ハプティックデバイスを用いた脳腫瘍摘出手術シミュレーション

使用触觉设备模拟脑肿瘤切除手术

• 批准号: 15J01496
• 负责人: 陳 暁帥
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J01496/
• 关键词: 脳外科手術シミュレータ; バーチャルリアリティ（VR）; 有限要素法; バイオメカニクス; 損傷力学; 粘弾性; 手術シミュレータ; 損傷モデル; 生体組織引張実験

脳組織の損傷や破壊の状況は手術中の外科医にとって非常に重要な情報である．吸引管や剥離子による鈍的剥離巨視的な破壊はもちろんのこと，圧排による微視的な損傷でも脳神経に障害を誘発することがある．したがって，脳外科手術シミュレーションのために，脳組織の高精度な損傷モデルと脳組織に圧排をかけるときの応力や反力を精確に計算できる応力緩和モデルを構築することが必要である．そこで，申請者は豚の脳組織の試験片に対して引張破断実験を行い，脳組織の損傷破壊の力学特性を測定した．実験データに基づいて脳組織破壊・損傷モデルと応力緩和モデルを構築した．脳実質の物性値や損傷モデルに必要なパラメータを同定し，引張破断シミュレーションを行い，提案した損傷モデルがの実験で得られた豚の脳実質の損傷挙動を精度よく再現できることを確認した．また，慣性項を考慮した脳の粘弾性特性をシミュレーションで再現できる数値解析モデルを構築した．豚の脳組織を用いて応力緩和実験を行った．粘弾性パラメータを同定し，提案する応力緩和モデルを用いたシミュレーションを行った．シミュレーション結果を実験結果と比較し，提案した応力緩和モデルが脳実質の応力緩和を精度良く再現できることを確認した．これで，脳外科手術の鈍的剥離操作と脳圧排操作を忠実にシミュレータで再現できるようになり，脳外科手術シミュレータの実用化に貢献した．

The condition of tissue damage is very important information for surgeons during surgery. suction tube, stripping tube, blunt stripping macrovision, pressure discharge tube, Weishi app, damage tube, nerve barrier, induction tube, etc. For surgical procedures, it is necessary to accurately calculate the force and reaction of tissue pressure reduction and tissue damage reduction. In this regard, the applicant is interested in the determination of mechanical properties of tissue damage during tensile fracture testing of test specimens of tissue. The structure of the structure. The quality of the material and the damage of the material must be determined by the same method, and the damage of the material and the damage of the material must be determined by the same method. The inertial term is considered and the viscous properties are reconstructed. The organization of the organization. The viscosity of the solution is constant. The result of the test is compared with the result of the test. This is the first time that the surgical operation has been performed.

项目成果

A simple damage and fracture model of brain parenchyma for haptic brain surgery simulations

用于触觉脑手术模拟的简单脑实质损伤和骨折模型

• DOI: 10.1299/jbse.16-00323
• 发表时间: 2016
• 期刊: Journal of Biomechanical Science and Engineering
• 作者: Xiaoshuai CHEN;Kazuya SASE;Atsushi KONNO;Teppei TSUJITA and Shunsuke KOMIZUNAI
• 通讯作者: Teppei TSUJITA and Shunsuke KOMIZUNAI

A Viscoelastic Model of Brain Parenchyma for Haptic Brain Surgery Simulations

用于触觉脑外科模拟的脑实质粘弹性模型

• 发表时间: 2016
• 作者: Xiaoshuai Chen;Kazuya Sase;Atsushi Konno;Teppei Tsujita
• 通讯作者: Teppei Tsujita

術中のブレインシフト推定のための流体-弾性体連成解析のGPGPU による高速化

使用 GPGPU 加速流体-弹性体相互作用分析，用于术中脑移位估计

• 发表时间: 2016
• 作者: 江間章斗;佐瀬一弥;陳暁帥;辻田哲平;近野敦
• 通讯作者: 近野敦

脳外科手術シミュレーションのための脳実質損傷モデル

用于神经外科模拟的脑实质损伤模型

• 发表时间: 2016
• 作者: 陳暁帥;佐瀬一弥;近野敦;辻田哲平
• 通讯作者: 辻田哲平

Experimental and numerical analysis of damage fracture mechanics of brain parenchyma

• DOI: 10.1109/robio.2016.7866369
• 发表时间: 2016-12
• 期刊: 2016 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO)
• 作者: Xiaoshuai Chen;Kazuya Sase;A. Konno;T. Tsujita