Skill Acquisition Support in Microscopic Suturing Practice

显微缝合实践中的技能获取支持

• 批准号: 21K17788
• 负责人: 宮藤 詩緒
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K17788/
• 关键词: 顕微鏡縫合; 訓練; ゲーミフィケーション; 医療VR; 技能伝達; 物体検出; 練習効率化; 医療器具検出; 熟練者技術獲得支援; 脳神経外科手術; ダイナミックワーピング; ビジュアルフィードバック; リアルタイムトラッキング

本研究では，脳神経外科医が行う顕微鏡縫合を対象とし，上級者の技術要素を練習者へ視覚的に伝達することで，顕微鏡縫合練習の効率化を図る．今年度は，昨年度までに明らかにした，顕微鏡縫合練習における上級者が注目する技術的要素について，VRヘッドセット内で可視化を行う手法を提案した．具体的には，練習者がVRヘッドセットを被ると，顕微鏡内の映像とシステムからのフィードバック映像が可視化されて表示されるよう実装を行なった．本実装では，顕微鏡の両接眼レンズ部分にカメラを設置し，左右映像をVRヘッドセット内で表示することで，立体視を可能とした．重畳表示する映像は，縫合を行う画面中心部分にはピンセットの位置によって色の変わる円，画面下部にはガーゼの動きによって色と長さの変わるバーの表示を行った．両表示では悪い動作が検出されると色が緑から赤に変化することにより，練習者の技術的要素に関するフィードバックを行った．また，各技術的要素の検出結果から，練習者の習熟度スコアを算出する手法を提案した．具体的には，練習者の技術的要素検出結果を入力としてスコア算出式を回帰分析を用いて実装した．回帰分析に用いるデータは今までに収集した，初級者，中級者，上級者のデータを用いた．算出したスコアは，縫合練習が終わった直後にVRヘッドセット内の画面に表示され，一連の練習内での最高スコアや完了時間等が都度確認できるように実装した．これらの提案手法について，顕微鏡縫合初心者を対象とした被験者実験を行ない，提案システムがモチベーション向上に有用であるという評価を得られた．以上の内容を査読付きの国内学会，国際学会で発表を行なった．今後は，実際の医師（専門医）の方々が使えるように，システムのUI向上を行う．また，医師に使用していただく際に，視線や音声を取得することで，熟練度や注目箇所に関するデータ収集とその解析を行う予定である．

本研究重点关注神经外科医生进行的显微缝合，旨在通过将高级从业者的技术要素直观地传递给从业者来提高显微缝合实践的效率。今年，我们提出了一种方法，可以在 VR 耳机中可视化高级从业者在显微缝合实践中关注的技术要素，这些技术要素是我们去年确定的。具体来说，当操作者戴上VR耳机时，显微镜内部的图像和系统反馈的图像都会被可视化并显示出来。在该实施中，显微镜的两个目镜中都安装了摄像头，左右图像显示在VR耳机内，从而使立体观看成为可能。叠加的图像显示了一个根据屏幕中央进行缝合的镊子位置而改变颜色的圆圈，以及根据屏幕底部纱布的移动而改变颜色和长度的条。在这两个显示器中，当检测到不良动作时，颜色从绿色变为红色，提供有关从业者技术方面的反馈。我们还提出了一种根据每个技术要素的检测结果计算从业者熟练程度分数的方法。具体来说，我们以从业者的技术要素检测结果作为输入，通过回归分析实现了分数计算公式。用于回归分析的数据是迄今为止从初学者、中级和高级用户收集的数据。缝合练习完成后，计算出的分数会立即显示在 VR 耳机内的屏幕上，并且该系统的实施使得每次都可以检查一系列练习期间的最高分数和完成时间。我们对显微缝合初学者对这些提出的方法进行了主题实验，结果表明所提出的系统对于提高动力很有用。上述内容已在同行评审的国内和国际会议上发表。未来，我们将改进系统的UI，以便真正的医生（专家）可以使用它。此外，当医生使用时，我们计划通过捕捉视线和声音来收集和分析熟练程度和兴趣点的数据。

项目成果

リアルタイムフィードバックとスコアリングを導入した顕微鏡縫合術訓練

具有实时反馈和评分的显微缝合训练

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuka Tashiro;Shio Miyafuji;Dong-Hyun Hwang;Satoshi Kiyofuji;Taichi Kin;Takeo Igarashi;Hideki Koike;田代優香，宮藤詩緒，HwangDong-Hyun，清藤哲史，金太一，五十嵐健夫，小池英樹
• 通讯作者: 田代優香，宮藤詩緒，HwangDong-Hyun，清藤哲史，金太一，五十嵐健夫，小池英樹

顕微鏡縫合術訓練におけるゲーミフィケーション要素の導入

显微外科缝合训练中引入游戏化元素

• 发表时间: 2021
• 作者: 岡本一央;筒井瑞季;北野克和;千葉一裕;田代優香，Hwang Dong-Hyun，松浦幹人，宮藤詩緒，清藤哲史，金太一，五十嵐健夫，小池英樹
• 通讯作者: 田代優香，Hwang Dong-Hyun，松浦幹人，宮藤詩緒，清藤哲史，金太一，五十嵐健夫，小池英樹

GAuze-MIcrosuture-FICATION: Gamification in Microsuture training with real-time feedback

Gauze-MIcrosuture-FICATION：具有实时反馈的微缝合训练游戏化

• 发表时间: 2023
• 作者: Yuka Tashiro;Shio Miyafuji;Dong-Hyun Hwang;Satoshi Kiyofuji;Taichi Kin;Takeo Igarashi;Hideki Koike
• 通讯作者: Hideki Koike

Introducing a Concept of Gamification to Microscopic Suturing Training

将游戏化概念引入显微缝合训练

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuka Tashiro;Mikihito Matsuura;Dong-Hyun Hwang;Shio Miyafuji;Satoshi Kiyofuji;Taichi Kin;Takeo Igarashi;and Hideki Koike
• 通讯作者: and Hideki Koike