2014 Fiscal Year Research-status Report
乳がんの質的診断、治療効果判定を支援する高精度触診ロボットシステムの開発
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25350577
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
小林 洋 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (50424817)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤江 正克 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20339716)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 乳がん診断 / 非線形弾性 / 有限要素解析 / 手術支援ロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，低侵襲かつ高精確な腫瘍の質的診断および治療効果判定を支援することを目指し，触診のように体表から生体組織の非線形弾性パラメータ分布を推定する触診ロボットの開発を目的とする．前年度は、触診ロボット動作軌道の逐次計画に用いる乳房変形応答データベースを作成し、関心領域を変形させやすいロボット先端の大きさ・位置条件を導出した。また、検証実験に用いるための触診ロボットの要素設計をおこなった。これらの結果を受けて、本年度は、以下の研究課題に取り組んだ．
(1) 非線形弾性パラメータ分布の実時間最適化手法の構築：非線形弾性パラメータ分布推定において，実時間性と推定精度はトレードオフの関係にある．そこで，腫瘍とその周辺組織についてのみ高精度な推定を行い，関心領域外については臓器変形シミュレーションのメッシュを粗くすることや，非線形弾性パラメータに初期値入力の段階で制約を付けて同定するパラメータ数を減らすことなど，計算処理時間を削減する方策を検討した．また，準ニュートン法やPSOなどの最適化手法を比較して，推定精度の高さを比較検討した．
(2) 触診ロボットの開発：臨床試験で使用可能なロボットとするための要求仕様の検討，および，詳細設計に着手した．また，臨床試験において，提案手法により推定した非線形弾性パラメータが妥当であるかを検証するために，摘出組織の非線形弾性パラメータの測定が必要となるため，摘出臓器を対象とした小型材料試験機の設計にも着手した．
(3) 臨床試験の準備：九大関連病院施設にて，実際の乳がん患者における臨床試験を実施するために，施設の下見や試験方法の打合せを行い，倫理申請書の作成に着手した．
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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
当初の研究計画のうち，本年度の実施項目として設定した(1) 非線形弾性パラメータ分布の実時間最適化手法の構築，および，(3) 臨床試験の準備についておおむね順調に実施されている．また，前年度の課題であった(2)触診ロボットの開発にも着手した．ただし，計画当初は想定していなかった小型材料試験機の設計が必要となったため，軌道計画手法や実時間最適化手法の触診ロボットへの実装までは至らなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，まず，本年度設計した触診ロボットの製作を実施して，軌道計画手法や実時間最適化手法の触診ロボットへの実装に着手する．次に，in vitro実験および動物実験にて，提案手法の精度検証を行う．同時に，臨床試験に向けた準備を進める．最後に，臨床試験における提案手法の有用性の評価を行う．次年度は，本研究の要素技術を専門とする研究分担者を追加して，研究の推進を図る．また，臨床試験に向けて、試験実施者として女性研究者が必要となるため，女性研究者を研究分担者に追加する．
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| Causes of Carryover |
計画当初は触診ロボットの製作を本年度中に着手する予定であったが、製作作業は次年度に実施することになったため、次年度使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額分は、次年度の支払い請求額と合わせて、触診ロボットおよび小型材料試験機の製作費として使用する。
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