2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of puncture needle position confirmation system using continuous electro impedance: Fusion with robot support
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20K09243
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大瀧 千代 大阪大学, 医学部附属病院, 講師 (00742248)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 洋 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50424817)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 神経ブロック / 電気インピーダンス / 医療ロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
麻酔科医師である申請者を中心とし，医用システム（ロボット技術，情報処理技術）の開発を専門とする大阪大学基礎工学部の協力のもと，神経ブロックの精度向上と技術の簡易化を目的とした，針先の位置を確認しながら進む神経ブロックロボットの開発を行う．これまで，ウサギを用いた実験により，各組織の電気インピーダンス（EI）値を測定し，各組織に固有のEI値を割り出した．さらに，マニュアルの神経ブロックを実施し，EI値は正確な穿刺に寄与することを実証し，その手法を知財として申請した（特許：特願2019-159308）．本研究では，この針先でEI値を感知する技術を使用し，神経ブロックの麻酔投与箇所で針先が自動的に停止する機能を有するロボットの開発・評価試験に関する研究を実施する．各段階で各分野の専門家（工学者，医師）と連携することで効果的に開発する。
【2020年度と2021年度の研究実績】2020) 概念設計，基本コンポーネント開発，ハードウェア作成）2021) アルゴリズム作成＆実装を行なって。
ガンタイプの手持ち型神経ブロック支援ロボットを開発を大阪大学理工学部で行った．ロボットに針を動作・停止させるためのモータ，針先の電気インピーダンス測定が可能な電極およびセンサを搭載した。これまでの動物実験におけるデータを基に（神経内に神経ブロック針が入った場合，そのEI値は急激に低下する），神経ブロックの針を停止させる位置をコンピュータで自動認識させるシステムを搭載した。2022年度からこの神経ブロックロボットの有効性と正確性の検証の為の動物実験に移行する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ロボットの開発は当初1年を計画していたが、試作品の作り直しなとの期間を経て2年の作成期間を有した。開発された神経ブロック支援ロボットの有効性と正確性を動物実験により検証し、
次に，無作為前向き試験を行う．全身麻酔下の兎を使用し，両側の坐骨神経について，神経ブロック支援ロボットを使用する群とエコーガイド下に神経ブロックを行う群をについて，神経ブロックの経験の少ない術者による無作為前向き試験を行う予定であるが、2022年からの動物実験の開始となっており、結果次第ではロボットの改良が必要になる可能性がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
ロボットの開発に時間を費やしたが、今年度より動物実験開始を予定している。この動物実験の手法についてはずでに確立されている。神経ブロック支援ロボットを，超音波ガイド下に目標とする神経に焦点を合わせ，穿刺針を挿入させ，EI値情報をもとに自動に停止させる．停止後，染色された局所麻酔薬を投与し，予測されるブロック針先端位置が神経鞘と一致するが検証する．検証については，実験終了後に直視下で局所麻酔薬が投与された位置を確認し，神経周囲の組織の凍結切片にHE染色を施し，神経組織と投与された局所麻酔薬の位置関係を観察する．この結果をロボット開発にフィードバックする形になるが、医学部における動物実験と工学部におけるロボット改良を効果的に行うことにより、年内にロボットを完成を目標として、無作為試験については残りの時間で行う予定である。
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| Causes of Carryover |
2021年は既に支払いを済ませた中でのロボット開発が行われた為支出額が少なくなった。2022年度は動物実験の施行とロボット改良による費用が生じると予測される為費用をこの繰越た費用を使用することとなる。
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