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Multi Leader-follower selectable Middleware toward the next generation surgical assist robot system

Research Project

Project/Area Number 16H01859
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Medical systems
Research InstitutionTokyo Women's Medical University

Principal Investigator

Masamune Ken  東京女子医科大学, 医学部, 教授 (00280933)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西川 敦  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20283731)
岩本 憲泰  信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (30778816)
堀瀬 友貴  東京女子医科大学, 医学部, 非常勤講師 (70749233)
河合 俊和  大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 教授 (90460766)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥43,550,000 (Direct Cost: ¥33,500,000、Indirect Cost: ¥10,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2017: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2016: ¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
Keywords手術支援ロボット / リーダー・フォロワー / ミドルウェア / 脳神経外科 / 内視鏡外科 / モジュール化 / オープンソース / マスタ・スレーブ / 手術ロボット / マスタースレーブ / 内視鏡手術 / マスタスレーブシステム / 手術支援用ロボット / マスタースレーブシステム / 内視鏡下手術
Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is to modularize the functions of surgery support robots and to develop and evaluate basic technologies, that enable immediate developments at the research phase of surgical robotics. We have developed middleware (MRLiNK) that allows us to select and switch between multiple followers. We embedded the system for robots for neurosurgery and abdominal surgery. In addition, we made it open source to Github for widespread use and verification. This research is expected to be utilized by many researchers, and it can be utilized not only for speeding up the development of surgical robots, but also for autonomous research and development of surgical robots using AI in the next step.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、手術支援ロボットや高度システム開発をより迅速にするための、操作器具や治療機器の間を接続するミドルウェアの開発を行ったものです。複数の種類の操作機器と、複数の手術ロボット本体の組み合わせを簡便に組むことができるようになります。神経外科や腹部外科の手術ロボットに対して開発したミドルウェアを用いて性能評価を行いました。また、オープンソースとして公開出来るようにして、今後新たに作られるロボットに適した操作インターフェースなどの研究に活用することが考えられます。また、手術ロボットの自動化などの研究にも利活用できることが今後考えられます。

Report

(6 results)
  • 2021 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (105 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (78 results) (of which Int'l Joint Research: 18 results,  Invited: 19 results) Book (4 results) Remarks (13 results)

  • [Journal Article] Locally operated assistant manipulators with selectable connection system for robotically assisted laparoscopic solo surgery2021

    • Author(s)
      Fukui Shohei、Kawai Toshikazu、Nishizawa Yuji、Nishikawa Atsushi、Nakamura Tatsuo、Iwamoto Noriyasu、Horise Yuki、Masamune Ken
    • Journal Title

      International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery

      Volume: 16 Issue: 4 Pages: 683-693

    • DOI

      10.1007/s11548-021-02338-9

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 内視鏡手術トレーニングのための手術器具と臓器の術中インタラクションの画像解析2021

    • Author(s)
      西川敦, 岩本憲泰, 河合俊和, 鈴木寿, 片井均
    • Journal Title

      画像ラボ

      Volume: 32(10) Pages: 22-28

    • NAID

      40022716845

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  • [Journal Article] Robotic Technology in Operating Rooms: a Review2021

    • Author(s)
      Xiao Sun, Jun Okamoto, Ken Masamune & Yoshihiro Muragaki
    • Journal Title

      Current Robotics Reports

      Volume: 2 Issue: 3 Pages: 333-341

    • DOI

      10.1007/s43154-021-00055-4

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  • [Journal Article] Surgical Support Robot and Manipulator2021

    • Author(s)
      正宗 賢
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Computer Aided Surgery

      Volume: 23 Issue: 3 Pages: 98-100

    • DOI

      10.5759/jscas.23.98

    • NAID

      130008079347

    • ISSN
      1344-9486, 1884-5770
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  • [Journal Article] 手術支援ロボットの自律レベル向上のための手術器具と臓器の術中インタラクションの画像解析2020

    • Author(s)
      西川敦, 岩本憲泰, 河合俊和, 鈴木寿, 片井均
    • Journal Title

      Medical Imaging Technology

      Volume: 38(5) Pages: 228-235

    • NAID

      130007953800

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  • [Journal Article] 医療福祉環境のネットワーク化のひろがりについて 治療室と IoT (Internet of Things)-スマート治療室プロジェクトの取り組み2020

    • Author(s)
      JUN OKAMOTO, KEN MASAMUNE, YOSHIHIRO MURAGAKI
    • Journal Title

      病院設備

      Volume: 62(1) Pages: 46-49

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  • [Journal Article] Portable Forceps Manipulator with Closed Loop Mechanism using Gimbal-mounted Parallel Linkage for Endoscopic Surgery2020

    • Author(s)
      韓勝成,河合俊和,西川敦,西澤祐吏,中村達雄
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Computer Aided Surgery

      Volume: 22 Issue: 1 Pages: 5-13

    • DOI

      10.5759/jscas.22.5

    • NAID

      130007795292

    • ISSN
      1344-9486, 1884-5770
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Master-slave robotic devices that enable the generation of innovative telesurgical robots2018

    • Author(s)
      MASAMUNE Ken, NISHIKAWA Atsushi, KAWAI Toshikazu, HORISE Yuki, IWAMOTO Noriyasu
    • Journal Title

      Impact

      Volume: 3 Issue: 3 Pages: 35-37

    • DOI

      10.21820/23987073.2018.3.35

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    • Open Access
  • [Journal Article] Compact forceps manipulator with a spherical-coordinate linear and circular telescopic rail mechanism for endoscopic surgery2017

    • Author(s)
      Toshikazu Kawai, Hiroyuki Hayashi, Yuji Nishizawa, Atsushi Nishikawa, Ryoichi Nakamura, Hiroshi Kawahira, Masaaki Ito, Tatsuo Nakamura
    • Journal Title

      International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery

      Volume: 12 Issue: 8 Pages: 1345-1353

    • DOI

      10.1007/s11548-017-1595-4

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      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Bending Forceps Manipulator with Offset Distance for Single-port Laparoscopy2016

    • Author(s)
      Toshikazu Kawai, Toshinobu Matsumoto, Atsushi Nishikawa, Yuji Nishizawa, Tatsuo Nakamura
    • Journal Title

      Advanced Biomedical Engineering

      Volume: 5 Issue: 0 Pages: 56-62

    • DOI

      10.14326/abe.5.56

    • NAID

      130005139934

    • ISSN
      2187-5219
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      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 医療ロボットミドルウェアMRLinkへの手術支援ロボットZEUSリーダー接続と手先位置計算2022

    • Author(s)
      関口諒介, 岩本憲泰, 西川敦, 河合俊和, 堀瀬友貴, 正宗賢
    • Organizer
      第31回日本コンピュータ外科学会大会
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  • [Presentation] Intra-Abdominal Type Master Device for Teleoperated Laparoscopic Surgical Assistant Robot2021

    • Author(s)
      Yuma Mugitani, Toshikazu Kawai, Yuji Nishizawa, Atsushi Nishikawa, Noriyasu Iwamoto, Yuki Horise, Ken Masamune
    • Organizer
      the 43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2021)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 腹腔内型操作デバイスによる手術助手ロボットのテレオペレーション2021

    • Author(s)
      麦谷祐真, 河合俊和, 西川敦, 岩本憲泰, 堀瀬友貴, 正宗賢
    • Organizer
      第33回ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMECH2021)
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  • [Presentation] マスクの伸縮を利用した表情識別システムの開発2021

    • Author(s)
      山口慶太郎, 奥山和輝, 松居和寛, 厚海慶太, 平井宏明, 西川敦, 谷口和弘
    • Organizer
      第60回日本生体医工学会大会
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  • [Presentation] マスクの伸縮と導電糸を用いた表情識別システムの開発2021

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      奥山和輝, 山口慶太郎, 厚海慶太, 松居和寛, 平井宏明, 西川敦, 谷口和弘
    • Organizer
      第39回日本ロボット学会学術講演会
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  • [Presentation] マスクの伸縮を利用した表情識別システムの開発 -マスクに装着するひずみセンサの比較実験-2021

    • Author(s)
      山口慶太郎, 奥山和輝, 松居和寛, 厚海慶太, 平井宏明, 西川敦, 谷口和弘
    • Organizer
      生体医工学シンポジウム2021
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  • [Presentation] Medical Device R&D with Optics toward Minimally Invasive Theranostics2021

    • Author(s)
      Ken Masamune
    • Organizer
      OPTICSMEET2021
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 医工融合により実現する新しい治療支援デバイス・治療環境2021

    • Author(s)
      正宗賢、石川達也、川俣貴一、村垣善浩
    • Organizer
      脳神経血管内治療学会
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  • [Presentation] Medical Device Development Using Advanced Technology toward Smart Surgery2021

    • Author(s)
      正宗賢, 村垣善浩
    • Organizer
      第85回日本循環器学会学術集会
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    • Invited
  • [Presentation] Locally Operated Master-slave Surgical Assistant Robot with Motion Simulator for Laparoscopic Surgery2020

    • Author(s)
      Yuta Egi, Toshikazu Kawai, Yuji Nishizawa, Atsushi Nishikawa, Noriyasu Iwamoto, Yuki Horise, Ken Masamune
    • Organizer
      the 16th Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS 2020)
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  • [Presentation] Master-slave selectable control system with multiple connection for locally operated surgical assistant robots in laparoscopy2020

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      H. Karino, S. Fukui, T. Kawai, Y. Nishizawa, A. Nishikawa, N. Iwamoto, Y. Horise, K. Masamune
    • Organizer
      the 34th International Congress and Exhibition of Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS 2020),
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  • [Presentation] 手術助手ロボット群と選択結合する術具挿入型ポータブル操作デバイスの機構特性2020

    • Author(s)
      狩野秀征, 河合俊和, 西川敦, 岩本憲泰, 堀瀬友貴, 正宗賢
    • Organizer
      日本コンピュータ外科学(JSCAS2020)
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  • [Presentation] 術具挿入型ポータブル操作デバイスによる手術助手ロボット群の選択結合マスタスレーブ制御2020

    • Author(s)
      狩野秀征, 河合俊和, 西川敦, 岩本憲泰, 堀瀬友貴, 正宗賢
    • Organizer
      第32回ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMECH2020)
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  • [Presentation] シミュレータで動作確認できる手術助手ロボットのマスタスレーブ制御2020

    • Author(s)
      江木勇太, 河合俊和, 西川敦, 岩本憲泰, 堀瀬友貴, 正宗賢
    • Organizer
      第32回ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMECH2020)
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  • [Presentation] 手術ナビゲーションを基盤としたDXの展開2020

    • Author(s)
      正宗賢、村垣善浩
    • Organizer
      第29回日本コンピュータ外科学会大会
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  • [Presentation] Locally Operated Master-Slave Control System with Forceps Insertable Portable Operating Device for Laparoscopic Surgery2019

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      Hideyuki Karino, Toshikazu Kawai, Yuji Nishizawa, Atsushi Nishikawa, Noriyasu IWAMOTO, Yuki Horise, Ken Masamune
    • Organizer
      the 41th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2019)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Portable Forceps Manipulator with Gimbal‐mounted Parallel Linkage and Telescopic Rail Mechanism for Laparoscopic Surgery2019

    • Author(s)
      S. Fukui, S. Han, T. Kawai, Y. Nishizawa, A. Nishikawa
    • Organizer
      the 33th International Congress and Exhibition of Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS 2019)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ローカル操作手術ロボット群を選択結合可能なマスタスレーブ切替え制御2019

    • Author(s)
      福井翔平,河合俊和,西川敦,岩本憲泰,堀瀬友貴, 正宗賢
    • Organizer
      日本コンピュータ外科学会
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  • [Presentation] ローカル操作手術ロボット群のORiNを介した選択結合マスタスレーブ制御2019

    • Author(s)
      福井翔平,河合俊和,西川敦,岩本憲泰,堀瀬友貴, 正宗賢
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      第31回ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMECH2019)
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  • [Presentation] 鉗子挿入ガイドローラ機構を備えたポータブル操作デバイスによるマスタスレーブPTP制御2019

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      狩野秀征,河合俊和,西川敦,岩本憲泰,堀瀬友貴, 正宗賢
    • Organizer
      第31回ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMECH2019)
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  • [Presentation] 手術支援マニピュレータの現状・将来動向とロボティクスへの期待2019

    • Author(s)
      河合俊和
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス研究討論会
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  • [Presentation] 手術ロボットの現状と将来動向( 少子高齢社会のロボティクス日本発少子高齢時代の医療・介護・福祉・健康のためのロボティクス)2019

    • Author(s)
      河合俊和
    • Organizer
      2019センシング技術応用セミナー
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      田代匠,岩本憲泰,堀瀬友貴,河合俊和,西川敦,正宗賢
    • Organizer
      第58回日本生体医工学会大会
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  • [Presentation] 手術支援ロボットの自律レベル向上のための内視鏡画像処理2019

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      西川敦, 遠藤航, 勝又進介, 熊王彰吾, 田中淳樹, 佐藤大徳, 溝江俊太郎, 岩本憲泰, 河合俊和, 西澤祐吏, 宇都木修一, 鈴木寿, 片井均
    • Organizer
      第58回日本生体医工学会大会
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  • [Presentation] Prototype of Robotic Neurosurgical Microscope based on ORiN Architecture2019

    • Author(s)
      Yuki Horise, Jun Okamoto, Kitaro Yoshimitsu, Hiroshi Iseki, Ken Masamune, and Yoshihiro Muragaki
    • Organizer
      16th International Conference on Ubiquitous Robots (UR)
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  • [Presentation] 仮想孔から外科操作可能な胸腔鏡手術支援デバイス2019

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      堀瀬友貴,鈴木弘行,伊関洋,正宗賢,村垣善浩
    • Organizer
      第28回日本コンピュータ外科学会大会
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  • [Presentation] Medical Robotics/devices with Smart Cyber Operating Theater toward next generation Surgery2019

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      Ken MASAMUNE
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      international symposium and workshop about an innovative medical technology, Khon Kaen Univ.
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  • [Presentation] Smart Surgical robot with Smart Cyber Operating Theater (SCOT)2019

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      Ken MASAMUNE
    • Organizer
      16th International Conference on Ubiquitous Robots (UR)
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  • [Presentation] 医工融合拠点が先導するナビゲーション医療、スマート治療室2019

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      正宗賢
    • Organizer
      第11回 プラズマ医療・健康産業シンポジウムプログラム
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  • [Presentation] スマート治療室と医工連携2019

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      正宗賢
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      埼玉医科大・連携施設懇談会
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  • [Presentation] Medical Robot Link Architecture connected to Smart Cyber Operating Theater (SCOT)2019

    • Author(s)
      Ken MASAMUNE
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      ICBME2019
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  • [Presentation] Surgical Tool Manipulator with Gimbal-Mounted Parallel Linkage and Telescopic Sliders for Laparoscopic Surgery2018

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      SeungSeong Han, Toshikazu Kawai, Atsushi Nishikawa, Yuji Nishizawa, Tatsuo Nakamura
    • Organizer
      the 40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2018)
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  • [Presentation] Forceps Manipulator with Circular Telescopic Guiding Slider for Laparoscopic Surgery2018

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      Arata Masatake, SeungSeong Han, Toshikazu Kawai, Atsushi Nishikawa, Yuji Nishizawa, Tatsuo Nakamura
    • Organizer
      the 40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2018)
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  • [Presentation] Locally operated unilateral master-slave control system with portable device and forceps manipulator for laparoscopic surgery2018

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      S. Fukui, H. Kobayashi, T. Kawai, Y. Nishizawa, A. Nishikawa, N. Iwamoto, Y. Horise, K. Masamune
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      the 32th International Congress and Exhibition of Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS 2018)
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  • [Presentation] A novel medical robot architecture with ORiN for efficient development of telesurgical robots2018

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      Noriyasu Iwamoto, Atsushi Nishikawa, Toshikazu Kawai, Yuki Horise, Ken Masamune
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      CARS2018, Computer Assisted Radiology and Surgery, 32nd International Congress and Exhibition,
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      西川敦
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      田代匠, 岩本憲泰, 堀瀬友貴, 河合俊和, 西川敦, 正宗賢
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      岩本憲泰, 西川敦, 河合俊和, 堀瀬友貴, 正宗賢
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      韓勝成,河合俊和,西川敦,西澤祐吏,中村達雄
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      第19回計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会(SI2018)
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      韓勝成,河合俊和,西川敦,西澤祐吏,中村達雄
    • Organizer
      第27回日本コンピュータ外科学会大会
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Published: 2016-04-21   Modified: 2023-01-30  

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