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2009 Fiscal Year Annual Research Report

コンパクト型手術ロボットと最小侵襲手術とを統合する医用CAD/CAMシステム

Research Project

Project/Area Number 18106005
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

光石 衛  The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授 (90183110)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中島 義和  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (40343256)
杉田 直彦  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (70372406)
小泉 憲裕  東京大学, 大学院・工学系研究科, 特任講師 (10396765)
Keywordsロボッティック・サージェリ / 最小侵襲手術 / 医用CAD / CAM / 人工関節置換術 / 脳神経外科手術 / 手の外科手術 / 腹腔鏡手術 / レジストレーション
Research Abstract

本研究では,医師の経験と勘をロボット動作データに反映させる方法として,1)CTやMRIの医用画像で構成される患部モデルをもとに低侵襲手術計画から動作データを生成する医用CAD/CAMシステム,2)術中に手術計画の遂行を促す手術ロボット用ナビゲーションシステム,3)低侵襲手術を支援する手術ロボットの開発を目的とする.申請者らはこれまでに,医用CAD/CAMシステムとして,患者の患部情報をCTやMRIなどの画像データで取得し,そのデータを再構成して有益な情報として医師に画面上に提示し,手術計画を支援/遂行するシステムをこれまでに構築した.また,手術ロボット用レジストレーション・ナビゲーションシステムとして,低切開による限られた情報の中で高精度レジストレーションを実現する手法を確立した.さらには,コンパクト型低侵襲手術ロボットとして,低侵襲のためのエンドエフェクタの動作を実現する手術ロボットを構築を試みた.
以上の開発要素を高度医療とされる人工関節置換術,手関節手術,脳外科,腹腔内手術へ適用しており,これらの要素は他の術式にも応用が可能である.本技術はロボティック・サージェリ共通であるため,その幅広い利用が期待されている.
上記の目的に沿って,本年度は下記の項目を遂行した.
1.手術シミュレータの構築
術前に手術結果が予測可能なシミュレータの開発を行った.術前計画データを基に,医師に有益な情報として提示するための手法を確立した.これにより,医師は術前に手術結果を想定し,最良の成果が得られるように術前計画を事前修正することが可能になる.
2.汎用化されたシステムの実装・統合
脳外科手術/眼科手術ロボットに医用CAD/CAM(セットアップ),ロボットレジストレーションシステムを統合し,汎用化されたシステムの評価を行った,また,統合評価により明確化されるハードウェアの要求機能を再検討し,改良製作を実施した.

  • Research Products

    (36 results)

All 2010 2009

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (26 results)

  • [Journal Article] Tool Path Generator for Bone Machining in Minimally Invasive Orthopedic Surgery2010

    • Author(s)
      Sugita, N., Nakano, T., Nakajima, Y., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M.
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Mechatronics (in press(掲載確定))

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-dimensional computer controlled acoustic pressure scanning and quantification of focused ultrasound2010

    • Author(s)
      Joonho, S., Koizumi, N., Sugita, N., Matsumoto, Y., Mitsuishi, M.
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency (in press(掲載確定))

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Specifications for machining the bovine cortical bone in relation to its microstructure2009

    • Author(s)
      Sugita, N., Mitsuishi, M.
    • Journal Title

      Journal of Biomechanics Vol.42

      Pages: 2826-2829

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Interference free tool path generation in multi-axis milling machine for orthopedic surgery2009

    • Author(s)
      Nakano, T., Sugita, N., Kato, T., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M.
    • Journal Title

      International Journal of Automation Technology Vol.3, No.5

      Pages: 514-522

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamic Controlled Milling Process for Bone Machining2009

    • Author(s)
      Sugita, N., Nakano, T., Nakajima, Y., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M
    • Journal Title

      Journal of Materials Processing Technology Vol.209, No.17

      Pages: 5777-5784

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A New Cutting Method for Bone Based on Its Crack Propagation Characteristics2009

    • Author(s)
      Sugita, N., Osa, T., Aoki, R., Mitsuishi, M.
    • Journal Title

      CIRP Annals-Manufacturing Technology Vol.58, No.1

      Pages: 113-118

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cutting Tool Protects for Soft Tissues in Bone-Milling Machining2009

    • Author(s)
      Sugita, N., Nakano, T., Osa, T., Nakajima, Y., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M.
    • Journal Title

      International Journal of Automation Technology Vol.3, No.2

      Pages: 185-192

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis and Estimation of Cutting-Temperature Distribution during End Milling in Relation to Orthopedic Surgery2009

    • Author(s)
      Sugita, N., Osa, T., Mitsuishi, M.
    • Journal Title

      Medical Engineering & Physics Vol.31

      Pages: 101-107

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Robot-Assisted Vitreoretinal Surgery : Development of a Prototype and Feasibility Studies in Animal Model2009

    • Author(s)
      Ueta, T., Yamaguchi, Y., Shirakawa, Y., Nakano, T., Ideta, R., Noda, Y., Morita, A., Mochizuki, R., Sugita, N., Mitsuishi, M., Tamaki, Y.
    • Journal Title

      Ophthalmology 116

      Pages: 1538-1543

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A parallel robot to assist vitreoretinal surgery2009

    • Author(s)
      Nakano, T., Sugita, N., Ueta, T., Tamaki, Y., Mitsuishi, M.
    • Journal Title

      International Journal of Computer Assisted Radiology and Surge 4(6)

      Pages: 517-526

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Fractured Bone Position and Shape Estimation based on Recursive 2-D/3-D Registration of Deformable Models2010

    • Author(s)
      中島義雄, Saito, T., 杉田直彦, Hashizume, H., 井上貴之, Kuramoto, K., Nakashima, Y., Mitsuishi, M.
    • Organizer
      7th IASTED Int'l Conf.on Biomedical Engineering(BioMED 2010)
    • Place of Presentation
      Innsbruck, Austria
    • Year and Date
      2010-02-17
  • [Presentation] Innovations in Computer-integrated Surgical System2009

    • Author(s)
      Mitsuishi, M.
    • Organizer
      The 2009 International Symposium on Early Detection and Rehabilitation Technology of Dementia
    • Place of Presentation
      Okayama
    • Year and Date
      2009-12-11
  • [Presentation] Tool Path Generation to Protect Soft Tissue with Multi-axis Milling Macine2009

    • Author(s)
      中野泰佳, 杉田直彦, 中島義雄, 加藤丈晴, 藤原一夫, 阿部信寛, 尾崎敏文, 鈴木昌彦, Mitsuishi, M.
    • Organizer
      The 5th International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century(LEM21)
    • Place of Presentation
      Osaka
    • Year and Date
      2009-12-02
  • [Presentation] 統計形状モデルを用いた骨折骨の位置姿勢および形状の推定2009

    • Author(s)
      斎藤季, 成田拓也, 中島義和, 橋詰博行, 小野木真哉, 杉田直彦, 藏本孝一, 中島義雄, 光石衛
    • Organizer
      第18回日本コンピュータ外科学会大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-11-21
  • [Presentation] システム疾患生命科学による先端低侵襲診断治療機器の開発2009

    • Author(s)
      廖洪恩, 佐久間一郎, 松本洋一郎, 光石衛, 高橋浩之, 高木周, 中島義和, 小林英津子, 杉田直彦, 竹内伸太郎, 葭仲潔, 小泉憲裕, 藤田薫, 大野雅史, 島添健次, 土肥健純, 瀬戸泰之, 清水伸幸, 北川丈二, 宮田哲郎, 名川弘一, 高山修一, 浅野武夫, 澤田龍治, 中村哲也, 中島雅明, 植田裕久
    • Organizer
      第18回日本コンピュータ外科学会大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-11-21
  • [Presentation] 最小侵襲人工膝関節置換術支援システム2009

    • Author(s)
      光石衛, 杉田直彦, 中島義和, 斉藤季, 井上貴之, 藏本孝一, 中島義雄, 谷本圭司, 藤原一夫, 阿部信寛, 尾崎敏文, 鈴木昌彦
    • Organizer
      第18回日本コンピュータ外科学会大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-11-21
  • [Presentation] 低侵襲型人工膝関節置換術支援ロボットの精度評価2009

    • Author(s)
      藤原一夫, 阿部信寛, 西田圭一郎, 尾崎敏文, 鈴木昌彦, 斉藤季, 杉田直彦, 中島義和, 光石衛, 井上貴之, 藏本孝一, 中島義雄
    • Organizer
      第18回日本コンピュータ外科学会大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-11-21
  • [Presentation] A Telesurgery Experiment between Japan and Thailand2009

    • Author(s)
      Mitsuishi, M., Hashizume, M., Navicharern, P., Fujino, Y., Onda, K., Yasunaka, S., 杉田直彦, Arata, J., Fujimoto, H., Tanimoto, K., Tanoue, K., Ieiri, S., Konishi, K., Ueda, Y.
    • Organizer
      The 6th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence(URAI 2009)
    • Place of Presentation
      Gwangju, Korea
    • Year and Date
      2009-10-29
  • [Presentation] A Control Framework for the Non-Invasive Ultrasound Theragnostic System2009

    • Author(s)
      小泉憲裕, Seo, J., 鈴木悠悟, 李得煕, Ota, K., 野宮明, 吉澤晋, Yoshinaka, K., 杉田直彦, 松本洋一郎, Homma, Y., Mitsuishi, M.
    • Organizer
      2009 IEEE/RSJ Int.Conf.Intelligent Robotics and Systems
    • Place of Presentation
      St. Louis, MO, USA.
    • Year and Date
      2009-10-11
  • [Presentation] Computer-Integrated Surgical System2009

    • Author(s)
      Mitsuishi, M.
    • Organizer
      VR@P 2009
    • Place of Presentation
      Leiria, Portugal
    • Year and Date
      2009-10-09
  • [Presentation] Ex vivo experiments by a non-invasive ultrasound theragonstic system2009

    • Author(s)
      小泉憲裕, Seo, J., 鈴木悠悟, 野宮明, Yoshinaka, K., 杉田直彦, 松本洋一郎, Mitsuishi, M.
    • Organizer
      9th International Symposium on Therapeutic Ultrasound
    • Place of Presentation
      Provence, France.
    • Year and Date
      2009-09-24
  • [Presentation] Development of computer controlled three dimensional HIFU focus model scanning system2009

    • Author(s)
      Seo, J., 小泉憲裕, 鈴木悠悟, 野宮明, Yoshinaka, K., 杉田直彦, 松本洋一郎, Mitsuishi, M.
    • Organizer
      9th International Symposium on Therapeutic Ultrasound
    • Place of Presentation
      Provence, France.
    • Year and Date
      2009-09-24
  • [Presentation] Development of acoustic pressure scanner for the Non-Invasive Ultrasound Theragnostic System for HIFU2009

    • Author(s)
      徐俊浩, 小泉憲裕, 鈴木悠悟, 野宮明, 吉澤晋, 葭仲潔, 杉田直彦, 本間之夫, 松本洋一郎, 光石衛
    • Organizer
      第27回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2009-09-15
  • [Presentation] 非侵襲超音波診断・治療統合システムにおける追従精度と安全性向上2009

    • Author(s)
      小泉憲裕, 徐俊浩, 鈴木悠悟, 李得煕, 野宮明, 吉澤晋, 葭仲潔, 杉田直彦, 本間之夫, 松本洋一郎, 光石衛
    • Organizer
      第27回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      横浜,神奈川
    • Year and Date
      2009-09-15
  • [Presentation] 非侵襲超音波診断治療統合システムのための3次元HIFU音圧スキャナ2009

    • Author(s)
      徐俊浩, 小泉憲裕, 鈴木悠悟, 野宮明, 吉澤晋, 葭仲潔, 杉田直彦, 本間之夫, 松木洋一郎, 光石衛
    • Organizer
      日本機械学会2009年度年次大会
    • Place of Presentation
      岩手
    • Year and Date
      2009-09-14
  • [Presentation] Computer-integrated surgery system2009

    • Author(s)
      Mitsuishi, M.
    • Organizer
      The 2nd International Workshop on Human-Oriented Product Innovation
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      2009-08-21
  • [Presentation] Computer-Integrated Surgical System2009

    • Author(s)
      Mitsuishi, M.
    • Organizer
      International Conference on Intelligent Robotic Technology and Buisiness
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2009-08-05
  • [Presentation] An intra-operative simulator for incision position and size in minimally invasive arthoplasty2009

    • Author(s)
      杉田直彦, 中野泰佳, 中島義雄, 藤原一夫, 阿部信寛, 尾崎敏文, 鈴木昌彦, Nakashima, Y., Kuramoto, K., 井上貴之, Mitsuishi, M.
    • Organizer
      International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery
    • Place of Presentation
      Berlin, Germany.
    • Year and Date
      2009-06-24
  • [Presentation] Dynamic Analysis of Osteon Fracturing and Crack Propagation for a New Bone Cutting Device2009

    • Author(s)
      杉田直彦, Osa, T., Mitsuish, M.
    • Organizer
      Proceedings of the euspen International Conference
    • Place of Presentation
      San Sebastian, Spain.
    • Year and Date
      2009-06-02
  • [Presentation] 非侵襲超音波診断・治療統合システムにおける結石破砕条件の同定2009

    • Author(s)
      鈴木悠悟, 小泉憲裕, 徐俊浩, 野宮明, 葭仲潔, 杉田直彦, 本間之夫, 松本洋一郎, 光石衛
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2009-05-25
  • [Presentation] 微細手術における医師の手技解析に関する研究2009

    • Author(s)
      白川賀裕, 杉田直彦, 楚良繁雄, 森田明夫, 光石衛
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2009-05-25
  • [Presentation] 豚摘出腎を利用したEx vivo非侵襲超音波診断・治療実験2009

    • Author(s)
      小泉憲裕, 徐俊浩, 鈴木悠悟, 李得煕, 野宮明, 葭仲潔, 杉田直彦, 本間之夫, 松本洋一郎, 光石衛
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2009-05-25
  • [Presentation] 小児外科手術支援のための極細径多自由度鉗子の開発2009

    • Author(s)
      福島清暁, 友師悟, 杉田直彦, 石丸哲也, 岩中督, 光石衛
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2009-05-25
  • [Presentation] 網膜硝子体手術支援システムを用いた網膜静脈の微小穿刺2009

    • Author(s)
      中野泰佳, 杉田直彦, 上田高志, 玉置泰裕, 光石衛
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2009-05-25
  • [Presentation] 最小侵襲整形外科手術における軟組織保護のための工具経路生成法2009

    • Author(s)
      中野泰佳, 鳥越祐輔, 杉田直彦, 中島義和, 加藤丈晴, 藤原一夫, 阿部信寛, 尾崎敏文, 鈴木昌彦, 光石衛
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2009-05-25
  • [Presentation] 遠隔腹腔鏡下外科手術支援システムにおける力帰還に関する研究2009

    • Author(s)
      恩田一志, 杉田直彦, 光石衛
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2009-05-25

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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