2019 Fiscal Year Research-status Report
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19K12087
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
石井 千春 法政大学, 理工学部, 教授 (80296079)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 触診システム / 手術支援ロボット / 腹腔鏡下手術 / 力覚提示 / 触覚提示 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、手術支援ロボットが臨床で使用されている。しかしながら現在最も普及している手術支援ロボットda Vinciには触覚の感知・フィードバック機能が無く、また開発過程にある触覚のフィードバックが可能な手術支援ロボットにおいても触覚フィードバックの精度は明確にされていない。そこで本研究では、これまでに開発した単孔式腹腔鏡下手術支援ロボットHASROSSに6軸力覚センサーを設置して触覚をフィードバックすることにより、操作者が力触覚の違いを感知できる弁別閾を心理物理学的測定法により定量的に求め、腹腔鏡下手術支援ロボットを用いた触診によって、がん細胞と正常な細胞を識別可能であることを明確にすることを目的とする。本年度は、以下の内容を実施した。
ロボット触診システムには、HASROSSの鉗子駆動用マニピュレータと力覚提示付入力装置Omega.7を各1台使用し、模擬試料を用いた腫瘍の位置の判定実験を行った。具体的には、正常組織に等しい硬さの試料の中に模擬腫瘍を設置し、模擬試料を触診して模擬試料中の模擬腫瘍の位置を判定した。「視覚提示」では、モニターを介して得られる模擬資料の視覚情報を提示する。「触覚提示」では、空気圧により拇指の腹に触覚を提示できる小型・軽量なフィードバック装置により触覚を提示する。「力覚提示」では、力覚付入力装置Omega.7により腕全体に力覚を提示する。実験条件として、①視覚と力覚による位置判定、②視覚と触覚による位置判定、③視覚・力覚・触覚による位置判定の3種類で比較を行い、③視覚・力覚・触覚の条件が最も効果が高い提示方法であるという結果が得られた。得られた結果はロボティクス・メカトロニクス 講演会2020で公表する予定である。
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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
異なる位置に模擬腫瘍を埋め込んだ4種類の模擬試料を作成して腫瘍の位置の判定実験を行い、模擬腫瘍の位置を誤差1 mm程度で識別できることが検証できたため、本年度の目的をほぼ達成できており、おおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、鉗子や腹腔鏡を腹部に挿入する際に使用するアクセスポートが手術器具に与える負荷を6軸力覚センサーの測定値から除去することにより、接触物体の硬さのみを術者に提示するシステムを構築する。具体的には、ディープラーニングを用いてアクセスポートから受ける負荷を学習させ、触診時にこれを除去することにより、接触物体の硬さのみを術者に提示するシステムを構築する。また、鉗子または腹腔鏡を動かした際にアクセスポートから受ける負荷がキャンセルされているか検証する実験も行う。
最終年度は、初年度と次年度の研究成果に基づき、ロボット触診システムとアクセスポートが手術器具に与える負荷を除去するシステムを融合した、手術支援ロボットにおける触診システムを開発し、複数の外科医に腫瘍の位置の判定実験を行ってもらい、力触覚の違いを感知できる弁別閾を明らかにする。この結果により、開発した触診システムによりがん細胞と正常な細胞を識別可能であることを実証する。
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| Causes of Carryover |
当初購入予定であった6軸力覚センサーMINI40が研究室にある力覚センサーで代用できたため、替わりにニューラルネットワークの精度を向上させるためにディープラーニング処理用計算機および触診システムコントローラを購入した。このため、次年度使用可能な研究費が生じたが、これまでに得られた研究成果を、9月にポルトガルで開催される国際会議GSEMME 2020、および12月に中国で開催される国際会議RSVT 2020のキーノートスピーチで公表するための旅費として使用する。
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