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医疗类VR系统

　　医疗VR系统
3DVR在医院医疗现场的解决方案
        支援开始日 ： '11.11.01


　　医疗类VR系统
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使用3D・VR（虚拟现实）软件的各种驾驶模拟器。
抗震诊断、建筑物资源分析及火灾分析、避难分析等各种分析服务。
FORUM8公司将就软件系统服务进行提案。

在医院以及医疗现场当中，以医院的业务效率化及医疗系系统的导入成为中心的IT系统的导入日益加速。但是，近年来受到密切关注的灾害对策及节省资源环境对策，与以患者为首的地域住民之间的交流，医疗现场中VR的活用等方面上还有可以改善的余地。
 Forum8公司将以至今为止的所积累的土木、建筑、解析的技术为基础，灵活运用3D・VR技术来提供这些课题的解决方案。今后将提供与医院 以及医疗现场相关的各个方面上的VR解决方案。

▲医疗类VR解决方案

导入VR的利用目的
医院 员工 患 者・地域住民
■医疗现场的改善
  • 医院摆设的配置讨论
  • 医院餐再加热车行驶模拟
  • 通道宽度的验证
  • 医院病房，检查室的布局研究
  • 从医院房间的窗口景观确认
  • 康复模拟等
 ■与地域交流
  • 医院地理位置的图像确认
  • 医院内部的图像确认
  • 3D模型所展示的可视化
  • 云计算与虚拟现实技术的交流
建筑设计者 医院经营者
■把握设计意图及要求 对应省能源环境
  • 设计意图的传达
  • 尽早确定医院人员的要求
  • 提高估计能耗的精度
  • 防震诊断
 ■确保明确的判断材料  对应危机管理
  • 医院的外观/内观的建筑构造确认
  • 赈灾对策
  • 避难解析
  • 救护车回避损伤道路
 ■ 表1 使用VR的解决方案例


　　系统特长
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● 布局・摆设配置等，院内设施的检讨

 在医疗现场中为提高医院员工的业务效率医院内的布局是非常重要的。运用VR来模拟可以更加简明地表现出目前布局的问题点以及改善方法的妥当性。

■院内的印象讨论・确认
 运用VR模拟来实施复健，复健方针的探讨以及患者自身可以把握现状。
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■器具配置验证
 医院设施的空间印象从构造阶段的设计时期开始在运用视觉进行验证。
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■通道宽度的验证
 在摆设被设置好的状态下验证能否确保足够的通路步行，移动式病床・医疗用器具的搬运所需的道路空间。
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■病房的风景验证
 运用VR来做病房以及诊断室里病床的设置，考虑到工作效率的布局检讨。也可确认通过病房的窗口可见到的景观。
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■轮椅以及移动式医疗机器的搬运模拟
 病栋间的轮椅，再加热车，移动式医疗机器等的搬运模拟。斜坡的角度以及宽度的验证。
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● 设计意图的传达以及医院员工要求的早期满足
  如果可以将VR的技术以及模拟活用的话，可以从构想阶段开始使设计意图以及将其妥性明确地呈现。通过促进医院工作人员的理解使得它更加容易提取员工的潜在 需求，从早期开始进行充分的检讨，可以防止返工，提高关联者的满足度上达到效果。

■建筑设计者观点上的计划探讨
  医院的外观・内观的构造及颜色的探讨，门的尺寸以及形状等从构想阶段就可以理解。并且，也可以探讨对于轮椅使用者，小孩等在各自的视点上了解医院内部的印 象以及避难路径等的信息公布。
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● 与地域的交流(患者・地域住民视点)
  在街景与建筑物的构造上活用VR技术将医院内部以及周边环境用3D模型再现，可以向患者和地域里的居民做出说明。并且，如果使用VR-Cloud®的话、无论所处位置跟机器性能，任何人都可以使用平板电脑和智 能手机在网络浏览器上轻松的操作。

■利用VR在确认医院内部的印象
 用VR来解说医院的外观与内部的话，可以将印象更加鲜明地传达给规划人员以及地域住民。做成的VR模型用3D打印机打印出来，在说明中中得以 使用。
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▲医院内部印象确认 ▲使用实际的3D模型达到可视化

■使用云技术和VR技术来交流
 只要有网络环境新用户也可以实行3DVR操作。在全体计划中，被活用在广告的展示以及达成共识的支援工具上。

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■避难分析
 通过医院内的避难分析以及利用VR达成可视化，来探讨火灾、地震发生时的避难方法。
●建筑物内部布局探讨
　增改造建筑时的布局／医院内的物品放置
●探讨避难途径的表示
　从各病栋，病房的避难路径／避难路径表示的配置
●根据年龄・性别来验证避难指导方法
　根据入院患者的年龄、性别、行走能力来考虑避难方法
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●复健专用驾驶模拟系统

脑机能复健：利用骑自行车使脑活性化。
身体机能复健：因驾驶时使用到身体，可以达到身体机 能的复健作用。
回归社会：实施驾驶机能的增强，遵守交通规矩等训练 可以使患者更快回归社会。

■中风病人复健
 对在复健中的驾驶员做出驾驶评价的驾驶模拟器。可以测试患者的健康状态以及问题解决能力
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▲例：「道路模拟系统」 Temasek Polytechnic（新加坡）

■使用安全驾驶模拟器来做驾驶训练
  体验模拟后使用体验者的驾驶日志来做出诊断。设置了危险预测训练、夜间的驾驶训练等6种符合形式认定基准的标准教材，以及作为选择方案的2种教材。符合财 团 法人日本交通管理技术协会所规定的驾驶模拟形式认定基准的驾驶模拟（已有申请形式认定的计划）。体验模拟后将使用体验者的驾驶日志做出诊断。
>> UC-win/Road安全驾驶模拟器

●安全驾驶教材
　符合形式认定基准
  • 危险预测训练
  • 夜间的驾驶训练
  • 急刹车训练
  • 高速公路训练
  • 地域特性训练
  • 恶劣条件下的驾驶训练
　选择方案的可供选择
  • 违反种类教材
  • 夜间能见度教材
●回放功能
●诊断／汇总软件
 利用驾驶日志来根据教材进行诊断是可能的。通过诊断软件上收集到的情报可以讲将全部听讲者的驾驶结果的汇总以及进行统计处理。

■高龄者驾驶模拟器
 名城大学理工学部信息工学科在进行的研究中里有使用驾驶模拟器来检测出认知功能的降低，驾驶能力的评价，驾驶能力的训练。
▲驾驶负担：小(只有步行者) ▲驾驶负担：中(只有对面车) ▲驾驶负担：大(步行者+对面车)
（名城大学理工学部信息工学科山本研究室・中野研究室所制作的资料）

■UC-win/Road驾驶模拟器
 成熟的四轮实际车型驾驶模拟器・套装系统
 在可以重复再现当环境被完全控制的情况下产生的各种驾驶环境。近年，驾驶模拟器多数被用作车辆系统开发以及ITS交通系统研究、驾驶员、车、 道路、交通之间相互作用的研究。
>> UC-win/Road 驾驶模拟器
UC-win/Road驾驶・模拟器的特长
  • 使用UC-win/Road来做成自由的三维行驶环境
  • 以套装・软件 形式来提供标准的插件
  •  标准VR数据免费提供，对于方案的定制
  • 通过可视化工具选项重现各种环境
  • 车体是又量产的代工厂实现低价提供
  • 进行定制可以符合高度的模拟需求

UC-win/Road的福利方面的开展
  日本的现实仿真学会在今年的「医疗・福祉・卫生保健与VR」的论文收集（2013）等事例中，与福祉相关的领域中VR的研究正在备受瞩目。
（http://www.vrsj.org/news/3281/）。
 在这样的背景下，Forum8公司将3D VR软件「UC-win/Road」积极地在医疗类VR系统中进行活用。UC- win/Road的特点在于可以简易地生成线性形状的道路，不但可以生成建筑物甚至连包括其周边环境的广阔外部空间也可以在VR上制作。实现了容易地制作 外部VR。

躲避坡道的道路导航例
　现阶段的从 「外部VR的制作」这个观点实现了医疗类VR的应用，之后则是开始强化「内部的VR制作」，最终达成内外一体的福祉环境模拟VR系统这个目标。将这些内部 VR和外部VR一体化并且到达可以使用的程度的话，福祉VR的普及是可以预计到的。医院、护理设施来说的话，其周围夜晚的样子、周围设施、交通量、营业时 间以外门的情报等想要把握的情报肯定非常地多。对于医院、护理设施的长期利用人员来说设施间的比较，福祉数据库的制作等都需要探讨。


● 医疗业界里的驾驶模拟器、VR的活用

■轮椅安全模拟器
 与关西大学系统理工学部共同研究的轮椅安全模拟器的共同开发、研究。用UC-win/Road里VR空间来表示轮椅模拟器。
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▲轮椅 模拟器的结构印象
 ▲轮椅 模拟器与硬件连接部分的
构成图、流程图

■酒驾模拟器
 对饮酒后的驾驶情况进行模拟，体验中枢神经与平衡系统在混乱状态下的驾驶，在酒驾的危险性以及危害性做出警告和认知上起到作用。

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人身事故的方案印象：设定人行道上的人类以及动物的突然冲出。

车辆事故的方案设定：设定停止中的车辆突然启动，十字路口里的车辆冲出。

道路障碍方案设定：设定路面的凹凸槽，与道路附属物接触。

■人工膝关节假体手术模拟
 使用手术实施预订者的CT数据来制作VR数据并且进行手术模拟。人工膝关节假体植入后与骨头间的冲突检查，手术后的膝关节活动状况，在手术导 航上手术步骤等用VR-Cloud®来阅览。

●准备
　・手术预订者的CT数据取得
　・根据CT数据转换成VR数据
　・VR-CloudR服务器上登陆数据(可在网上进行阅览)
●手术前讨论
　・以VR数据为基础实施手术模拟
　・利用结果向患者进行手术说明
●手术
　・利用手术导航的手术
　・根据情况进行手术模拟的再实施或者调整
●手术后
　・手术预览以及向患者说明
用VR来阅览手术后膝关节的伸曲情况
・在人工关节的前后移动范围0度～150度内膝盖的伸曲情况可使用VR来进行确认（可任意输入角度）
・0度～150度的状态下是否可以自动移动，顺畅地移动可以用VR进行确认。


■教育・研究现场中的血管模拟
 在VR空间里再现血管内部的流动，可以确认一个个红血球在血管内流动的样子。
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● VR手机软件

■VR-Cloud®
3D・VR在云上！
只要有网络环境就可以无论场所与机器性能，在VR空间上可以进行互动型实时VR的云服务手机软件。也对应安卓系统的手机以及平板电脑。


● 建筑物・地盘・避难分析

■Engineer's Studio®
三维板单元动力非线性分析系统。
三维有限要素法（FEM）分析软件。土木・建构造物的部位通过杆状梁要素，平面连续平板要素进行模型化，对结构物的非线性行为进行分析的工具。
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Engineer's Studio® 分析支援服务
 对应各种土木建造结构物的抗震诊断，补强设计，新设计的支援技术服务。地表震动时相对应的建筑物震动现象的的分析以及钢筋混凝土结构的非线性 分析等高度分析的支援。
●Engineer's Studio® 超级云®选项
●解析云服务“Engineer's Studio® for SaaS”

■地盘分析
对应性能检查设计的高度分析软件
▲弹塑性地 盘分析（GeoFEAS） 2D ▲地盘的有效动态应力分析（UWLC） ▲三维滑坡斜面安定分析次元地（LEM）
▲三维浸 透流分析（VGFlow） ▲落石模拟 ▲UC-1 泥石流模拟

■EXODUS/SMARTFIRE　　避难/火灾模拟
buildingEXODUS：建筑环境中避难模型
运用电脑实验室来评价紧急时期・平常时期中人们的动作、行动。模拟人与人、人与火灾、人与建筑物的相互作用。这个模型受到热、烟、有毒气体等的影响追跡从 室内开始避难的每个人的路径。
SMARTFIRE：火灾模拟的SMART CFD系统
高度的计算流体动力学(CFD)的火灾模拟环境。拥有设计高效的避难分析的多种独自的功能。

 开发：ＦＳＥＧ　英国格林威治大学火灾安全工学组
UC-win/Road for EXODUS
与「EXODUS/SMARTFIRE」相连接，进行三维VR上的模拟结果确认，从而在建筑物的安全性上达成共识。可以控制达到场景功能上的模拟结果可视 化。
 
▲隧道避难VR ▲机场内部的人流量模拟 ▲中目黑站的旅客流动模拟
▲避难模型的表示例 ▲高层建筑火灾

东京消防厅认定 的避难算定方法
2011年3月，使用EXODUS的算出方法的认定
基于东京消防厅的关于避难所需时间的算出概要，Forum8的「等同于火灾避难模拟的计算方法」被东京消防厅所认定。

●活用VR来探讨避难指示荧光路线
太田幸夫氏（NPO法人注册中心理事长）在推进下，不同业界形态的企业参加了相互协力下的民间主导的研究会「避难指示灯・综合系统」 ，正在进行复数灾害时的屋内・屋外一贯的避难知道系统的研究和开发。

EXODUS／SMARTFIRE分析支援服务　避 难分析/火灾分析支援数据服务火灾
支持buildingEXODUS・maritimeEXODUS的Node/arc 模型、SMARTFIRE的三维CFD-FEM模型初期 模型的制作。

■DesignBuilder
建筑物能源模拟
DesignBuilder 是英国的DesignBuilder公司开发的建筑物模拟软件。通过与美国环境省开发的建筑能源模拟程序EnergyPlus实现连动，可对制作的模型进 行光、温度、二氧化碳等的环境模拟，是一款实现从规划阶段开始考虑环境的节能型建筑设计软件。适用于建筑师、建设事业工程师、能源咨询公司、学生的使用。

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▲可视化功能
 ▲建筑物内穿行画面
 ▲3层楼照明轮廓
 ▲使用Radiance的渲染
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▲热负荷数据
 ▲冷气负荷数据
 ▲CFD分析图像

建筑物能源模拟支援服务
从小型的建筑物到办公大楼，复合建筑，土木设施等都是对象。只要有制图和环境条件，通过必要的合意，实施建筑的形状和不同的环境条件的导入和分析，就可以 导出表格、清单、图像数据等制作成报告。并且与DesignBuilder数据一起可供提取。
▲钢筋混凝土造的一般住宅
▲大型公共建造物
 
   
　　医疗领域上的UC-win/Road的企划案的普及促进
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1.关于医疗保健支出情况

根据厚生劳动省发表的「平成24年度医疗费的去向」，医疗保险・公费负担医疗费从2007 年的33.4兆日币到2013年的38.4兆日币增 长了大约114%。并且，根据WHO发表的「WORLD HEALTH STATISTICS」的资料，如右下图所示「GDP所占的健康关联支出额（health expenditure）」在日本国内的比例上，每年都在上升。
（从2000 年的7.7%到2010年的9.2%，上升了120%）
以上所说的医疗关联的支出每年都有上升倾向，今后随着人口高龄化而继续上升也是可以预测到的。

　　　　　　　　　
 
▲参考：厚生劳动省公布的数据
　平成29年度医疗费的去处 　		   ▲参考：WHO 公布的数据
　WORLD HEALTH STATISTICS

2.UC-win/Road 的医疗领域上的发展可能性

医疗领域上已经有一些VR的活用了，有一些以前的开发案例。但是，这些开发案例的绝大多数是仅从残障人士的自力观点来做的。
为实现宜居社会的话，不仅仅是残障人士的努力，健全的人们也需要一起来讨论社会的方式。

 

３．视力低下表现功能（案例） ＜残障人士以 外的方法＞

目的 ： 通过自己的视力以外的视角在VR上体验，有助于验证标识的可见性以及道路危险处。
对象 ： 包含视力良好的所有人
（特别是公共・视力・福祉・通用设计等的关系人员）
被期待的效果 ： 让所有人体验平时注意不到的弊害，可以验证公共施工措 施的效果。

具体的功能
关于视野功能的话、有现状「描写视野半径視野半径的 ON・OFF」功能。这在以前的功能上增加了视力・焦点距离・景深等与视力相关的参数，可以表示因视力的不同距离所产生的表现可以用模糊来表现。
现 状的功能
 ▲视野半径在15km的时候 ▲视野半径在10km的时候

新功能（案例）
▲视力良好的状态 ▲视力低下的状态

４．色觉异常表现功能（案例） ＜残障人士以 外的方法＞

目的 ： 通过在VR上体验色觉异常的视觉，健康的人也可以感受到色觉异常的人每天所看到的 周边景色。
对象 ： 包括健康人的所有人
（特别是在公共・视力・福祉・通用设计等的相关人员）
被期待的效果 ： 多数人在体验了色觉异常的视觉后，可以期待对待残障人 士的态度的改变，以及在宜居「城市规划」「街景规划」等上面活用自己的本次体验。

具体的功能
作为变更颜色功能，拥有现状「对待寒冷变换颜色」功 能。
在以前的功能上根据红绿色色觉异常和绿黄色色觉异常等，追加可以表现颜色的不同视觉表现功能的话，就可以考虑到色觉异常的视觉表现。

现状的功能
 ▲寒冷地区的视觉 ▲温暖地区的视觉
新功能（案例） 
▲红色色觉异常对于视 觉的影响

５．其他方法

残障者自身的方法
头戴式显示器上显现VR的街景，作为残障人士的复健，通过少量的动作就可以表现步行者，可以持续他们的活动意欲。

社会全体的方法
 面向「外国人患者的接诊（Inbound）施策」以及「2010年东京奥林匹克・残奥会」有以下的提案在UC- win/Road 上得以运用。

但是、为了实现这些，需要以机场・JR・各个医院为中心的多数协力者。

６．今后的展望

 并且使用VR的最大好处如下图所示从「看不见的效果」→「可视效果」这样逐步呈现的特点。

根据上图的观点来说、今后也需要继续针对「微观的世界」进行关注。

FORUM8