磁場誘導方式による微小肺腫瘍手術ナビゲーションシステムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13557110
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 島田 順一 京都府立医科大学, 医学部, 助手 (60315942)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 文昭 株式会社フォトン, 研究開発部, 部長 ; 遠藤 政治 住友特殊金属(株), 技術開発部, 部長 ; 川上 誠 住友特殊金属(株), 技術開発部, グループ長 ; 山本 裕 京都大学, 大学院・情報学研究科複雑系科学専攻, 教授 (70115963)
• Keywords: 磁場 / 磁場センサ / ナビゲーション / JAVA / 信頼領域法 / 肺癌 / 内視鏡手術 / Linux

Research Abstract

I.平成13年度 研究全般 島田順一
1.新磁性体(発信機)の仕様の検討及び開発 遠藤政治
交流磁場を用いる予定であったが、ミリ単位の発信機から交流磁場を発生させる工作技術をえるには、高額のMEMSの購入が必要なため断念。かわって、住友特殊金属(株)が世界一を誇るNeoMax50磁性体を、直径1ミリ長さ3ミリの円柱に加工。表面を医療応用を想定して、チタン皮膜を形成せしめた。このミリサイズの発信機を基準として、もちいる事にした。これにより、交流磁場を発信させるために不可欠な交流磁場発生機付ベッドは、必要がなくなった。
2.3次元磁場センサの仕様検討及び開発 川上誠、山中政明
上記,静磁性体の信号を検出するための、3次元磁場分布測定が可能で、且つ超小型センサの開発した。単品センサについては、平成12年度にすでに開発したフラックスゲート式磁気センサの直径1ミリで長軸は5ミリで、これを3軸に組み合わせた。本研究費で特注した直交を保持する機器をもちいて3軸直交させて組み合わせて、お互いの磁場信号が干渉しないように製作した。さらに、300mGはある地磁気をキャンセルするために差分するための地磁気センサを、測定センサと同軸で連結した。センサヘッドは、ご操作の確率を限りなく0にするため、3ヘッドセンサを採用した。これらのデータをコンピューター(Pen4)に並列で送り込むための、A/Dコンバーターをイメージテック社に外注試作(1号機)をした。同機は8ビットデータを送り出し、PC側で処理をしたが、さらなる医療用の高性能化をふまえて、16ビット制御を行うべく、SHマイコンを24個内蔵したA/Dコンバーターを平成14年度に試作(2号機)に向けて、設計中である。
3.受信機により検出した磁場データから発信機の位置を計算するためのアルゴリズムの開発
担当 山本裕、池田文昭
実際の手術システムでの使用に耐えうる高速な計算方法とINET上でのコントロールをめざして、Linux+JAVAを土台に、静磁場の逆問題の解法を検討した。信頼領域法と従来のNewton法、それぞれに条件制限をつけた方法を詳細に検討した結果、現在のところ、制限条件付Newton法が、安定しており、同法を採用して、システムを設計することになった。研究成果の公開を念頭に、プログラムをJAVAで資産として残して、今後の研究につなげていきたい。

Research Products

• [Publications] J.Shimada, K.Kuboyama, K.Okamoto, K.Matsushige: "Novel Surgical Micro-Tumor Tracking system for Lung Tumors"New Aspects of High Technology in Medicne. 197-201 (2000)
• [Publications] 島田 順一, 川上 誠, 遠藤 政治, 山中 政明, 池田 文昭, 山本 裕, 永原 正章: "微小肺腫瘍追尾手術システムの開発"東北大学電気通信研究所 第70回スピニクス研究会抄録集. 1-4 (2002)