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2009 年度 実績報告書

コンパクト型手術ロボットと最小侵襲手術とを統合する医用CAD/CAMシステム

研究課題

研究課題/領域番号 18106005
研究機関東京大学

研究代表者

光石 衛  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90183110)

研究分担者 中島 義和  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (40343256)
杉田 直彦  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (70372406)
小泉 憲裕  東京大学, 大学院・工学系研究科, 特任講師 (10396765)
キーワードロボッティック・サージェリ / 最小侵襲手術 / 医用CAD / CAM / 人工関節置換術 / 脳神経外科手術 / 手の外科手術 / 腹腔鏡手術 / レジストレーション
研究概要

本研究では,医師の経験と勘をロボット動作データに反映させる方法として,1)CTやMRIの医用画像で構成される患部モデルをもとに低侵襲手術計画から動作データを生成する医用CAD/CAMシステム,2)術中に手術計画の遂行を促す手術ロボット用ナビゲーションシステム,3)低侵襲手術を支援する手術ロボットの開発を目的とする.申請者らはこれまでに,医用CAD/CAMシステムとして,患者の患部情報をCTやMRIなどの画像データで取得し,そのデータを再構成して有益な情報として医師に画面上に提示し,手術計画を支援/遂行するシステムをこれまでに構築した.また,手術ロボット用レジストレーション・ナビゲーションシステムとして,低切開による限られた情報の中で高精度レジストレーションを実現する手法を確立した.さらには,コンパクト型低侵襲手術ロボットとして,低侵襲のためのエンドエフェクタの動作を実現する手術ロボットを構築を試みた.
以上の開発要素を高度医療とされる人工関節置換術,手関節手術,脳外科,腹腔内手術へ適用しており,これらの要素は他の術式にも応用が可能である.本技術はロボティック・サージェリ共通であるため,その幅広い利用が期待されている.
上記の目的に沿って,本年度は下記の項目を遂行した.
1.手術シミュレータの構築
術前に手術結果が予測可能なシミュレータの開発を行った.術前計画データを基に,医師に有益な情報として提示するための手法を確立した.これにより,医師は術前に手術結果を想定し,最良の成果が得られるように術前計画を事前修正することが可能になる.
2.汎用化されたシステムの実装・統合
脳外科手術/眼科手術ロボットに医用CAD/CAM(セットアップ),ロボットレジストレーションシステムを統合し,汎用化されたシステムの評価を行った,また,統合評価により明確化されるハードウェアの要求機能を再検討し,改良製作を実施した.

  • 研究成果

    (36件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (26件)

  • [雑誌論文] Tool Path Generator for Bone Machining in Minimally Invasive Orthopedic Surgery2010

    • 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(掲載確定))

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional computer controlled acoustic pressure scanning and quantification of focused ultrasound2010

    • 著者名/発表者名
      Joonho, S., Koizumi, N., Sugita, N., Matsumoto, Y., Mitsuishi, M.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency (in press(掲載確定))

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Specifications for machining the bovine cortical bone in relation to its microstructure2009

    • 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 surgery2009

    • 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.5

      ページ: 514-522

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Controlled Milling Process for Bone Machining2009

    • 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 Characteristics2009

    • 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 Machining2009

    • 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 Surgery2009

    • 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] Robot-Assisted Vitreoretinal Surgery : Development of a Prototype and Feasibility Studies in Animal Model2009

    • 著者名/発表者名
      Ueta, T., Yamaguchi, Y., Shirakawa, Y., Nakano, T., Ideta, R., Noda, Y., Morita, A., Mochizuki, R., Sugita, N., Mitsuishi, M., Tamaki, Y.
    • 雑誌名

      Ophthalmology 116

      ページ: 1538-1543

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A parallel robot to assist vitreoretinal surgery2009

    • 著者名/発表者名
      Nakano, T., Sugita, N., Ueta, T., Tamaki, Y., Mitsuishi, M.
    • 雑誌名

      International Journal of Computer Assisted Radiology and Surge 4(6)

      ページ: 517-526

    • 査読あり
  • [学会発表] Fractured Bone Position and Shape Estimation based on Recursive 2-D/3-D Registration of Deformable Models2010

    • 著者名/発表者名
      中島義雄, Saito, T., 杉田直彦, Hashizume, H., 井上貴之, Kuramoto, K., Nakashima, Y., Mitsuishi, M.
    • 学会等名
      7th IASTED Int'l Conf.on Biomedical Engineering(BioMED 2010)
    • 発表場所
      Innsbruck, Austria
    • 年月日
      2010-02-17
  • [学会発表] Innovations in Computer-integrated Surgical System2009

    • 著者名/発表者名
      Mitsuishi, M.
    • 学会等名
      The 2009 International Symposium on Early Detection and Rehabilitation Technology of Dementia
    • 発表場所
      Okayama
    • 年月日
      2009-12-11
  • [学会発表] Tool Path Generation to Protect Soft Tissue with Multi-axis Milling Macine2009

    • 著者名/発表者名
      中野泰佳, 杉田直彦, 中島義雄, 加藤丈晴, 藤原一夫, 阿部信寛, 尾崎敏文, 鈴木昌彦, 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] 統計形状モデルを用いた骨折骨の位置姿勢および形状の推定2009

    • 著者名/発表者名
      斎藤季, 成田拓也, 中島義和, 橋詰博行, 小野木真哉, 杉田直彦, 藏本孝一, 中島義雄, 光石衛
    • 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] システム疾患生命科学による先端低侵襲診断治療機器の開発2009

    • 著者名/発表者名
      廖洪恩, 佐久間一郎, 松本洋一郎, 光石衛, 高橋浩之, 高木周, 中島義和, 小林英津子, 杉田直彦, 竹内伸太郎, 葭仲潔, 小泉憲裕, 藤田薫, 大野雅史, 島添健次, 土肥健純, 瀬戸泰之, 清水伸幸, 北川丈二, 宮田哲郎, 名川弘一, 高山修一, 浅野武夫, 澤田龍治, 中村哲也, 中島雅明, 植田裕久
    • 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] 最小侵襲人工膝関節置換術支援システム2009

    • 著者名/発表者名
      光石衛, 杉田直彦, 中島義和, 斉藤季, 井上貴之, 藏本孝一, 中島義雄, 谷本圭司, 藤原一夫, 阿部信寛, 尾崎敏文, 鈴木昌彦
    • 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] 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] A Telesurgery Experiment between Japan and Thailand2009

    • 著者名/発表者名
      Mitsuishi, M., Hashizume, M., Navicharern, P., Fujino, Y., Onda, K., Yasunaka, S., 杉田直彦, Arata, J., Fujimoto, H., Tanimoto, K., Tanoue, K., Ieiri, S., Konishi, K., Ueda, Y.
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence(URAI 2009)
    • 発表場所
      Gwangju, Korea
    • 年月日
      2009-10-29
  • [学会発表] A Control Framework for the Non-Invasive Ultrasound Theragnostic System2009

    • 著者名/発表者名
      小泉憲裕, Seo, J., 鈴木悠悟, 李得煕, Ota, K., 野宮明, 吉澤晋, Yoshinaka, K., 杉田直彦, 松本洋一郎, Homma, Y., Mitsuishi, M.
    • 学会等名
      2009 IEEE/RSJ Int.Conf.Intelligent Robotics and Systems
    • 発表場所
      St. Louis, MO, USA.
    • 年月日
      2009-10-11
  • [学会発表] Computer-Integrated Surgical System2009

    • 著者名/発表者名
      Mitsuishi, M.
    • 学会等名
      VR@P 2009
    • 発表場所
      Leiria, Portugal
    • 年月日
      2009-10-09
  • [学会発表] Ex vivo experiments by a non-invasive ultrasound theragonstic system2009

    • 著者名/発表者名
      小泉憲裕, Seo, J., 鈴木悠悟, 野宮明, Yoshinaka, K., 杉田直彦, 松本洋一郎, Mitsuishi, M.
    • 学会等名
      9th International Symposium on Therapeutic Ultrasound
    • 発表場所
      Provence, France.
    • 年月日
      2009-09-24
  • [学会発表] Development of computer controlled three dimensional HIFU focus model scanning system2009

    • 著者名/発表者名
      Seo, J., 小泉憲裕, 鈴木悠悟, 野宮明, Yoshinaka, K., 杉田直彦, 松本洋一郎, Mitsuishi, M.
    • 学会等名
      9th International Symposium on Therapeutic Ultrasound
    • 発表場所
      Provence, France.
    • 年月日
      2009-09-24
  • [学会発表] Development of acoustic pressure scanner for the Non-Invasive Ultrasound Theragnostic System for HIFU2009

    • 著者名/発表者名
      徐俊浩, 小泉憲裕, 鈴木悠悟, 野宮明, 吉澤晋, 葭仲潔, 杉田直彦, 本間之夫, 松本洋一郎, 光石衛
    • 学会等名
      第27回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2009-09-15
  • [学会発表] 非侵襲超音波診断・治療統合システムにおける追従精度と安全性向上2009

    • 著者名/発表者名
      小泉憲裕, 徐俊浩, 鈴木悠悟, 李得煕, 野宮明, 吉澤晋, 葭仲潔, 杉田直彦, 本間之夫, 松本洋一郎, 光石衛
    • 学会等名
      第27回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      横浜,神奈川
    • 年月日
      2009-09-15
  • [学会発表] 非侵襲超音波診断治療統合システムのための3次元HIFU音圧スキャナ2009

    • 著者名/発表者名
      徐俊浩, 小泉憲裕, 鈴木悠悟, 野宮明, 吉澤晋, 葭仲潔, 杉田直彦, 本間之夫, 松木洋一郎, 光石衛
    • 学会等名
      日本機械学会2009年度年次大会
    • 発表場所
      岩手
    • 年月日
      2009-09-14
  • [学会発表] Computer-integrated surgery system2009

    • 著者名/発表者名
      Mitsuishi, M.
    • 学会等名
      The 2nd International Workshop on Human-Oriented Product Innovation
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2009-08-21
  • [学会発表] Computer-Integrated Surgical System2009

    • 著者名/発表者名
      Mitsuishi, M.
    • 学会等名
      International Conference on Intelligent Robotic Technology and Buisiness
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2009-08-05
  • [学会発表] An intra-operative simulator for incision position and size in minimally invasive arthoplasty2009

    • 著者名/発表者名
      杉田直彦, 中野泰佳, 中島義雄, 藤原一夫, 阿部信寛, 尾崎敏文, 鈴木昌彦, Nakashima, Y., Kuramoto, K., 井上貴之, Mitsuishi, M.
    • 学会等名
      International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery
    • 発表場所
      Berlin, Germany.
    • 年月日
      2009-06-24
  • [学会発表] Dynamic Analysis of Osteon Fracturing and Crack Propagation for a New Bone Cutting Device2009

    • 著者名/発表者名
      杉田直彦, Osa, T., Mitsuish, M.
    • 学会等名
      Proceedings of the euspen International Conference
    • 発表場所
      San Sebastian, Spain.
    • 年月日
      2009-06-02
  • [学会発表] 非侵襲超音波診断・治療統合システムにおける結石破砕条件の同定2009

    • 著者名/発表者名
      鈴木悠悟, 小泉憲裕, 徐俊浩, 野宮明, 葭仲潔, 杉田直彦, 本間之夫, 松本洋一郎, 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
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2009-05-25
  • [学会発表] 微細手術における医師の手技解析に関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      白川賀裕, 杉田直彦, 楚良繁雄, 森田明夫, 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
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2009-05-25
  • [学会発表] 豚摘出腎を利用したEx vivo非侵襲超音波診断・治療実験2009

    • 著者名/発表者名
      小泉憲裕, 徐俊浩, 鈴木悠悟, 李得煕, 野宮明, 葭仲潔, 杉田直彦, 本間之夫, 松本洋一郎, 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
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2009-05-25
  • [学会発表] 小児外科手術支援のための極細径多自由度鉗子の開発2009

    • 著者名/発表者名
      福島清暁, 友師悟, 杉田直彦, 石丸哲也, 岩中督, 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
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2009-05-25
  • [学会発表] 網膜硝子体手術支援システムを用いた網膜静脈の微小穿刺2009

    • 著者名/発表者名
      中野泰佳, 杉田直彦, 上田高志, 玉置泰裕, 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
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2009-05-25
  • [学会発表] 最小侵襲整形外科手術における軟組織保護のための工具経路生成法2009

    • 著者名/発表者名
      中野泰佳, 鳥越祐輔, 杉田直彦, 中島義和, 加藤丈晴, 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
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2009-05-25
  • [学会発表] 遠隔腹腔鏡下外科手術支援システムにおける力帰還に関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      恩田一志, 杉田直彦, 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
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2009-05-25

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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