手術支援ロボットにおける運動力学評価を用いた技術評価とトレーニング法の開発

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K09041
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 瀧口 修司 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (00301268)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小川 了 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (70423853) ; 田中 達也 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (20529169)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ロボット支援手術 / 手術支援ロボット / モーションキャプチャー / 動作解析 / 手関節 / リストワーク / 加加速度

Outline of Annual Research Achievements

昨今ではロボット支援下手術などの技術の振興だけでなく、外科医に求められる医療ニーズも高くなっている。若手外科医にも上級医と同じレベルの技能が求められる。本研究は、若手外科医が効率的に短期間で上級医の手術技術を習熟できることを目的にしている。トレ ーニングに使用するスキルシミュレーター機能は技術を得点化することができる。繰り返しの練習での技術の向上をラーニングカーブとして視覚的に描くこともできる。すなわち、本研究の目的はラーニングカーブをより早期に立ち上がるようにすることである。
モーションキャプチャーで「動きを科学する」ことは、スポーツ業界では先駆的に導入がなされ、成果を挙げている。しかし、手術技術の習熟にはまだ導入されておらず、これからの技術開発が期待されるものと思われる(独創性)。さらに、この研究方法は将来的に「ロ ボット支援下手術」のみでなく、内視鏡やカテーテル治療など様々な医療手技の応用が可能である。これらの手技も若手医師の教育方法の作成が重要な課題となっておりニーズはある。 本研究は、今後の医療教育において先駆的な研究となる可能性がある。
手術支援ロボットは術者の手の動きを完全に再現するマスタースレーブ方式を取っている。そのため、操作は直観的あり、腹腔鏡手術よりは日常動作と類似しており馴染みやすい。さらには、腹腔鏡手術の鉗子と異なり、手関節の動きで鉗子を自由に曲げることが可能である。しかしながら、ロボット支援手術を始めたばかりの術者の多くは、腹腔鏡手術の直線的な鉗子操作に慣れているために手術支援ロボットの鉗子の可動域を十分に活かしきれていない。ロボット手術に本当に重要な動きに着目し、客観的に明らかにする。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

総じて、モーションキャプチャーを行う機器選定に時間を要した。
はじめは光学式装置での計測を予定していたが、予算内で準備できる装置数では十分なモーションキャプチャーが行えないことがデモで判明した。また、慣性式装置でのデモを複数試したが、限られた区域内での比較的細かな動きを抽出するのが困難であった。
最終的に、2022年末に今回の研究に対応可能な慣性式モーションキャプチャー装置を購入できた。
上記機器の選定において、コロナ禍における業者または当大学の規則でデモが施行できないため、余計に時間を要した。

Strategy for Future Research Activity

準備した慣性式モーションキャプチャー装置を用いたパイロットスタディーを施行し、熟練した医師と非熟練医師との間に違いがあることが抽出できた。これをもとに試験を組み立てており、今後症例数を決めて実施していく予定である。

Causes of Carryover

モーションキャプチャー機器の購入が遅れたため、研究そのものの実施開始が遅れた。そのため、補助的に使用する計測機器の選定、および購入がずれ込み、次年度使用額が生じた。機器はすでに選定済みであり、購入と研究実施の段階にある。