2014 Fiscal Year Annual Research Report
超微細手術のための汎用プラットフォーム開発とそれを支える超精密テクノロジーの追求
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23226006
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
光石 衛 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90183110)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 一夫 岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 准教授 (00346438)
鈴木 昌彦 千葉大学, 学内共同利用施設等, 教授 (10312951)
尾崎 敏文 岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (40294459)
中島 義和 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40343256)
森田 明夫 日本医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60302725)
杉田 直彦 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70372406)
阿部 信寛 川崎医科大学, 医学部, 教授 (80284115)
原田 香奈子 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (80409672)
岩中 督 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (90193755)
上田 高志 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (90631573)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 知能機械 / 手術ロボット / 精密加工 / マイクロロボット / 超微細手術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の手術では達成できない高度治療を実現するため，超低侵襲・超微細・超精密手術を可能とするスーパー・マイクロ・サージェリ技術の研究を行った．具体的には下記の３つのプラットフォームを対象として研究を行った．
（１）軟組織対応ロボット：平成25年度に開発した脳外科用多自由度マニピュレータを搭載可能な6自由度の精密位置決め機構を開発し，脳深部における超微細血管吻合への展開を進めた．精密加工技術を活用した多自由度機構は，内視鏡外科，脳外科，小児外科を対象として展開することで汎用化を進めた．また，内視鏡外科・脳外科・眼科に共通の技術として，術具の自動検出と自動タスク認識，自動位置決めの技術を開発し，自動化・知能化と汎用化を進めた．
（２）硬組織対応ロボット：生体適合型骨切除の研究を行い，シミュレーション結果に基づいて低温度での加工を実現する骨切除用工具の形状と切削パラメータの最適化を行った．また，振動援用加工を提案し，骨切除の高効率化を実現した．また，人工関節置換術支援を対象とした多軸骨切除ロボットの更なる小型化を検討するため，操作性についてシミュレーションを行った．
（３）血管内ロボット：動脈瘤治療などを想定し，外部磁場駆動型マイクロロボットの制御について研究を行った．血流の拍動も考慮したうえで外部磁場制御を行うための理論を研究した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
軟組織対応ロボット，硬組織対応ロボット，血管内ロボットのそれぞれのプラットフォームについて順調に研究開発が進んでいる．特に本年度は軟組織対応ロボットを対象として開発した技術の汎用化，および，理論に基づいた技術の構築を進めており，当初の計画に沿って順調に研究を遂行している．
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| Strategy for Future Research Activity |
それぞれのプラットフォームについて研究を行う．最終年度であるため，これまでに開発した技術を統合したシステムによる評価実験を行う．
（１）軟組織対応ロボット：スーパー・マイクロ・サージェリを実現するため，精密加工による多自由度機構を汎用化し，ヒトの手では困難な手術タスクを実現する．脳外科では深部の超微細血管吻合，眼科では眼底の治療，小児外科では体内での複雑な縫合の実現を目指す．また，ロボットの知能化を目指して複数のロボットに適用可能な自動化技術を研究し，実現可能性について評価を行う．
（２）硬組織対応ロボット：人工関節置換術支援を対象とした多軸骨切除ロボットの更なる小型化についての検討を進める．また，振動援用加工の研究を進め，汎用的な生体適合加工技術を確立する．骨モデルの加工実験により開発した加工技術を評価する．
（３）血管内ロボット：数ミリのマイクロロボットを外部磁場により駆動するための制御理論を確立する．簡易なモデルを用いた実験により，その妥当性を評価する．
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Research Products
(37 results)
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[Presentation] Instrument Motion Analysis And Simulations For Minimal Bone Removal In Robotic Burr-Hole Neurosurgery2015
Author(s)
Atsushi Nakazawa, Kanako Harada, Hirofumi Nakatomi, Naoyuki Shono, Yusuke Kurose, Shinichi Tanaka, Nobuhito Saito, Akio Morita, Naohiko Sugita, Mamoru Mitsuishi
Organizer
International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery
Place of Presentation
Barcelona, Spain
Year and Date
2015-06-24 – 2015-06-27
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[Presentation] 新生児胸腔モデルの開発と手技評価予備実験2014
Author(s)
石川 岳, 原田 香奈子, 高澤 慎也, 石丸 哲也, 杉田 直彦, 岩中 督, 光石 衛
Organizer
第23回日本コンピュータ外科学会大会
Place of Presentation
大阪大学コンベンションセンター，大阪
Year and Date
2014-11-08 – 2014-11-09
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[Presentation] 手持ち型多自由度ロボット紺子の開発2014
Author(s)
大久保 拓郎, 忽滑谷 浩史, 原田 香奈子, 中冨 浩文, 楚良 繁雄, 森田 明夫, 斉藤 延人, 杉田 直彦, 光石 衛
Organizer
第23回日本コンピュータ外科学会大会
Place of Presentation
大阪大学コンベンションセンター，大阪
Year and Date
2014-11-08 – 2014-11-09
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[Presentation] Robust Forceps Tracking using Online Calibration of Hand-Eye Coordination for Microsurgical Robotic System2014
Author(s)
Shinichi Tanaka, Young Min Baek, Kanako Harada, Naohiko Sugita, Akio Morita, Shigeo Sora, Hirofumi Nakatomi, Nobuhito Saito, Mamoru Mitsuishi
Organizer
2014 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2014)
Place of Presentation
Chicago, IL, USA
Year and Date
2014-09-14 – 2014-09-18
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[Presentation] Hand-held Multi-DOF Robotic Forceps for Neurosurgery Designed for Dexterous Manipulation in Deep and Narrow Space2014
Author(s)
Takuro Okubo, Kanako Harada, Masahiro Fujii, Shinichi Tanaka, Tetsuya Ishimaru, Hirofumi Nakatomi, Shigeo Sora, Akio Morita, Naohiko Sugita, Mamoru Mitsuishi
Organizer
36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
Place of Presentation
Chicago, Illinois, USA
Year and Date
2014-08-27 – 2014-08-31
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[Presentation] A Sensorized Pediatric Chest Model for Skill Assessment2014
Author(s)
Kanako Harada, Shinya Takazawa, Yusuke Tsukuda, Tetsuya Ishimaru, Naohiko Sugita, Tadashi Iwanaka, Mamoru Mitsuishi
Organizer
28th International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS 2014)
Place of Presentation
Fukuoka, Japan
Year and Date
2014-06-25 – 2014-06-28
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[Presentation] Multi-DOF needle driver with a short, flexible distal tip is useful for multi-directional suturing and anastomosis in a small cavity: in vivo experiment2014
Author(s)
S. Takazawa, T. Ishimaru, J. Fujishiro, K. Konishi, K. Miyakawa, T. Kakihara, M. Fujii, K. Harada, N. Sugita, M. Mitsuishi, T. Iwanaka
Organizer
8th International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS 2014)
Place of Presentation
Fukuoka, Japan
Year and Date
2014-06-25 – 2014-06-28
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[Presentation] Intelligent surgical tool learning from human expert toward autonomous bone penetration detection in spinal surgery2014
Author(s)
T. Osa, C. Abawi, N. Sugita, H. Chikuda, S. Sugita, T. Tanaka, H. Oshima, T. Moro, S. Tanaka, M. Mitsuishi
Organizer
International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery
Place of Presentation
Fukuoka, Japan
Year and Date
2014-06-25 – 2014-06-28
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[Presentation] 小型眼科手術支援ロボットの開発2014
Author(s)
酒井 智也, 田中 真一, 原田 香奈子, 上田 高志, 野田 康雄, 杉田 直彦, 光石 衛
Organizer
ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
Place of Presentation
富山市総合体育館，富山
Year and Date
2014-05-25 – 2014-05-29
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