2017 Fiscal Year Research-status Report
ロボットビジョンと拡張現実ディスプレイを統合した次世代手術支援ロボットの高度化
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16K11674
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
末永 英之 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (10396731)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷口 明紗子 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (00744905)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | コンピュータ外科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
口腔領域は視野が制限され、解剖学的にも複雑な構造を有するため、立体的な空間認識と限られた空間と視野において微細な手術操作をする能力が重要である。本研究では、高精細画像処理技術により物体認識を行うロボットビジョン（ロボットのための視覚機能）と拡張現実ディスプレイを統合し、拡張現実（現実環境にコンピュータを用いて情報を付加提示する技術）と駆動範囲制限機構を有した再現性の高い位置制御技術の融合を行う。拡張現実ディスプレイにより、現実に実在するかのような歯や顎骨の立体映像がリアルタイムで裸眼にて正確な位置に表示され、駆動範囲制限機構により、高度な位置制御が可能な安全性の高い次世代手術支援システムの実現を目指す。これまでに開発してきた駆動範囲制限機構を有した手術支援ロボット、コンピュータビジョンおよび拡張現実ディスプレイを統合した。これにより、各情報の位置関係を一体化し、CTや3Dスキャナから構築する歯・顎骨・手術器具の実物大立体映像と手術シミュレーションによる術前計画と一体化したロボットの駆動経路を現実空間に位置ズレなく表示する。駆動範囲制限機構を有した手術支援ロボットは、位置決め三自由度・方向決め三自由度を有し、駆動制限機構により駆動範囲を制限するよう設計にしている。駆動範囲制限機構を構成する動きを制限するブロックは患者と手術内容に応じたものをCTデータより3Dプリンタによって作製したブロックを取り付ける設計にしている。回転軸を採用することでわずかな切開から手術器具を挿入しても広い可動領域を確保可能な設計にしている。
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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
研究計画調書の内容と進行状況がほぼ同一のため
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| Strategy for Future Research Activity |
ロボットビジョンと拡張現実ディスプレイを統合した次世代手術支援ロボットの高度化に向けた基盤技術の開発を行う。手術支援ロボットに電動マイクロドリルシステムやピエゾサージェリーを取り付け、一定の加工力でモデル材に対して切削試験を行い、位置決め精度（目標位置と実際位置の差）、繰返し精度および駆動制限機構により駆動を制限させた場合に制限領域を超えて切削されないかを検証する。電動マイクロドリルシステムなどの手術器具先端に医用小型カメラモジュールCMOS イメージセンサーなどを搭載して先端位置を高精細画像により監視する。
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| Causes of Carryover |
手術支援ロボット制御システム開発・改良に必要な部品を次年度に購入するため。手術支援ロボット制御システム開発・改良費として、方向決めを行う機構、三軸方向の微調整用精密ステージによる位置決め機構、駆動制限機構を構成する部品が必要である。
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