページ: 112-127

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diffusion tensor tractography of normal facial and vestibulocochlear nerves2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshino M, Kin T, Ito A ,Saito T, Nakagawa D, Kamada K, Mori H, Kunimatsu A, Nakatomi H, Oyama H, Saito N
    • 雑誌名

      Int J Comput Assist Radiol Surg

      巻: 10(4) ページ: 383-392

    • DOI

      10.1007/s11548-014-1129-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Feasibility of diffusion tensor tractography for preoperative prediction of the location of the facial and vestibulocochlear nerves in relation to vestibular schwannoma2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshino M, Kin T, Ito A, Saito T, Nakagawa D, Ino K, Kamada K, Mori H, Kunimatsu A, Nakatomi H, Oyama H, Saito N
    • 雑誌名

      Acta Neurochir

      巻: 157(6) ページ: 939-946

    • DOI

      10.1007/s00701-015-2411-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of changes of intracranial blood flow after carotid artery stenting using digital subtraction angiography flow assessment2015

    • 著者名/発表者名
      Wada H, Saito M, Kamada K
    • 雑誌名

      World J Radiol

      巻: 7(2) ページ: 45-51

    • DOI

      10.4329/wjr.v7.i2.45

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electrocorticography-Based Real-Time Functional Mapping for Pediatric Epilepsy Surgery2015

    • 著者名/発表者名
      Korostenskaja M, Kamada K, Guger C, Salinas C M, Westerveld M, astillo E M, Salillas E, Chen Po-C, Harris E, Seddon I, Elsayed M, Kapeller C, Schaal A. Seo Joo-H, Baumgartner J, Lee Ki H.
    • 雑誌名

      Journal of Pediatric Epilepsy

      巻: 4(4) ページ: 184-206

    • DOI

      10.1055/s-0035-1563728

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Combined use of diffusion tensor tractography and multifused contrast-enhanced FIESTA for predicting facial and cochlear nerve positions in relation to vestibular schwannoma2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshino M, Kin T, Ito A, Saito T, Nakagawa D, Ino K, Kamada K, Mori H, Kunimatsu A
    • 雑誌名

      J Neurosurg

      巻: 123(6) ページ: 1480-1488

    • DOI

      10.3171/2014.11.JNS14988

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Proceedings of the Seventh International Workshop on Advances in Electrocorticography2015

    • 著者名/発表者名
      Ritaccio A, Matsumoto R, Morrell, M, Kamada K, Koubeissi M,Poeppel,J-P Lachaux D, Yanagisawa Y, Hirata M,Guger C, Schalk G
    • 雑誌名

      Epilepsy & Behavior

      巻: 51 ページ: 312-320

    • DOI

      10.1016/j.yebeh.2015.08.002

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Road to Nonawaking Functional Mapping Combining High Gamma Activity with Corticocortical Evoked Potential2015

    • 著者名/発表者名
      Ogawa H, Kamada K
    • 雑誌名

      World Neurosurgery

      巻: 84(1) ページ: 187-188

    • DOI

      10.1016/j.wneu.2015.03.046

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Indocyanine Green Videoangiography の臨床応用2015

    • 著者名/発表者名
      嵯峨健広、*鎌田恭輔
    • 雑誌名

      脳神経外科

      巻: 43(7) ページ: 593-601

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 後頭蓋窩類上皮腫手術のポイント~微小解剖の理解とモニタリング~2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田恭輔
    • 雑誌名

      脳神経外科速報

      巻: 25(8) ページ: 802-809

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 皮質形成異常を有するてんかん患者に詳細な脳機能マッピングを行った症例2015

    • 著者名/発表者名
      小川博司、広島 覚、竹内文也、石橋秀昭、鎌田恭輔
    • 雑誌名

      脳神経外科ジャーナル

      巻: 24(7) ページ: 485-489

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 機能MRIによる臨床脳機能マッピング2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田恭輔、國井尚人、小川博司、広島 覚
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 33(10) ページ: 1129-1134

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脳外科顕微鏡の比較と使いこなすためのコツ(第一報)~顕微鏡光学原理と光軸の確保~2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田恭輔
    • 雑誌名

      脳神経外科速報

      巻: 25(11) ページ: 1148-1155

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脳外科顕微鏡の比較と使いこなすためのコツ(第二報)~顕微鏡の特性を用いた操作~2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田恭輔
    • 雑誌名

      脳神経外科速報

      巻: 25(12) ページ: 1258-1263

    • 査読あり
  • [学会発表] エロクエントエリア付近のグリオーマ摘出の最新技術2016

    • 著者名/発表者名
      .鎌田恭輔
    • 学会等名
      第8回グリオーマ手術手技インターネントライブセミナー
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-02-03
    • 招待講演
  • [学会発表] リアルタイムHGA/CCEP処理による脳機能ネットワークの解明2016

    • 著者名/発表者名
      .鎌田恭輔
    • 学会等名
      第39回 日本てんかん外科学会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-01-21
    • 招待講演
  • [学会発表] リアルタイム電気生理-蛍光処理による脳機能ダイナミクス2016

    • 著者名/発表者名
      .鎌田恭輔
    • 学会等名
      第12回東北てんかんフォーラム
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-01-16
    • 招待講演
  • [学会発表] リアルタイムデータ処理技術を駆使した脳神経外科手術2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田恭輔
    • 学会等名
      札幌禎心会病院講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-12-11
    • 招待講演
  • [学会発表] Realtime oscillation analysis for epilepsy diagnosis and surgery and awake craniotomy2015

    • 著者名/発表者名
      Kamada K
    • 学会等名
      AES 2015
    • 発表場所
      Philadelphia,USA
    • 年月日
      2015-12-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Passive Intraoperative ECoG Mapping2015

    • 著者名/発表者名
      Kamada K
    • 学会等名
      9th International Workshop on Advances in Electrocorticography
    • 発表場所
      Philadelphia,USA
    • 年月日
      2015-12-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] リアルタイム脳機能マッピング・デコーティングの臨床応用2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田恭輔
    • 学会等名
      第26回千葉臨床神経生理研究会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2015-11-19
    • 招待講演
  • [学会発表] 覚醒下手術における高周波律動による超受動的脳機能マッピング2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田恭輔
    • 学会等名
      第45回日本臨床神経生理学会学術大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-11-07
    • 招待講演
  • [学会発表] リアルタイム蛍光画像技術解析搭載顕微鏡による組織・血流分布画像2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田恭輔
    • 学会等名
      第36回日本レーザー医学会総会
    • 発表場所
      宇都宮
    • 年月日
      2015-10-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Acute and Chronic Functional Reorganization on Electrocorticogram for Application of BCI2015

    • 著者名/発表者名
      Kamada K
    • 学会等名
      EMBC Workshop & Tutorials
    • 発表場所
      Milano,Itary
    • 年月日
      2015-08-25
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] リアルタイム蛍光画像処理技術搭載顕微鏡による動・静脈流量ダイナミクス2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田恭輔
    • 学会等名
      第18回日本臨床脳神経外科学会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-07-19
    • 招待講演
  • [学会発表] リアルタイム電気生理-蛍光画像搭載顕微鏡による脳機能ダイナミクス2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田恭輔
    • 学会等名
      第17回日本ヒト脳機能マッピング学会大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-07-03
    • 招待講演
  • [学会発表] Super-passive language mapping combining real-time oscillation analysis with coortico-cortical evoked potentials for awake craniotomy2015

    • 著者名/発表者名
      Kamada K
    • 学会等名
      神経オシレーションカンファレンス
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-06-25
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional dynamics of language and memory processing on ECoG2015

    • 著者名/発表者名
      Kamada K
    • 学会等名
      ISACM 2015
    • 発表場所
      Helsinki, Finland
    • 年月日
      2015-06-23
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Real-time analysis of brain oscillation /fluorescence for neurosurgery2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田恭輔
    • 学会等名
      福島県てんかん懇話会学術講演会
    • 発表場所
      福島
    • 年月日
      2015-05-16
    • 招待講演
  • [学会発表] 機能的脳神経外科2015

    • 著者名/発表者名
      .鎌田恭輔
    • 学会等名
      第35回日本脳神経外科コングレス プレナリーセッション
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-05-08
    • 招待講演
  • [学会発表] Novel Techniques of Real-time Blood Flow and Functional Mapping for Brain Surgery2015

    • 著者名/発表者名
      Kamada K
    • 学会等名
      83rd AANS
    • 発表場所
      Washington D.C.,USA
    • 年月日
      2015-05-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Annual Review 2016 神経2016

    • 著者名/発表者名
      田村有希恵、*鎌田恭輔
    • 総ページ数
      275
    • 出版者
      中外医学社
  • [図書] Moter Imagery2015

    • 著者名/発表者名
      Guger C, Kapeller C,Ortner R,Kamada K
    • 総ページ数
      92
    • 出版者
      Nova Science Publishers,Inc.
  • [産業財産権] 手術顕微鏡搭載式蛍光分光装置による腫瘍性病変部診断システム2015

    • 発明者名
      鎌田恭輔
    • 権利者名
      鎌田恭輔
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-112179
    • 出願年月日
      2015-06-02

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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