2015 Fiscal Year Annual Research Report
MR・超音波統合画像誘導による標的追尾ワンステップ穿刺支援ロボットの構築
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26282145
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| Research Institution | Shiga University of Medical Science |
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Principal Investigator |
森川 茂廣 滋賀医科大学, 神経難病研究センター, 客員教授 (60220042)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仲 成幸 滋賀医科大学, 医学部, 准教授 (10359771)
村上 耕一郎 滋賀医科大学, 医学部, 非常勤講師 (30572763)
山田 篤史 滋賀医科大学, バイオメディカルイノベーションセンター, 特任助教 (40534334)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 低侵襲手術 / 手術ロボット / 画像ナビゲーション / MR画像 / 超音波画像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初の計画ではシールドされたディスプレイ上の超音波画像を拡大・縮小、回転、平行移動させ、対応する再構成MR画像と重畳表示させるソフトウェア開発に着手する予定であった。しかし、昨年6月ごろより穿刺ロボットの開発に利用していたGE社のMR装置が変調を来たし、諸般の事情で結局廃棄されることになり撤去されてしまった。このためこれまで使用していたシステムのほとんどすべてが使えなくなり再構築を余儀なくされ、研究計画を大幅に変更せざるを得なくなってしまった。その後シーメンス社のワイドボアの3TのMR装置を開発環境として利用できることとなり、この装置にあわせたシステム作りに努めているところである。高磁場装置であるため、画像のクオリティーはよくなったものの、ロボットや位置センサーに由来する画像のひずみも大きくなり、これらのロボットシステムのほか、超音波装置の配置にも留意する必要があり、基本的な動作環境を整えることを優先して進めてはいるが、それもまだ完全なものにはいたっていない状況である。このため超音波画像とMR画像の重畳表示にも着手できなかった。
一方、ハード面では、必要な場合には対象に穿刺針を刺入したままでロボットハンドピースから針をリリースしてマグネットに再挿入しMR画像を撮影して針先位置を確認できるようにハンドピースを改造することには成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
上記実績の概要に記載したとおり、これまで使用してきたGE社のMR装置が使えなくなった影響は多大である。本研究課題は、MR画像と超音波画像を組み合わせた穿刺支援ロボットシステムの2年目であるが、超音波画像を利用する以前に、再構成MR画像を活用する高磁場環境で動作するロボットシステムは本計画開始のさらに3年前から別の科研費の補助を受けてこつこつとGE社のMR装置を用いて開発してきたものであり、このMR装置が使えなくなってしまったことは、単に初年度の努力がふいになったということではなく、これまでの4年間の成果を再びはじめから構築しなおすことになってしまった。MRのメーカーも違うので画像データのフォーマットも異なり、ナビゲーションソフト自体を作り直す必要があり、また1.5Tから3Tに磁場が変わることにより、ロボットシステムや超音波装置への影響の他、ロボットシステムからMR画像への影響も考慮する必要があり容易ではない。しかし、他のメーカーの3Tの装置でもこのロボットの有効性を示すことができれば、このロボットシステムの汎用性を示すことができると考えるので、最終年度に何とか努力して当初の目的を達成したいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ロボットハンドピースなどのハードウェアの改良は進んであり、穿刺針のリリースや、さまざまな穿刺方向になっても対象表面に超音波プローブが密着しやすいようにプローブを
穿刺針の周りに45度ずつ簡単に回転させる機構なども完成している。問題の多くは、ソフトウェアの改良と開発である。シーメンスのMR装置で撮像した画像データを用いて完璧に動作するナビゲーションソフトを開発し、ロボットシステムと超音波装置の動作環境を整えて、3T装置での精度評価を行う。その後、超音波画像とMR画像の重畳表示、45度ずつ回転する超音波プローブの超音波画像に対応するMR画像の再構成とあらゆる方向に対応できる画像の重畳表示などを実現する。研究計画が大幅に遅れているため、ソフトウェアの改良、開発の一部は場合によっては外部リソースを活用することも考えている。これらの問題ををクリアーした上で、当初の目標である動物実験による有効性の検証まで研究期間内に到達したいと考えている。
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| Causes of Carryover |
これまで使用していたGE社の1.5テスラMR装置が使用できなくなり、Siemensの3テスラの装置へ開発環境を移行せざるを得なくなり、研究計画を余儀なくされた。本来、ロボットシステム周辺機材を整備してファントム実験を進め、得られた最新の成果を国際学会において発表する予定であったが、計画通りに進まず、物品費や旅費への使用が減少したため当初の予算計画からの残額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度は、ソフトウェアの開発の遅れを取り戻すため、必要に応じて外部のリソースを活用することも考えているとともに、最終的には動物実験を行い有効性を確認して、その成果を国際学会で発表したいと考えている。
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[Presentation] Efficacy of Robot-assisted Liver Surgery Using Intraoperative Magnetic Resonace Imaging2015
Author(s)
S. Naka, S. Tani, H. Higashiguchi, H. Maehira, H. Akabori, H. Shiomi, M. Tani, K. Murakami, A. Yamada, T. Tani, S. Morikawa, J. Tokuda, N. Hata
Organizer
第27回日本肝胆膵外科学会学術集会
Place of Presentation
東京都
Year and Date
2015-06-11 – 2015-06-13
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[Presentation] 大腸癌肝転移に対するMR画像誘導下マイクロ波凝固療法の検討2015
Author(s)
仲成幸, 村上 耕一郎, 前平 博充, 赤堀 浩也, 谷 総一郎, 東口 貴之, 山田 篤史, 太田 裕之, 園田 寛道, 清水 智治, 塩見 尚礼, 目片 英治, 遠藤 善裕, 来見 良誠, 森川 茂廣, 谷 徹, 谷 眞至
Organizer
第115回日本外科学会定期学術集会
Place of Presentation
名古屋
Year and Date
2015-04-16 – 2015-04-18
