权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

力触覚提示機能を有するネットワーク型脳外科手術シミュレータの開発

具有触觉呈现功能的网络神经外科模拟器的开发

基本信息

批准号：
15J01452
负责人：
佐瀬一弥
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，力触覚提示機能を有する脳外科手術シミュレータの開発，および，脳外科手術シミュレータのネットワーク接続による遠隔ユーザ間VR環境共有の実現を目的として行われた．2016年度は，前年度に開発したメッシュ生成手法の三次元化と，力覚提示のための接触問題解法および安定化手法についての研究を行い，以下の成果を得た．(1)医用画像に基づくメッシュ生成手法を三次元化し，脳裂の狭い溝構造が反映された有限要素メッシュの自動生成を実現した．これにより，従来より専門家の手作業が必要とされてきた患者固有モデル生成タスクの労力が削減された．この成果は国際会議MICCAI2016で発表した．(2)前述のメッシュ生成手法は対象領域とメッシュの間で境界適合性を満たさない．この不適合性を考慮した接触判定法として，符号付き距離場を変形座標に対応付けて用いる高速な接触判定法を採用した．同手法は脳組織圧排シミュレーションに有効であることが確認されたため，日本コンピュータ外科学会誌に論文を投稿し採択された．(3)高品質な力覚提示の実現には，安定かつ高速な接触シミュレーションの実現が必要となる．そこで，計算量削減のために接触問題をペナルティ法により定式化し，また，30ms程度の時間刻みにおいて安定性を得られるよう，陰的時間積分を適用した計算法を示した．同手法を評価しIEEE ROBIO 2016で発表した．上記のようにシミュレータの基本機能開発は順調に進行したが，ネットワーク接続による遠隔ユーザ間VR環境共有の研究は十分に取り組むことができなかった．これは物理エンジンの開発に想定以上の時間が必要であったことと，研究過程の副産物で有用性が高かったメッシュ生成手法の成果発表を優先したためである．このように課題は残ったが，手術シミュレータの研究分野に重要な貢献を行うことができたと考えている．

This study aims at the development of force touch prompt function in surgical operation, and the realization of VR environment sharing in remote areas. In 2016, the research on force touch prompt function was carried out in the previous year, and the following results were obtained. (1)The basic method of medical image generation is three-dimensional, and the narrow groove structure of the crack is reflected in the automatic generation of finite elements. This is the first time that a patient has ever had a problem creating a problem. The results of the International Conference MICCAI2016 were presented. (2)The aforementioned menu generation method takes into account the realm suitability between the object field and the menu. The contact determination method is used in consideration of the inappropriateness of the symbol, the distance field and the shape coordinates. In the same way, the paper was submitted to the Journal of the Japanese Academy of Surgery. (3)High-quality power tips are essential for achieving stability, high-speed contact, and high-speed performance. The calculation method is used to reduce the time stability of the contact problem. IEEE ROBIO 2016 is the first time that the same method has been evaluated. The basic function development of the above mentioned system is carried out in sequence, and the research on VR environment sharing between remote areas is carried out in sequence. The development of physics is necessary to determine the usefulness of the by-product of the research process. This topic is still incomplete, and surgery is an important contribution to the research field.