| 研究課題/領域番号 |
16K00358
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| 研究機関 | 法政大学 |
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研究代表者 |
石井 千春 法政大学, 理工学部, 教授 (80296079)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 腹腔鏡下手術 / ロボット腹腔鏡 / 脳波 / 眼電位 / ハンズフリー操作 |
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| 研究実績の概要 |
近年、低侵襲手術の発展に伴い腹腔鏡下手術が数多く行われている。手術費用と執刀医のストレスを低減し、より円滑な腹腔鏡下手術を可能にするロボット腹腔鏡の開発需要が高まっている。そこで本研究では、執刀医の脳波と眼電位により、執刀医が自分の意思で見たい視野を得られるように直観的かつ少ない動作で操作できる次世代のロボット腹腔鏡を開発することを目的とする。脳波により安静時と集中時を識別し、眼電位により眼球運動の識別を行い、集中時に眼球の運動方向に腹腔鏡の先端が向くよう制御を行う。これにより、執刀医一人で円滑に手術を行うことが可能となる。脳波と眼電位という生体信号を用いて操作することにより、今後の遠隔手術の可能性を切り開く次世代のロボット腹腔鏡を日本から世界に向けて発信する。本年度は、以下の内容を実施した。
[a] 外科医の協力の下、手術動作時における外科医の生体信号等の測定を行った。
[b] 測定電極数を6つに増やし、脳波の特徴を明瞭に抽出するために独立成分分析を行い、その後短時間フーリエ変換を行い、減少したパワースペクトルを特徴量として定義し、ニューラルネットワークを用いて把握動作の有無及び左右の把握を識別する識別実験を行った。電極数を増やし、独立成分分析を行うことにより、識別率の向上が確認できた。[c]は昨年度に完了している。
[d] 医療器具のローテーション配置において、十分な腹腔鏡の視野を得るために、先端が屈曲可能な腹腔鏡マニピュレータを製作した。
[e] 製作した先端が屈曲可能な腹腔鏡マニピュレータを用いて検証実験を行い、視野の増加を確認した。また、腹腔鏡ロボットの操作方法に関しても、より直観的に操作するために、映像のズームインとズームアウトを顔の前後移動で操作できるように改良した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
[d] 先端が屈曲可能な腹腔鏡マニピュレータを製作し、[e] 操作実験を行って、製作した腹腔鏡マニピュレータの有効性を検証することができた。また、[b] 脳波の解析においても、電極数を増やし、独立成分分析を行うことにより、識別率の向上を確認している。ただし、先端の屈曲と腹腔鏡ロボット本体の操作を切り替えるのではなく、同時に操作できるアルゴリズムを新たに開発する必要性が生じた。以上より、本年度の目的をほぼ達成できており、おおむね順調に進展していると評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度は、以下の内容を実施する。
[f] 製作した先端が屈曲可能な腹腔鏡マニピュレータにおいて、先端の屈曲と腹腔鏡ロボット本体を同時に操作できるアルゴリズムを確立し、制御システムを実装した後、外科医に操作実験を行ってもらい、構築したロボット腹腔鏡システムの操作性を評価してもらう。
[g] 外科医からの操作性の評価に基づき、制御システムの改善を行う。
[h] [g]の改善に伴い、川崎のラボ施設において、改善したロボット腹腔鏡システムを用いて、再度、川村医師と同僚の外科医に協力していただいてラボ実験を行い、①外科医による言語報告、②外科医の生体情報、③手術動作に要する時間（行動指標）の比較により、ロボット腹腔鏡システムの有用性を評価する。
また、得られた研究成果については随時、国内外の学会で公表する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由は、毎年年に2回ラボ施設にて行っている、外科医の生体信号等の測定実験が、ラボ施設の規定改訂により、書類申請が間に合わず、1回しか実施できなかったためである。次年度使用額は、これまでに得られた研究成果を4月にインドネシアで開催される、国際会議IBBET 2018のキーノートスピーチで公表するための旅費として使用する。
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