成果報告書詳細
管理番号20150000000814
タイトル平成26年度成果報告書 未来医療を実現する先端医療機器・システムの研究開発 安全性と医療効率の向上を両立するスマート治療室の開発(6)
公開日2016/2/20
報告書年度2014 - 2014
委託先名パイオニア株式会社
プロジェクト番号P14008
部署名ロボット・機械システム部
和文要約件名:平成26年度成果報告書 「未来医療を実現する先端医療機器・システムの研究開発
/安全性と医療効率の向上を両立するスマート治療室の開発」

開発項目2-10(1) 分光画像撮影による患部特定(可視化)技術の開発(ハイパースペクトルカメラによる患部特定)
特定対象病変を定め、臨床試験の準備をし、実験を開始した。実験に用いるハイパースペクトルカメラとして、エバジャパン社NH-7を選定・購入し、事前検討を行った。検討項目は、適正なハイパースペクトル画像を取得するに必要な光量の確認、NH-7画像のノイズ等、撮像特性の調査とノイズ低減手法の検討、専用データ解析ソフトウェアの作成である。臨床試験の準備として、東京女子医科大学指定のフォーマットで研究プロトコルを作成し、東京女子医科大学倫理委員会に提出、承認を得た。以上の準備を行い、3月中旬から臨床試験を開始した。3月末までに4件の撮影を行い、データの解析に着手した。先行技術の調査として、論文と学会発表の調査を行った。ハイパースペクトルカメラを用いた病変の自動検出に関する学術論文の調査を行い、特に重要と思われるレビュー論文1件と学術論文・予稿7件を詳細に確認した。学会調査として、Photonics West 2015等国内外の関連学会に参加し、ハイパースペクトル画像に関する研究の現状調査を行った。また、機械学習を用いることにより、高精度なシステムの実現が見込めることから、機械学習に関する学会等に参加し、機械学習の最先端の技術動向と、効率的な利用方法についての見識を高めた。
開発項目2-10(2) 分光画像撮影による患部特定(可視化)技術の開発(ラマン分光による患部特定) ラマン分光分析を用いた腫瘍の可視化のフィジビリティスタディとして、技術調査、論文調査、有識者インタビューの3つの調査を行った。技術調査および論文調査により、ラマン分光分析が腫瘍と正常組織の識別において有効な手段であることが分かったが、一方で有識者インタビューによりラマン分光分析の装置としての課題も明らかになった。 これらの調査結果より、ラマン分光分析の医学分野における有効性は認めるものの、技術的観点から本プロジェクトに導入することは見送るべきであると判断した。
開発項目3-1 手術環境に最適化したユーザーインタフェースの開発
最先端の手術室で必要とされるさまざまな情報(患者情報、手術管理情報、機器の状態など)を統合し、必要な人に、必要なタイミングで、必要な情報を、提供するためのシステム開発を行う。さらに手術室に限定せず、戦略デスクと手術室との情報伝達を可能とする。
開発項目3-2 術者用統合情報表示装置の開発
開発にあたり手術環境の調査から開始した。手術室には多種の表示装置が存在しており、術者に負担をかけない統合された表示装置の必要性が確認された。続いて表示装置として望まれる機能等から、初期案として手術室用顕微鏡に付属設置させる形態の独自の表示装置を提案した。術者の視線移動・焦点移動を最小限におさえたヘッドアップディスプレイタイプの表示装置である。初期案の機能評価のために機能検証機を作製、関係者へのデモ・意見収集を実施しコンセプトとしての有効性を確認した。しかしながら大きさの制限により手術用顕微鏡に実際に設置しての評価が出来なかったため、小型化すべく次期機能検証機の仕様について検討を開始し、次年度につなげる予定である。
英文要約Item2-10(1) Development of visualization method of tumor by spectroscopic analysis with Hyperspectral camera: We prepared and started clinical investigation. NH-7 (Eba Japan co. Ltd.) was chosen as the hyperspectral camera in our clinical investigation. We tested the camera in prior examination: the light source to obtain an image with correct exposure, NH-7 image noise check, investigation of the sensor property, study of noise reduction, preparation of the data analysis software. We prepared the study protocol, submitted it to the ethics committee in Tokyo Women’s Medical University, and approved it. After the approval, we started the clinical investigation. We took hyperspectral images 4 cases, and started analyzing.
We surveyed papers that propose detection method for tumors and issues using hyperspectral images. We checked important 1 review paper and 8 papers in detail. We joined academic conferences (Photonics West 2015 etc.) to search state-of-the-art researches for hyperspectral imaging. We also surveyed conferences for machine learning to achieve high precision system using machine learning technics. We checked state-of-the-art machine learning researches, and learned method to use machine learning system effectively. We checked Deep learning and Support Vector Machine (SVM) as the important technics. We tested these methods with Caffe and OpenCV software library. Especially Caffe achieves high precision in the sample dataset, we are planning to apply the method to lesion images.
Item 2-10(2) Deveropment of visualization method of tumor by Raman Spectroscopy: We executed technology study, medical paper survey, and expert interviews to examine feasibility of visualizing tumor with Raman spectroscopy. The technology study and the medical paper survey prove Raman spectroscopy is effective to distinguish tumors and normal tissues. But the experts interviews pose us the issues related to Raman spectroscopy as instrument.Through our research, we conclude defer implementation of Raman spectroscopy to SCOT project because of technical matter, but we accept its potential in medical field.
Item3-1 Development of "Smart Cyber User Interface" for surgical operation: We will develop user Interface for advanced operation room. Using this system, Dr. Assistant, nurse and CE for those medical staffs can get various information (patient status, operational management,me status and so on.) easier as they need. Furthermore we will connect strategy desk to operation room.
Item3-2 Development of "Smart Cyber Display" for surgical operation:
We first studied surgical operation and environment of an operation room. It is needed an integrated and intelligent display device because many display devices are located in the room and impose a burden on the surgeon to watch them. Therefore we proposed a new display concept on surgical optical microscope. In order to watch the display device, that is a kind of ‘Head Up Display’, the surgeon does not have to move his/her head and eyes widely. Next we designed and made a test device to evaluate its function, demonstrated it and received some comments. We realized that it is not wrong way to achieve the project goal. On the other hand, we could not evaluate its function with an actual surgical microscope in an operation because of its size. Therefore we started to brush up the concept to realize next step test display prototype, which is smaller than before, in the first half of the following fiscal year.
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