単孔式内視鏡手術のためのマスタ・スレーブロボットシステムの開発と評価

• 研究課題/領域番号: 12J02691
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 医用システム
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 堀瀬 友貴 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円); 2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 単孔式 / 腹腔鏡手術 / マスタ・スレーブ / ローカル操作 / 仮想孔 / 手術支援ロボット

研究実績の概要

本研究では，傷が目立たない手術として注目されている一方で，医師にとっては操作が難しい単孔式内視鏡手術を支援するマスタ・スレーブロボットシステムを開発している．本システムは，患部の上に配置して用いるマスタ部，単孔から挿入してマスタ部の直下に配置するスレーブ部から構成される．マスタ部とスレーブ部は通常の手術器具と同じ５自由度で操作でき，これらが連動することであたかもひとつの手術器具が仮想的な孔から挿入されているように振る舞う．本システムを通常の手術の左手側の手術器具の代わりに用いることで，仮想的に孔の数をひとつ増やし，医師がすでに操作に慣れている腹腔鏡手術と同じ操作感覚・視野で単孔式内視鏡手術を行える．

平成２６年度の研究計画としては，「システムの性能向上を目的に改良を行い，生体外（ex vivo）実験により検証すること」としていたが，結果として，これまでの研究成果のまとめ・発表を行い，メディカルロボティクス分野で有名であるJohns Hopkins大学へ研究留学した．また，平行しながら共同研究を行っている大阪工業大学の研究グループとスレーブ部の改良を行った．

平成２６年度の実施状況として，これまでに行った研究成果をまとめ，国際ジャーナルを１本執筆し，国際学会で２件，国内学会で１件発表を行った．また，新聞の一面でも研究成果が掲載され，周囲からも注目されていることが分かった．研究留学先では，眼の手術を支援するEye Robotのプロジェクトに取り組み，手術支援システム開発のノウハウについて学んだ．また，スレーブ部の改良を行い，従来型と比べて，可動範囲と位置決め精度を向上させることができた．

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Mobile locally operated detachable end-effector manipulator for endoscopic surgery. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshikazu Kawai, Myongyu Shin, Yuji Nishizawa, Yuki Horise, Atsushi Nishikawa, Tatsuo Nakamura
  • 雑誌名: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 巻: 10 号: 2 ページ: 161-169
  • DOI: 10.1007/s11548-014-1062-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel locally operated master-slave robot system for single-incision laparoscopic surgery. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Horise, Toshinobu Matsumoto, Hiroki Ikeda, Yuta Nakamura, Makoto Yamasaki, Genta Sawada, Yukiko Tsukao, Yujiro Nakahara, Masaaki Yamamoto, Shuji Takiguchi, Yuichiro Doki, Masaki Mori, Fumio Miyazaki, Mitsugu Sekimoto, Toshikazu Kawai, Atsushi Nishikawa
  • 雑誌名: Minimally Invasive Therapy & Allied Technologies 巻: 23 号: 6 ページ: 326-332
  • DOI: 10.3109/13645706.2014.942321
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Flexible Locally Operated End-Effector Manipulator With Actuator Interchangeability For Single-Incision Laparoscopic Surgery. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshilazu Kawai, Toshinobu Matsumoto, Yuki Horise, Atsushi Nishikawa, Yuji Nishizawa, Tatsuo Nakamura
  • 学会等名: The 29th International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2015)
  • 発表場所: バルセロナ（スペイン）
  • 年月日: 2015-06-24 – 2015-06-27
• [学会発表] Development of a locally-operated master device and a flexible slave robot system for single-incision laparoscopic surgery. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Horise, Toshinobu Matsumoto, Hiroki Ikeda, Yuta Nakamura, Makoto Yamasaki, Genta Sawada, Yukiko Tsukao, Yujiro Nakahara, Masaaki Yamamoto, Shuji Takiguchi, Yuichiro Doki, Masaki Mori, Fumio Miyazaki, Mitsugu Sekimoto, Toshikazu Kawai, Atsushi Nishikawa
  • 学会等名: The 28th International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2014)
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-28
• [学会発表] Mobile locally operated detachable end-effector manipulator for endoscopic surgery. (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshikazu Kawai, Myongyu Shin, Yuji Nishizawa, Yuki Horise, Atsushi Nishikawa, Tatsuo Nakamura
  • 学会等名: The 28th International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2014)
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-28
• [学会発表] Evaluation of a Locally-operated Master-slave Robot System for Single-incision Laparoscopic Surgery. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Horise, Toshinobu Matsumoto, Makoto Yamasaki, Shuji Takiguchi, Yuichiro Doki, Masaki Mori, Fumio Miyazaki, Mitsugu Sekimoto, Toshikazu Kawai, Atsushi Nishikawa
  • 学会等名: The 10th Anniversary Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS2014)
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2014-06-24 – 2014-06-25
• [学会発表] 単孔式内視鏡手術のためのローカル操作型マスタ・スレーブロボットシステムの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀瀬友貴，松本俊宣，山崎誠，澤田元太，塚尾祐貴子，中原裕次郎，山本昌明，瀧口修司，土岐祐一郎，森正樹，宮崎文夫，関本貢嗣，河合俊和，西川敦
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [学会発表] 単孔式腹腔鏡下手術支援フレキシブル脊椎型鉗子マニピュレータの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本俊宣，池田大希，中村勇太，矢尾夏美，河合俊和，堀瀬友貴，西川敦，西澤祐吏，中村達雄
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [学会発表] 単孔式内視鏡手術を支援する新方式マスタ・スレーブロボット―腹壁を介してマスタとスレ-ブが連動するシステム― (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀瀬友貴, 津村遼, 関本貢嗣, 瀧口修司, 土岐祐一郎, 森正樹, 宮崎文夫, 河合俊和, 西川敦
  • 学会等名: ROBOMEC 2013
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県つくば市)
• [学会発表] Proposal for a "Patient-mounted" Master-slave Robot System for Single-incision Laparoscopic Surgery (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Horise, R. Tsumura, M. Sekimoto, S. Takiguchi, Y. Doki, M. Mori, F. Miyazaki, T. Kawai, and A. Nishikawa
  • 学会等名: IEEE EMBC 2013
  • 発表場所: 大阪国際会議場(大阪府大阪市)
• [図書] マスタ・スレーブロボットで"傷が見えない"手術を支援-内視鏡手術の操作で単孔式内視鏡手術を実現するシステム- (2012)
  • 著者名/発表者名: 堀瀬友貴(共著)
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: (株)シーエムシー出版