| 研究課題/領域番号 |
21K09141
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分56010:脳神経外科学関連
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| 研究機関 | 愛知工科大学 |
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研究代表者 |
永野 佳孝 愛知工科大学, 工学部, 教授 (40610142)
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| 研究分担者 |
宮地 茂 愛知医科大学, 医学部, 教授 (00293697)
大島 共貴 愛知医科大学, 医学部, 准教授 (30378161)
泉 孝嗣 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (90467291)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 脳神経外科 / 脳血管内治療 / 挿入力センサ / 摩擦 / ヒステリシス / コイル塞栓術 / 透視画像 / カテーテル / 力センサ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脳血管内カテーテル治療において、血管内壁に触れる治療デバイスの先端力測定の研究は、本治療が普及し始めた10～15年位前にいくつか試みられているが、その多くはデバイスの先端に直接的に力センサを組み込んだものであり、臨床適用のハードルが非常に高い。
本研究では、計測可能なX線透視画像と治療デバイス末端の手元挿入力とからこの先端力を推定する方式とした。本方式は、現在使用している治療デバイスをそのまま利用できることが、従来研究とは異なる大きな利点である。本方式の実現に必要となる、X線透視画像からカテーテルの湾曲角度の計算と、体外で使用する手元挿入力センサを開発し、臨床適用できるシステムを構築する。
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| 研究実績の概要 |
本研究のコンセプトは、これまで術中に計測不可であった患者の血管内壁に作用する先端力を、計測可能なX線透視画像と体外にある治療デバイスの末端の挿入力とから推定することにある。本研究の具体的目的は研究1から5に分けられている。
2022年度では、研究2、研究3、研究4について実施した。
研究2では、2021年度に未実施として残っていたカテーテル形状設計アプリケーションへの総湾曲角度の計算機能を実現した。本アプリケーションの一通りの機能が実現できたため、全体的な使いやすさの向上に着手している。
研究3では、ガイドワイヤ挿入力センサの検出ヒステリシスを、新規構造によって2021年度に実現した±0.02Nから±0.01Nへ低減できた。挿入力センサは、ワイヤをセンサヘッドにある湾曲した貫通穴へ通し、ワイヤに力を加えたときの湾曲方向に発生する力をロードセルで測定して挿入力に換算している。新規構造では、貫通穴の摩擦低減に使用していた軸受を、カテーテルと同一素材のチューブに置き換えた。軸受の場合、6個を配置した構成となっているためにワイヤと軸受の間に隙間ができるが、チューブではワイヤをすべて包むことができる。このため、ワイヤが貫通穴の中でたわむことがなくなり、検出ヒステリシスを低減できた。さらにチューブには医療用の低摩擦素材を用いたため、センサの高精度化と医療適合性の両方を実現することができた。
研究4では、透視画像を用いて2次元形状のカテーテル画像の抽出機能を作成した。カテーテルにワイヤが未挿入のときは、透視画像にはカテーテルは写らず、カテーテルの先端と途中に取り付けてある金属マーカのみが撮影できる。そのため、特徴点検出で取得したマーカの座標を使ってカテーテルの形状推定機能を実装した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
2022年度の達成目標は、研究4と研究5を完成させることであった。現時点で、研究4は全体が完成しておらず、研究5は未着手である。このため、全体として遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度前半において、研究4では残りの部分を完成させる。研究5ではX線透視装置との接続による臨床用評価システムの開発について着手する。2023年度後半では、研究5を完成させるとともに、研究1から研究5を組み合わせたシステムにおいて医療機関での評価改良を実施する。評価などが遅れた場合、研究期間を1年間延長して対応する。
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