3D measurement method for assisting intra-abdominal surgical movements
| Project/Area Number |
23K03772
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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 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
笹木 亮 富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (00262501)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 手術支援ロボット / 微細作業 / マイクロハンドリング / 精密機械システム |
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| Outline of Research at the Start |
本申請課題では申請期間中において，腹腔内における生体組織で構成される狭小な閉空間，および腹腔内の臓器や血管をリアルタイムで３次元的に図像化可能なシステムの実現を目標とする．この実現のため，生体の正確な形状・寸法計測手法の確立と，狭小な閉空間をリアルタイムで計測し，３次元データ化することが求められる．これらの技術課題を順に解決することで，目標の達成をはかる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題では申請期間中において，腹腔内における生体組織で構成される狭小な閉空間，および腹腔内の臓器や血管をリアルタイムで３次元的に図像化可能なシステムの実現を目標とする．この実現のため，生体の正確な形状・寸法計測手法の確立と，狭小な閉空間をリアルタイムで計測し，３次元データ化することが求められる．これらの技術課題を順に解決することで，目標の達成をはかる．
本年度はストラクチャードライト方式による３次元計測方法を用い，血管および臓器を含めた腹腔内の３次元構造を取得するシステムの構築を行った．
まず，生体計測の検討として，ストラクチャードライト方式センサとToF方式センサを用いて，マウスの肝臓を計測した．ToF方式では，生体特性の影響を受け，実際よりも遠い位置に検出され，正確な計測ができないのに対し，ストラクチャードライト方式では，生体特性の影響を受けず，高さ精度99.1[%]での計測が可能であった．この結果から，生体特性への適性と位置計測精度という観点での生体計測に対するストラクチャードライト方式の有用性を示した．
さらに，前述の生体計測における計測手法の選定と位置計測精度の結果を基とし，腹腔内全体の構造を把握するためのシステムを構築した．構築したシステムを用いて，腹腔内臓器模型の計測を行い，センサの動き方による計測結果の違いや傾向を示し，センサを楕円型で動作させることで形状的な腹腔構造の把握ができることを示した．
加えて，腹空内の臓器および血管等についてストラクチャードライト方式センサからの距離画像により，その対象の種別を判別する手法についても検討を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度に予定していた目標としてストラクチャードライト方式による３次元計測方法を用い，血管および臓器を含めた腹腔内の３次元構造を取得するシステムの構築については，計測システムを既に構築しており，評価実験方法についてもおおよその目途を立てることができた．腹腔内構造を模したモデル内において，ストラクチャードライト方式センサを用いて，腹腔内の構造や模擬血管や模擬臓器を検出し，またその位置情報も正確に取得することができている．また最大限の計測範囲を得る最適なセンサの動作パターンを得ることができた．加えて測定する腹空内の臓器および血管等の判別についても，模擬モデルを用いた実験では有効な判別手法を獲得している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，初年度の結果より決定された投影パターン等の計測条件を用いて，実際の腹腔鏡手術および手術支援ロボットを用いた手術環境において，本計測手法の有効性を検討する．エンドエフェクタが介在・動作する環境で，測定範囲の遮蔽や腹腔鏡との干渉を検証する．模擬血管や模擬臓器を配した腹腔内構造を模したモデル内において，位置計測精度±1㎜以内を達成することを目標とし，精度検証のためToFセンサを用いて比較を行う予定である．
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Report
(1 results)
Research Products
(7 results)
