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The Robotic Flexible Endoscope for Diagnostic and Treatment of Gastrointestinal Cancer

Research Project

Project/Area Number 20H04552
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 90130:Medical systems-related
Research InstitutionKobe University (2022-2023)
Kyushu University (2020-2021)

Principal Investigator

NAKADATE Ryu  神戸大学, 医学研究科, 准教授 (40584470)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 荒田 純平  九州大学, 工学研究院, 教授 (40377586)
長尾 吉泰  九州大学, 大学病院, 助教 (70608968)
江藤 正俊  九州大学, 医学研究院, 教授 (90315078)
大澤 啓介  早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 助教 (80962117)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Keywords医療ロボット / 軟性内視鏡 / 粘膜下層剥離術 / 手術ロボット
Outline of Research at the Start

消化管がん(胃・大腸など)は早期に発見されれば、いわゆる胃カメラで口や肛門から病変にアクセスして治療することができ、臓器を失わないため低侵襲で術後QOLも高い。しかし、治療デバイスの自由度が限られることから手技の難易度が高く、特に欧米において普及の妨げとなっている。一方で、早期に発見するための検査デバイスも胃カメラである。この治療の技術ハードルを下げるロボットと、検査を容易簡便にするロボットの両方を開発することにより、早期発見->低侵襲治療のエコサイクルを実現する。

Outline of Final Research Achievements

We developed and evaluated several types of flexible endoscopic surgery robots implemented various improvements such as increasing the degree of freedom, employing a stereo vision using two cameras, and implementing a intuitive control system. This provided insight into the specifications that flexible endoscopic surgery robots should have. We also developed self-propelled colonoscope robots that has a propulsion mechanism at the tip and can move inside the large intestine by itself, making it easier to insert.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

消化管がんは、早期に発見されれば軟性内視鏡で口や肛門から病変にアクセスして治療することができる。低侵襲で術後QOLも高い。一方で手技の難易度が高く、特に欧米において普及の妨げとなっている。本研究はこれをロボット技術により解決し、すべての患者に最適な治療を提供しようとするものである。手術ロボットは硬性鏡のタイプが既に普及しているが、軟性鏡タイプはまだない。これが普及することによって産業への寄与も期待される。

Report

(4 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (33 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 2 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 4 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Usefulness of three-dimensional imaging in a flexible endoscopic surgery platform with multi-degrees-of-freedom articulating devices2024

    • Author(s)
      Kosuke Yokoyama, Ryu Nakadate, Toshitatsu Takao, Douglas Motomura, Yoshihiro Muragaki, Yasuyoshi Yokokohji
    • Journal Title

      Asian Journal of Endoscopic Surgery

      Volume: 17(1) Issue: 1 Pages: 0-0

    • DOI

      10.1111/ases.13275

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Early-Stage Modeling and Analysis ofContinuum Compliant Structure for Multi-DOF Endoluminal Forceps using Pseudo-Rigid-Body Model2023

    • Author(s)
      Keisuke Osawa,D. S. V. Bandara,Ryu Nakadate,Eiichiro Tanaka,Yoshihiro Nagao,Tomohiko Akahoshi,Masatoshi Eto &Jumpei Arata
    • Journal Title

      Advanced Robotics

      Volume: 0 Issue: 23 Pages: 0-0

    • DOI

      10.1080/01691864.2023.2291137

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stress Dispersion Design in Continuum Compliant Structure toward a Multi-DOF Endoluminal Forceps2022

    • Author(s)
      Osawa, K., Bandara, D. S. V., Nakadate, R., Nagao, Y., Akahoshi, T., Eto, M., & Arata, J
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 12(5) Issue: 5 Pages: 2480-2480

    • DOI

      10.3390/app12052480

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 3.5 mm compliant robotic surgical forceps with 4 DOF : design and performance evaluation2022

    • Author(s)
      D. S. V. Bandara, Ryu Nakadate, Murilo M. Marinho, Kanako Harada, Mamoru Mitsuishi & Jumpei Arata
    • Journal Title

      Advanced Robotics

      Volume: 0 Issue: 4 Pages: 0-0

    • DOI

      10.1080/01691864.2022.2138721

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 2.5-mm articulated endoluminal forceps using a compliant mechanism2022

    • Author(s)
      Keisuke Osawa, D. S. V. Bandara, Ryu Nakadate, Yoshihiro Nagao, Tomohiko Akahoshi, Masatoshi Eto, Jumpei Arata
    • Journal Title

      International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery

      Volume: 18 Issue: 1 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1007/s11548-022-02726-9

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Commercialized Surgical Robots in the World2021

    • Author(s)
      中楯 龍
    • Journal Title

      Journal of the Robotics Society of Japan

      Volume: 39 Issue: 3 Pages: 213-217

    • DOI

      10.7210/jrsj.39.213

    • NAID

      130008030886

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
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      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ロボット工学2021

    • Author(s)
      中楯龍、橋爪誠
    • Journal Title

      医学と薬学

      Volume: 78(11) Pages: 1333-1340

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      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Self-Propelled Colonoscopy Robot using Flexible Paddles2020

    • Author(s)
      Keisuke Osawa, Ryu Nakadate, Jumpei Arata, Yoshihiro Nagao, Tomohiko Akahoshi, Masatoshi Eto, Makoto Hashizume
    • Journal Title

      IEEE Robotics and Automation Letters

      Volume: 5 Issue: 4 Pages: 6710-6716

    • DOI

      10.1109/lra.2020.3017476

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Surgical Robot for Intraluminal Access: An Ex Vivo Feasibility Study2020

    • Author(s)
      Ryu Nakadate, Tsutomu Iwasa, Shinya Onogi, Jumpei Arata, Susumu Oguri, Yasuharu Okamoto, Tomohiko Akahoshi, Masatoshi Eto, Makoto Hashizume
    • Journal Title

      Cyborg and Bionic Systems

      Volume: 2020 Pages: 8378025-8378025

    • DOI

      10.34133/2020/8378025

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 屈曲処置具を用いた軟性内視鏡手術における2D/3D カメラの比較試験2023

    • Author(s)
      横山昂佑,中楯 龍,鷹尾俊達,Douglas Motomura,村垣善浩,横小路泰義
    • Organizer
      第32回日本コンピュータ外科学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] "ソフトギヤを用いた自走式大腸内視鏡ロボットの開発 "2023

    • Author(s)
      大澤啓介,段 凱文,上田昭夫,中楯 龍,荒田純平,長尾吉泰,赤星朋比古,江藤正俊,田中英一郎
    • Organizer
      第32回日本コンピュータ外科学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 腸管自走ロボットのための同軸ダブルウォームギヤ機構の開発2023

    • Author(s)
      大澤啓介,段 凱文,上田昭夫,中楯 龍,荒田純平,長尾吉泰,赤星朋比古,江藤正俊,田中英一郎
    • Organizer
      第24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(SI2023)
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 小児外科用デバイスの提案と社会実装に関する考察2023

    • Author(s)
      中楯 龍
    • Organizer
      第32回日本コンピュータ外科学会大会
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      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Compliant Multi-DOF Endoluminal Forceps with 2.5 mm in diameter2022

    • Author(s)
      K. Osawa, D.S.V. Bandara, R. Nakadate, Y. Nagao, T. Akahoshi, M. Eto, and J.Arata
    • Organizer
      Computer Assisted Radiology 36th International Congress and Exhibition (CARS 2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Parametric Optimization of Continuum Compliant Structure for Multi-DOF Endoluminal Forceps2022

    • Author(s)
      Keisuke Osawa, DSV. Bandara, Ryu Nakadate, Eiichiro Tanaka, Yoshihiro Nagao, Tomohiko Akahoshi, Masatoshi Eto, and Jumpei Arata
    • Organizer
      18th Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS 2022)
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] コンプライアントメカニズムを用いたハンドヘルド型内視鏡治療用多自由度鉗子の開発2022

    • Author(s)
      大澤 啓介, D.S.V. Bandara, 中楯 龍, 長尾 吉泰, 赤星 朋比古, 江藤 正俊, 荒田 純平
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2022 (ROBOMECH2022)
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 3Dプリンタを用いた内視鏡治療用多自由度鉗子の性能評価2022

    • Author(s)
      大澤啓介, D.S.V.Bandara, 中楯龍, 長尾吉泰 , 赤星朋比古, 江藤正俊, 荒田純平
    • Organizer
      日本機械学会 第34回バイオエンジニアリング講演会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 柔軟メカニズムを用いた自走式大腸内視鏡ロボットの開発2022

    • Author(s)
      大澤啓介,中楯龍,荒田純平,田中英一郎,長尾吉泰,赤星朋比古,江藤正俊,橋爪誠
    • Organizer
      Frontiers of CAS Symposium 2022(FCS2022)
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 柔軟メカニズムを用いた内視鏡治療用多自由度ロボット鉗子の開発2022

    • Author(s)
      大澤啓介, D.S.V. BANDARA, 中楯龍, 田中英一郎, 長尾吉泰, 赤星朋比古, 江藤正俊, 荒田純平
    • Organizer
      第23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(SI2022)
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] アカデミアでの医工連携による手術デバイスの開発・実用化2022

    • Author(s)
      中楯 龍
    • Organizer
      日本機械学会 第34回バイオエンジニアリング講演会
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    • Invited
  • [Presentation] 手術用ロボット・機器の開発について、工学系の立場から2022

    • Author(s)
      中楯 龍
    • Organizer
      神戸大学第39回医学研究科市民公開講座
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    • Invited
  • [Presentation] 消化管内治療用の一体構造型を有する小型多自由度鉗子の開発2021

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      大澤 啓介, Sanjaya V. Bandara, 中楯 龍, 長尾 吉泰, 赤星 朋比古, 江藤 正俊, 荒田 純平
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2021 (ROBOMECH2021)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Multi-DOF Forceps Comprised of a Monolithic Compliant Structure for Endoluminal Surgery2021

    • Author(s)
      Keisuke Osawa, Sanjaya V. Bandara, Ryu Nakadate, Yoshihiro Nagao, Tomohiko Akahoshi, Masatoshi Eto and Jumpei Arata
    • Organizer
      The 7th International Conference on Advanced Mechatronics (ICAM2021)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 擬似剛体モデルを用いた消化管内治療鉗子のモデルベース設計手法2021

    • Author(s)
      大澤 啓介、DSV. Bandara、中楯 龍、長尾 吉泰、赤星 朋比古、江藤 正俊、荒田 純平
    • Organizer
      第39回日本ロボット学会学術講演会
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  • [Presentation] マイクロマニピュレータを搭載したレゼクトスコープ2021

    • Author(s)
      中楯 龍,牟田口 淳, 小林 聡, 荒田 純平,大澤 啓介, 長尾 吉泰, 赤星 朋比古,江藤 正俊
    • Organizer
      第30回日本コンピュータ外科学会大会
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  • [Presentation] 柔軟メカニズムを用いた内視鏡治療用多自由度鉗子の開発2021

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      大澤啓介,DSV. Bandara,中楯龍,長尾吉泰,赤星朋比古,江藤正俊,荒田純平
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      第30回日本コンピュータ外科学会大会
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  • [Presentation] 手術支援ロボット開発による先端医療イノベーション2021

    • Author(s)
      中楯 龍
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      第5回次世代スーパーマイクロサージャリー研究会
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    • Invited
  • [Presentation] Self-Propelled Colonoscopy Robot using Flexible Paddles2020

    • Author(s)
      Keisuke Osawa, Ryu Nakadate, Jumpei Arata, Yoshihiro Nagao, Tomohiko Akahoshi, Masatoshi Eto, Makoto Hashizume
    • Organizer
      2020 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2020)
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  • [Presentation] 多自由度手術ロボットの操作性評価のための VR 操作シミュレーション環境の構築2020

    • Author(s)
      原崎 康太、小栗 晋、中楯 龍、江藤 正俊、荒田 純平
    • Organizer
      第21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(SICE SI2020)
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  • [Presentation] Preliminary Evaluation of a Surgical Robot Equipped with Two Miniature Hands and a Stereo Endoscope2020

    • Author(s)
      Ryu Nakadate, Keisuke Osawa, Jumpei Arata, Tomohiko Akahoshi, Masatoshi Eto, Makoto Hashizume
    • Organizer
      The 16th Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS 2020)
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    • Int'l Joint Research
  • [Book] ロボット工学ハンドブック(第3版), 日本ロボット学会 編, 3.4 リーダ・フォロワ型手術支援ロボット2023

    • Author(s)
      中楯 龍
    • Total Pages
      1086
    • Publisher
      コロナ社
    • ISBN
      9784339046793
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Book] 消化器ダヴィンチ手術のすべて 改訂第2版, 1 ロボット支援下手術の現状と未来(海外)2021

    • Author(s)
      橋爪誠、中楯龍
    • Total Pages
      503
    • Publisher
      医学図書出版
    • ISBN
      9784865174458
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Book] Robotic Surgery in: Step by Step Training in Laparoscopic Surgery -Urology- 7th edition2020

    • Author(s)
      R Nakadate, K. Ohuchida, M. Hashizume
    • Total Pages
      429
    • Publisher
      Centro de cirugia de minima invasion
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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