Development of Augmented Reality Surgical Simulator

增强现实手术模拟器的开发

• 批准号: 19K09100
• 负责人: 木村 隆
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Fukushima Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K09100/
• 关键词: 手術トレーニング; 拡張現実; シミュレーター; 拡張現実（AR）; シミュレーション; 手術訓練; 外科医学教育; 拡張現実（AR); 手術手技; 医療安全

本研究では、拡張現実（Augmented Reality/AR）を応用した手術手技訓練用のシミュレーターの開発を目標として、以下の4点について研究を進めてきました。1.シミュレーター作成用のデジタルデータベースの構築：臨床で一般的に使用されている画像の記録様式DICOMから、CADで使用されるデータ（STLなど）への変換は手間のかかる作業でした。シミュレーターの作成を計画した際に、すぐに利用できる臓器のデジタルデータのデータベースがあれば開発が促進されると考え、整備を行いました。2.シミュレーターの製品化の促進：医療用シミュレーターの開発では、作成のコストが高いことが開発の妨げとなっていました。この問題を克服するために、福島県内の企業と共同で、低コストで大型のシミュレーターを製品化するための技術を開発してきました。安価な素材（段ボールや発泡スチロールなど）を材料にした3D構築の技術を開発し、これまで開腹手術用のトレーニングシミュレーター、腹腔鏡手術用のトレーニングシミュレーター、小児外科手術用のトレーニングシミュレーター、人工心臓装着のためのトレーニングシミュレーターなどを開発し実用化してきました。今年度は紙を原料としたより安価なトレーニング環境の開発に取り組み、試作品を完成させました。3.ARを応用した現実と仮想現実の融合：上記の1、2の技術を応用して、現実部分と仮想現実部分をそれぞれ作成し、AR技術によってこれらを融合することができました。4.ウエアラブルディスプレイとARを応用した手術トレーニングシステムの作成を進めてきましたが、既存のデバイスでは視線の方向や距離が手術訓練には適さないことが判明しました。そのため、計画を変更し、タブレット機器を利用して、学習者が自らニーズに応じたシミュレーターをデザインできる開発環境を構築しました。

在本研究中，我们针对以下四点进行了研究，目的是开发应用增强现实（AR）的手术技术训练模拟器。 1. 构建用于模拟器创建的数字数据库：从临床实践中常用的图像记录格式 DICOM 转换为 CAD（STL 等）中使用的数据是一项耗时的任务。当我们计划创建一个模拟器时，我们认为拥有一个现成的数字器官数据数据库将有助于开发，因此我们创建了一个。 2. 促进模拟器的商业化：医疗模拟器的高成本一直是发展的障碍。为了克服这个问题，我们一直在与福岛县的公司合作开发技术，以低成本实现大型模拟器的商业化。我们开发了使用廉价材料（纸板、聚苯乙烯泡沫塑料等）的 3D 构建技术，到目前为止，我们已经开发出了用于开放手术、腹腔镜手术、小儿手术和人工心脏附件的训练模拟器，并将其投入实际使用。为此目的。今年，我们致力于开发一种以纸张为原材料的更便宜的培训环境，并完成了原型。 3.使用AR融合现实和虚拟现实：应用上述技术1和2，我们创建了真实部分和虚拟现实部分，并能够使用AR技术将它们融合。 4.我们一直致力于创建应用可穿戴显示器和AR的手术训练系统，但很明显现有设备的视线和距离不适合手术训练。因此，我们改变了计划，使用平板设备创建了一个开发环境，让学习者可以根据自己的需求设计自己的模拟器。

项目成果

GeneralityとSpecialtyのバランスがとれた外科専門医の育成をめざして

旨在培养兼具通用性和专业性的外科专家

• 发表时间: 2020
• 作者: Momma Tomoyuki;Okayama Hirokazu;Kanke Yasuyuki;Fukai Satoshi;Onozawa Hisashi;Fujita Shotaro;Sakamoto Wataru;Saito Motonobu;Ohki Shinji;Kono Koji;木村 隆
• 通讯作者: 木村 隆

A simple and Low-cost Surgery Training Simulator for Pancreaticojejunostomy

一种简单且低成本的胰空肠吻合术手术训练模拟器

• 发表时间: 2019
• 作者: 山田眞一郎;陳 述海;島田 光生;森根 裕二;居村 暁;池本 哲也;齋藤 裕;徳田 和徳;沖川 昌平;岩橋 祥子;宮崎 克己;木村 隆
• 通讯作者: 木村 隆

Creating the foundation for a simulation training environment using digital data in the field of hepatobiliary and pancreatic surgery

为肝胆胰外科领域使用数字数据的模拟培训环境奠定基础

• 发表时间: 2022
• 作者: Shuhai Chen;Yuji Morine;Kazunori Tokuda;Shinichiro Yamada;Yu Saito;Masaaki Nishi;Tetsuya Ikemoto;Mitsuo Shimada;木村 隆
• 通讯作者: 木村 隆

テーラーメイドなシミュレーターづくりのための基盤整備

用于创建定制模拟器的基础设施开发

• 发表时间: 2021
• 作者: Sakamoto K;Ogawa K;Tamura K;Ito C;Iwata M;Sakamoto A;Matsui T;Nishi Y;Nagaoka T;Uraoka M;Utsunomiya T;Funamizu N;Takada Y;木村 隆
• 通讯作者: 木村 隆

外科医学教育の現状と課題

外科教育现状及问题

• 发表时间: 2021
• 作者: 遠藤（鰐渕）友美 ;高橋 智 ;近藤直人 ;波戸ゆかり ;久田知可 ;西本真弓;西川さや香 ;遠山竜也;木村 隆
• 通讯作者: 木村 隆