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脳外科手術試技のための術具イン・ザ・ループシミュレータ

研究課題

研究課題/領域番号 19656064
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関東北大学

研究代表者

内山 勝  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30125504)

研究分担者 近野 敦  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90250688)
佐藤 大祐  武蔵工業大学, 工学部, 講師 (40344692)
姜 欣  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30451537)
阿部 幸勇  東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80261600)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2008年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2007年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード医療・福祉 / 機械力学・制御 / バーチャルリアリティ / 生物・生体工学 / 脳・神経
研究概要

本年度は脳外科手術における鈍的な剥離、切断のような両手を用いて術具を操作する場合において、そのシミュレーションと任意の術具の使用可能な手術シミュレータの構築を行った。この構築したシステムでは, これまで用いてきたハプティックインタフェースの姿勢部の改良に加え, 実際の手術機器をハプティックインタフェースの先端に簡単な操作で取り付けられる器具着脱機構の設計を行った。構築したシステムでは、手術中において、脳べら、剥離子、マイクロ剪刀などの交換および組み合わせての使用を想定している。
また、手術する際、手術機器が脳組織に与える動的な影響を考慮することから、動的な変形の表現可能なモデル化手法について提案した。この提案した手法を脳べらによる押し込み操作シミュレーションに適用し、その有効性を確認した。この手法を導入したことにより、脳組織の変形挙動は、従来までの手術機器の操作速度、加速度を考慮しない静的なものから, 生体軟組織の振動を含む動的なものに拡張でき、より現実に近いものになってきている。
そのうえで、手術手技の基礎的な部分、なかでも鈍的剥離操作に重点をおいて研究を行った。鈍的剥離操作は組織をメスやハサミなどの鋭利な部分で切開するのではなく、鈍的なものを用い、押し広げながら切開していく方法である。これは脳深部を対象とした手術において、重要な手技の一つである。この研究において、操作者が実際の剥離子を用いて剥離操作を行う際、発生する鈍的剥離現象を対象に、剥離モデル、リアルタイムシミュレーションに必要な反力、変形計算手法を提案した。また、提案した剥離モデルと計算手法を実物における剥離現象に適用し、評価を行って、その有効性を確認した。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] 生体軟組織の切断搜査感覚を提示するマイクロ剪刀型ハプティックデバイスの開発2008

    • 著者名/発表者名
      藤野 翔平
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌 Vol.26,No.1

      ページ: 82-89

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 動的変形モデルを用いた脳外科手術シミュレーション2008

    • 著者名/発表者名
      山田 健太
    • 学会等名
      第9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講演会
    • 発表場所
      岐阜市
    • 年月日
      2008-12-06
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Displaying Feeling of Cutting by a Micro-Scissors Type Haptic Device2008

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Sato
    • 学会等名
      2008 IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 発表場所
      Pasadena (USA)
    • 年月日
      2008-05-22
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Displaying Feeling of Cutting by a Micro-Scissors Type Haptic Device2008

    • 著者名/発表者名
      Shohei Fujino
    • 学会等名
      2008 IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 発表場所
      Pasadena(USA)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 実マイクロ剪刀を利用した切断感覚提示装置の開発2007

    • 著者名/発表者名
      藤野 翔平
    • 学会等名
      第8回SICEシステムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      広島市
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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