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肝臓手術シミュレータ用力覚提示装置の開発
肝臓手術シミュレータ用力覚提示装置の開発

医療・福祉・介護医療・福祉・介護 ２

はじめに
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はじめに
近年外科医減少や地域医療格差の拡大が進行してお近年外科医減少や地域医療格差の拡大が進行しておそ主のな
主原
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原の因一のつ一につ長に期長の期OJTの OJT(On-the-Job
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Training)を必要とすることが挙げられる．
これに対して筑Training)を必要とすることが挙げられる． これに対して筑波大学ではOJT期間の短縮・効率化を目的として肝臓手波大学ではOJT期間の短縮・効率化を目的として肝臓手術シミュレーションシステムの開発プロジェクトが進行して術シミュレーションシステムの開発プロジェクトが進行している．通常の肝臓手術では左手で術野が見やすいようにいる．通常の肝臓手術では左手で術野が見やすいように押し広げながら右手に持った電気メスや超音波メスを使っ押し広げながら右手に持った電気メスや超音波メスを使って切開を進める．術野を見やすくするために左手と肝臓て切開を進める．術野を見やすくするために左手と肝臓の間で様々な形のインタラクションが発生する．それらのの間で様々な形のインタラクションが発生する．それらのインタラクションに注目しそれらの再現を目標とした．このインタラクションに注目しそれらの再現を目標とした．この目標を達成するにはユーザの左手の動作の自由度の高目標を達成するにはユーザの左手の動作の自由度の高さが求められる．そこで肝臓の動きの再現を主とした左手さが求められる．そこで肝臓の動きの再現を主とした左手用の対象指向型力覚提示装置の開発を目的とした．
用の対象指向型力覚提示装置の開発を目的とした．
目的を達成するために視覚提示装置と力覚提示装置，目的を達成するために視覚提示装置と力覚提示装置，距離画像センサを組み合わせたシステムを提案する．視距離画像センサを組み合わせたシステムを提案する．視覚提示装置でバーチャル肝臓を表示し，力覚提示部に肝覚提示装置でバーチャル肝臓を表示し，力覚提示部に肝臓模型を使用して力覚提示を行う．また距離画像センサを臓模型を使用して力覚提示を行う．また距離画像センサをユーザの手の動きを計測する装置として使用する．距離
ユーザの手の動きを計測する装置として使用する．距離画像センサで手の状態を検出しそれらの位置を物理シミ
画像センサで手の状態を検出しそれらの位置を物理シミュレーションで利用し映像・力覚に反映させることでバーュレーションで利用し映像・力覚に反映させることでバーチャル肝臓とユーザの手との間でインタラクションが可能
チャル肝臓とユーザの手との間でインタラクションが可能となる．となる．
本研究では提案システムの実現可能性を検証するため
本研究では提案システムの実現可能性を検証するために左手の手の先端位置（以下手先位置）で押し広げる動に左手の手の先端位置（以下手先位置）で押し広げる動作などの手先位置と肝臓の3Dモデルとのインタラクション
作などの手先位置と肝臓の3Dモデルとのインタラクションの再現を目的とした試作システムの開発を行った．試作シの再現を目的とした試作システムの開発を行った．試作システムを実装し手先位置を用いた肝臓の3Dモデルとのイステムを実装し手先位置を用いた肝臓の3Dモデルとのインタラクションつまり指先に対する力覚提示とそれに伴う肝ンタラクションつまり指先に対する力覚提示とそれに伴う肝臓の3Dモデルの変形動作を確認した．
臓の3Dモデルの変形動作を確認した．

た．力覚提示装置は本研究室で開発されたHapticMasterた．力覚提示装置は本研究室で開発されたHapticMasterをベースとし提示部に透明な肝臓ゲルモデルを使用しをベースとし提示部に透明な肝臓ゲルモデルを使用した．た．
２．手先位置検出
２．手先位置検出
手術中の手は開いたり閉じたりつまんだりするため指手術中の手は開いたり閉じたりつまんだりするため指先位置を個別に検出することは困難であるため手の状態先位置を個別に検出することは困難であるため手の状態に依存せずに検出できる手先位置を検出して反映するこに依存せずに検出できる手先位置を検出して反映することを考えた．それを実現するため距離画像センサから距とを考えた．それを実現するため距離画像センサから距離像を画 像を利用て 検出す
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サはには離画利用し てし検出す
る ．る距．離画像
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SoftKinetic社のDS325（以下DepthSense）を使用した．
SoftKinetic社のDS325（以下DepthSense）を使用した．
３．力覚提示装置
３．力覚提示装置
肝臓の動きを単純な機構で再現するため肝臓のモデ
肝臓の動きを単純な機構で再現するため肝臓のモデ
ルを提示部に採用した．肝臓の3Dモデルデータを基に透ルを提示部に採用した．肝臓の3Dモデルデータを基に透明なゲルモデルを作成した．透明であるためDepthSense
明なゲルモデルを作成した．透明であるためDepthSenseに写りにくい．このゲルモデルは力覚提示装置の提示部に写りにくい．このゲルモデルは力覚提示装置の提示部に組み込むため右葉側半分のみとし，断面に取り付用のに組み込むため右葉側半分のみとし，断面に取り付用の穴を作成した
穴を作成した４．システムの動作確認
４．システムの動作確認
ハードウェアの統合はHapticMasterの上にDepthSense
ハードウェアの統合はHapticMasterの上にDepthSenseを下向きに設置することで行った．またソフトウェアの統合を下向きに設置することで行った．またソフトウェアの統合はSOFAのプラグインを母体としてDepthSenseのデータ取はSOFAのプラグインを母体としてDepthSenseのデータ取得プログラム，HapticMasterの制御プログラムを組み込ん得プログラム，HapticMasterの制御プログラムを組み込んだ．下図のように統合してバーチャル肝臓の様々な部位だ．下図のように統合してバーチャル肝臓の様々な部位を素手で自在に操作することが可能となった．
を素手で自在に操作することが可能となった．

活動内容
活動内容
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１．システム構成
１．システム構成
試作システムは力覚提示装置と距離画像センサ，物
試作システムは力覚提示装置と距離画像センサ，物理シミュレーションソフトとそれらを動作させるPCで構成し理シミュレーションソフトとそれらを動作させるPCで構成し■キーワード：（1）力覚■キーワード：（1）力覚（2）バーチャルリアリティ（2）バーチャルリアリティ（3）肝臓手術（3）肝臓手術

代表発表者圓崎圓崎祐貴（えんざきゆうき）
代表発表者祐貴（えんざきゆうき）
所属
筑波大学システム情報系知能機能工学域
所
属 筑波大学システム情報系知能機能工学域
問合せ先〒305-8573
茨城県つくば市天王台
1-1-1
問合せ先 〒305-8573
茨城県つくば市天王台
1-1-1
筑波大学システム情報工学研究科
筑波大学システム情報工学研究科
知能機能システム専攻
岩田・矢野研究室
知能機能システム専攻
岩田・矢野研究室
TEL：029-853-5120
または029-853-4998
TEL：029-853-5120 または 029-853-4998
enzaki@vrlab.esys.tsukuba.ac.jp
enzaki@vrlab.esys.tsukuba.ac.jp

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