自動音声による挿入指導および評価機能を有する大腸内視鏡シミュレータシステムの開発

具有自动语音插入引导和评估功能的结肠镜检查模拟器系统的开发

• 批准号: 21H03566
• 负责人: 植木 賢
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03566/
• 关键词: 大腸内視鏡; シミュレーター; 圧力センサー; シミュレータ; 圧力検出機能; 画像解析; 手技の定量化; 音声指導; 内視鏡シミュレータ; 手技評価; 会話分析; ロボット

本研究では、主に(A)画像解析機能を搭載した試作モデルの作製、（B）言語解析ツールの開発、(C)臨床研究による有用性評価、設計変更と製品化を行う。特に２年目となる2022年度は、画像解析機能を搭載したモデルの作製と、音声システムの開発を行い、製品化モデルへの実装を行うことを目指した。2022年度は、これまで作製した押圧値を定量化できる上部消化管用シミュレータロボット“ミコト”を基盤に、さらなる機能を加え医師の内視鏡手技を定量化できるシステムの開発を行なった。具体的には、（A）では、内視鏡の挿入によりS字状結腸の伸びの程度を画像分析により計測した。より正確に計測するため、前額面と矢状面のS状結腸の偏位を撮像し評価した。また、シミュレータ内部に設置した圧力センサー情報も組み合わせて内視鏡手技の定量化を実現した。（B）では、当初学習者と指導医の会話をジェファーソン会話分析に沿って記録する言語解析ツールの開発を目指していたが、様々な医療機関の医師のユーザー調査も行い、上記（A）で定量化した情報に基づき、自動で指導を行う音声ツールがより有効であることが判明した。そこで、シミュレータに加わるストレスを擬人化してフィードバックできるシステムを作成し、初学者および専門医の手技の習熟度を定量化できる新規シミュレータ（C）を作製した。造形では、大腸の形状や質感に合わせて柔らかい素材を用い、大腸ポリープを配置した。また、手技の点数評価のみならず、S状結腸-下行結腸曲の位置を上下させて手技の難易度を３段階に変更可能にした。さらに、動画保存機能により、手技の振り返りや自己学習ができるシステムとした。最終年度である2023年度の評価に向けて、実機の作製が完成した。

在这项研究中，我们将主要（A）创建一个配备图像分析功能的原型模型，（B）开发语言分析工具，以及（C）通过临床研究评估其有用性，改变设计并将其商业化。特别是，在第二年，即2022年，我们的目标是创建一款配备图像分析功能的模型，开发音频系统，并将其实现为商业模型。 2022财年，我们在迄今为止创建的上胃肠道模拟器机器人“Mikoto”上增加了可以量化压力值的更多功能，并开发了可以量化医生内窥镜手术的系统。具体地，在(A)中，通过插入内窥镜进行图像分析来测量乙状结肠的伸长程度。为了更准确地测量，对乙状结肠在额状面和矢状面的偏差进行了成像和评估。此外，通过结合安装在模拟器内的压力传感器的信息，我们能够量化内窥镜手术。对于（B），我们最初的目标是开发一种语言分析工具，根据杰斐逊对话分析记录学习者和导师之间的对话，但我们也对各个医疗机构的医生进行了用户调查，发现音频工具可以提供。基于量化信息的自动引导更加有效。因此，我们创建了一个系统，将施加在模拟器上的压力拟人化并提供反馈，并创建了一个新的模拟器（C），可以量化初学者和专家的程序熟练程度。建模时，使用柔软的材料来匹配大肠的形状和纹理，并放置大肠息肉。除了评估手术的评分外，还可以通过升高或降低乙状结肠-降结肠曲的位置将手术的难度分为三个级别。此外，系统还具有视频存储功能，可以进行程序回顾和自学。实际机器的制造已经完成，为 2023 年（该项目的最后一年）的评估做准备。