亀裂制御型骨切除システムの研究

• 研究課題/領域番号: 20760081
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生産工学・加工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 杉田 直彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (70372406)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2009年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2008年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 生体組織加工 / 骨切除 / 加工システム / き裂制御 / 加工精度 / 切削温度 / 低侵襲性 / 切削抵抗 / 加工工具

研究概要

人工関節置換術において,切除される骨の切削抵抗による力学的負担と切削熱による熱的損傷を軽減し,切除精度と切除効率の高い加工法を実現するためには,骨再生効果を最大にするような生体組織の加工を実現する必要がある.そこで,本研究では,切除熱と切除負荷に着目し,(1)骨切除における骨組織と破壊挙動,切除温度の関係,(2)低エネルギー切除を実現するナノ切除法と工具の開発,(3)提案手法による仕上げ面性状の検討を当該研究期間に行った.

研究成果

• [雑誌論文] Tool Path Generator for Bone Machining in Minimally Invasive Orthopedic Surgery (2010)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Nakano, T., Nakajima, Y., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Mechatronics (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis and Estimation of Cutting-Temperature Distribution during End Milling in Relation to Orthopedic Surgery (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Osa, T., Mitsuishi, M.
  • 雑誌名: Medical Engineering & Physics 31 ページ: 101-107
  • 査読あり
• [雑誌論文] 医用ミリング・ロボットの加工精度向上に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉田直彦, 源馬文章, 長隆之, 中島義和, 森雅彦, 新家秀規, 光石衛
  • 雑誌名: システム制御情報学会誌 2(2) ページ: 66-73
  • NAID: 10024985761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cutting Tool Protects for Soft Tissues in Bone-Milling Machining (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Nakano, T., Osa, T., Nakajima, Y., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M.
  • 雑誌名: nternational Journal of Automation Technology 3(2) ページ: 185-192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Specifications for machining the bovine cortical bone in relation to its microstructure (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Mitsuishi, M.
  • 雑誌名: Journal of Biomechanics Vol.42 ページ: 2826-2829
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interference free tool path generation in multi-axis milling machine for orthopedic surgery (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakano, T., Sugita, N., Kato, T., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M.
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology Vol.3,No.6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic Controlled Milling Process for Bone Machining (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Nakano, T., Nakajima, Y., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M.
  • 雑誌名: Journal of Materials Processing Technology ol.209,No.17 ページ: 5777-5784
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Cutting Method for Bone Based on Its Crack Propagation Characteristics (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Osa, T., Aoki, R., Mitsuishi, M.
  • 雑誌名: CIRP Annals ? Manufacturing Technology Vol.58,No.1 ページ: 113-118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interference free tool path generation in multi-axis milling machine for orthopedic surgery (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakano, T., Sugita, N., Kato, T., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M.
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology Vol.3, No.6 ページ: 514-522
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic Controlled Milling Process for Bone Machining (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Nakano, T., Nakajima, Y., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M
  • 雑誌名: Journal of Materials Processing Technology Vol.209, No.17 ページ: 5777-5784
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Cutting Method for Bone Based on Its Crack Propagation Characteristics (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Osa, T., Aoki, R., Mitsuishi, M.
  • 雑誌名: CIRP Annals-Manufacturing Technology Vol.58, No.1 ページ: 113-118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cutting Tool Protects for Soft Tissues in Bone-Milling Machining (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Nakano, T., Osa, T., Nakajima, Y., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M.
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology Vol.3, No.2 ページ: 185-192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis and Estimation of Cutting-Temperature Distribution during End Milling in Relation to Orthopedic Surgery (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Osa, T., Mitsuishi, M.
  • 雑誌名: Medical Engineering & Physics Vol.31 ページ: 101-107
  • 査読あり
• [雑誌論文] 医用ミリング・ロボットの加工精度向上に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉田直彦, 源馬文章, 長隆之, 中島義和, 森雅彦, 新家秀規, 光石衛
  • 雑誌名: システム制御情報学会誌 22(2) ページ: 66-73
  • NAID: 10024985761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cutting Tool Protects for Soft Tissues in Bone-Milling Machining (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Nakano, T., Osa, T., Nakajima, Y., Fujiwara, K., Ahe_N., Ozaki.T., Suzuki. M. and
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology 3(2) ページ: 185-192
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Cutting Method for Bone Based on Its Crack Propagation Characteristics (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Osa, T., Aoki, R. and Mitsuishi, M.
  • 雑誌名: CIRP Annals-Manufacturing Technology 58(1)(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 整形外科用骨切除装置における動的制御型加工法の提案 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉田直彦, 中島義和, 光石衛
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 44(4) ページ: 377-383
  • NAID: 10021990365
  • 査読あり
• [雑誌論文] 多軸医用加工機のための工具経路決定法 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉田直彦, 源馬文章, 長隆之, 中島義和, 加藤丈晴, 光石衛
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集C編 74(743) ページ: 1907-1910
  • NAID: 110006836853
  • 査読あり
• [雑誌論文] 皮質骨の2次元切削におけるオステオンの破壊挙動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉田直彦, 光石衛
  • 雑誌名: 日本臨床バイオメカニクス学会誌 29 ページ: 175-179
  • NAID: 10025631152
  • 査読あり
• [学会発表] 材料組織構造および機械特性に立脚した硬脆材料の精密加工 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉田直彦
  • 学会等名: 日本機械学会RC240研究分科会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] 生産加工技術の医療分野への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉田直彦
  • 学会等名: 最新加工技術に関する研究会, 金沢工業大学
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2010-03-02
• [学会発表] Tool Path Generation to Protect Soft Tissue with Multi-axis Milling Machine (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakano, T., Sugita, N., Nakajima, Y., Kato, T., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M.
  • 学会等名: The 5th International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century (LEM21)
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] Tool Path Generation to Protect Soft Tissue with Multi-axis Milling Machine (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakano, T., Sugita, N., Nakajima, Y., Kato, T., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M.
  • 学会等名: The 5th International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century(LEM21)
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] 低侵襲型人工膝関節置換術支援ロボットの精度評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤原一夫, 阿部信寛, 西田圭一郎, 尾崎敏文, 鈴木昌彦, 斉藤季, 杉田直彦, 中島義和, 光石衛, 井上貴之, 藏本孝一, 中島義雄
  • 学会等名: 第18回日本コンピュータ外科学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-11-21
• [学会発表] 工作機械技術の医療分野への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉田直彦
  • 学会等名: 医工連携人材育成セミナー, 神戸産業振興財団
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2009-10-10
• [学会発表] An intra-operative simulator for incision position and size in minimally invasive arthoplasty (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Nakano, T., Nakajima, Y., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Nakashima, Y., Kuramoto, K., Inoue, T., Mitsuishi, M.
  • 学会等名: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery
  • 発表場所: Berlin
  • 年月日: 2009-06-24
• [学会発表] An intra-operative simulator for incision position and size in minimally invasive arthoplasty (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Nakano, T., Nakajima, Y., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Nakashima, Y., Kuramoto, K., Inoue, T., Mitsuishi, M.
  • 学会等名: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery
  • 発表場所: German, Berlin
  • 年月日: 2009-06-24
• [学会発表] An intra-operative simulator for incision position and size in minimally invasive arthoplasty (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Nakano, T., Nakajima, Y., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M., Mitsuishi, M.
  • 学会等名: Computer Assisted Radiology and Surgery 23rd International Congress and Exhibition
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2009-06-23
• [学会発表] Dynamic Analysis of Osteon Fracturing and Crack Propagation for a New Bone Cutting Device (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Osa, T., Mitsuishi, M.
  • 学会等名: 9th International Conference of the European Society for Precision Engineering & Nanotechnology
  • 発表場所: San Sebastian, Spain
  • 年月日: 2009-06-02
• [学会発表] Dynamic Analysis of Osteon Fracturing and Crack Propagation for a New Bone Cutting Device (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Osa, T., Mitsuishi, M.
  • 学会等名: Proceedings of the euspen International Conference
  • 発表場所: San Sebastian
  • 年月日: 2009-06-02
• [学会発表] Dynamic Analysis of Osteon Fracturing and Crack Propagation for a New Bone Cutting Device (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Osa, T., Mitsuishi, M.
  • 学会等名: Proceedings of the euspen International Conference
  • 発表場所: Spain, San Sebastian
  • 年月日: 2009-06-02
• [学会発表] A Cutting Tool System to Protect Surrounding Tissues in Robotic Assisted Surgery (2008)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Osa, T., Nakajima, Y., Mitsuishi, M.
  • 学会等名: International Conference on Manufacturing and Automation
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2008-09-24
• [学会発表] Approach to Protect Soft Tissues in Robotic Assisted Surgery (2008)
  • 著者名/発表者名: Osa, T., Sugita, N., Mitsuishi, M., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., Suzuki, M.
  • 学会等名: Computer Assisted Radiology and Surgery 22nd International Congress and Exhibition
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2008-06-25
• [学会発表] Performance Improvement of a Medical Milling Robot (2008)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Genma, F., Osa, T., Nakajima, Y., Mitsuishi, M., Mori, M., Saraie, H.
  • 学会等名: ASME International Symposium on Flexible Automation (ISFA2008)
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2008-06-23
• [学会発表] 最小侵襲手術における軟部組織保護を目的とした工具開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 長隆之, 杉田直彦, 中島義和, 藤原一夫, 阿部信寛, 尾崎敏文, 鈴木昌彦, 光石衛
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'08
  • 発表場所: 長野
  • 年月日: 2008-06-05
• [学会発表] Optimization of Toolpath Generation in Medical CAM for a Machine Tool for Orthopedic Surgery (2008)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N, Osa, T., Nakajima, Y., Mitsuishi, M.
  • 学会等名: The 41st CIRP Conference on Manufacturing Systems
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2008-05-26
• [学会発表] Deformation Analysis and Active Compensation of Surgical Milling Robot Based on System Error Evaluation (2008)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Osa, T., Nakajima, Y., Mitsuishi, M.
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA'08)
  • 発表場所: Pasadena, USA
  • 年月日: 2008-05-19
• [学会発表] Deformation Analysis and Active Compensation of Surgical Milling Robot Basedon System Error Evaluation (2008)
  • 著者名/発表者名: Sugita, N., Osa, T., Nakajima, Y. and Mitsuishi, M.
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA'08)
  • 発表場所: Pasadena, USA
  • 年月日: 2008-05-19