変形と温度分布の統合シミュレーションを用いたRFA治療支援ロボットシステムの開発

• 研究課題/領域番号: 21700513
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医用システム
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 小林 洋 早稲田大学, 理工学術院, 講師 (50424817)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2010年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2009年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: ロボティクス / 生体熱工学 / 構造力学 / バイオメカ二クス / 制御システム / バイオメカニクス / 低侵襲治療システム / コンピュータ外科学 / 医用ロボット

研究概要

肝臓の物理モデルを用いた数理シミュレーションとロボット技術を統合することで,正確な穿刺及び正確な焼灼領域の確保を実現する医療用システムの開発を目的として,主に,RFA時の温度分布を推定するシミュレータの開発を実施した.(1)肝臓熱物性値取得実験,(2)温度分布シミュレータの開発,(3)in vitroにおける温度分布シミュレータ精度評価実験,(4)in vivo環境下において血流が与える影響,の4項目に関して研究を実施し,開発を実施する共に,臨床応用へ向けて必要なデータを蓄積した.

研究成果

• [雑誌論文] Temperature Dependence of Thermal Conductivity of Liver Based on Various Experiments and a Numerical Simulation for RF Ablation (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Watanabe, Nozomu Yamazaki, Kobayashi, Tomoyuki Miyashita, Makoto Hashizume, Masakatsu G.Fujie
  • 雑誌名: in Proceeding of the 32nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society Buenos Aires, Argentina ページ: 3222-3228
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of a Surgical Robot with Dynamic Vision Field Control for Single Port Endoscopic Surgery (2010)
  • 著者名/発表者名: Yo Kobayashi, Yu Tomono, Yuta Sekiguchi, Hiroki Watanabe, Kazutaka Toyoda, Kozo Konishi, Morimasa Tomikawa, Satos Ieiri, Kazuo Tanoue, Makoto Hashizume, Masaktsu G.Fujie
  • 雑誌名: in Proceeding of the 32nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society Buenos Aires, Argentina ページ: 979-983
  • 査読あり
• [雑誌論文] Method to Generate Distribution Maps of the Material Parameters of the Human Body Using Robotic and Dynamic Simulation Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeharu Hoshi, Yo Kobayashi, Masakatsu G.Fujie
  • 雑誌名: in Proceedings of 2009, November 29 Tokyo, Japan IEEE/SICE International sympojium on system integration Tokyo, Japan ページ: 60-66
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrated System for RFA Therapy with Biomechanical Simulation and Needle Insertion Robot (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Watanabe, Yo Kobayashi, Takeharu Hoshi, Kazuya Kawamura, Masakatsu G.Fujie, Makoto Hashizume
  • 雑誌名: in Proceedings of 2009 IEEE/SICE International sympojium on system integration Tokyo, Japan ページ: 54-59
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parameter Setting Method considering Variation of Organ Stiffness for the Control Method to Prevent Overload at Fragile Tissue (2009)
  • 著者名/発表者名: Yo Kobayashi, Atsushi Kato, Takeharu Hoshi, Kazuya Kawamura, Masakatsu G.Fujie
  • 雑誌名: in Proceedings of 2009 IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems St.Louis, USA ページ: 2155-2161
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Robotic Palpation-Based Needle Insertion Method for Diagnostic Biopsy and Treatment of Breast Cancer (2009)
  • 著者名/発表者名: Yo Kobayashi, Makiko Suzuki, Atsushi Kato, Kozo Konishi, Makoto Hashizume, Masakatsu G.Fujie
  • 雑誌名: in Proceedings of 2009 IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems St.Louis, USA ページ: 5534-5539
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling the Temperature Dependence of Thermophysical Properties : Study on the Effect of Temperature Dependence for RFA (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Watanabe, Yo Kobayashi, Makoto Hashizume, Masakatsu G.Fujie
  • 雑誌名: in Proceeding of the 31st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society Minneapolis, Minnesota, USA ページ: 5100-5105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling of Friction Force based on Relative Velocity between Liver Tissue and Needle for Needle Insertion Simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: Yo Kobayashi, Takahiro Sato, Masakatsu G.Fujie
  • 雑誌名: in Proceeding of the 31st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society Minneapolis, Minnesota, USA ページ: 5274-5278
  • 査読あり
• [雑誌論文] Developing a Planning Method for Straight Needle Insertion using Probability-Based Condition where a Puncture Occurs (2009)
  • 著者名/発表者名: Yo Kobayashi, Akinori Onishi, Hiroki Watanabe, Takeharu Hoshi, Kazuya Kawamura, Masakatsu G.Fujie
  • 雑誌名: in Proceedings of 2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation Kobe, Japan ページ: 3482-3489
  • 査読あり
• [学会発表] 肝臓RFA用温度分布推定シミュレータの開発～血流が温度分布に及ぼす影響についての基礎的検討～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺広樹, 山崎望, 小林洋, 大平猛, 橋爪誠, 藤江正克
  • 学会等名: 第11回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(11th SICE System Integration Division Annual Conference),pp.1158-1160,2010
  • 発表場所: 仙台,日本
  • 年月日: 2010-12-23
• [学会発表] 渡辺広樹, 山崎望, 小林洋, 大平猛, 橋爪誠, 藤江正克 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺広樹, 山崎望, 小林洋, 大平猛, 橋爪誠, 藤江正克
  • 学会等名: 第11回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: 仙台,日本
  • 年月日: 2010-12-23
• [学会発表] 肺の熱伝導率の内部圧力依存性の測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山崎望, 渡辺広樹, 関雅俊, 小林洋,宮下朋之, 藤江正克
  • 学会等名: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会WWLS(Welfare, Wellbeing, Life Support),pp.459-460,2010
  • 発表場所: Aichi,Japan
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] Organ Biomechanical Simulators for Model based Control of Robotic RF Ablation System (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Watanabe, Yo Kobayashi, Masakatsu G.Fuije
  • 学会等名: the 2010 IEEE International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science
  • 発表場所: Aichi, Japan
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] 血流の存在を考慮した肝臓RFA用温度分布シミュレータの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺広樹, 山崎望, 小林洋, 大平猛, 橋爪誠, 藤江正克
  • 学会等名: 第19回日本コンピュータ外科学会大会,pp.296-297,2010
  • 発表場所: 福岡,日本
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] 肺臓のラジオ波施工中における電極針近傍の温度測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山崎望, 渡辺広樹, 関雅俊, 小林洋, 宮下朋之, 藤江正克
  • 学会等名: 第19回日本コンピュータ外科学会大会
  • 発表場所: 福岡,日本
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] 血流の存在を考慮した肝臓RFA用温度分布シミュレータの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺広樹, 山崎望, 小林洋, 大平猛, 橋爪誠, 藤江正克
  • 学会等名: 第19回日本コンピュータ外科学会大会
  • 発表場所: 福岡,日本
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] 肺臓のラジオ波施工中における電極針近傍の温度測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山崎望, 渡辺広樹, 関雅俊, 小林洋, 宮下朋之, 藤江正克
  • 学会等名: 第19回日本コンピュータ外科学会大会,pp.302-303,2010
  • 発表場所: 大阪,日本
  • 年月日: 2010-09-18
• [学会発表] 肺の熱伝導率の内部圧力依存性の測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山崎望, 渡辺広樹, 関雅俊, 小林洋, 宮下朋之, 藤江正克
  • 学会等名: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会
  • 発表場所: 大阪,日本
  • 年月日: 2010-09-18
• [学会発表] Temperature Dependence of Thermal Conductivity of Liver Based on Various Experiments and a Numerical Simulation for RF Ablation (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Watanabe, N.Yamazaki, Y.Kobayashi, et al.
  • 学会等名: The 32nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
  • 年月日: 2010-09-01
• [学会発表] Integrated System for RFA Therapy with Biomechanical Simulation and Needle Insertion Robot (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Watanabe, Yo Kobayashi, et al.
  • 学会等名: Proceedings of 2009 IEEE/SICE International sympoj ium on system integration
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-11-29
• [学会発表] Method to Generate Distribution Maps of the Material Parameters of the Human Body Using Robotic and Dynamic Simulation Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeharu Hoshi, Yo Kobayashi, Masakatsu G.Fujie
  • 学会等名: Proceedings of 2009 IEEE/SICE International sympoj ium on system integratio
  • 発表場所: Tokyo. Japan
  • 年月日: 2009-11-29
• [学会発表] A Robotic Palpation-Based Needle Insertion Method for Diagnostic Biopsy and Treatment of Breast Cancer (2009)
  • 著者名/発表者名: Yo Kobayashi, et al.
  • 学会等名: Proceedings of 2009 IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: St.Louis, USA
  • 年月日: 2009-10-11
• [学会発表] Parameter Setting Method cons idering Variation of Organ Stiffness for the Control Method to Prevent Merload at Fragile Tissue (2009)
  • 著者名/発表者名: Yo Kobayashi, et al.
  • 学会等名: Proceedings of 2009 IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: St.Louis, USA
  • 年月日: 2009-10-11
• [学会発表] Modeling of Friction Force based on Relative Velocity between Liver Tissue and Needle for Needle Insertion Simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: Yo Kobayashi, Takahiro Sato, Masakatsu G.Fujie
  • 学会等名: Proceeding of the 31st Annual International Conference of the IEEE Enginee ring in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Minneapolis, Minnesota, USA
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] Modeling the Temperature Dependence of Thermophysical Properties : Study on the Effect of Tenperature Dependence for RFA (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Watanabe, Yo Kobayashi, Makoto Hashizume, Masakatsu G.Fujio
  • 学会等名: Proceeding of the 31st Mnual International Conference of the IEEE Enginee ring in Medicine and BioloBy Society
  • 発表場所: Minneapolis, Minnesota, USA.
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] Developing a Planning Method for Straight Needle Insertion using Probability-Based Condition where a Puncture Occurs (2009)
  • 著者名/発表者名: Yo Kobayashi, et al.
  • 学会等名: Proceedings of 2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2009-05-12