| 研究課題/領域番号 |
18K12116
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| 研究機関 | 神奈川工科大学 |
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研究代表者 |
金 大永 神奈川工科大学, 健康医療科学部, 教授 (60461860)
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| 研究分担者 |
小林 英津子 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20345268)
高野 文之 帝京平成大学, 健康メディカル学部, 講師 (30464770)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 外科支援デバイス / 鉗子操作誘導 / 把持力計測 / 干渉装置 / ネガティブフィードバック |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、内視鏡下外科手術時に使用する鉗子に装着可能な、臓器の力学特性と術者の操作計測システムの開発を行う。臓器の力学特性に対する熟練した術者の鉗子操作をデータベース化して学習することにより、「術者側に臓器情報を提供し、安全な操作へ誘導する」ことを目的とする。そのために、①臓器の力学特性が計測可能な鉗子装着型計測システムと②表示・誘導システムを開発し、③適切な鉗子の把持力を誘導する。最終年度につき、システム全体の完成度を高めた。
①前年度に開発した鉗子装着型の計測システムはその完成度が高く、大きな変化はない。2022年度は、より現実的な計測のため、コラーゲンの膜と硬さの異なる寒天を利用して膜を有する臓器モデルを製作し、膜を有する臓器を操作する際の力学的特性を評価した。結果、膜を持つことによって既存の弾性は変わらないものの、破裂に対する強度が高まることを確認し、2023年7月の国際学会に発表の予定である。
②手術室内にあるデバイスのみによる鉗子の位置計測・表示を目的として、深層学習を用いた単眼カメラによる、鉗子位置姿勢計測法を提案、評価を行った。ロボットにより鉗子のランダムな位置姿勢を取得し、学習を行った結果、位置誤差3.25㎜、姿勢誤差、2.51degree、軸回りの回転角誤差9.53度と、他の類似研究に劣らない結果であった。
③鉗子把持力を誘導するための鉗子操作誘導装置を開発するために、前年度に開発したPCI用バルーンを用いた小型干渉装置(重さ約15gf)は、バルーンの内圧が300kPaの時に鉗子把持に8Nの干渉力を出すことが可能であった。しかし、PCI用バルーンは耐久性に欠けており、40回ほどの使用でもその劣化が激しい。よって、人工筋を応用した干渉装置を開発し、10.4Nの力が精度よく出せることを確認した。その結果を2023年7月の国際学会に発表の予定である。
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