A Development of Myocardial Biopsy Forceps with Contact State Estimation Function by Measuring Electromyogram
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20K08443
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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 53020:Cardiology-related
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
梅本 朋幸 東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 助教 (00813750)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮嵜 哲郎 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 講師 (60734481)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 心筋生検 / 生検鉗子 / 筋電位 / 合併症 / 光ファイバ / 駆動装置 / 受動電極 |
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| Outline of Research at the Start |
心筋症の診断に使用する心筋生検鉗子は、屈曲可能なシャフトの先端にグリッパが付いた形状であり、血管を経由し目標とする心筋に近づけて細胞を採取する。術者はX線装置を使用して操作を行うが心筋壁は透視像では視認困難であり、現状の鉗子ではグリッパと心筋の接触による手応えも微弱なため、接触の判定が難しく、失敗時のリスクも高い。そこで、正確な接触判定のために筋電位測定の原理に着目し、これを応用した受動電極を有する生検鉗子と接触判定法を提案する。本課題は循環器内科医師の研究代表者と、医療福祉ロボット研究者の研究分担者により遂行される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、1）明示的・定量的に接触を判定でき、かつ2）安全性を担保しながら作業可能な心筋生検鉗子を作製し、臨床への有用性を評価することである。
一昨年度は、市販されている心筋生検鉗子の根本電位を測定することで生体心筋壁との接触状態の検知が可能である条件を動物実験によって評価し、その結果をもとに、先端に受動電極を装着した新たな生検鉗子の試作機を作成した。そして、ブタ生体を用いて、心筋壁に試作機先端を接触させる実験を行い接触状態を検知可能であることを確認した。
昨年度は、より安全にかつより定量的に接触状態を感知する機構として、光ファイバによる接触圧力検知機能を考案した。しかしながら、本機構を現在実臨床で使用されている実際の鉗子に統合すること、鉗子の直径がかなり大きくなってしまい、実験動物の血管を経由して心臓へ進めることが困難である。そのため、通常鉗子先端にある細胞採取するためのジョーを有さない、鉗子構造体に光ファイバによる接触圧力検知機能を組み込んだ試作機を作成した。体外実験で原理及び試作機の特性を評価し、ブタ生体を用いた実験により体内環境下での動作を評価した。体外実験によって垂直方向及び屈曲方向の先端圧力を検知可能であることを確認し、動物実験によって心筋接触時には心拍に同期して2倍の変化を示すことを確認することができた。
本年度は、昨年度に考案した光ファイバによる接触圧力検知機能自体のダウンサイジング化及び細胞採取を行うためのジョーを組み合わせた鉗子を作成するための鉗子構造の研究・開発を行なった。同時に、安全を担保しながら心筋生検を行うために、鉗子自体に装備可能な駆動形式の研究・開発も行なった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、昨年度に考案した光ファイバによる接触圧力検知機能自体のダウンサイジング化及び細胞採取を行うためのジョーを組み合わせた鉗子を作成するための鉗子構造の研究・開発を行なった。しかしながら、細胞採取可能なジョーと本検知機能のダウンサイジングの組み合わせに関して、安全性を担保できるレベルを維持しながらの開発が予想以上に困難であり、かつ、動物実験に使用可能なサイズまでの細径化も達成できていない。また、鉗子自体に装備可能な駆動形式については、単独での動作確認は行えたが、こちらもダウンサイジングに難渋しており、提案している全ての機能を有した鉗子のプロトタイプの作成も現在継続して行なっている状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、圧感知機能のダウンサイジング、細胞採取可能なジョーとの組み合わせに関して研究開発を行なっていく。また、より効果的な鉗子駆動形式の検討も行い、ダウンサイジングも進めて行く。実臨床で使用されているサイズの生検鉗子に組み込んだ試作機の作成を行い、体外および体内（ブタ生体内）において、その有用性の確認を行なっていく方針である。
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Report
(3 results)
Research Products
(4 results)
