術者と鏡視下手術支援ロボットの力学的インタラクションに関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650270
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 中澤 和夫 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (80217695)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北島 政樹 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (90112672) ; 前野 隆司 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (20276413)
• Keywords: 微細手術 / マスタースレーブ / 遠隔手術 / 力覚呈示 / 腹腔鏡下手術 / 内視鏡下手術 / 手術支援ロボット

Research Abstract

腹腔鏡下手術は侵襲性が低いため患者の負担が少なく早期回復が見込まれている.しかし,一方で術者にとって熟練技術が要求され,技術の習得に多くの訓練が必要とされている.そのため最近では,米国においてマイクロマニピュレーションやロボット技術を使った手術支援ロボットが導入され上述の問題点を解決しつつある.しかしこれらのシステムは,一般消化器外科などの使用を考えるコストの点で問題がある.本研究では先端に自由度の組み合わせ方で操作性がどのように変わるか調査し,実機の設計に反映できるようなシミュレータを開発した.これを用いて作業部の構造を3通りに変化させて,操作性の違いを調査した.また,実機で考慮しなければならない作業部のリンクの長さや,作業部と操作部の間の応答遅れについても条件を変化させたときの操作性の違いについて調査した.なお,タスク1は理想軌跡と湾曲針の軌跡の位置誤差および方向ベクトルの誤差を表価値とした.また,タスク2は針を把んだときの角度が直角からのずれを角度の誤差として評価値とした.M1はRoll-Pitch-Roll, M2はRoll-Pitch-Yaw, M3はPitch-Yaw-Rollの組み合わせである.位置決め誤差については,大きくばらついているもののM3が作業成績が良くM1が誤差が大きくなっている.角度についてはM3が最も良くM2が最も誤差が多くなった.さらに湾曲針を把持するにあたって,やはりM3が最も良くM2の誤差が多くなってしまうことがわかった.動的要素を考慮した評価法においては,ロール・ヨー・ロールは縫合の条件によって,評価値のばらつきが大きい,ロール・ヨー・ピッチはほとんどの場合,評価値が低い,ヨー・ピッチ・ロールはどの場合も,評価値が比較的高い,ヨー・ピッチ・ロールが一体型マスタースレーブマニピュレータとして望ましいということがわかった.

Research Products

• [Publications] 中澤和夫 他: "微細手術支援ロボットの開発;第3報視覚および力覚提示による作業評価"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2000. 2P1-13-016(1)-2P1-13-016(2) (2000)
• [Publications] 中澤和夫: "触感伝達システムの開発"医学の歩み. 193巻09号. 732 (2000)
• [Publications] 中澤和夫 他: "腹腔鏡下手術支援用一体型マニピュレータの開発,-シミュレータによる手先自由度構成の操作性の評価-"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2001. 2A1-D9(1)-2A1-D9(2) (2001)
• [Publications] 中澤和夫 他: "腹腔鏡下手術支援用一体型マニピュレータの開発-シミュレータによる手先自由度構成の操作性の評価-"コンピュータ支援外科学会. (2001)
• [Publications] 砂押貴光 他: "腹腔鏡下手術支援用一体型マスタスレーブマニピュレータの開発-動物実験による評価"日本ロボット学会学術講演会. 957-958 (2001)
• [Publications] 中澤和夫他: "腹腔鏡下手術支援用一体型マニピュレータの開発,-シミュレータによる直感的操作性の評価-"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2002. (発表予定). (2002)