2018 Fiscal Year Annual Research Report
弾性ループ機構と同軸半割り機構を統合した新規弾性マイクロ波手術機器の開発と評価
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18H01408
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| Research Institution | Shiga University of Medical Science |
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Principal Investigator |
山田 篤史 滋賀医科大学, 医学部, 特任講師 (40534334)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仲 成幸 滋賀医科大学, 医学部, 非常勤講師 (10359771)
谷 徹 滋賀医科大学, 医学部, 特任教授 (20179823)
望山 洋 筑波大学, システム情報系, 准教授 (40303333)
新田 哲久 滋賀医科大学, 医学部, 准教授 (40324587)
森川 茂廣 滋賀医科大学, 神経難病研究センター, 客員教授 (60220042)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 弾性ループ機構 / マイクロ波治療機器 / 操舵機構 / Active Sheath機構 / フレキシブルメカニズム / 医療機器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，マイクロ波エネルギによる焼灼能力と弾性機構を組み合わせた新規デバイスの基礎となる，屈曲・回転・伸展などの多様な三次元変形形状を実現する弾性ループ機構の試作をおこなった．試作機については，ファントム実験をおこなった．そして，試作構造の弾性特性解析をおこなった．焼灼機能の設計および性能評価のために，数値シミュレーション環境を構築し，基礎テストをおこなった．今年度は成果発表として，関連論文1件，国際会議発表6件，国内会議発表8件，招待講演1件をおこなった．
本研究で提案した弾性ループ機構は，研究代表者が中心になって開発したActive Sheath機構を拡張したものである．Active Sheath機構は，ループ状の弾性体を中空の弾性体に挿入して構成される．ループ状の弾性体の根元側端点のどちらかを押し引きすることで，中空の弾性体を内側から屈曲することができる．わずか2つの要素から構成されているため，シンプルな構造である．また，ループ状の弾性体は，いつでも抜き差し可能である．これらの特性が，カテーテルに対するガイドワイヤや，スタイレットに対するカニューレといった，低侵襲医療機器では一般的な内筒-外筒構造と親和性が高い．これまでに，Active Sheath機構を採用した操舵型の針やマイクロカテーテル，それらを組み合わせたカテーテルニードルなどのアプリケーションを試作し，その特性を明らかにしてきた．本研究では，中空の弾性体に内包していた弾性ループ機構を先端から突出させるとともに，根元側端点それぞれを押し引きするだけでなく，ループの長軸まわりのトルクも入力とすることで，スネアに代表されるループ型医療機器の形状操作特性を飛躍的に向上させることに成功した．その変形形状のモデル化・数値シミュレーション方法にも一定の目処がついた．
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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
研究計画はおおむね順調に推移している．本研究は，弾性機構とマイクロ波エネルギ機構を組み合わせた新たな機構を開発し，評価することを目的としている．そのため，年度ごとに，弾性機構とマイクロ波シミュレーションを両翼とした研究計画を立てた．今年度は，弾性機構については，ループ構造の弾性マッピングによる形状変形機構の開発およびファントム実験を実施した．設計論の構築については，離散化Kirchhoff弾性ロッドモデルを用いたモデル化，モデルの仮想関節ばねの弾性係数の同定および数値シミュレーションの実施をおこなった．マイクロ波のシミュレーションについては，シミュレーション環境の構築をおこなった．マイクロ波の加熱特性についても，基礎実験をおこない，新しい知見を得ることができた．弾性ループ構造とマイクロ波伝達構造の統合構造の試作については，材料選定に時間を要したが，試作の目処がたった．試作およびファントム実験を迅速におこなうため，3Dプリンターを導入した．結果的に，試作および実験に必要な治具の開発を促進できた．そのため，全体としておおむね予定どおり推移していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画はおおむね順調に推移しているため，今後も基本的には研究計画調書をベースに研究を進めていく．ただし，研究要素に比較的ボリュームがあり，それぞれについて有用な結果も出始めている．それらの結果を論文にまとめながらも，試作機の開発・評価を遅延なく進めるためには，本年度よりも研究活動が密になることが予想される．そのため，毎月の進捗報告書をまとめて，注意深く自己評価し，研究活動が停滞しないように注意する．
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[Presentation] Development of a Steerable Transjugular Intrahepatic Portosystemic Shunt (TIPS) Needle Based on a Loop-Shaped Flexible Mechanism2018
Author(s)
N. Nitta, A. Yamada, S. Watanabe, A. Sonoda, A. Inoue, K. Takaki, S. Otha, S. Naka, S. Morikawa, T. Tani, K. Murata
Organizer
第77回日本医学放射線学会総会
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