A surgical support system of tracking intraoperative position of completely endophytic renal tumors

完全内生性肾肿瘤术中位置追踪的手术支持系统

• 批准号: 22K14210
• 负责人: 陳 暁帥
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Hirosaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14210/
• 关键词: 手術支援システム; 臓器変形シミュレーション; 複合現実（MR)

本研究の目的は，完全埋没型腎腫瘍の腎部分切除手術を対象として，術中の腫瘍位置を動力学シミュレーションで推定し，その情報を術者が直感的に理解しやすい形で提示する腹腔鏡下腎部分切除手術支援システムを確立することである．この「完全埋没型腎腫瘍の術中位置が追跡可能な手術支援システムの構築」を実現するために，以下の研究を実施した．１．術中の腫瘍位置を動力学シミュレーションで推定するために，腎臓と腫瘍の3Dモデルを作成した．腎臓と腫瘍の3D モデルは，患者の医用画像から構築することを想定しているが，第一段階では簡便のため，ライフサイエンス統合データベースセンターが公開している，人体の臓器・器官3 次元モデルデータベースBodyParts3D/Anatomographyを用いて，腎臓と腎臓血管の3Dモデルを構築した．また，腎臓の内部に球状の腫瘍を生成した．２．シミュレーションで計算した3Dモデルの変形の精度検証などのため，腎臓と腫瘍の3Dモデルに基づいて，樹脂で柔軟な腎臓ファントムを作成した．３．モーションキャプチャシステムを用いて実際の手術器具の位置・姿勢を計測し，その計測結果から手術器具と臓器の接触を推定，接触による臓器の変位・変形を力学シミュレーションで計算した．内視鏡のスクリーンと変形した臓器の3Dモデルとを重畳表示した．手術器具の位置・姿勢を計測し，手術器具と臓器の相互作用を逐次更新し，MR技術を用いて推定した腎臓などの変形を術者に提示するシステムの確立が概ねにできた．

The objective of this study was to establish a support system for laparoscopic partial nephrectomy for completely buried renal tumors by identifying the dynamic parameters of tumor location during surgery and providing information to the operator for intuitive understanding. This paper presents the study of "intraoperative location of completely buried renal cysts and possible surgical support system construction." 1. intraoperative location of renal cysts and dynamic model construction of renal cysts. 3D imaging of kidney tumors and kidney vessels is a simple and easy way to construct medical images of kidney tumors and kidney vessels. The first step is to open 3D imaging of kidney tumors and kidney vessels. 2. Calculation of the accuracy of the shape of the 3D model of the kidney and the swelling 3. Measurement of the position and posture of the surgical instrument during use 3. Measurement of the contact between the surgical instrument and the swelling The position and shape of the contact device are calculated according to the mechanics. The endoscope's 3D camera is a 3D camera. The position and posture of the surgical instrument are measured, and the interaction between the surgical instrument and the instrument is continuously updated. MR technology is used to estimate the shape of the kidney and the operator.

项目成果

HoloLens 2 を用いた血管吻合時の手技記録と仮想空間での再現

使用 HoloLens 2 记录血管吻合过程并在虚拟空间中重现

• 发表时间: 2022
• 作者: 山田海俊;鈴木正宣;宮路洸;佐瀬一弥;海老名光希;辻田哲平;陳暁帥;安部崇重,中丸裕爾;妹尾拓;小水内俊介;本間明宏;近野敦;海老名光希，安部崇重，堀田記世彦，樋口まどか，古御堂純，岩原直也，今雅史，小水内俊介，倉島庸，菊地央，松本隆児，大澤崇宏，村井祥代，辻田哲平，佐瀬一弥，陳暁帥，妹尾拓，篠原信雄，近野敦;澁谷紗也華，佐瀬一弥，陳暁帥，辻田哲平，小水内俊介，妹尾拓，近野敦;庄司大朗，陳暁帥，近野敦，辻田哲平，佐瀬一弥，岡和彦
• 通讯作者: 庄司大朗，陳暁帥，近野敦，辻田哲平，佐瀬一弥，岡和彦

Moving Particle Semi-Implicit and Finite Element Method Coupled Analysis for Brain Shift Estimation

移动粒子半隐式与有限元法耦合分析脑转移估计

• DOI: 10.20965/jrm.2022.p1306
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Robotics and Mechatronics
• 影响因子: 1.1
• 作者: Akito Ema;Xiaoshuai Chen;Kazuya Sase;Teppei Tsujita;and Atsushi Konno
• 通讯作者: and Atsushi Konno

腹腔鏡手術ナビゲーションのための臓器把持・剥離動作の複合現実シミュレーション

腹腔镜手术导航的器官抓取和解剖运动的混合现实模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: 澁谷紗也華;佐瀬一弥;陳暁帥;小水内俊介;辻田哲平;近野敦
• 通讯作者: 近野敦

Numerical Calculation Method for Brain Shift Based on Hydrostatics and Dynamic FEM

基于流体静力学和动态有限元的脑移数值计算方法

• DOI: 10.1109/tmrb.2022.3168075
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics
• 作者: Chen Xiaoshuai;Shirai Ryosuke;Masamune Ken;Tamura Manabu;Muragaki Yoshihiro;Sase Kazuya;Tsujita Teppei;Konno Atsushi
• 通讯作者: Konno Atsushi

実践的な腹腔鏡手術訓練技量評価のための手技計測システム開発と検証

腹腔镜手术实战训练技能考核流程测量系统的开发与验证

• 发表时间: 2022
• 作者: 山田海俊;鈴木正宣;宮路洸;佐瀬一弥;海老名光希;辻田哲平;陳暁帥;安部崇重,中丸裕爾;妹尾拓;小水内俊介;本間明宏;近野敦;海老名光希，安部崇重，堀田記世彦，樋口まどか，古御堂純，岩原直也，今雅史，小水内俊介，倉島庸，菊地央，松本隆児，大澤崇宏，村井祥代，辻田哲平，佐瀬一弥，陳暁帥，妹尾拓，篠原信雄，近野敦
• 通讯作者: 海老名光希，安部崇重，堀田記世彦，樋口まどか，古御堂純，岩原直也，今雅史，小水内俊介，倉島庸，菊地央，松本隆児，大澤崇宏，村井祥代，辻田哲平，佐瀬一弥，陳暁帥，妹尾拓，篠原信雄，近野敦