腹腔鏡手術における遠隔手術トレーニングを可能とするための触覚伝送機能の開発

开发触觉传输功能以实现腹腔镜手术的远程手术训练

• 批准号: 17700430
• 负责人: 鈴木 薫之
• 金额: $ 2.24万
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17700430/
• 关键词: コンピュータ外科; 腹腔鏡手術; 手術シミュレーション; 触覚提示; リアルタイム情報処理; 遠隔手術シュミレーション; コンピュータネットワーク

昨年度までの本研究課題にて手術ロボットda vinciを対象とした遠隔手術シミュレーションシステムを用いた遠隔地でのリアルタイム情報処理と触覚提示を可能とするためのシステム開発を行ってきた.本年度では,軟組織が入り組み合う腹部領域に着目し,腹腔鏡下大腸切除術シミュレーションシステムに関する研究を行い,血管処理を加えた軟組織モデルの変形処理法の考案と実装,および遠隔手術シミュレーション実行時を想定した画像更新速度における状況下による視覚・触覚情報の連動性やシステムの操作性の検討を行った.術前CT撮像画像からシミュレーションに必要となる動静脈,大腸,十二指腸,膵臓をsphere-filled modelにより構築した.このときCT画像から得ることができない腸間膜構造を,血管走向や他臓器位置関係を参照しモデル化を行った.また本システムでは,通常のPCおよび2台の触覚提示装置を用いており,触覚提示手法は昨年度までの研究成果を応用した.臓器変形処理には臓器の材料特性の一つである異方性に着目し,その特性を考慮した変形処理方法を考案し,干渉判定計算処理の軽減,前計算による臓器間の関連付け処理やマルチスレッド処理を用いることにより,高速な臓器変形処理を行うことができた.その結果,腸間膜把持から血管結紮までの一連の手術作業のシミュレーションを両手の操作にて触覚を得ながら作業を行えることを可能とした.また,画像更新速度12〜20Hzの間で本システムを実行し,反力計算に線形補間処理を加えることにより,触覚提示速度を約1,000Hzで維持しながらスムーズな触覚提示処理を可能とした.本システムを用いることにより遠隔手術シミュレーションを大腸領域における腹腔鏡下手術においても行え,かつネットワーク遅延が発生し画像更新速度が低下する中でも比較的スムーズな触覚提示が可能であることが示唆できた.

The research topic of this paper is: remote operation, remote information processing, touch prompt, and possible remote operation. This year, the soft tissue integration into the abdominal area was focused on, and the study of the system related to laparoscopic colectomy was conducted. The vascular processing was enhanced. The test case of soft tissue transformation processing was implemented. The visualization and touch information were discussed under the condition that the imaging update speed was determined during the remote surgery. Preoperative CT imaging is necessary to construct a sphere-filled model of the arteries, veins, large intestine, duodenum and duodenum. The CT images were obtained from the structure of intestinal membrane, the direction of blood vessels and the positional relationship of other organs. In this case, the usual PC and 2 touch prompt devices are used, and the touch prompt method is used in the research results of last year. The material characteristics of the device are considered in the shape processing method, and the calculation of the interference determination processing is carried out in the calculation of the correlation between the devices. As a result, the intestinal membrane holds the blood vessel ligation and the operation of the operation. The image update speed is 12 ~ 20Hz, and the line interpolation processing for reaction force calculation is increased. The touch prompt speed is about 1,000Hz, and the touch prompt processing is maintained. The update speed of the image is slow, and the touch prompt of the comparison is possible.

项目成果

Tele-surgery simulation to perform surgical training of abdominal da Vinci surgery

远程手术模拟进行腹部达芬奇手术的手术训练

• 发表时间: 2005
• 期刊: International Congress Series, Computer Assisted Radiology and Surgery 1281
• 作者: Suzuki S;Suzuki N;Hayashibe M;Hattori A;Konishi Y;Kakeji Y;Hashizume M
• 通讯作者: Hashizume M

Surgery simulation using patient-specific models for laparoscopic colectomy

使用患者特定模型进行腹腔镜结肠切除术的手术模拟

• 发表时间: 2007
• 期刊: Medicine Meets Virtual Reality 15
• 作者: Suzuki S;Suzuki N;Hattori A;Eto K;Yanaga K
• 通讯作者: Yanaga K

Tele-surgery simulation with a patient organ model for robotic surgery training

使用患者器官模型进行远程手术模拟，用于机器人手术训练

• 发表时间: 2005
• 期刊: International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery 1(4)
• 作者: S.Suzuki;N.Suzuki;A.Hattori;M.Hayashibe;K.Konishi;Y.Kakeji;M.Hashizume
• 通讯作者: M.Hashizume

患者臓器モデルを用いた手術シミュレーション

使用患者器官模型进行手术模拟

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本コンピュータ外科学会誌 8(2)
• 作者: 鈴木薫之;鈴木直樹
• 通讯作者: 鈴木直樹

Laparoscopic colorectal surgery simulation using real-time deformable model with anisotropic tissue properties

使用具有各向异性组织特性的实时变形模型进行腹腔镜结直肠手术模拟

• 发表时间: 2006
• 期刊: Int J Computer Assisted Radiology and Surgery 1
• 作者: 鈴木薫之;鈴木直樹;Hattori A;Suzuki S
• 通讯作者: Suzuki S