内視鏡手術における術者の意図を酌み取る視線追従式術野提示システムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13671221
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 表 和彦 金沢大学, 附属病院, 講師 (50272985)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 島田 洋一 金沢工業大学, 工学部, 教授 (50113155) ; 近江 政雄 金沢工業大学, 工学部, 教授 (70016616) ; 磨伊 正義 金沢大学, がん研究所, 教授 (80092807)
• Keywords: 内視鏡手術 / 腹腔鏡手術 / 腹腔鏡操作ロボット / 視線方向検出システム / 腹腔鏡操作インタフェイス

Research Abstract

内視鏡(腹腔鏡)手術は1990年頃に本邦に導入されて以来急速に発展し、外科臨床全体に大きな変革をもたらした。この手術法は従来の開腹手術に比較して患者への侵襲や負担が小さく、術後早期の回復が見込め入院期間の短縮・早期の社会復帰が可能なことから、今年本邦をはじめとする世界各国において盛んに行なわれるようになった。しかし、この腹腔鏡手術では術者がモニタに提示された限られた術野を見ながら鉗子類にて非直接的な手術操作を行なう関係上、術者の「目」である腹腔鏡の操作が、術者以外の者の手にゆだねられているという問題が発生する。本研究では、術者の視線方向による腹腔鏡操作インタフェイスを製作し、腹腔鏡操作助手ロボットの設計原理を確立した後にそのロボットを作製し、安全で確実な腹腔鏡手術をサポートすることを目的としている。そのためにはまず術者の視線方向検出システムの製作が必要不可欠である。一方、共同研究者の近江らは、肢体の運動や発声が不自由な人々のためのキーボードシステムとして眼球運動を利用したキーボード入力システムの開発を行なっており、このシステム原理を本研究の視線方向検出システムに応用すべく以下の基礎研究を行った。まず瞳孔・角膜反射追跡法による眼球運動計測装置の出力信号を、シリアルインタフェイスを介してキーボードを表示するコンピュータに取り込み、眼球の停留位置をポインタとしてキーを選択できるシステムを開発した。そして眼球運動を利用したキーボード入力システムを試作し、さまざまなキーボード配列による文字入力を実行させ、それらの使い勝手の評価実験を行なった。携帯電話などで実用化されているキーの少ない片手入力システムを参考にして作成した四種類のキーボードを用いた評価実験の結果、清音の子音の隣にその濁音や半濁音を配置した方式が、最も使い勝手が良いことが示された。この基礎研究によって、視線追従式腹腔鏡操作ロボットシステムのために必要なソフトウェアの一部を開発するとともに、眼球運動を利用した入力システムに特有なさまざまな問題点と、その解決のためのノウハウを明らかにすることができた。