リアルタイム変形能を持つ手術シミュレーションシステムにおける軟組織モデルの開発

具有实时变形能力的手术模拟系统中软组织模型的开发

• 批准号: 14780650
• 负责人: 鈴木 薫之
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Jikei University School of Medicine
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780650/
• 关键词: 手術シミュレーション; 軟組織モデル; リアルタイムイメージング; バーチャルリアリティ; 医用画像処理; 臓器特性計測

昨年度までの研究において,把持,切開,切離処理などの手術作業をリアルタイムに可能にする軟組織モデル,sphere-filled modelの開発を行った.また動物実験において,肝表面変位量とその変位量に応じた押付力の関係を得ることが可能になった.本年度では,このsphere-filled modelを用いて,実際の手術時の臓器に対する触感応答を得ながら作業を進めることをシミュレーション内で可能とするために,圧縮変形時の圧縮点表面変位量と圧力との関係を計測し,これをデータペース化してシミュレーションに反映させた.計測手法として,臓器の形状に応じ解剖学的に決定した点を中心に半径20mmの円形状に圧縮点5点を設定し,指先の太さを想定した直径10mmの円柱状のプローブ先端形状を持つ圧力測定装置を用いることにより,個体差が発生しないような工夫を行った.その結果,複数の実験結果を統合して得られた最大表面変位量は約30mm,最大圧力として約30gf/cm^2となった.また,臓器圧縮,圧縮解放時に応じたヒステリシス特性を有する表面変位量-圧力特性曲線を得,データベース化した.このようにして得られたデータベースの表面変位量を用いて,sphere-filled modelにおける充填球移動総和量をキャリブレーションすることにより,手術シミュレーションにおいて臓器に触れた際の感触を再現した.その結果,実際の臓器変形量に応じた定量的な反力応答能を有する軟組織モデルとなった.本モデルを用いることにより,実際の臓器特性を反映することができ,より実際に近い触感を伴った手術シミュレーションを行えるようになったと考える.

Yesterday's annual ま で の research に お い て, holding, cut, cut off 処 Richard な ど の surgical operation を リ ア ル タ イ ム に may に す る soft tissue モ デ ル, sphere - filled Line model の open 発 を っ た. ま た animals be 験 に お い て, liver surface - a quantity と そ の - an amount に 応 じ た detain FuLi の masato are を should る こ と が may に な っ た. For the current year, で で, <s:1>,, で sphere-filled Model を with い て, be actually の surgery の viscera に す seaborne る tactility 応 を must answer な が ら homework を into め る こ と を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で within may と す る た め に, 圧 shrink - shape when の 圧 shrinkage point surface - a と pressure と の masato is を measuring し, こ れ を デ ー タ ペ ー ス change し て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に reflect さ せ た. Measuring technique と し て, viscera の shape に 応 じ anatomy に decided し た point に radius of 20 mm の を center has drifted back towards &yen; shape に 圧 set point 5 を し, refers to the first の too さ を scenarios し た 10 mm diameter の has drifted back towards &yen; columnar の プ ロ ー ブ apex shape を hold つ を pressure measurement device with い る こ と に よ り, individual difference が 発 raw し な い よ う な time line を っ た. そ の Results as a result, the plural の be 験 を integration し て have ら れ た maximum surface - a は about 30 mm, maximum pressure と し て about 30 gf/cm ^ 2 と な っ た. ま た, viscera 圧 shrinkage, 圧 shrinkage when liberation に 応 じ た ヒ ス テ リ シ ス features を have す る surface - a quantity - pressure characteristic curve を, デ ー タ ベ ー ス change し た. こ の よ う に し て must ら れ た Youdaoplaceholder0, デ, タベ, ス, <s:1>, surface displacement を, use デ て,sphere-filled Model に お け る filling mobile 総 and pitch を キ ャ リ ブ レ ー シ ョ ン す る こ と に よ り, surgery シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に お い て viscera に touch れ た interstate の feeling を reappearance し た. そ の as a result, the event be の viscera amount - shaped に 応 じ た quantitative な counterforce 応 answer can have す を る soft tissue モ デ ル と な っ た. This モ デ ル を with い る こ と に よ り, be interstate の viscera features を reflect す る こ と が で き, よ り be interstate に nearly い tactility を with っ た surgery シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line え る よ う に な っ た と exam え る.

项目成果

S.Suzuki, N.Suzuki, A.Hattori, A.Uchiyama: "Dynamic Deformation of Elastic Organ Model and the VR Cockpit for Virtual Surgery and Tele-surgery"Medicine Meets Virtual Reality 11 NextMed : Health Horizon. 94. 354-356 (2003)

S.Suzuki、N.Suzuki、A.Hattori、A.Uchiyama：“弹性器官模型的动态变形以及用于虚拟手术和远程手术的 VR 驾驶舱”医学与虚拟现实的结合 11 NextMed：健康地平线。

鈴木薫之, 鈴木直樹, 服部麻木, 林部充宏, 大竹義人, 瀧本崇博, 内山明彦, 小林進: "In-vivo計測により得られた反力応答データベースを用いた軟組織モデルを有する手術シミュレーションシステム"第12回日本コンピュータ外科学会大会. 231-232 (2003)

Kaori Suzuki、Naoki Suzuki、Asaki Hattori、Mitsuhiro Hayashibe、Yoshito Otake、Takahiro Takimoto、Akihiko Uchiyama、Susumu Kobayashi：“使用通过体内测量获得的反作用力响应数据库的软组织模型的手术模拟系统”第 12 届年会日本计算机外科学会 231-232 (2003)

若井智司, 鈴木直樹, 服部麻木, 鈴木薫之, 内山明彦: "軟組織のVolume Dataを対象としたリアルタイム変形処理法"第12回コンピュータ支援画像診断学会大会第11回日本コンピュータ外科学会大会合同論文集. 141-142 (2002)

Satoshi Wakai，Naoki Suzuki，Asaki Hattori，Kaoruyuki Suzuki，Akihiko Uchiyama：“软组织体积数据的实时变形处理方法”第12届计算机辅助影像诊断学会会议记录，第11届日本计算机外科学会会议141-。 142（2002）

鈴木薫之, 鈴木直樹, 服部麻木, 内山明彦: "バーチャル手術システムに適した弾性臓器モデルの開発"電子・情報通信学会論文誌. 86,D-2,9. 1341-1349 (2003)

Kaoruyuki Suzuki、Naoki Suzuki、Asaki Hattori、Akihiko Uchiyama：“适用于虚拟手术系统的弹性器官模型的开发”电子、信息和通信工程师学会杂志 86，D-2,9。 2003）

鈴木薫之, 鈴木直樹: "特集:高次元医用画像を用いた手術シミュレーション(バーチャル手術)"TECHNO MARINE. 871 2003/1. 12-15 (2003)

Kaoruyuki Suzuki、Naoki Suzuki：“专题：使用高维医学图像进行手术模拟（虚拟手术）” TECHNO MARINE 871 12-15 (2003)。