2015 Fiscal Year Research-status Report
メンタルローテーション能力を再現する創発的医療支援ロボットシステムの構築
| Project/Area Number |
15K16341
|
|---|
| Research Institution | Numazu National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
青木 悠祐 沼津工業高等専門学校, 電子制御工学科, 講師 (70584259)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 超音波診断・治療補助ロボット / メンタルローテーション能力 / 意図推定 / 協調動作 / 創発的医療支援ロボット / プローブ走査支援 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では超音波診断において医師・検査技師が実現している「どの位置にプローブを当てるとどんな断層像が得られる」「この位置から次の検査部位を抽出するにはプローブをどのように動かせばよい」といったメンタルローテーション能力のロボットによる再現を目指している．これにより患者側支援のみならず，医師側支援も可能とし，患者のための支援が結果として医師側の支援につながる，またその逆も起こりうるような創発環境の構築を大きな狙いとしている．このシステムの実現にあたり求められるのは（１）様々な体位の検査を可能とする医療支援ロボット，（２）メンタルローテーション能力・生体信号変化に基づいた疲労計測システム，（３）検査者・被検査者双方のための創発的医療支援のための制御システムの３点である．
平成２７年度は（１）および次年度テーマである（２）について実施した．本研究でこれまで開発を進めてきたロボットは、ロボットに取り付けられたプローブを検査者が持ち，通常の診断と同様に走査，所望の断層像を見つけた際にプローブから手を離しても，ロボットが自律的に撮像を続けるシステムとなっている．本ロボットの特徴として検者との協調動作のための6軸力センサを用いたコンプライアンス制御が挙げられ，これによってプローブ走査する際の反力を指令値とするコンプライアンス制御により検者とロボットの協調動作を可能にした．しかし，検査者がプローブを走査しようと意図した方向と力センサが検出する値に差異があるという問題に着目し，検査者の意図を推定することを目的として，協調動作時の力センサの出力を検者の意図する大きさ，方向へ変換する意図推定行列を構築した．そして，所望の臓器追従時のプローブの移動量と臓器の移動量の関係をキャリブレーション動作によって値を算出した後，検者の意図を推定する実験を行った結果，検査者の意図を推定することに成功した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度に実施予定のテーマは「様々な体位の検査を可能とする冗長自由度を有する医療支援ロボットの開発」であった．このロボットの試作機は先行研究により完成していたことから，力センサ情報に基づいた力制御系の構築，断層像情報に基づくビジュアルフィードバック系の構築を進めた．その結果，力制御系によって人とロボットの協調動作システムを実現したが，実験を進める上で，人がプローブを走査しようと意図した方向と力センサが検出する値に差異があるという問題が顕在化したため，新たに人の意図を推定する意図推定行列の提案，計測へと実験を進展させた．一方，断層像処理に基づいたビジュアルフィードバック系の構築については，「この位置から次の検査部位を抽出するにはプローブをどのように動かせばよい」といったメンタルローテーション能力の推定を中心に研究を進めたため，断層像情報のみから臓器の3次元的な移動量を推定するシステムの構築は発展段階にある．しかし，胆嚢を対象とした画像処理システムを構築した際に，関心領域の大きさの縦・横比の変化から臓器の回転方向の移動量を決める指標が測定できたため，今後はこの結果をふまえて実験を進めていく予定である．
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度の目標は「メンタルローテーション能力・生体信号変化に基づいた疲労計測システムの構築」である．未熟な検査者と熟練検査者による超音波診断手技の比較を行い，プローブ走査時の生体信号計測による熟練手技解析を進めていく．
|
| Causes of Carryover |
本研究に関する解説論文の執筆依頼があったため，当初予算よりその他の支出が大きくなったことから，研究に関わる消耗品の購入を次年度に回したため。また、当初購入予定であった画像ボードがモデルチェンジとなり，本研究の使用用途には合わないことから，相応しいもの再検討したため．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
断層像情報をPC上に取り込む画像処理システムおよび昨年度購入を延期した消耗品の購入に用いる．
|
