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2016 年度 実施状況報告書

Active Sheath機構を用いた操舵可能な医療用細径軟性導体の開発と評価

研究課題

研究課題/領域番号 16K18050
研究機関滋賀医科大学

研究代表者

山田 篤史  滋賀医科大学, バイオメディカル・イノベーションセンター, 特任助教 (40534334)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワードSteerable Needle / Active Microcatheter
研究実績の概要

申請者が提案してきた軟性細径導体の屈曲機構をベースに,操舵可能な針およびマイクロカテーテルに採用する「局所的な屈曲」および「多様な屈曲」機能を実現するループ型軟性アームの弾性配置のバリエーションを考案した.この機構は,従来から提案しているわずか2つの超弾性特性を有する弾性体の組み合わせ構造を維持しているため,細径の構造体を比較的容易に製作することが可能である.また,従来の細い医療用針やカテーテル・マイクロカテーテルが有する内筒,外筒構造と親和性が極めて高い.それを用いた自在屈曲型の医療用針およびマイクロカテーテルを試作し,ファントム実験および動物実験をおこなった.自在屈曲型針については,試作機の屈曲精度を評価するためにロボットマニピュレータを試作した.従来使用されているステンレス医療用針と比較して,約3.4倍の横方向への屈曲性能を確認した. 数値シミュレーションをおこない,モデル化および特性解析をおこなった.実験結果との比較において,平均誤差は約2.9mmであった.自在屈曲マイクロカテーテルに関しては,1.7 Fr.(外径0.58mm)の試作機を製作し,屈曲角度を制御するマニュアルコントローラを試作した.ファントムテストにより,90度以上の屈曲性能を確認した.屈曲メカニズムの設計および自在屈曲スネアの特許申請2件をおこなった.成果発表として,関連論文4件,学会発表7件,特許出願2件をおこなった.また,ソフトウェア開発を進めており,次年度にナビゲーションシステムとして試作機と統合予定である.

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

当初の予定どおり,数値シミュレーションおよび試作の両面より研究を進めることで基礎的なメカニズムの提案・テストを素早くおこなうことができている.また,その中で競争力を維持できそうな2つの案件に対しては特許申請をおこなうことができた.その点についてはほぼ予定どおりに研究を進めることができている.一方でナビゲーションソフトウェアの開発については,MRI用の開発は順調に開発を進めているが,超音波システムについての開発が少し遅れているが十分にリリカバー可能である.

今後の研究の推進方策

試作機を利用可能なナビゲーションソフトウェアを開発し,試作機とシステム統合をおこなう.その後,ファントム実験にてシステムを評価する.ナビゲーションシステムとしては,SIEMENS社のMRIおよび超音波システムを利用する.また,試作機のブラッシュアップを進め,成果発表をおこなう.

次年度使用額が生じた理由

国際会議発表内容が2つの研究課題の成果物を含んでいたため,もう一方の研究課題の研究費用から国際会議参加費を処理した.そのため,国際会議参加費に用意していた費用が次年度繰越になった.

次年度使用額の使用計画

当初は次年度に学会参加の予定はなかったが,成果発表として学会発表をおこなうこととし,その費用に充てる.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] 内視鏡や針に利用可能な弾性アームに基づく屈曲・伸展機構2017

    • 著者名/発表者名
      山田篤史,仲成幸,森川茂廣,谷徹
    • 雑誌名

      J JSCAS

      巻: 19 ページ: 5-16

    • DOI

      http://doi.org/10.5759/jscas.19.5

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sex-related difference in human white matter volumes: Inspection of the corpus callosum and other white matter by VBM2017

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Shiino, Chen Yen-wei, Kenji Tanigaki, Atsushi Yamada, Piers Vigers, Toshiyuki Watanabe, Ikuo Tooyama, and Ichiro Akiguchi
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 7 ページ: 39818

    • DOI

      10.1038/srep39818

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 弾性アームに基づく操舵可能な針の屈曲機構2017

    • 著者名/発表者名
      山田篤史,仲成幸,森川茂廣,新田哲久,谷徹
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: - ページ: -

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.amjsurg.2015.07.008

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nonrigid registration of pre-procedural MRI and intra-procedural CT in CT-guided cryoablation of lung tumors to improve lung tumor conspicuity2016

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Hata, Servet Tatli, Atsushi Yamada, Olutayo Olubiyi, Stuart G. Silverman
    • 雑誌名

      J. Med. Robot. Res.

      巻: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1142/S2424905X16500045

    • 査読あり
  • [学会発表] 高磁場対応軟性内視鏡を用いたリアルタイムMR画像誘導ナビゲーションシステムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      山田篤史,仲成幸,森川茂廣,谷徹
    • 学会等名
      第25回日本コンピュータ外科学会大会
    • 発表場所
      東京工科大学浦田キャンパス
    • 年月日
      2016-11-26 – 2016-11-27
  • [学会発表] MRIと超音波画像を併用した穿刺ナビゲーションシステムの有用性と精度評価2016

    • 著者名/発表者名
      山田篤史,仲成幸,谷徹,森川茂廣
    • 学会等名
      第25回日本コンピュータ外科学会大会
    • 発表場所
      東京工科大学浦田キャンパス
    • 年月日
      2016-11-26 – 2016-11-27
  • [学会発表] A Real-Time MR Image-Guided Surgical Navigation System for a MR-Compatible High Definition Flexible Endoscope2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Yamada, Shigeyuki Naka, Shigehiro Morikawa, and Tohru Tani
    • 学会等名
      The 12th Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS2016)
    • 発表場所
      DCC, Daejeon, Korea
    • 年月日
      2016-10-14 – 2016-10-15
    • 国際学会
  • [学会発表] A Hybrid Image Navigation System with MR and Ultrasound to Assist Needle Puncture2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Yamada, Shigeyuki Naka, Junichi Tokuda, Tohru Tani, Shigehiro Morikawa
    • 学会等名
      11th Interventional MRI Symposium
    • 発表場所
      Baltimore Marriott Waterfront Hotel, Baltimore, MD
    • 年月日
      2016-10-07 – 2016-10-08
    • 国際学会
  • [学会発表] MR Image Guided Surgical System with MR Compatible High Definition Flexible Endoscope - Initial Animal Study -2016

    • 著者名/発表者名
      Shigeyuki Naka, Atsushi Yamada, Soichiro Tani, Koichiro Murakami, Junichi Tokuda, Nobuhiko Hata, Shigehiro Morikawa and Tohru Tani
    • 学会等名
      11th Interventional MRI Symposium
    • 発表場所
      Baltimore Marriott Waterfront Hotel, Baltimore, MD
    • 年月日
      2016-10-07 – 2016-10-08
    • 国際学会
  • [学会発表] リアルタイムMRイメージングと高磁場対応高解像度軟性内視鏡を組み合わせた低侵襲ナビゲーションシステムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      山田篤史,仲成幸,森川茂廣,谷徹
    • 学会等名
      LIFE2016(第32回ライフサポート学会大会,第16回日本生活支援工学会大会,日本機械学会福祉工学シンポジウム2016)
    • 発表場所
      東北大学青葉山キャンパス
    • 年月日
      2016-09-04 – 2016-09-06
  • [学会発表] Utility of an active microcatheter based on an active sheath mechanism2016

    • 著者名/発表者名
      Norihisa Nitta, Atsushi Yamada, Shobu Watanabe, Akinaga Sonoda, Yuki Tomozawa, Akitoshi Inoue, Shinichi Ohta, Toru Tani, Kiyoshi Murata
    • 学会等名
      第75回日本医学放射線学会総会(JRS2016)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-04-14 – 2016-04-17
  • [産業財産権] 引っ掛け具及び医療用スネア2017

    • 発明者名
      山田篤史 他
    • 権利者名
      山田篤史 他
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-046653
    • 出願年月日
      2017-03-10
  • [産業財産権] 屈曲・伸展装置及び屈曲・伸展方法2016

    • 発明者名
      山田篤史 他
    • 権利者名
      山田篤史 他
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-208103
    • 出願年月日
      2016-10-24

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公開日: 2018-01-16  

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