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脳の力学シミュレータの構築と手術時の力覚・触覚呈示システムの開発

Research Project

Project/Area Number 15656065
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

内山 勝  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30125504)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 近野 敦  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90250688)
佐藤 大祐  東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40344692)
阿部 幸勇  東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80261600)
Project Period (FY) 2003 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2005: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2003: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords医療・福祉 / 機械力学・制御 / バーチャルリアリティ / 生物・生体工学 / 脳・神経 / 遠隔手術 / 仮想手術シミュレータ / 脳 / 力覚・触覚呈示 / 力学シミュレータ / ロボット工学 / 生体工学 / 超粘弾性物体 / 実時間シミュレーション
Research Abstract

本研究では、ロボット技術を利用した新しい力覚・触覚提示デバイスと、生体力学や医学における研究成果とをバーチャルリアリティ技術を介して融合させ、その手術操作がたいへん困難とされる脳手術における力覚・触覚情報を提示可能な、脳の力学シミュレータと手術操作感覚提示デバイスを基にした手術シミュレータシステムの開発を目的とした。
平成17年度は、若手医師のトレーニングや術前の手術計画の際に利用可能な手術シミュレータシステムの開発を目指し、平成16年度までに行ってきた、脳の力学シミュレータの構築、脳の手術操作における力覚・触覚の提示機能をさらに改善した。特に、手術器械の持ち手を力覚・触覚デバイスと組み合わせ、操作感覚を十分に提示可能なデバイスの設計・開発と、脳のモデルの詳細化、干渉・変形モデルの再現性の向上に注力した。前者では、脳べらおよびマイクロ剪刀の手術操作を提示可能な新型デバイスを開発できた。後者では、線形有限要素モデルとニュートンの運動方程式による干渉モデルを利用することで、実時間での生体組織のシミュレーションが可能な力学シミュレータを構築できた。
本年度までの研究結果により、脳の仮想手術シミュレータの基本的なシステム開発が完了した。しかし、生体組織の非線形モデルの導入や、微小な力を提示するデバイスの実現といった課題点が残った。今後、さらに取り組みを進め、仮想手術シミュレータによる脳の手術操作実験を実施しなければならない。

Report

(3 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2005 2004

All Journal Article (4 results)

  • [Journal Article] 仮想手術のための手術器械と柔軟物との干渉モデリング2005

    • Author(s)
      小林亮介, 小林輝, 佐藤大祐, 内山勝
    • Journal Title

      ロボティクス・メカトロニクス講演会'05講演論文集

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 脳腫瘍摘出操作シミュレーションのための複合組織モデルの構築とそれに基づく反力提示2005

    • Author(s)
      小林亮介, 小林輝, 佐藤大祐, 内山勝
    • Journal Title

      第6回システムインテグレーション部門学術講演会(SI2005)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 生体軟組織の触覚提示システムの構築2004

    • Author(s)
      小林亮介, 廣崎尚登, 佐藤大祐, 内山勝
    • Journal Title

      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'04講演論文集 04-4

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] ヘッドマウントディスプレイとハプティックインタフェースを用いた仮想手術のためのオペレータ支援システム2004

    • Author(s)
      小林輝, 小林亮介, 佐藤大祐, 内山勝
    • Journal Title

      計測自動制御学会東北支部40周年記念学術講演会予稿集

      Pages: 93-96

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

URL: 

Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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