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Robotically driven out-of-plane needle insertion

Research Project

Project/Area Number 17K10439
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Radiation science
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

Sakurai Jun  岡山大学, 大学病院, 准教授 (30444657)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 平木 隆夫  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 研究教授 (50423322)
亀川 哲志  岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 准教授 (80432623)
松野 隆幸  岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (50377842)
金澤 右  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (20243511)
松井 裕輔  岡山大学, 大学病院, 講師 (50614351)
小牧 稔幸  岡山大学, 大学病院, 医員 (40795548)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
KeywordsCTガイド下針穿刺 / ロボット / 3次元穿刺 / 3次元穿刺 / CTガイド下針生検 / インターベンショナルラジオロジー / 放射線被曝防護
Outline of Final Research Achievements

We developed a technique for robotic CT-guided out-of-plane needle insertion, and verified its accuracy. In the phantom experiment, we demonstrated that out-of-plane needle insertions performed using the robot were more accurate than manual insertions at the various angles. Furthermore, we succeeded in predicting the movement of the needle movement in vivo, and developed a method to correct the needle displacement in the tissue. In the animal experiment, robotic out-of-plane needle insertions were accurate in the in vivo procedure, particularly with adjustment during insertion.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の用手的な針穿刺では、3次元的な穿刺経路がより安全であったとしても、技術的な困難さがハードルとなっており、3次元穿刺以外の工夫で手技を実施することが多かった。しかし、精確な3次元穿刺が可能であることが実証されたこのロボットが臨床の現場で普及すれば、技術的な困難さは克服され、より安全で簡便な針穿刺手技が可能となる。

Report

(5 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Robotic CT-guided out-of-plane needle insertion: comparison of angle accuracy with manual insertion in phantom and measurement of distance accuracy in animals.2020

    • Author(s)
      Komaki T, Hiraki T, Kamegawa T, Matsuno T, Sakurai J, Matsuura R, Yamaguchi T, Sasaki T, Mitsuhashi T, Okamoto S, Uka M, Matsui Y, Iguchi T, Gobara H, Kanazawa S.
    • Journal Title

      European Radiology

      Volume: 30 Issue: 3 Pages: 1342-1349

    • DOI

      10.1007/s00330-019-06477-1

    • NAID

      120006952292

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Installation angle offset compensation of puncture robot based on measurement of needle by CT equipment2018

    • Author(s)
      Nagao Akisato、Matsuno Takayuki、Kamegawa Tetsushi、Hiraki Takao
    • Journal Title

      International Journal of Mechatronics and Automation

      Volume: 6 Issue: 4 Pages: 190-200

    • DOI

      10.1504/ijma.2018.095520

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Robotically Driven CT-guided Needle Insertion: Preliminary Results in Phantom and Animal Experiments.2017

    • Author(s)
      Hiraki T, Kamegawa T, Matsuno T, Sakurai J, Kirita Y, Matsuura R, Yamaguchi T, Sasaki T, Mitsuhashi T, Komaki T, Masaoka Y, Matsui Y, Fujiwara H, Iguchi T, Gobara H, Kanazawa S.
    • Journal Title

      Radiology.

      Volume: 285 Issue: 2 Pages: 454-461

    • DOI

      10.1148/radiol.2017162856

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      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] CT透視画像を用いた腹部領域のIVR治療と技術開発の将来展望-CT透視下IVR用ロボットと最新CTとの融合2017

    • Author(s)
      平木 隆夫、金澤 右、亀川 哲志,松野 隆幸,櫻井 淳,谷本 圭司,平柳 則之
    • Journal Title

      INNERVISION

      Volume: 32 Pages: 77-79

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  • [Presentation] Robotically driven out-of-plane needle insertion: phantom and animal experiments2019

    • Author(s)
      小牧稔幸、平木隆夫、松野隆幸、亀川哲志、等
    • Organizer
      The 78th Annual Meeting of the Japan Radiological Society
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      松野隆幸, 亀川哲志,平木隆夫,木村和志,城戸脩希,見浪護
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      第36回 日本ロボット学会学術講演会
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  • [Presentation] 穿刺ロボットアームのCTガントリ内壁との衝突防止システムの提案2018

    • Author(s)
      城戸脩希,松野隆幸,木村和志,亀川哲志,平木隆夫,見浪護
    • Organizer
      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
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  • [Presentation] CT 透視ガイド下針穿刺ロボットの自動ターゲティングの実現2018

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      斎藤 奎介,亀川 哲志,松野 隆幸,平木 隆夫,五福 明夫
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門講演会2018
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  • [Presentation] CT透視ガイド下針穿刺ロボットの運動学パラメータのキャリブレーション2018

    • Author(s)
      斎藤 奎介,亀川 哲志,松野 隆幸,平木 隆夫,五福 明夫
    • Organizer
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会
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  • [Presentation] 医師の手技に基づく針穿刺ロボットのための針の軌道修正方針の提案2018

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      高山 和真,亀川 哲志,松野 隆幸,平木 隆夫,五福 明夫
    • Organizer
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会
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  • [Presentation] Robotic CT-guided IR: Results of Phantom and Animal Experiments with 3rd-generation Robot (Zerobot)2017

    • Author(s)
      平木隆夫、亀川哲志,松野隆幸,櫻井 淳,桐田泰三,金澤 右
    • Organizer
      第76回日本医学放射線学会
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  • [Presentation] がんの低侵襲治療を実現する医療用針穿刺ロボット(Zerobot)の開発2017

    • Author(s)
      平木隆夫
    • Organizer
      岡山大学研究シーズ発信会
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  • [Presentation] Installation angle offset compensation of puncture robot based on measurement of needle by CT equipment2017

    • Author(s)
      Nagao A, Matsuno T, Kimura K, Kamegawa T, Minami M, Hiraki T.
    • Organizer
      Proceeding of the 2017 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 穿刺ロボットにおける針のたわみ力を用いた軌道生成2017

    • Author(s)
      木村和志,松野隆幸,杉山晃平,亀川哲志,平木隆夫,見浪護
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
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  • [Presentation] CT ガイド下針穿刺ロボットの自動化に関する研究2017

    • Author(s)
      高山和真,亀川哲志,松野隆幸,平木隆夫,五福明夫
    • Organizer
      第29回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
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  • [Presentation] 臨床試験に向けたCT ガイド下針穿刺ロボットの開発2017

    • Author(s)
      久保亮太,亀川哲志,松野 隆幸,平木隆夫(岡山大) , 谷本圭司(コアテック),石井創,杉山晃平,長尾明哲,高山和真,池上雄太,木村和志,五福明夫
    • Organizer
      第29回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] CT透視下IVR用針穿刺ロボットにおける穿刺支援機能の開発2017

    • Author(s)
      松野 隆幸,亀川 哲志,平木 隆夫,杉山 晃平,長尾 明哲,木村 和志,石井 創,見浪 護
    • Organizer
      第35回 日本ロボット学会学術講演会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 針のCT撮像を利用したCT透視ガイド下針穿刺ロボットのレジストレーションおよびターゲティングの自動化2017

    • Author(s)
      亀川哲志,石井創,松野隆幸,平木隆夫,五福明夫
    • Organizer
      第26回日本コンピュータ外科学会大会
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  • [Remarks] CTガイド下IVR用ロボット

    • URL

      https://ivr.sys.okayama-u.ac.jp:8081/WordPress/

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 穿刺ロボット及び穿刺制御用プログラム2019

    • Inventor(s)
      平木隆夫、小牧稔幸、亀川哲志、松野隆幸
    • Industrial Property Rights Holder
      岡山大学法人岡山大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-068038
    • Filing Date
      2019
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      2019 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 穿刺ロボット及び穿刺制御用プログラム2019

    • Inventor(s)
      平木隆夫、小牧稔幸、亀川哲志、松野隆幸
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人岡山大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2019
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URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2022-01-27  

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