2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of uterine manipulator robot linked to surgical forceps or surgical process
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21K12744
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| Research Institution | National Cancer Center Japan |
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Principal Investigator |
竹中 慎 国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 医員 (60515211)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣瀬 佑輔 昭和大学, 医学部, 助教 (40869187)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 子宮マニピュレーター / 自動操縦 / 人工知能 / 手術工程 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度に以下の成果を得た。
1.臨床でのUMP動作解析：４施設でデータを収集し、合計38例のデータを得た。撮影方法に不備があった14例を除いた24例についてUMP動作解析を実施した。各症例の７つの工程ごとに、合計４つの角度と１つの深さの中央値および標準偏差を求めた。 2.手術工程ごとの動作一致率分析：手術ビデオを工程ごとに分類し、その工程に合わせて①のUMPの角度調整を行った。UMPの角度が手術ビデオと一致しているかを確認した。 3.モックアップの作成：共同研究機関の朝日サージカルロボティクス（以下ASR）と協議し、ロボットアームのサイズ、可動部分、術中の設置位置を決定した。設計に基づいてモックアップを作成し、シミュレーターを用いて可動域を確認した。 4.ロボットアームの作成：モックアップを基に金属製のロボットアームを製作した。初めに手動で動かすアームを作成し、次にモーターを搭載した二号機を作成した。 5.シミュレーターでの安全性評価：ASRが開発した手術ロボットANSURにロボットアームを装着し、シミュレーターで可動させた。その後、北海道大学のCadaverセンターで実際の手術を想定してロボットアームを手動で操作・固定する実験を行った。結果、ANSURの可動域の限界で操作する状況が発生したため、ロボットのポジショニングを再検討し、改善を行った。 6.AI手術工程認識：別の研究で構築した手術工程認識モデルを活用した。 7.AIによるUMP自動操縦：ANSURにプログラムを組み込み、術者の鉗子先端を自動で追従するロボットアームを開発した。これによりUMPに触れずに鉗子先端のみでUMPを動かすことに成功した。また、①で算出した各工程の角度をロボットにインプットし、手術ビデオをAIで解析した結果に基づいてUMPを動かす仮想実験を行った。
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