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プローブ位置追従と超音波断層像の遠隔取得によるサージカルプラン構築システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18680022
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 知覚情報処理・知能ロボティクス
研究機関東京農工大学

研究代表者

桝田 晃司  東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究院, 准教授 (60283420)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2007年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2006年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード超音波検査ロボット / 遠隔診断 / パラレルワイヤ機構 / 粘弾性モデル / インピーダンス制御 / モーショントラッカー / 臓器認織 / 映像品質 / 僧帽弁認識 / 振動補償
研究概要

患者側にグローブを把持したロボットを設置する遠隔診断システムでは、ロボットの導入によってプローブ位置制御の点では向上が見られたが、遠隔地の患者状況の把握には限界があり、患者への安全面での配慮や、特に患者体表面への急激な接触を避けるような補助機能が不足していた。そこで我々はまず、遠隔超音波診断専用のパラレルワイヤ駆動を用いた医師側操作コントローラを開発し、遠隔操作を含めた通信実験によりその性能の検証を行った。その結果、力覚フィードバックについては体表面の粘弾性解析によって安全性については大きな向上が見られた。一方、視覚情報については患者とプローブとの位置関係の把握は不十分であり、ネットワークの遅延に起因する位置ずれがある状況では実際の運用は困難分あった。よって、コントローラの指令に対するロボットの状況を正確にモニタリングし、視覚的に遠隔操作を支援するシステムと、動画像処理によってロボットが患者側で自律的に動作するためのソフトウェアの両方を開発した。まず視覚的な支援については、バーチャルリアリティで用いられる手法を導入してモーションとラッカーで得られる患者側の環境を医師側に再現することにより、操作者が視覚的に遅延、位置追従誤差を確認でき、また患者体表面とプローブの位置関係の把握が容易となる環境を設計・開発した。さらに画像処理の機能としては、断層像上の臓器をその形状とプローブの位置から自動認識し、ロポットとコントローラの状態から超音波画像と患者が映った画像との間で転送速度から診断状況に応じて映像品質を制御する遠隔超音波診断のためのインターフェースを構築した。これにより救急医療に応用できる迅速な遠隔診断の一手法となることが示された。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] ロボティクス医療による未来の超音波診断2007

    • 著者名/発表者名
      桝田晃司、青木悠祐
    • 雑誌名

      新医療 34-5

      ページ: 79-82

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Indication of probe-axis angle by extracting wall motion of heart to assist to obtain long-and short-axis view on echocardiography2007

    • 著者名/発表者名
      Kohji Masuda, Hirotaka Matsuura, Rui Takahashi
    • 雑誌名

      Proc. of 29th International Symposium on Acoustical Imaging (CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental study of probe navigation algorithm for echocardiography to acquire standard cross section2007

    • 著者名/発表者名
      Takao Imai, Hiroto Inoue, Taro Sakai, Kohji Masuda
    • 雑誌名

      Proc. of 29th International Symposium on Acoustical Imaging (CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Recognition between long-and short-axis view of heart by detecting position of mitral valve from successive echograms2006

    • 著者名/発表者名
      Kohji Masuda, Ken'ichi Takara, Hiroto Inoue
    • 雑誌名

      Proc. of World Cong. on Med. Physics and Biomed. Eng. (CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波診断が可能なねじりパンタグラフ型探触子制御ロボットの開発2006

    • 著者名/発表者名
      桝田晃司
    • 雑誌名

      超音波テクノ 18・4

      ページ: 19-23

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] パラレルメカニズムによる超音波探触子の位置制御2006

    • 著者名/発表者名
      小山田雅美, 桝田晃司
    • 雑誌名

      超音波テクノ 18・4

      ページ: 24-27

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波検査士の訓練のためのパラレルワイヤ駆動による操作インターフェースの開発2006

    • 著者名/発表者名
      桝田晃司, 野本悠香梨
    • 雑誌名

      超音波テクノ 18・6

      ページ: 19-23

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 患者体表面へのプローブ接触力を考慮した遠隔超音波診断システムのためのインターフェースの開発

    • 著者名/発表者名
      堀口智洋、大籠研介、渡辺弘樹、桝田晃司
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 印刷中

    • NAID

      10024390621

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 超音波検査ロボットによるプローブのなぞり走査のための体表面粘弾性特性解析法

    • 著者名/発表者名
      青木悠祐、小山田雅美、金子健太、大籠研介、桝田晃司
    • 雑誌名

      日本ロボット学会論文誌 印刷中

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of recognition software of heart to find the standard cross section on echocardiography2007

    • 著者名/発表者名
      Kohji Masuda
    • 学会等名
      International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Lyon、France
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Development of spatial recognition software of heart to quantitate distribution of acoustic window2007

    • 著者名/発表者名
      Takao Imai
    • 学会等名
      The 28th Ultrasonic Symposium
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 複数映像間の相対的品質を考慮した遠隔超音波診断インターフェースの開発2007

    • 著者名/発表者名
      堀口智洋
    • 学会等名
      日本超音波医学会基礎技術研究会
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 遠隔超音波診断システムのための遅延時間及び接触力可視化インターフェースの開発2007

    • 著者名/発表者名
      桝田晃司
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
    • 発表場所
      東京都渋谷区
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 体表面接触力を考慮した遠隔超音波診断インターフェースの開発2007

    • 著者名/発表者名
      大籠研介
    • 学会等名
      第50回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      横浜市
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 超音波検査ロボットによるプローブのなぞり走査のための体表面粘弾性特性解析法2007

    • 著者名/発表者名
      青木悠祐
    • 学会等名
      第25回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      千葉市
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 超音波断層像上の心臓後壁の認識による探索補助アルゴリズムの開発2007

    • 著者名/発表者名
      酒井太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会 超音波研究会
    • 発表場所
      千葉市
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 左心室運動の画像解析による基準断面取得支援アルゴリズムの開発2007

    • 著者名/発表者名
      松浦宏尚
    • 学会等名
      日本超音波医学会 第80回学術集会
    • 発表場所
      鹿児島市
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 体表面粘弾性に基づいた超音波検査ロボットのインピーダンス制御系の構築2007

    • 著者名/発表者名
      青木悠祐
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      秋田市
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 力帰還型バイラテラル制御系による遠隔診断の操作性向上のための検討2007

    • 著者名/発表者名
      大籠研介
    • 学会等名
      第46回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台市
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 生物に学び新しいシステムを創る2006

    • 著者名/発表者名
      生物に学び新しいシステムを創る編集委員会編
    • 総ページ数
      162
    • 出版者
      博友社
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/~masuda/

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [産業財産権] 特許権2007

    • 発明者名
      桝田晃司
    • 権利者名
      東京農工大学
    • 取得年月日
      2007
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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