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2021 Fiscal Year Research-status Report

Callenges for neonatal robotic surgery

Research Project

Project/Area Number 20K20489
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

原田 香奈子  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (80409672)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 光石 衛  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90183110)
MarquesMarinho Murilo  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70837468)
荒田 純平  九州大学, 工学研究院, 教授 (40377586)
藤代 準  東京大学, 医学部附属病院, 教授 (60528438)
石丸 哲也  埼玉県立小児医療センター (臨床研究部), 外科, 医長 (00633629)
出家 亨一  北里大学, 医学部, 助教 (00845109)
高澤 慎也  東京大学, 医学部附属病院, 講師 (40421094)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords手術ロボット / 小児外科 / 自動化 / Virtual fixtures / 知的制御
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,現在開発中の汎用手術ロボット「スマートアーム」をベースとして,新生児用手術ロボットの開発に挑戦する.本年度は,ロボットツールの自動衝突回避やツール先端位置の自動誘導などの知的制御の開発に取り組んだ.新生児を対象とした手術では,体内の作業空間が極めて狭小であり,また,内視鏡の視野も極めて狭いため,術具の挿入点での拘束に加えて,視野外での術具の動作も考慮した術具同士,あるいは術具と周辺の生体組織との衝突を自動で回避する必要がある.
昨年度までに開発したこれらの自動衝突回避のための制御に加えて,本年度は,スマートアームのロボットツールの先端位置を誘導する手法を検討した.新生児食道縫合タスクにおけるルーピングタスクを対象として,まず,シミュレータ上に自動衝突回避のみの制御,術具先端の誘導を付加した制御,などの条件を実装して評価した.次にシミュレータで評価した条件と同じ条件を用いて,実際のスマートアームと新生児モデルを用いて提案方法を評価した.その結果,縫合タスクを普段行っている医師は普段と違う軌道への誘導に戸惑ったが,一方で,研修医などを想定した経験の浅い被験者にとっては,誘導による効果があり,また,工学的支援に早く慣れることがわかった.
特に,体内の作業空間が極めて狭小であったり,内視鏡の視野が極めて狭いような困難な対象においては,自動衝突回避や誘導などの工学的支援が安全な手術にとって必要であると考えられる.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

新型コロナウイルスの影響が大きく,対面での研究の機会が限られたため,シミュレーションの活用に注力して研究を進めた.今年度は,実機を用いた実験も行うことができ,おおむね順調に進展していると考える.

Strategy for Future Research Activity

引き続き,汎用手術ロボット「スマートアーム」をベースとした知的制御の研究を進める.今後は,これまで開発してきたシミュレータを活用しつつも実機を用いた評価を推進していく.また,国内外での学会において,成果の発信を行う予定である.

Causes of Carryover

複数の学会への参加を予定していたが,新型コロナウイルスの影響で現地での参加が困難になったり,バーチャルでの参加費が減額となったため.次年度より参加可能な学会が増えるため,これまでの成果もあわせて積極的な発表を行う.

  • Research Products

    (3 results)

All 2021

All Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] Toward Needle Passing Assistance in Robotic Pediaric Thoracoscopic Surgery2021

    • Author(s)
      Naoki Koda, Murilo M. Marinho, Risa Oikawa, Kanako Harada, Shinya Takazawa, Kentaro Hayashi, Jun Fujishiro, Mamoru Mitsuishi
    • Organizer
      The 17th Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS2021)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新生児外科手術を対象とした手術ロボット開発への期待と展望2021

    • Author(s)
      高澤慎也,原田香奈子,石丸哲也,出家亨一,林健太郎,マルケス・マリニョ ムリロ,光石衛,藤代準
    • Organizer
      第34回日本内視鏡外科学会総会(JSES2021)
  • [Presentation] 新生児外科用手術ロボット開発への挑戦2021

    • Author(s)
      出家亨一,原田香奈子,マルケス・マリニョ ムリロ,石丸哲也,髙澤慎也,林健太郎,藤代準,光石衛
    • Organizer
      第13回日本ロボット外科学会学術集会
    • Invited

URL: 

Published: 2022-12-28  

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