2007 Fiscal Year Annual Research Report
人工関節置換術の骨切削における低温加工システムの研究
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18760092
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
杉田 直彦 The University of Tokyo, 工学(系)研究科(研究院), 助手 (70372406)
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| Keywords | 骨切除 / 人工関節 / 切削温度 / 切削抵抗 / 低エネルギー加工 / 細胞壊死 / 医用工具 / 動的観察 |
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| Research Abstract |
1.低エネルギー加工に基づく低切削温度を実現する加工法の開発
人工関節置換術において、切除される骨を低エネルギー加工することによって熱的損傷を軽減し、骨再生効果を高めるために切削温度を50℃以下に抑えるような加工方法の実現が望まれている。そのためには、骨の材質や組織構造に応じた加工法を検討しなければならない。この時、骨の再生効果を向上させるためには、切削温度を低くすることで骨細胞の熱損傷を最小に抑えることが必要となる。切削温度を低く保つには、(1)低エネルギー加工を実現すること、および、(2)温度が上昇しない加工環境を整えるということが重要である。
現在、人工関節置換術における加工具としては、鋸刃状のボーンソーもしくは、ロボット・サージェリで用いられているエンドミルなどの回転工具が主として用いられているが、筆者は、これらに代わる新しい加工方法の開発を試みた。具体的には、骨切削における組織構造に依存した加工メカニズムを明らかにするとともに、骨の材質や組織構造に立脚したき裂の発生を制御しながら低切削温度・低切削抵抗を実現する加工法を提案した。
2.骨切除装置における冷却環境の開発切削温度を常に低温に保つために加工環境を何らかの方法で冷却する必要がある。そこで、乾式冷却法として手術部の工具と骨を冷却空気で冷却する方法を試みた。具体的には、熱交換器において冷却した空気を工具と工具保護カバーの間から高圧で加工部に向かって放出し冷却する方式を用いた。乾式であるために手術部を冷却水で汚染することがないが、冷却空気の熱伝達係数は冷却水に比べて低い。このことがデメリットとなるが、切削点へのピンポイント集中冷却で改善可能であることを示唆した。
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[Journal Article] Development of a Medical CAD/CAM System for Orthopedic Surgery2007
Author(s)
M. Mitsuishi, N. Sugita, K. Fujiwara, N. Abe, T. Ozaki, M. Suzuki, H. Moriya, T. Inoue, K. Kuramoto, Y. Nakashima, K. Tanimoto
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Journal Title
Annals of CIRP 56/1
Pages: 405-410
Peer Reviewed
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[Presentation] Approach to Protect Soft Tissues in Robotic Assisted Surgery2008
Author(s)
Osa, T., Sugita, N., Mitsuishi, M., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T. and Suzuki, M.
Organizer
Proceedings of Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS)
Place of Presentation
Barcelona, Spain
Year and Date
2008-06-25
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[Presentation] PERFORMANCE IMPROVEMENT OF A MEDICAL MILLING ROBOT2008
Author(s)
Sugita, N., Genma, F., Osa, T., Nakajima, Y., Mitsuishi, M., Mori, M., Saraie, H.
Organizer
Proceedings of 2008 ISFA 2008 International Symposium on Flexible Automation
Place of Presentation
Atlanta, USA
Year and Date
2008-06-02
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[Presentation] Cutting Tool System to Minimize Soft Tissue Damage for Robot-assisted Minimally Invasive Orthopedic Surgery2007
Author(s)
Sugita, N., Osa, T., Genma, F., Nakajima, Y., Mitsuishi, M., Kawata, S., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M.
Organizer
10th International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention (MICCAI2007)
Place of Presentation
Brisbane, Australia
Year and Date
2007-10-29
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[Presentation] Bone Cutting Robot with Soft Tissue Collision Avoidance Capability by a Redundant Axis for Minimally Invasive Orthopedic Surgery2007
Author(s)
Sugita, N., Genma, F., Nakajima, Y., Mitsuish, M., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Moriya, H., Inoue, T., Kuramoto, K., Nakashima, Y. and Tanimoto, K
Organizer
Proceedings of IEEE/ICME International Conference on Complex Medical Engineering (CME2007)
Place of Presentation
Beijing, China
Year and Date
2007-05-24
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[Presentation] 低侵襲人工膝関節置換術支援のための工具経路生成法に関する研究2007
Author(s)
源馬文章, 杉田直彦, 光石 衛, 阿部信寛, 藤原一夫, 尾崎敏文, 鈴木昌彦, 守屋秀繁, 井上貴之, 藏本孝一, 中島義雄, 谷本圭司
Organizer
日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'07
Place of Presentation
秋田
Year and Date
2007-05-11
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