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2021 Fiscal Year Annual Research Report

CT透視下IVR用針穿刺ロボットにおける半自動穿刺システムの開発

Research Project

Project/Area Number 19K08174
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

小牧 稔幸  岡山大学, 大学病院, 医員 (40795548)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 平木 隆夫  岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (50423322)
亀川 哲志  岡山大学, ヘルスシステム統合科学学域, 准教授 (80432623)
松野 隆幸  岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (50377842)
金澤 右  川崎医科大学, 医学部, 教授 (20243511)
櫻井 淳  岡山大学, 大学病院, 准教授 (30444657)
松井 裕輔  岡山大学, 大学病院, 講師 (50614351)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
KeywordsIVR / CTガイド下針穿刺 / 穿刺ロボット / 半自動穿刺 / たわみ予測モデル
Outline of Annual Research Achievements

我々はCTガイド下針穿刺ロボットを研究開発している。これまでの研究により,術者が本ロボットを遠隔操作することで精度良く標的に穿刺できることを,ファントム試験ならびに動物試験などの非臨床試験で実証している。2018年度にはFirst-in-human臨床試験を実施し、本ロボットは臨床での使用も可能であることを確認した。
本ロボットはこれまで、術者が専用のコントローラを操作してロボットのすべての動きを遠隔操作するものであった。そこで本研究では,我々はロボットによる針穿刺を段階的に自動化することを目指した。まず,医師が用手で針穿刺を行う際にどのように軌道修正を行っているのかについてのデータ解析を行い、適切なフィードバックを実施するための指針を得た。また、ロボットを用いた穿刺手技のうち、針先を刺入点へと移動させるターゲティング行程、および狙った標的へ向け針を挿入する穿刺行程において、一部を自動化する半自動化穿刺システムを開発した。さらに,本ロボットにより針穿刺を行っている最中に発生する針のたわみを除去するためのロボット制御アルゴリズムを開発した。針のたわみはロボットアーム先端に取り付けた力センサーにより検出される。はりのたわみ量は片持ち梁としてモデル化され,たわみを最小化するロボットの位置姿勢を求める。これらの計算は、ロボット内部の計算機および操作インタフェースのソフトウェアとして実装されており,ロボットが計算に基づいて動作する。
本研究で開発した以上のシステムの有効性や妥当性は、岡山大学病院のIVRセンターにおいてファントム実験を実施することで検証した。

Remarks

Webページ:https://ivr.sys.okayama-u.ac.jp:8081/WordPress/

  • Research Products

    (2 results)

All 2021

All Presentation (2 results)

  • [Presentation] CT画像内の穿刺針のディープラーニングによる検出と姿勢決定アルゴリズム2021

    • Author(s)
      眞弓虎太郎 ,松野隆幸,亀川哲志,平木隆夫,戸田雄一郎,見浪護
    • Organizer
      JSME ロボティクス・メカトロニクス講演会 (ROBOMECH 2021)
  • [Presentation] 穿刺ロボットにおける針のたわみ推定シミュレーション2021

    • Author(s)
      宮本隆晃,松野隆幸,村上輝,亀川哲志,平木隆夫,戸田雄一郎,見浪護
    • Organizer
      第65回システム制御情報学会研究発表講演会

URL: 

Published: 2022-12-28  

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