2019 Fiscal Year Research-status Report
CTガイド下針穿刺ロボットを用いた3次元穿刺技術の開発
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17K10439
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
櫻井 淳 岡山大学, 大学病院, 准教授 (30444657)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平木 隆夫 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 研究教授 (50423322)
亀川 哲志 岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 講師 (80432623)
松野 隆幸 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (50377842)
金澤 右 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (20243511)
松井 裕輔 岡山大学, 大学病院, 講師 (50614351)
小牧 稔幸 岡山大学, 大学病院, 医員 (40795548)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | CTガイド下針穿刺 / ロボット / 3次元穿刺 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度には、岡山大学で開発したCT透視ガイド下穿刺ロボット（Zerobot）によって高精度な３次元穿刺が可能であることを証明した非臨床ファントム試験、動物試験の結果の解析と論文投稿を行った。研究結果の概略としては、ファントム試験において、平均の穿刺誤差角度はロボットにおいてXY平面上で0.4度、YZ平面上で0.6度、穿刺補助装置を用いた用手法においてXY平面上で3.7度、YZ平面上で0.6度であり、ロボットの方がより高精度であった。動物試験において、平均の穿刺誤差距離は穿刺中の針軸調整を加えた群で2.5mm、調整を加えない群で5.0mmであり、調整を加えない群でも高精度な結果が得られ、さらに調整を加えることで精度は向上した。本研究論文はEuropean Radiology誌に掲載された。
上記、非臨床試験の結果をうけて、さらにシステムの改良、開発を進めた。高精度ターゲティングに関して開発した、ロボットの構造的なパラメータを補正するキャリブレーションの手法を用いた運動学パラメータの補正、CTガントリー平面に対するロボット設置の垂直度を取得し補正する手法、CT画像の針姿勢情報を基にロボットの初期関節角度を補正するアルゴルリズムなどの調整、改良を行った。さらに、穿刺中に生じた針のズレ修正のために開発した方法論（特許出願済み）に関しても、システム面での改良を進めた。
すでに非臨床試験で十分に高精度な穿刺精度を実現できることが示されたが、ロボット自体の機能改良などに合わせて、三次元穿刺に関わるシステムの修正や改良も合わせて実施した。
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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
当初2019年度までに計画していた、3次元穿刺実現のための研究開発、非臨床試験、論文発表までは予定通りに完遂することができた。一方で、ロボット自体の機能改良に伴い、3次元穿刺実現のために開発したシステムの改良や修正を要することとなった。2019年度末の時点でその工程が完了しておらず、2020年度も同行程を継続して進めると共に、必要に応じて穿刺精度の再検討を実施することとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
ロボット自体の機能改良に合わせて、3次元穿刺に関するシステムの改良や修正を実施する。必要に応じて穿刺精度の再検討を行う。
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| Causes of Carryover |
3次元穿刺の実施可能性について検証試験実施後であるが、ロボット本体及び手先部の改良に伴い針把持部（穿刺針を直接把持する部分）の安全性上の構造改良を行ったため、針穿刺精度の見直しの可能性を検討する必要が生じた。3次元穿刺精度の再検討の可能性を検討するため1年程度の研究期間の延長を必要とし、R2年度使用額が生じることとなった。
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[Journal Article] Robotic CT-guided out-of-plane needle insertion: comparison of angle accuracy with manual insertion in phantom and measurement of distance accuracy in animals.2020
Author(s)
Komaki T, Hiraki T, Kamegawa T, Matsuno T, Sakurai J, Matsuura R, Yamaguchi T, Sasaki T, Mitsuhashi T, Okamoto S, Uka M, Matsui Y, Iguchi T, Gobara H, Kanazawa S.
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Journal Title
European Radiology
Volume: 30
Pages: 1342-1349
DOI
Peer Reviewed
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