X線CT誘導による脳神経外科用微小手術支援ロボットシステムの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06680861
• Research Institution: Shibaura Institut of Technology
• Principal Investigator: 小山 浩幸 芝浦工業大学, システム工学部, 講師 (40052881)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米田 隆志 芝浦工業大学, システム工学部, 助教授 (90011030)
• Keywords: 脳神経外科 / 定位脳手術 / 手術支援 / ロボット / X線CT / X線CT画像 / 生検 / 低侵襲手術

Research Abstract

本研究はX線CT画像から得られる病変部位の3次元位置情報と結合したロボットをX線CTガントリ-内に設置することにより、脳内に刺入した器具の位置と病変部位をモニターしながら器具を高精度に目標に到達させ、生検を実行できる脳内手術支援ロボットシステムの開発を行うものであり、平成6年度のロボットの製作に基づき、平成7年度以下の項目について実施した。
1.脳神経外科用手術支援ロボットの開発
平成6年度に製作したロボットの各構成別繰り返し動作精度実験結果に基づき、ロボットの精度向上を目的として一部改良を行った。生検針刺入範囲の拡大に関する改良は頭部を仮想球体としたときに1/4をカバーできるようにして、残りの部分に関しては患者頭部の固定位置を変えることにより対処することとした。
2.X線CT画像情報とのインターフェースの開発
平成6年度に設備備品として購入したスパークステーション5により、以下の項目について実施した。
(1)X線CT2次元画像情報の取込み方式の開発は、CT画像データが格納されているテープからパソコンへの取込み用ソフトウェアを開発し、CT画像1枚または複数枚をモニター表示できるようにした。
(2)2次元画像情報から目標点3次元座標の構築は、従来からある医用3次元ソフトウェアが大型のコンピュータにより開発されているため、本ロボットシステムに適用できない。このため、複数の2次元画像から目標点の3次元座標を求めるソフトウェアを開発し、CT画像とともに目標点の3次元座標を表示できるようにした。
(3)X線CT2次元画像上における小孔位置の表示は、小孔のあるCT画像がないため仮想の小孔位置を表示するソフトウェアを開発した。
3.X線CT画像情報に基づいたロボットの制御ソフトウェアの開発
2.の(1)〜(3)の開発に基づいたロボットの制御手法として、モニターに表示されたCT画像上の目標点に対して生検針を到達させるソフトウェアを開発した。
4.ロボットの総合動作実験と評価
仮想球体内の目標点に対してロボットの総合動作実験を実施した。その結果、到達精度はほぼ要求精度を満たしていることを確認した。