術中MRI誘導による透視画像下手術支援システムの研究

• Project/Area Number: 14702071
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: Tokyo Denki University
• Principal Investigator: 正宗 賢 東京電機大学, 理工学部, 助教授 (00280933)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥28,210,000 (Direct Cost: ¥21,700,000、Indirect Cost: ¥6,510,000); Fiscal Year 2004: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000); Fiscal Year 2003: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000); Fiscal Year 2002: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
• Keywords: MRI / 手術ロボット / 拡張現実感 / 光ファイバ / 安全性 / 手術ナビゲーション / 非磁性アクチュエータ / 非磁性ディスプレイ / 画像誘導手術 / オープンMRI / MRI対応性 / 手術支援ロボット / 直動機構

Research Abstract

本研究では,術中MRI画像を撮影しながら患者患部の状況常に把握する新しい手術支援システムとして,画像情報統合による体外・体内の状況を同時に観察(透視)可能とする表示システムび,画像のもつ位置情報に基づき術具を患部へと誘導するMRI対応ロボットの開発研究を目的としてきた.本年度は最終年度として,MRIガントリ内において(1)断層画像表示システムの開発,(2)安全に駆動する術者誘導ロボットを完成させ,まとめおよび評価を行った.まず(1)については光学ファイバを画像転送に用いたプロジェクションシステムの開発および評価を行った.1.8mm角に256x256Pixelの解像度で結像した画像を光ファイバ束により転送することにより強磁性環境下での画像表示が可能となった.また,MRI装置メーカとの共同研究により,MRI装置と連携しリアルタイムに位置決めされた画像を再構成し表示するシステムを開発した.本研究の成果は世界でも初めてである.(2)非磁性2自由度ロポットの制御部をマイコン(H8)により制御し,ジョイスティックなどで容易に動かすことが出来る装置を開発した.MRI装置内での評価を行ったが大きな歪は観察されず画像のS/N比にも影響を与えなかった.以上により,臨床において本システムが有効に駆動制御できるシステムが完成した.開発したシステムは臨床使用可能な仕であるが,実際の臨床使用にはクリアすぺき法制度があり待機状態である.

Research Products

• [Journal Article] MRI Compatible Modular Designed Robot for Interventional Navigation - Prototype Development and Evaluation - (2004)
  • Author(s): H Naganou, H Iseki, K Masamune
  • Journal Title: Lecture Notes in Computer Science (MICCAI 2004) 3217 Pages: 1069-1070
• [Journal Article] Evaluation of the Skill for operating Minimally Invasive Spine Surgery Robot toward HAM based surgery system (2004)
  • Author(s): Ken MASAMUNE, Tomoya TAKEDA, Kensuke OHSHIMA
  • Journal Title: International Conference of Mechatronics 2004 Pages: 557-561
• [Journal Article] 超音波アクチュエータによるオープンMRI下手術支援装置 (2004)
  • Author(s): 正宗 賢
  • Journal Title: 超音波TECHNO Vol6,No.6 Pages: 6-11
• [Journal Article] 術中MRI誘導による透視画像下手術支援システムの研究 (2004)
  • Author(s): 正宗 賢
  • Journal Title: INNER VISION Pages: 12-12
• [Journal Article] Image Overlay Guidance for Needle Insertion in CT Scanner
  • Author(s): G Fichtiner, A Deguer, K Masamune, et al.
  • Journal Title: IEEE Trans.Biomed.Eng.,2004 (accepted)
• [Publications] 正宗 賢: "薬物注入等の穿刺治療用画像表示装置の開発-拡張現実感による画像オーバーレイ表示システム-"画像ラボ. 14(6). 53-56 (2003)
• [Publications] 長能弘明, 正宗賢, 田中昌志, 栗林聰, 星地亜都司, 中島勧: "MRI対応穿刺支援モジュラー型ナビゲーションロボットのアクチュエータに関する研究"日本機械学会論文集. 323-324 (2003)
• [Publications] 松家大介, 正宗賢, 石川達也, 鈴川浩一, 村垣善浩, 杉浦誠, 伊関洋: "複合現実感を用いた手術ナビゲーションシステムおよび精度評価に関する研究"第4回(社)計測自動制御学会システムインテグレーション部門SICE講演会概要集. Vol.4. 100 (2003)
• [Publications] K Masamune, H.Naganou, H.Iseki, S.Nakajima: "MRI Compatible Linear Actuator for Surgical Robot"Proc.6th Japan-France Congress on Mechatronics and 4th Asia-Europe Congress on Mechatronics. 609-612 (2003)
• [Publications] 松家大介, 正宗賢, 他: "拡張現実感によるナビゲーション表示装置-プロトタイプ開発-"機能的脳神経外科. 41. 70-71 (2002)
• [Publications] Ken Masamune, et al.: "An Image Overlay System with Enhanced Reality for Percutaneous Therapy Performed Inside CT Scanner"Lecture Notes in Computer Science. Vol.2489. 77-84 (2002)
• [Publications] 正宗賢, 松家大介, 他: "拡張現実感を用いた手術支援用ナビゲーション断層画像表示システム"日本コンピュータ外科学会大会論文集. 101-102 (2002)
• [Publications] Ken Masamune, Atsushi Seichi, Susumu Nakajima: "A Simple navigation robot for spinal surgery -Design concept and the prototype development -"Proc.Int.Conf. of Bio Medical Engineering. 70-73 (2002)