2018 Fiscal Year Annual Research Report
安全性と患者・術者のベネフィットを最大化する超精密自動手術プラットフォームの創出
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16H02319
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
光石 衛 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90183110)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 昌彦 千葉大学, フロンティア医工学センター, 教授 (10312951)
山本 江 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (20641880)
杉田 直彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70372406)
阿部 信寛 川崎医科大学, 医学部, 教授 (80284115)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 手術ロボット / 人工関節置換術支援ロボット / 骨切除 / 熟練術者 / 手技解析 / 操作性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)リアルタイム意図推定のための術者動作の計測：モーションキャプチャにより術者の動作情報を計測し，骨切除時の術者の腕・手首等の姿勢，動作範囲を計測するシステムを構築した．これにより，術野へのアプローチ動作，および大腿骨の前斜面，遠位端面，後斜面，脛骨の近位面の切除動作などを解析することが可能になった．
(2)高操作性骨切除ロボットの開発：術者の手首とロボットの機構の回転中心を一致させることで，直感的な操作を可能とする高操作性骨切除ロボットを開発した．要求仕様を設定するととも制約条件を検討し，それらを満たすロボットの設計を行った．また，解析モデル，評価モデルを作成し，実機を製作した．解析，および，実験で要求仕様と制約条件を満たしているかを評価し，提案した機構が直感的な操作が可能な機構であることを確認した．
(3)動作支援手法の確立：骨切除におけるアプローチ動作において，熟練医の術具操作から得られた術具姿勢をフィードバックすることで，適切なアプローチ姿勢でのアプローチ動作を可能とさせる動作支援手法を提案した．まず，熟練医の適切なアプローチ姿勢を取得した．次に評価実験において提案した支援手法によって，術者のアプローチ姿勢を適切なアプローチ姿勢に近づけることができることを確認した．(1)の機能を用いて，操作者の意図を理解し支援を適応制御する．
(4)適切な加工条件の自動設定機能の実現:骨の加工現象の解明と医師の技能との関連性を解析するための環境を整えた．これにより半自動型の骨切除システムを構築する．
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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
プラットフォームとなる高操作性骨切除ロボットを製作した．動作支援手法を確立できたので，操作者の意図理解機能と結合した支援が可能となる．また，半自動型の骨切除を実現するための骨の加工状態を取得できる環境が構築できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
骨切除におけるパラメータと加工状態，温度についてのデータベースを構築し，実時間で適切な加工条件を判定，提示，フィードバックするシステムを構築する．また，操作者の意図を理解し支援を適応制御する．
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[Journal Article] Regulatory Science on AI-based Medical Devices and Systems2018
Author(s)
Kiyoyuki CHINZEI, Akinobu SHIMIZU, Kensaku MORI, Kanako HARADA, Hideaki TAKEDA, Makoto HASHIZUME, Mayumi ISHIZUKA, Nobumasa KATO, Ryuzo KAWAMORI, Shunei KYO, Kyosuke NAGATA, Takashi YAMANE, Ichiro SAKUMA, Kazuhiko OHE, Mamoru MITSUISHI
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Journal Title
Advanced Biomedical Engineering
Volume: 7
Pages: 118～123
DOI
Peer Reviewed
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