2002 Fiscal Year Annual Research Report

ハプティクス環境を用いた心臓の4次元視覚・触覚表現

Research Project

Project/Area Number	01J03889
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	中尾恵京都大学, 情報学研究科, 特別研究員(DC1)
Keywords	力覚提示 / 心臓力学 / 手術シミュレーション / 臓器モデル / 触診 / 有限要素法 / 仮想現実感
Research Abstract	外科分野では低侵襲手術やロボット手術などの高度な手術が広がりを見せる中、コンピュータ支援によるプランニングやトレーニングシステムなどの適用範囲の拡大が期待されている。しかし、現状のシステムは形成外科・整形外科などにおける硬組織に限定した手術計画や術後の予想などの用途にとどまっており、脳外科・胸部外科など幅広い診療科において、術前計画の支援や危機管理を通して患者のQuality of Lifeの向上へと繋がるシステムの開発が望まれている。これに対し、筆者らは手術シミュレーション開発プロジェクト:ActiveHeartを立ち上げ、Virtual Reality技術に基づいて軟組織を扱う手術においても効果的に術前計画を支援するシステムや難易度の高い手術手技を学習・訓練できるシステムの開発を行ってきた。本年度では、心臓や大動脈などの自律的な運動を伴う臓器を対象として、高精度かつ対話的な応答を返すVRシミュレーションを可能とする力学計算手法を提案及び開発し、C++の関数としてライブラリ化を行った。開発した力学計算モデルは、大動脈触診の際に血管壁に生じる変形と手元に返される反力を、有限要素法に基づいて高精度かつリアルタイムにシミュレートすることができる。仮想臓器のパラメータ設定や剛性マトリクスの計算は、前処理ソフトウェアの開発を行ってサポートする。また、開発ライブラリを力覚提示デバイスを備えた標準的なPCへと適用することによって、大動脈触診をシミュレートできるシステムを構築した。数例の大動脈弓モデルを作成して行った評価実験の結果、本システムが正常大動脈の硬さの認識や硬化部位の判定の練習に効果的であり、触診の体験及びトレーニングに有用であることが確認された。

Research Products
(14 results)

All Other

All Publications (14 results)

[Publications] Megumi Nakao: "Haptic Reproduction and Real Time Visualization of a Beating Heart for Cardiovascular Surgery Simulation"International Journal of Medical Informatics (Elsevier Science). 68・1-3. 153-161 (2002)
[Publications] 中尾恵: "適応型物理モデルを用いた手術アプローチ検討支援システム"VR医学. 1・1. 49-57 (2002)
[Publications] 中尾恵: "心臓手術シミュレーションに要する心拍動の視覚及び力覚提示に関する研究"医療情報学. 21・5. 413-420 (2002)
[Publications] 山本恭弘: "心臓血管外科における拍動を伴う大動脈触診シミュレーションシステム"電気学会論文誌. (掲載決定). (2003)
[Publications] Megumi Nakao: "Combining Volumetric Soft Tissue Cuts for Interventional Surgery Simulation"Proc.MICCAI 2002. 178-185 (2002)
[Publications] Megumi Nakao: "Planning and Training of Minimally Invasive Surgery by Integrating Soft Tissue Cuts with Surgical Views Reproduction"Proc.CARS 2002. 13-18 (2002)
[Publications] Yoshihiro Kuroda: "An Interaction Model Between Multiple Deformable Objects for Realistic Haptic Force Feedback in Surgical Simulations"Proc.EuroHaptics 2002. 116-121 (2002)
[Publications] Yoshihiro Kuroda: "An Interaction Model Between Multiple Deformable Objects for Realistic Haptic Force Feedback in Surgical Simulations"Proc.CARS 2002. 55-59 (2002)
[Publications] 中尾恵: "適応型物理モデルを用いた手術アプローチ検討支援システム"日本VR医学会. 49-57 (2002)
[Publications] 中尾恵: "マウスによる手術プラン入力手法"ヒューマンインターフェースシンポジウム2002. 301-304 (2002)
[Publications] 中尾恵: "組織切開と術中視野の再現による低侵襲手術術前プランニング及び手技トレーニング"第41回ME学会論文集. 247 (2002)
[Publications] 今西勁峰: "マスタースレーブ型ロボット手術を支援する力覚ナビゲーションインターフェースの開発"日本バーチャルリアリティ学会論文集. 279-280 (2002)
[Publications] 今西勁峰: "内視鏡下手術のための力覚による遠近感の代替提示法"第41回ME学会論文集. 239 (2002)
[Publications] 山本恭弘: "心臓血管外科における拍動を伴う大動脈触診シミュレーションシステム"第41回ME学会論文集. 248 (2002)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

ハプティクス環境を用いた心臓の4次元視覚・触覚表現

Principal Investigator

中尾 恵 京都大学, 情報学研究科, 特別研究員(DC1)

Research Products

[Publications] Megumi Nakao: "Haptic Reproduction and Real Time Visualization of a Beating Heart for Cardiovascular Surgery Simulation"International Journal of Medical Informatics (Elsevier Science). 68・1-3. 153-161 (2002)

[Publications] 中尾 恵: "適応型物理モデルを用いた手術アプローチ検討支援システム"VR医学. 1・1. 49-57 (2002)

[Publications] 中尾 恵: "心臓手術シミュレーションに要する心拍動の視覚及び力覚提示に関する研究"医療情報学. 21・5. 413-420 (2002)

[Publications] 山本 恭弘: "心臓血管外科における拍動を伴う大動脈触診シミュレーションシステム"電気学会論文誌. (掲載決定). (2003)

[Publications] Megumi Nakao: "Combining Volumetric Soft Tissue Cuts for Interventional Surgery Simulation"Proc.MICCAI 2002. 178-185 (2002)

[Publications] Megumi Nakao: "Planning and Training of Minimally Invasive Surgery by Integrating Soft Tissue Cuts with Surgical Views Reproduction"Proc.CARS 2002. 13-18 (2002)

[Publications] Yoshihiro Kuroda: "An Interaction Model Between Multiple Deformable Objects for Realistic Haptic Force Feedback in Surgical Simulations"Proc.EuroHaptics 2002. 116-121 (2002)

[Publications] Yoshihiro Kuroda: "An Interaction Model Between Multiple Deformable Objects for Realistic Haptic Force Feedback in Surgical Simulations"Proc.CARS 2002. 55-59 (2002)

[Publications] 中尾 恵: "適応型物理モデルを用いた手術アプローチ検討支援システム"日本VR医学会. 49-57 (2002)

[Publications] 中尾 恵: "マウスによる手術プラン入力手法"ヒューマンインターフェースシンポジウム2002. 301-304 (2002)

[Publications] 中尾 恵: "組織切開と術中視野の再現による低侵襲手術 術前プランニング及び手技トレーニング"第41回ME学会論文集. 247 (2002)

[Publications] 今西 勁峰: "マスタースレーブ型ロボット手術を支援する力覚ナビゲーションインターフェースの開発"日本バーチャルリアリティ学会論文集. 279-280 (2002)

[Publications] 今西 勁峰: "内視鏡下手術のための力覚による遠近感の代替提示法"第41回ME学会論文集. 239 (2002)

[Publications] 山本 恭弘: "心臓血管外科における拍動を伴う大動脈触診シミュレーションシステム"第41回ME学会論文集. 248 (2002)

中尾恵京都大学, 情報学研究科, 特別研究員(DC1)

[Publications] 中尾恵: "適応型物理モデルを用いた手術アプローチ検討支援システム"VR医学. 1・1. 49-57 (2002)

[Publications] 中尾恵: "心臓手術シミュレーションに要する心拍動の視覚及び力覚提示に関する研究"医療情報学. 21・5. 413-420 (2002)

[Publications] 山本恭弘: "心臓血管外科における拍動を伴う大動脈触診シミュレーションシステム"電気学会論文誌. (掲載決定). (2003)

[Publications] 中尾恵: "適応型物理モデルを用いた手術アプローチ検討支援システム"日本VR医学会. 49-57 (2002)

[Publications] 中尾恵: "マウスによる手術プラン入力手法"ヒューマンインターフェースシンポジウム2002. 301-304 (2002)

[Publications] 中尾恵: "組織切開と術中視野の再現による低侵襲手術術前プランニング及び手技トレーニング"第41回ME学会論文集. 247 (2002)

[Publications] 今西勁峰: "マスタースレーブ型ロボット手術を支援する力覚ナビゲーションインターフェースの開発"日本バーチャルリアリティ学会論文集. 279-280 (2002)

[Publications] 今西勁峰: "内視鏡下手術のための力覚による遠近感の代替提示法"第41回ME学会論文集. 239 (2002)

[Publications] 山本恭弘: "心臓血管外科における拍動を伴う大動脈触診シミュレーションシステム"第41回ME学会論文集. 248 (2002)