共同研究・競争的資金等の研究課題

近年の手術の低侵襲化に伴って外科医は狭い術野においても周辺組織のレイヤー（層）構造を立体的に理解し、見えない部分にある血管や神経などを損傷する危険を予測することが重要となってくる。そのため献体を用いた臨床解剖による学習は重要となるが、その機会は限られており、術者の視線で作られた立体的な手術解剖教材の必要性や重要性は高い。一方、これまでに存在する実写ベースの3D教材はいずれも撮影された位置からの固定された視点であり、術者からの「自由視点」を再現したものではない。本研究では、術者の視線で自由に視点を動かしてレイヤー構造を観察することのできる実写解剖3Dモデルで術者の視点を再現し、それを評価する。

定位脳手術装置に固定した動物に対して磁気刺激を行い、皮質拡散抑制（Spreading Depression:SD）を安定して導出・記録しうる刺激条件を明らかにした。経頭蓋磁気刺激（transcranial magnetic stimulation: TMS）では50 Hzで3連発刺激するtrainを5Hzで繰り返すtheta burst法が最もSDを誘発しうることが示された。またこの刺激法が、虚血に対する耐性を上昇する可能性が示唆された。

定位脳手術装置に固定した動物に対して皮質拡散抑制(Spreading Depression : SD)を安定して導出・記録しうる麻酔法および化学的刺激条件を明らかにした。経頭蓋磁気刺激(transcranial magnetic stimulation : TMS)ではSDを安定して導出することは困難だが、高頻度連続TMSによって、化学刺激によるSD導出の閾値を下げ、より頻回に導出させうることが示された。

人体の構造は複雑な３次元構造である。近年内視鏡手術やロボット手術などの高度な低侵襲治療が広まりつつあるが、それらの技術をより安全確実に行うために、医師にはより正確な立体的な解剖学的知識と理解が求められるようになっている。 本研究では、実際の手術手技において理解すべき解剖を多視点かつ複数の剖出段階で３Ｄ立体視映像撮影し、これを元に視差画像による高精細三次元コンテンツおよび、写真測量により立体構造の再構築を行った映像教材を開発する。これにより「見回す」のではなく「覗き込む」VR教材を作成する。この教材の有用性について若手医師を対象とした検証実験で評価する。 人体の構造は複雑な３次元構造であり、その解剖は単純ではなく目的によって変わり、多重のレイヤー構造を伴っている。本研究では様々な立体視技術を活用して、医師、コメディカルのために解剖の三次元構造を伝える多視点の教材を開発する。 令和４年度においても引き続きフォトグラメトリの手法による解剖映像の3D教材化を進めた。脳神経外科だけではなく耳鼻科、整形外科、形成外科、救急科等で行われる手術手技に沿った手順で解剖を行い、各段階のテクスチャ付き3Dモデルデータを作成することができた。これらの3DモデルはICPマッチングアルゴリズムを用いることで効率的に位置合わせを行うことができた。こうして形状に合わせて時系列に配置されたレイヤー解剖コンテンツは空間再現ディスプレイ、VRゴーグル、と言った機器用だけでなく3Dpdfと言った配布が容易なものにまで応用することができた。空間再現ディスプレイで表示した解剖教材は解剖実習を行う学生に供覧して2Dの写真と比較して理解しやすいかなどの調査を行った。 また3Dモデルのような解剖構造を学ぶ教材のみでなく、手技そのものや、周囲との連携を学ぶことができるようにVR180の技術で3D動画を用いた教材の作成も進めた。単純にVR動画であれば周囲を見渡すだけで肝心の手術手技が小さく撮影される問題があるため、周囲だけでなく術野を拡大して確認できるように様々な3D映像を切り替えることのできる多視点V180Rビデオの作成も進めている。本年度は輪状甲状靱帯切開術についての教材を作成することができた。 多視点、マルチレイヤーの3D解剖教材作成は臨床解剖に参加いただけている各科の協力のもと様々なシチュエーションでの教材を作成することができている。作成した教材は医師や学生へ供覧しその臨場感や教材としての可能性について良い反応を得ている。作成された3Dコンテンツの有用性の検証はこれからである。作成された教材の効果の検証などはやや遅れているがおおむね順調に進展していると判断した。 引き続き臨床解剖のコンテンツの作成を進める。多視点3DVR動画と解剖マルチレイヤー3Dモデルとが融合した新しいVRコンテンツの作成を進める。作成された教材について手技の伝承という点での有用性を検証する。