単孔式内視鏡手術のためのマスタ・スレーブロボットシステムの開発と評価

• Project/Area Number: 12J02691
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Medical systems
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 堀瀬 友貴 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 単孔式 / 腹腔鏡手術 / マスタ・スレーブ / ローカル操作 / 仮想孔 / 手術支援ロボット

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，傷が目立たない手術として注目されている一方で，医師にとっては操作が難しい単孔式内視鏡手術を支援するマスタ・スレーブロボットシステムを開発している．本システムは，患部の上に配置して用いるマスタ部，単孔から挿入してマスタ部の直下に配置するスレーブ部から構成される．マスタ部とスレーブ部は通常の手術器具と同じ５自由度で操作でき，これらが連動することであたかもひとつの手術器具が仮想的な孔から挿入されているように振る舞う．本システムを通常の手術の左手側の手術器具の代わりに用いることで，仮想的に孔の数をひとつ増やし，医師がすでに操作に慣れている腹腔鏡手術と同じ操作感覚・視野で単孔式内視鏡手術を行える．

平成２６年度の研究計画としては，「システムの性能向上を目的に改良を行い，生体外（ex vivo）実験により検証すること」としていたが，結果として，これまでの研究成果のまとめ・発表を行い，メディカルロボティクス分野で有名であるJohns Hopkins大学へ研究留学した．また，平行しながら共同研究を行っている大阪工業大学の研究グループとスレーブ部の改良を行った．

平成２６年度の実施状況として，これまでに行った研究成果をまとめ，国際ジャーナルを１本執筆し，国際学会で２件，国内学会で１件発表を行った．また，新聞の一面でも研究成果が掲載され，周囲からも注目されていることが分かった．研究留学先では，眼の手術を支援するEye Robotのプロジェクトに取り組み，手術支援システム開発のノウハウについて学んだ．また，スレーブ部の改良を行い，従来型と比べて，可動範囲と位置決め精度を向上させることができた．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Mobile locally operated detachable end-effector manipulator for endoscopic surgery. (2015)
  • Author(s): Toshikazu Kawai, Myongyu Shin, Yuji Nishizawa, Yuki Horise, Atsushi Nishikawa, Tatsuo Nakamura
  • Journal Title: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery Volume: 10 Issue: 2 Pages: 161-169
  • DOI: 10.1007/s11548-014-1062-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel locally operated master-slave robot system for single-incision laparoscopic surgery. (2014)
  • Author(s): Yuki Horise, Toshinobu Matsumoto, Hiroki Ikeda, Yuta Nakamura, Makoto Yamasaki, Genta Sawada, Yukiko Tsukao, Yujiro Nakahara, Masaaki Yamamoto, Shuji Takiguchi, Yuichiro Doki, Masaki Mori, Fumio Miyazaki, Mitsugu Sekimoto, Toshikazu Kawai, Atsushi Nishikawa
  • Journal Title: Minimally Invasive Therapy & Allied Technologies Volume: 23 Issue: 6 Pages: 326-332
  • DOI: 10.3109/13645706.2014.942321
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Flexible Locally Operated End-Effector Manipulator With Actuator Interchangeability For Single-Incision Laparoscopic Surgery. (2015)
  • Author(s): Toshilazu Kawai, Toshinobu Matsumoto, Yuki Horise, Atsushi Nishikawa, Yuji Nishizawa, Tatsuo Nakamura
  • Organizer: The 29th International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2015)
  • Place of Presentation: バルセロナ（スペイン）
  • Year and Date: 2015-06-24 – 2015-06-27
• [Presentation] Development of a locally-operated master device and a flexible slave robot system for single-incision laparoscopic surgery. (2014)
  • Author(s): Yuki Horise, Toshinobu Matsumoto, Hiroki Ikeda, Yuta Nakamura, Makoto Yamasaki, Genta Sawada, Yukiko Tsukao, Yujiro Nakahara, Masaaki Yamamoto, Shuji Takiguchi, Yuichiro Doki, Masaki Mori, Fumio Miyazaki, Mitsugu Sekimoto, Toshikazu Kawai, Atsushi Nishikawa
  • Organizer: The 28th International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2014)
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2014-06-25 – 2014-06-28
• [Presentation] Mobile locally operated detachable end-effector manipulator for endoscopic surgery. (2014)
  • Author(s): Toshikazu Kawai, Myongyu Shin, Yuji Nishizawa, Yuki Horise, Atsushi Nishikawa, Tatsuo Nakamura
  • Organizer: The 28th International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2014)
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2014-06-25 – 2014-06-28
• [Presentation] Evaluation of a Locally-operated Master-slave Robot System for Single-incision Laparoscopic Surgery. (2014)
  • Author(s): Yuki Horise, Toshinobu Matsumoto, Makoto Yamasaki, Shuji Takiguchi, Yuichiro Doki, Masaki Mori, Fumio Miyazaki, Mitsugu Sekimoto, Toshikazu Kawai, Atsushi Nishikawa
  • Organizer: The 10th Anniversary Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS2014)
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2014-06-24 – 2014-06-25
• [Presentation] 単孔式内視鏡手術のためのローカル操作型マスタ・スレーブロボットシステムの開発 (2014)
  • Author(s): 堀瀬友貴，松本俊宣，山崎誠，澤田元太，塚尾祐貴子，中原裕次郎，山本昌明，瀧口修司，土岐祐一郎，森正樹，宮崎文夫，関本貢嗣，河合俊和，西川敦
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
  • Place of Presentation: 富山国際会議場
  • Year and Date: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [Presentation] 単孔式腹腔鏡下手術支援フレキシブル脊椎型鉗子マニピュレータの開発 (2014)
  • Author(s): 松本俊宣，池田大希，中村勇太，矢尾夏美，河合俊和，堀瀬友貴，西川敦，西澤祐吏，中村達雄
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
  • Place of Presentation: 富山国際会議場
  • Year and Date: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [Presentation] 単孔式内視鏡手術を支援する新方式マスタ・スレーブロボット―腹壁を介してマスタとスレ-ブが連動するシステム― (2013)
  • Author(s): 堀瀬友貴, 津村遼, 関本貢嗣, 瀧口修司, 土岐祐一郎, 森正樹, 宮崎文夫, 河合俊和, 西川敦
  • Organizer: ROBOMEC 2013
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(茨城県つくば市)
• [Presentation] Proposal for a "Patient-mounted" Master-slave Robot System for Single-incision Laparoscopic Surgery (2013)
  • Author(s): Y. Horise, R. Tsumura, M. Sekimoto, S. Takiguchi, Y. Doki, M. Mori, F. Miyazaki, T. Kawai, and A. Nishikawa
  • Organizer: IEEE EMBC 2013
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪府大阪市)
• [Book] マスタ・スレーブロボットで"傷が見えない"手術を支援-内視鏡手術の操作で単孔式内視鏡手術を実現するシステム- (2012)
  • Author(s): 堀瀬友貴(共著)
  • Total Pages: 8
  • Publisher: (株)シーエムシー出版