2019 Fiscal Year Annual Research Report
多マスタ・多スレーブ選択結合型ミドルウェアが拓く次世代手術支援ロボットシステム
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16H01859
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| Research Institution | Tokyo Women's Medical University |
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Principal Investigator |
正宗 賢 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (00280933)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西川 敦 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20283731)
堀瀬 友貴 東京女子医科大学, 医学部, 特任助教 (70749233)
河合 俊和 大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 教授 (90460766)
岩本 憲泰 信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (30778816)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 手術支援ロボット / マスタ・スレーブ / ミドルウェア / 脳神経外科 / 内視鏡外科 / モジュール化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で迅速なニーズに即した開発環境の即時構築および評価サイクル環境の構築を目指し，手術支援ロボットの機能のモジュール化・基盤技術開発および評価を行うことを目的としている．本年度は以下の成果を得た．
（１）中核となるミドルウェアMRLinkについては，ポータブル操作マスタデバイス1台と，座標系やアクチュエータが異なる3種類のスレーブデバイスLODEMから1台を選択してマスタスレーブ切替え制御する選択結合システムを構築した．特に，デバイスごとの異なる仕様を吸収してこれらを接続できるプロバイダとして，各デバイスの自由度数や機構学モデルに基づく運動学計算などの情報と，運動学計算処理や各軸の計測や駆動に関する実行処理を表現した．
（２）脳外科手術支援用ロボット顕微鏡については，新たに導入した4K外視鏡の臨床利用方法を観察し，脳神経外科手術用ロボットの姿勢制御について再検討した．
（３）腹部外科内視鏡手術用ロボットについては，まず，6自由度ロボットアームの逆運動学アルゴリズムを実装するとともに，その姿勢を確認可能なアプリケーションを作成した．新規内視鏡としてContinuum Robotを製作し，逆運動学アルゴリズムを実装した．鉗子挿入ガイドローラ機構を備えた小型マスタデバイスを試作し，鉗子マニピュレータをスレーブアームとするマスタスレーブPTP制御システムを構築した．外科医によるドライラボ実験を行い，複数のマスタデバイスを選択し評価するシステム実装を確認できた．
（４）術前・術中画像情報や手術工程に基づくシナリオとの連動については，スマート治療室との接続性について検討を行った．手術対象を検討するにあたり，成果の波及・他科展開の検討を行った．耳鼻咽喉科に所属する外科医との研究打ち合わせ・手術見学を行い，脳神経外科や腹部内視鏡外科との相違点の分析や手術支援ロボット開発ニーズの洗い出しを行った．
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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
各ロボットについては計画通り開発が進んでおり，また，コアとなるミドルウェアMRLinkのプロトタイプの開発を終えた．また，他科展開を含めて最終年度に向けた取り組みを進めており，全体的に順調に進んでいると考えている.
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果を継続・展開をする．具体的には以下を行う．
・コア技術となるMRLinkについては，マスタデバイス複数台とスレーブデバイス複数台を選択結合し，マスタスレーブ切り替え制御するミドルウェア実装システムをPC間の通信で構築する．同時に，マスタスレーブの各デバイスの改良を行う．
・ミドルウェアの普及を念頭にして，より汎用性の高い ROSで構成されたシステムとMRLinkとの接続を試みる．
・2019年度までに製作したシステムの他科展開による評価として耳鼻咽喉外科領域専用のマスタ・スレーブ内視鏡ロボットへの展開を行い，課題の抽出を行う．
また，これらの成果を最終年度としてオープンアクセス・オープンソースとして論文等にてまとめる．
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[Presentation] 手術支援ロボットの自律レベル向上のための内視鏡画像処理2019
Author(s)
西川敦, 遠藤航, 勝又進介, 熊王彰吾, 田中淳樹, 佐藤大徳, 溝江俊太郎, 岩本憲泰, 河合俊和, 西澤祐吏, 宇都木修一, 鈴木寿, 片井均
Organizer
第58回日本生体医工学会大会
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