2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of Augmented Reality based neuronavigation
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19K18400
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| Research Institution | Jichi Medical University |
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Principal Investigator |
佐藤 信 自治医科大学, 医学部, 助教 (80742345)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 脳神経外科 / 拡張現実 / ニューロナビゲーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
この研究は、手術用顕微鏡に適用可能な拡張現実（AR）ナビゲーションの開発を目指すものである。具体的には手術用顕微鏡の術野画像に重畳して、脳腫瘍や血管など術者に必要な解剖情報の３次元画像がAR技術を用いてリアルタイムに表示されるシステムの開発を行っている。本研究が実現することにより、解剖が複雑でオリエンテーションの獲得が困難な顕微鏡手術に、解剖をわかりやすく理解できるARを用いた情報提示を導入でき、顕微鏡手術の成績改善が期待される。
令和3年度までに概ねシステムは完成した。開発されたシステムは制御コンピュータと付属のAR表示用タブレット端末、および手術用顕微鏡に接続するための接続ケーブルから構成される。手術用顕微鏡にケーブルを接続することで、制御コンピューターの画面上に顕微鏡でとらえたリアルタイムの術野画像と３次元画像による解剖情報が同時に表示される。これに加え、付属のタブレット端末の背面カメラでとらえた術野画像の上にも３次元画像による解剖情報が表示可能であり、タブレット端末と手術用顕微鏡両方のARに対応している点が特徴である。
本システムが有用な点は、①顕微鏡及び付属のタブレット端末両方のARに対応することで、術者は常に最良のARメディアを選択できる点、②特定メーカー、機種を問わず様々な手術用顕微鏡に対応できる点、が挙げられる。
令和３年度までに、この「有用な点」を具体的に検証するために、ファントムを用いた模擬手術による検証、旧式を含む様々な手術用顕微鏡に接続可能であることの検証、精度の検証を行い、いずれも実用水準の結果を得ている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
開発面では、今年度までにシステムが概ね完成し、本システムが先行他システムに対して有用な点である、①顕微鏡のみならずタブレット端末にも対応することで、術者は常に最良のARメディアを選択できる点、②特定メーカー、機種を問わず様々な手術用顕微鏡に対応できる点、を具体的に検証した。
ファントムを用いた模擬手術では、システムの安定性も含め実用水準にあることが確認された。また、極めて旧式な機器から近年上市された製品を含む様々な手術用顕微鏡に実際に接続し、システムが機能することも確認された。精度の検証も行い、誤差約1.5ミリと、先行他システムに劣らない精度誤差であることも確認し、総じて実用水準の結果を得ている。
学術面では本研究開始から今日に至るまで、２本の査読付き英語論文と１本の査読付き和文論文、国際学会を含む多数の学会発表が行われ、成果の一部は社会に広く公表できている。
このため、概ね順調に進展していると自己点検される。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策は二つの大方針のもとに行う。
一つ目は完成したシステムの臨床上の有用性の検証である。模擬手術や臨床応用を通じて、本システムが術者や手術成績に与えうる影響を評価すると同時に課題が指摘されれば改良を行いながら真に実用的なシステムの構築を目指す。
二つ目はシステムのブラッシュアップである。現時点においても概ね実用に耐える水準となっているが、本システムには手術用顕微鏡の倍率変更に自動追従できないなど、未だに改良を要する点も散見される。臨床上の有用性検証に並行して、追加開発を行っていく。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症拡大の影響により、他県の共同開発企業とのコミュニケーションに支障をきたしたり、世界的な半導体不足に関連して関連電子製品の調達が遅滞したために次年度使用額が生じた。
すでに必要な製品の選定は終えているため、今年度はスムーズに調達が進行すると見込まれる。
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