Measurement of Mechanical Power in Cardiac Surgery Utilizing New Generation Surgical Robot Which Equiped Kinesthetic Sensor

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K08952
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 長岡 英気 東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 講師 (30526463)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大内 克洋 東京医科歯科大学, 統合研究機構, 准教授 (20322084) ; 川嶋 健嗣 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (40300553)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: ロボット / 心臓手術 / 低侵襲心臓手術 / 力覚提示

Outline of Annual Research Achievements

独自の空気圧駆動により術者に感覚をフィードバックする機能を持つ新たな国産ロボットSaroaを用いて心臓手術における力覚センサーの有用性を検証している。
Saroaを用いて模擬の僧帽弁輪に一定方向から針糸をかけ手抜くまでの動作を行い、力覚提示がある場合とない場合の術者がコンソールにかける力とロボットが組織にかける力をそれぞれ比較検討した。術者の慣れとシミュレーターの劣化の影響を排除するため力覚提示をなし→あり→あり→なしでそれぞれ10回ずつの糸かけを行った。
(力覚提示なしvs. 力覚提示あり)の比較において右手（持針器）の平均出力(N)は（5.127±1.293 vs. 2.536±1.281, p < 0.001）で、左手（鑷子）の平均出力は(3.577±0.6811 vs. 1.296±0.8923, p < 0.001)であり、両方のアームにおいて明らかに力覚提示ありの場合に出力が低くおさえられていることがわかった。各運針にかかった時間は（34±9 vs. 40±10, p = 0.08）秒であり力覚提示なしの方が短い傾向にあった.
これまでに朗からになった点としては力覚提示機能を用いることにより明らかに出力が減少したが、運針にかかる時間は延長する傾向にあった。ロボットの持針器の力を加減して針を持った際に針の方向が不安定になったためと考えられる。通常の手術と同様に持針器の把持力には力覚フィードバックは必要ないと考えられる。これまでは針に対する把持力だけを検討したが、組織に対する把持力などの検討が必要だ。また今後は把持力だけで無く、鉗子にかかる外力のフィードバックも可能になるため、今後はその点の違いを朗からにしていく。本年は動物実験をも行う予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の予定で本年は模擬臓器による力覚提示の違いをロボットの把持力だけで無く、鉗子にかかる応力も含めて検討する予定であったが、ロボットの調整がまだ進んでおらず、鉗子にかかる応力まではデータとして取得出来ない状態である。今後は医薬品承認が得られた後にロボットの調整を引き続き行い鉗子にかかるデータの取得が出来る体制を整える予定である。

Strategy for Future Research Activity

ロボットの医薬品承認に時間がかかっておりそこに企業が注力しているガ、近く承認が得られる予定である。その後にロボット鉗子にかかる応力のデータ収集が出来る様に調整を行って行く予定である。ただ、これまでの問題は胸腔鏡のポートにかかる力もロボットが完治してしまうため実際に組織に掛かる力がわからないという問題があったが、金属のポートを使用しポートに鉗子が干渉しないような工夫が提案できる。またポートにかかる力を含めて実際の術者は感知しており、ポートにかかる力を含めた測定で十分という事も再度企業側に提案してみる予定である。

Causes of Carryover

これまで企業側の都合もあり模擬臓器による実験を行える回数が限られていたため模擬臓器の購入が予定より少なくなっている。今年度は動物実験と併せて模擬臓器実験も行うため予定交付額を使用する予定である。