2018 Fiscal Year Research-status Report
Emergent Cooperative Robot Control to Convert Examiner's Procedures, Experiences, and Senses
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18K18409
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| Research Institution | Numazu National College of Technology |
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Principal Investigator |
青木 悠祐 沼津工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (70584259)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超音波診断支援ロボット / 協調動作 / メンタルローテーション / 医用画像処理 / 意図推定 / 負荷軽減 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，超音波診断における医師や検査技師の手技・経験・感覚を変換する創発協調ロボット制御を確立することを目的とする．
申請者がこれまで提案してきた創発的医療支援システムは「ロボットによるプローブ走査支援」と「検査者・患者の両方に優しい超音波診断方法の提示」の2つから構成される．これにより患者側支援のみならず，患者のための支援が結果として医師側の支援，負担軽減につながる，またその逆も起こりうるような創発環境の構築を大きな狙いとしている．本研究ではこの概念に加え，「どの位置にプローブを当てるとどんな断層像が得られる」「この位置から次の検査部位を抽出するにはプローブをどのように動かせばよい」といった空間把握能力を示すメンタルローテーション能力のロボットへの実装，更に遠隔検査支援においては「手元のコントローラをどのように動かせば，遠隔地のロボットが思い通りに駆動するのか」，協調検査支援においては，「ロボットが把持するプローブにどのような大きさ・向きの力を加えればロボットが思い通りに動くのか」のような検査者とロボットの位置関係を頭の中で変換する能力，すなわち検査者の意図の推定およびロボットへの実装を行う． 本研究は「通常診断時におけるプローブ走査と同じ感覚で」ロボットと協調検査することによる肉体的・精神的負担軽減の実現を可能にする点に独自性があることを強調する．更に，熟練検査者のプローブ走査時の経験・感覚を「プローブ走査の意図」として計測，ロボットの実装することで未熟検査者へのトレーニング効果が期待できる．
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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
本研究では期間内に次の点に焦点を当て，研究を遂行した．
I.熟練検査者のプローブ手技・経験・感覚は定量化できるのか？
超音波診断における手技を計測する場合，プローブ座標系と断層像座標系が存在する．この際，断層像情報の変化に対して，プローブ位置・反力をどのように変化させるのか，この関係性を変換行列で定義し，定量化を行った．その結果体内臓器位置を患者体表面にAR重畳表示することに成功した．
II.通常診断時の検査者のプローブ走査の意図はロボットとの協調検査によっても再現可能なのか？
人とロボットが協調動作するにあたり，最適なロボット形状，リンク長を実数値遺伝的アルゴリズムを用いて提案した．また，リンク長を変化させた際の動的可操作度を計算することで，様々な検査部位に対応可能なロボット形状を決定した．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は次の点に研究の焦点を当て，テーマとする．
I.熟練検査者のプローブ手技・経験・感覚は定量化できるのか？
次年度は今年度定量化した指標をロボットに実装し，熟練検査者の手技再現を行う．通常診断時におけるプローブ走査軌跡，脳波計による精神的負荷，筋電センサによる肉体的負荷を計測し，検査技師によるプローブ走査のコツ，疲れにくい姿勢等の支援方法を提示するシステムを構築する．また，これらの情報をシースルー型HMDに投影し，診断情報の重畳表示による断層像取得支援システムを構築し，未熟検査者へのトレーニングシステムとする．
II.通常診断時の検査者のプローブ走査の意図はロボットとの協調検査によっても再現可能なのか？
プローブ走査支援実験を行い，ロボット支援の価値を定量的に検証する．具体的には，無理な姿勢でプローブを保持することによる手首・腕・腰への肉体的負担，プローブを長時間保持することによる精神的負担がロボットによる支援を行うことで軽減するか否かを評価する．
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| Causes of Carryover |
研究遂行に必要となるワイヤレス筋電、シースルーHMDやワークステーション等の購入は予定通り進めたものの、ロボットと人間の協調動作に必要となる力センサについてはロボット形状の一部再設計を行ったため、次年度への購入とした。
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Research Products
(9 results)
