シームレスＭＲ画像誘導手術を可能とするハイブリッドナビゲーション法の研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23300188
• 研究機関: 滋賀医科大学
• 研究代表者: 森川 茂廣 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (60220042)
• 研究分担者: 仲 成幸 滋賀医科大学, 医学部, 准教授 (10359771) ; 来見 良誠 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (70205219)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 低侵襲治療システム / MR画像誘導手術 / 穿刺支援ロボット

研究概要

本研究は、高磁場磁気共鳴（MR）装置を利用し、IN and OUT方式であっても、レジストレーションなどの煩雑な操作なしに、シームレスに簡便な低侵襲手術を行うことのできる手術ナビゲーションシステムを開発することを目的とする。
昨年度までに、指定したターゲットを自動追尾するロボットを磁石近傍で使用し、安定かつ正確に標的に照準を合わせ、穿刺経路に沿った再構成MR画像を表示することにより、障害物のない安全な穿刺経路を容易に選択できるシステムを構築した。
今年度は、様々の方向からの穿刺を無理なく実行できるよう、穿刺対象を移動・回転させても、ベッドに取り付けたセンサにより、再度のキャリブレーションなしに、直ちに操作を再開することを可能とする、モーションコンペンゼーションの機能を追加した。新しいベッドの位置でも、穿刺の誤差は許容範囲内で、システムの利便性は向上した。この成果は第9回アジアコンピュータ外科学会で発表し、Best Paper Awardを受賞し、高い評価を得た。当初、動物実験を計画していたが、現状のシステムでは、穿刺はナビゲーションの結果を信じてブラインドで行わねばならず、穿刺結果を判定するためには、その都度、動物に穿刺針を留置したままでマグネット内へ移動して撮像を行う必要があった。ロボットからの情報により、撮像はシームレスに行えるとはいえ、このようなシステムは明らかに不十分なもので、有効に利用するためには、穿刺針の位置をリアルタイムにモニターする必要があるとの考えに至った。そこで予定を変更し、タブレット型の超音波診断装置を導入し、現状のMR装置近傍のロボット設置場所で正常に動作することを確認し、再構成MR画像と超音波画像の両者を併用するナビゲーションシステムの実現に向けた基礎的検討を行い、良好な結果を得た。この成果は特許として出願した（特願2014-30656）。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Preferred features of a fluorine-19 MRI probe for amyloid detection in the brain. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa D, Taguchi H, Ibraham NF, Morikawa S, Shiino A, Inubushi T, Hirao K, Shirai N, Sogabe T, Tooyama I.
  • 雑誌名: Journal of Alzheimer’s Disease 巻: 39 ページ: 617-631
  • DOI: 10.3233/JAD-131025
  • 査読あり
• [雑誌論文] 形態機能学の学習への3D立体表示教材導入の取り組み (2014)
  • 著者名/発表者名: 曽我浩美、吉川治子、塩月友美、足立みゆき、森川茂廣
  • 雑誌名: 滋賀医科大学看護学ジャーナル 巻: 12 ページ: 65-68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laparoscopic surgery simulator using first person view and guidance force. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tagawa K, Tanaka HT, Kurumi Y, Komori M, Morikawa S.
  • 雑誌名: Stud Health Technol Inform 巻: 184 ページ: 431-435
  • DOI: 10.3233/978-1-61499-209-7-431
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design, synthesis, and preliminary ex vivo and in vivo evaluation of cationic magnetic resonance contrast agent for rabbit articular cartilage imaging. (2013)
  • 著者名/発表者名: Irie T, Oda K, Shiino A, Kubo M, Morikawa S, Urushiyama N, Aonuma S, Kimura T, Inubushi T, Oohashi T, Komatsu N.
  • 雑誌名: Med Chem Commun 巻: 4 ページ: 1508-1512
  • DOI: 10.1039/c3md00229b
  • 査読あり
• [雑誌論文] 臓器異型バリエーションの構成的多重解像度モデリング (2013)
  • 著者名/発表者名: 田川和義、来見良誠、小森優、森川茂廣、田中弘美
  • 雑誌名: 電気情報通信学会論文誌D J96-D 巻: J96-D ページ: 1365-1373
  • 査読あり
• [雑誌論文] 骨盤内臓器の位置評価における体位の影響の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 二宮早苗, 森川茂廣，遠藤善裕，正木紀代子，斉藤祥乃，土川祥，森みどり，岡山久代
  • 雑誌名: 滋賀医科大学雑誌 巻: 26 ページ: 17-22
  • 査読あり
• [学会発表] The comparison of the supportive underwear and pelvic floor muscle training in reducing pelvic relaxation after delivery: morphological evaluation by using magnetic resonance imaging. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya S, Thuchikawa S, Yoshino S, Morikawa S, Endo Y, Naito K, Okayama H.
  • 学会等名: 16th World Congress of Gynecological Endocrinoloby
  • 発表場所: Firenze, Italy
  • 年月日: 20140305-20140308
• [学会発表] An Analysis of Expert’s Hand Movements based on Surgical Process model in Laparoscopic Surgery Training. (2014)
  • 著者名/発表者名: Marutani T, Tagawa K, Shimada N, Tanaka HT, Komori M, Kurumi Y, Morikawa S.
  • 学会等名: 20th Korea-Japan Joint Workshop on Frontiers of Computer Vision
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 20140204-20140206
• [学会発表] Evaluation of Haptic Training Methods for Laparoscopic Surgery Skill Transfer. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato T, Tagawa K, Marutani T, Tanaka HT, Komori M, Kurumi Y, Morikawa S.
  • 学会等名: 9th Joint Workshop on Machine Perception and Robotics
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20131031-20131031
• [学会発表] A Study on Transferring Veteran's Laparoscopic Surgical Techniques based on Surgical Process Model by Using Trainee's Action Archiving System. (2013)
  • 著者名/発表者名: Marutani Y, Tagawa K, Shimada N, Tanaka HT, Kurumi Y, Komori M, Morikawa S.
  • 学会等名: 9th Joint Workshop on Machine Perception and Robotics
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20131031-20131031
• [学会発表] MR image guided microwave ablation of liver tumors. -From a low field open-configuration system to a high field closed-bore system (2013)
  • 著者名/発表者名: Morikawa S
  • 学会等名: 9th Joint Workshop on Machine Perception and Robotics
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20131031-1101
  • 招待講演
• [学会発表] Voluntary contraction of the pelvic floor muscles measured by magnetic resonance images in a sitting posture and factors responsible for pelvic relaxation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya S, Masaki K, Tsuchikawa S, Saito Y, Endo Y, Morikawa S, Okayama H.
  • 学会等名: 69thAnnual Meeting of American Society for Reproductive Medicine
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20131012-20131017
• [学会発表] An MR image navigation system for a closed bore scanner with a needle insertion manipulator. (2013)
  • 著者名/発表者名: Morikawa S, Haque HA, Naka S, Vinh NQ, Yamada A, Tani T, Tokuda J, Hata N.
  • 学会等名: 9th Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS 2013)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20130916-20130918
• [学会発表] Preferable features of Fluorine-19 MRI probe required for amyloid detection in the brain. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa D, Taguchi H, Morikawa S, Inubushi T, Ibraham NF, Hirao K, Shirai N, Sogabe T, Tooyama I.
  • 学会等名: Preferable features of Fluorine-19 MRI probe required for amyloid detection in the brain.
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20130713-20130718
• [学会発表] Current Status of Organ Variation 3D Model Library Construction (2013)
  • 著者名/発表者名: Komori M, Tagawa K, Tanaka HT, Kurumi Y, Morikawa S.
  • 学会等名: 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (IEEE-EMBC2013)
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20130703-20130707
• [学会発表] A Semi-Automatic Modeling Approach for Serosa and Adhesion. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tagawa K, Omi N, Tanaka HT, Komori M, Kurumi Y, Morikawa S.
  • 学会等名: 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (IEEE-EMBC2013)
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20130703-20130707
• [学会発表] Trainee's Action Archiving System for Supporting Laparoscopic Surgery Training. (2013)
  • 著者名/発表者名: Marutani T, Tagawa K, Shimada N, Tanaka HT, Kurumi Y, Komori M, Morikawa S.
  • 学会等名: International Conference on 3D Systems and Applications
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20130626-20130628
• [図書] 「MR手術室の設計、運用と安全」MRI安全性の考え方第２版 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森川茂廣
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 学研メディカル秀潤社
• [産業財産権] 穿刺支援装置 (2014)
  • 発明者名: 森川茂廣、仲成幸、山田篤史
  • 権利者名: 森川茂廣、仲成幸、山田篤史
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2014-30656
  • 出願年月日: 2014-02-20