| Project/Area Number |
19K08174
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
小牧 稔幸 岡山大学, 大学病院, 医員 (40795548)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平木 隆夫 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (50423322)
亀川 哲志 岡山大学, ヘルスシステム統合科学学域, 准教授 (80432623)
松野 隆幸 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (50377842)
金澤 右 川崎医科大学, 医学部, 教授 (20243511)
櫻井 淳 岡山大学, 大学病院, 准教授 (30444657)
松井 裕輔 岡山大学, 大学病院, 講師 (50614351)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | IVR / CTガイド下針穿刺 / 穿刺ロボット / 半自動穿刺 / たわみ予測モデル / CT透視ガイド下針穿刺 / ロボット / Interventional Radiology / CT透視下針穿刺 |
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| Outline of Research at the Start |
岡山大学では医工連携・産学連携でCT透視下IVR（日本語名：画像下治療）に用いる針穿刺ロボットを開発している。本研究の目的は、この針穿刺ロボットに穿刺中の標的移動や針のたわみを補正する機能を有する半自動針穿刺システムを実装することである。この技術開発によって、ロボットを用いた針穿刺手技が熟練を要さず誰でも簡単かつ精確に実施可能となり、針穿刺によって実施される医療行為（生検や焼灼治療、凍結治療などの低侵襲治療）の普及や手技の均てん化が期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々はCTガイド下針穿刺ロボットを研究開発している。これまでの研究により，術者が本ロボットを遠隔操作することで精度良く標的に穿刺できることを，ファントム試験ならびに動物試験などの非臨床試験で実証している。2018年度にはFirst-in-human臨床試験を実施し、本ロボットは臨床での使用も可能であることを確認した。
本ロボットはこれまで、術者が専用のコントローラを操作してロボットのすべての動きを遠隔操作するものであった。そこで本研究では，我々はロボットによる針穿刺を段階的に自動化することを目指した。まず，医師が用手で針穿刺を行う際にどのように軌道修正を行っているのかについてのデータ解析を行い、適切なフィードバックを実施するための指針を得た。また、ロボットを用いた穿刺手技のうち、針先を刺入点へと移動させるターゲティング行程、および狙った標的へ向け針を挿入する穿刺行程において、一部を自動化する半自動化穿刺システムを開発した。さらに，本ロボットにより針穿刺を行っている最中に発生する針のたわみを除去するためのロボット制御アルゴリズムを開発した。針のたわみはロボットアーム先端に取り付けた力センサーにより検出される。はりのたわみ量は片持ち梁としてモデル化され，たわみを最小化するロボットの位置姿勢を求める。これらの計算は、ロボット内部の計算機および操作インタフェースのソフトウェアとして実装されており，ロボットが計算に基づいて動作する。
本研究で開発した以上のシステムの有効性や妥当性は、岡山大学病院のIVRセンターにおいてファントム実験を実施することで検証した。
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