脳外科手術試技のための術具イン・ザ・ループシミュレータ

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本年度は脳外科手術における鈍的な剥離、切断のような両手を用いて術具を操作する場合において、そのシミュレーションと任意の術具の使用可能な手術シミュレータの構築を行った。この構築したシステムでは, これまで用いてきたハプティックインタフェースの姿勢部の改良に加え, 実際の手術機器をハプティックインタフェースの先端に簡単な操作で取り付けられる器具着脱機構の設計を行った。構築したシステムでは、手術中において、脳べら、剥離子、マイクロ剪刀などの交換および組み合わせての使用を想定している。また、手術する際、手術機器が脳組織に与える動的な影響を考慮することから、動的な変形の表現可能なモデル化手法について提案した。この提案した手法を脳べらによる押し込み操作シミュレーションに適用し、その有効性を確認した。この手法を導入したことにより、脳組織の変形挙動は、従来までの手術機器の操作速度、加速度を考慮しない静的なものから, 生体軟組織の振動を含む動的なものに拡張でき、より現実に近いものになってきている。そのうえで、手術手技の基礎的な部分、なかでも鈍的剥離操作に重点をおいて研究を行った。鈍的剥離操作は組織をメスやハサミなどの鋭利な部分で切開するのではなく、鈍的なものを用い、押し広げながら切開していく方法である。これは脳深部を対象とした手術において、重要な手技の一つである。この研究において、操作者が実際の剥離子を用いて剥離操作を行う際、発生する鈍的剥離現象を対象に、剥離モデル、リアルタイムシミュレーションに必要な反力、変形計算手法を提案した。また、提案した剥離モデルと計算手法を実物における剥離現象に適用し、評価を行って、その有効性を確認した。