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

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13671221
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 表 和彦 金沢大学, 医学部附属病院, 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 / 視線追従インタフェイス / 視線追従装置 / 腹腔鏡操作プログラム

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、近年本邦をはじめとする世界各国において盛んに行われるようになった。しかし、この内視鏡手術では術者がモニタに提示された限られた術野をみながら鉗子類で非直接的な手術を行う関係上、術者の「目」である内視鏡の操作が、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、見たい部分に視線を動かすという人間の自然な動作に着目した。そして術者の視線移動による腹腔鏡操作インタフェイスを作製し、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て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た。そのために我々はまず術者の視線方向検出システムを平成13年度に作製し、平成14年度に術者の視線追従装置のプロトタイプを開発した。そしてこの視線追従装置を使用して視覚作業中の認知負荷の作業効率と眼球運動への影響について検討し、視線追従によるインタフェイス設計上の問題点を明らかにした。平成15年度には腹腔鏡(カメラ)駆動装置を簡易的に作製し視線追従システムと合体させ、視線追従による腹腔鏡操作が有効であるかどうか検討した。本システムは1)視線検出装置、2)腹腔鏡操作アーム、3)カメラおよびモニタ、4)マイクロコンピュータからなり、4)上で5)視線検出プログラム、6)アーム駆動プログラムを走らせることにより作動する。本研究で開発した視線を制御信号にしたカメラの一位置の駆動装置は基本的には人間も組み込んだ一種のフィードバック制御システムとなり、視線の位置情報によってカメラの位置を動かすことができたことから、この手法の有効性が確認された。

Research Products

• [Publications] 島田洋一, 村本貴久, 佐竹祐樹, 近江政雄, 表 和彦: "腹腔鏡手術支援のための術者の視線により制御されるカメラ駆動装置の試作"信学技報. MI2003-60. 25-30 (2004)
• [Publications] 近江政雄: "会話の認知負荷が運転パフォーマンスにおよぼす影響"「ケータイ・カーナビの利用性と人間工学」研究論文集. 51-54 (2003)