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．

这项研究旨在通过对神经外科医生以及视觉传输先进的技术元素向从业人员进行视觉传输，以提高显微镜缝合实践的效率。今年，我们提出了一种可视化高级学生在显微镜缝合实践中关注的技术元素的方法，这是我们在去年透露的VR耳机内揭示的。具体来说，当从业者戴上VR耳机时，显微镜内的图像和系统的反馈图像被可视化和显示。在此实现中，将摄像头放置在显微镜的两个目镜上，左右图像在VR耳机中显示，允许立体视觉。叠加的图像以圆圈的形式显示，这些圆圈会根据执行缝线的屏幕中心的位置而改变颜色，并根据屏幕底部的纱布运动而改变颜色和长度的颜色。在两个显示器中，当检测到不良行为时，颜色从绿色变为红色，并且在从业者那里就技术因素提供了反馈。我们还提出了一种根据每个技术元素的检测结果来计算从业者的能力得分的方法。具体而言，使用回归分析使用检测从业者作为输入的技术元素的结果实现了分数计算公式。用于回归分析的数据基于迄今为止与初学者，中级和高级学生收集的数据。缝合练习完成后，计算出的分数立即显示在VR耳机内部的屏幕上，并且每次确认了一系列实践中的最高分数和完成时间。这些提出的方法是通过显微镜缝合线的初学者进行的主题实验，并被评估为改善动机。以上是在同行评审的国内和国际会议上提出的。将来，我们将改进系统的UI，以便由实际的医生（专家）使用它。此外，当医生使用时，我们计划通过获取凝视和音频来收集有关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