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 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23300188
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用システム
• 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画像誘導システム / 手術ロボット

研究概要

通常の高磁場MR装置と磁石近傍で動作するMR対応穿刺支援ロボットを用いた新たな画像誘導手術システムを開発した。このシステムでは、MR画像撮像後、磁石外で位置合わせの操作なしに直ちにロボットを操作して標的を追尾し、穿刺ルートに沿った再構成MR画像を表示させ、標的への安全で最適な穿刺ルートの選択が可能であった。また穿刺後は、針の位置と方向の情報を記録し、磁石内で、位置決め画像なしに即座に穿刺結果を確認することができた。こうして、対象を磁石内外に移動してもシームレスなMR画像誘導手術が実現した。

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(3) ページ: 617-31
  • 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
  • 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: 431-5
  • 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 巻: D J96-D ページ: 1365-1373
  • 査読あり
• [雑誌論文] A simple way to acquire T_1-weighted MR images of rat liver with respiratory triggering (2012)
  • 著者名/発表者名: Morikawa S, Murayama H, Fujimoto S, Shiino A, Inubushi T
  • 雑誌名: Magn Reson Imaging 巻: 30 ページ: 453-458
  • 査読あり
• [雑誌論文] The profile of hippocampal metabolites differs between Alzheimer`s disease and subcortical ischaemic vascular dementia, as measured by proton magnetic resonance spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Shiino A, Watanabe T, Shirakashi Y, Kotani E, Yoshimura M, Morikawa S, Inubushi T, Akiguchi I
  • 雑誌名: J Cereb Blood Flow Metab 巻: 32 ページ: 805-815
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mapping of cerebral metabolic rate using DSC and BOLD MR imaging : a preliminary study (2012)
  • 著者名/発表者名: Shiino A, Yamauchi H, Morikawa S, Inubushi T
  • 雑誌名: Magn Reson Med Sci 巻: 11 ページ: 109-115
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 3D Non-Homogeneous FE Model of Human Fingertip Based on MRI Measurements (2012)
  • 著者名/発表者名: Wang Z, Wang L, Ho VA, Morikawa S, Hirai S
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement (TIM) 巻: 61 ページ: 3147-3157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of instruments to assist accurate puncture of liver tumors for MRI-guided microwave ablation -From a simple spacer to a motorized robot (2012)
  • 著者名/発表者名: Morikawa S, Naka S, Shiomi H, Murayama H, Murakami K, Tani T, Kurumi Y, Haque A H, Inubushi T
  • 雑誌名: J Microwave Surg 巻: 30 ページ: 183-190
• [雑誌論文] Hyperbranched polyglycerol-grafted superparamagnetic iron oxide nanoparticles : synthesis, characterization, functionalization, size separation, magnetic properties, and biological applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhao L, Chano T, Morikawa S, Saito Y, Shiino A, Shimizu S, Maeda T, Irie T, Aonuma S, Okabe H, Kimura T, Inubushi T, Komatsu N
  • 雑誌名: Adv Funct Mater 巻: 22 ページ: 5107- 5117
  • 査読あり
• [雑誌論文] 一人称視点映像と誘導力提示による腹腔鏡下手術手技のVR 訓練システム (2012)
  • 著者名/発表者名: 田川和義, 田中弘美, 小森優, 来見良誠, 森川茂廣
  • 雑誌名: 日本VR 医学会論文誌 巻: 10 ページ: 11-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 3D FE Dynamic Model of Human Fingertip Based on MRI Data (2011)
  • 著者名/発表者名: Wang Z, Abe Y, Hirai S, Morikawa S
  • 雑誌名: Proc. 2011 IEEE Int. Symp. on Haptic Audio- Visual Environments and Games ページ: 8-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] An MR Comparison Study of Cardiogenic and Noncardiogenic Pulmonary Edema in Animal Models (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto S, Morikawa S, Inubushi T
  • 雑誌名: J Magn Reson Imaging 巻: 34 ページ: 1092-1098
  • 査読あり
• [雑誌論文] Needle insertion simulation by arbitrary Lagrangian- Eulerian method (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi S, Satake K, Morikawa S, Shirai Y, Tanaka HT
  • 雑誌名: Studies in Health Technology & Informatics 巻: 163 ページ: 710-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vivo detection of amyloid β deposition using ^<19>F magnetic resonance imaging with a ^<19>F containing curcumin derivative in a mouse model of Alzheimer's disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa D, Amatsubo T, Morikawa S, Taguchi H, Urushitani M, Shirai N, Hirao K, Shiino A, Inubushi T, Tooyama I
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 184 ページ: 120-127
  • 査読あり
• [雑誌論文] マイクロ波と磁気共鳴画像のめぐり会い (2011)
  • 著者名/発表者名: 森川茂廣, 来見良誠, 仲成幸, 塩見尚礼, 村山浩之, 村上耕一郎, Hasnine A Haque, 犬伏俊郎, 谷徹
  • 雑誌名: J Microwave Surg 巻: 29 ページ: 33-38
• [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
  • 学会等名: 20th Korea-Japan Joint Workshop on Frontiers of Computer Vision
  • 発表場所: Okinawa.
  • 年月日: 20140204-06
• [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] Evaluation of Haptic Training Methods for Laparoscopic Surgery Skill Transfer (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato T
  • 学会等名: 9th Joint Workshop on Machine Perception and Robotics. (MPR2013)
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20131031-1101
• [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
  • 学会等名: 9th Joint Workshop on Machine Perception and Robotics. (MPR2013)
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20131031-1101
• [学会発表] 通常MR 装置と穿刺支援ロボットを組み合わせたシームレス画像ナビゲーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 森川茂廣
  • 学会等名: 第41回日本磁気共鳴医学会大会
  • 発表場所: 徳島市
  • 年月日: 20130919-21
• [学会発表] MR 画像誘導下内視鏡手術システムの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 仲成幸
  • 学会等名: 第41回日本磁気共鳴医学会大会
  • 発表場所: 徳島市
  • 年月日: 20130919-21
• [学会発表] 腹腔鏡下手術訓練のための,力覚提示システムの検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤十磨
  • 学会等名: 第18回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • 発表場所: 大阪市
  • 年月日: 20130918-20
• [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
  • 学会等名: 9th Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS 2013)
  • 発表場所: Tokyo. Best Paper Award
  • 年月日: 20130916-18
• [学会発表] 肝細胞癌に対するMR 画像誘導下マイクロ波凝固療法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 仲成幸
  • 学会等名: 第32回Microwave Surgery 研究会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 20130913-14
• [学会発表] ^<1>H-MR イメージング用アレイコイルを利用した^<1>H 検出^<13>C-MR エコープラナースペクトロスコピックイメージングの試み (2013)
  • 著者名/発表者名: 森川茂廣
  • 学会等名: 第16回NMR マイクロイメージング研究会
  • 発表場所: 大津市
  • 年月日: 20130802-03
• [学会発表] Current Status of Organ Variation 3D Model Library Construction (2013)
  • 著者名/発表者名: Komori M
  • 学会等名: 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (IEEEEMBC2013)
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20130703-07
• [学会発表] A Semi-Automatic Modeling Approach for Serosa and Adhesion (2013)
  • 著者名/発表者名: Tagawa K
  • 学会等名: 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (IEEE-EMBC 2013)
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20130703-07
• [学会発表] MR 画像誘導によるSimulation/ Navigation Surgery (2013)
  • 著者名/発表者名: 仲成幸
  • 学会等名: 第113回日本外科学会定期学術集
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 20130411-13
• [学会発表] Trainee's Action Archiving System for Supporting Laparoscopic Surgery Training (2013)
  • 著者名/発表者名: Marutani T
  • 学会等名: International Conference on 3D Systems and Applications (3DSA2013)
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20130126-28
• [学会発表] 腹腔鏡下手術訓練支援のためのデプスセンサおよび3次元力覚提示デバイスを用いた訓練者手技の観測・提示手法の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丸谷宜史
  • 学会等名: 第13回VR 医学会学術大会
  • 発表場所: 寝屋川市
  • 年月日: 2013-08-31
• [学会発表] Constructive Multi-Resolution Kodeling for Expressing Cysthepatic Duct Anomaly in a Laparoscopic Surgery Simulator (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohmi N
  • 学会等名: The 8th Joint Workshop on Machine Perception and Robotics (MPR2012)
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 20121016-17
• [学会発表] Seamless MR image navigation system using a motorized manipulator with optical and electromagnetic sensors for a closed bore scanner. (2012)
  • 著者名/発表者名: Morikawa S
  • 学会等名: 9th Interventional MRI Symposium
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 20120922-23
• [学会発表] Technical Development of Endoscopic Surgery with Near Real- time MRI Guidance (2012)
  • 著者名/発表者名: Haque HA
  • 学会等名: 9th Interventional MRI Symposium
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 20120922-23
• [学会発表] MR-Image Guided Endoscopic surgery - Initial Animal Study (2012)
  • 著者名/発表者名: Naka S
  • 学会等名: 9th Interventional MRI Symposium
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 20120922-23
• [学会発表] 重畳映像力提示を用いる腹腔鏡下手術手技訓練システムの提案とその学習効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤十麿
  • 学会等名: 第17回日本VR 学会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 20120912-14
• [学会発表] MR画像誘導下内視鏡手術システムによる肝癌治療 (2012)
  • 著者名/発表者名: 仲成幸
  • 学会等名: 第48回日本肝癌研究会
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 20120720-21
• [学会発表] NOTES における新しい誘導システムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 仲成幸
  • 学会等名: 第67回日本消化器外科学会総会
  • 発表場所: 富山市
  • 年月日: 20120718-20
• [学会発表] MR 画像誘導下におけるGd-EOB-DTPA 造影MRI の有用性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 仲 成幸
  • 学会等名: 第67回日本消化器外科学会総会
  • 発表場所: 富山市
  • 年月日: 20120718-20
• [学会発表] MR画像誘導下手術システムの開発 さらなる手術成績の向上と低侵襲性を求めて (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷徹
  • 学会等名: 第67回日本消化器外科学会総会
  • 発表場所: 富山市
  • 年月日: 20120718-20
• [学会発表] Expression of cystohepatic duct anomaly using modular structured organ model in a laparoscopic surgery simulator (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tagawa
  • 学会等名: The 26th International Congress and Exhibition of Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS 2012)
  • 発表場所: Pisa, Italy
  • 年月日: 20120627-30
• [学会発表] MR-image guided surgical system for endoscopic surgery (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Naka
  • 学会等名: The 26th International Congress and Exhibition of Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS 2012)
  • 発表場所: Pisa, Italy
  • 年月日: 20120627-30
• [学会発表] Intraoperative MR Image Guided Endoscopic Surgery on a Closed Bore MR Scanner (2012)
  • 著者名/発表者名: Haque HA
  • 学会等名: ISMRM 20th Annual Meeting & Exhibition
  • 発表場所: Melbourne, Australia. (Second Place Poster Award in Interventional Study Group)
  • 年月日: 20120505-11
• [学会発表] MR画像誘導下手術システムの開発-汎用化を目指した取り組み (2012)
  • 著者名/発表者名: 仲成幸
  • 学会等名: 第112回日本外科学会定期学術集会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 20120412-14
• [学会発表] MR画像誘導下手術システムによる肝癌治療 (2012)
  • 著者名/発表者名: 仲成幸
  • 学会等名: 日本消化器病学会近畿支部 第97回例会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2012-09-01
• [学会発表] 臓器異型に対応した腹腔鏡手術シミュレータの構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田川和義
  • 学会等名: 日本VR 医学会大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2012-08-25
• [学会発表] NOTES における画像誘導の有用性 -NOTES の適応拡大を目指した取り組みー (2011)
  • 著者名/発表者名: 仲成幸
  • 学会等名: 第24回日本内視鏡外科学会総会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20111207-09
• [学会発表] Development of cyber MR operating room for intraoperative MRI guided surgery (2011)
  • 著者名/発表者名: Hasnine A Haque
  • 学会等名: 第20回日本コンピュータ外科学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20111122-24
• [学会発表] ここまで出来るNOTES MR画像誘導によるNOTES の可能性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 仲成幸
  • 学会等名: 第73回日本臨床外科学会総会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 20111117-19
• [学会発表] An efficient detachment simulation method using online re-mesh and rectangular tetrahedral volume mesh (2011)
  • 著者名/発表者名: Tagawa K
  • 学会等名: Machine Perception and Robotics
  • 発表場所: 北京
  • 年月日: 20111013-14
• [学会発表] Image guided liver surgery using robot manipulator (2011)
  • 著者名/発表者名: Naka S
  • 学会等名: 第26回生体・生理工学シンポジウム
  • 発表場所: 草津市
  • 年月日: 20110709-10
• [学会発表] MR Image ガイド下肝腫瘍凝固療法におけるGd-EOB-DTPA の有用性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 仲成幸
  • 学会等名: 第23回日本肝胆膵外科学会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20110608-10
• [学会発表] MR 画像誘導下低侵襲治療の開発と臨床経験 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森川茂廣
  • 学会等名: 第86回日本医療機器学会大会 (ワークショップ「先進治療機器の臨床経験と課題」招待)
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 20110602-04
  • 招待講演
• [学会発表] MR 画像ガイド手術における穿刺支援ロボットの臨床応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森川茂廣
  • 学会等名: 第28回日本医学会総会(シンポジウム「ロボット医療」招待)
  • 発表場所: Web 開催
  • 年月日: 20110600
  • 招待講演
• [学会発表] MRI ガイド手術のための穿刺軌道の計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森 厚郎
  • 学会等名: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門学術講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-12-24
• [学会発表] 腹腔鏡手術シミュレータのための臓器異型モデル構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小森優
  • 学会等名: 第11回日本VR 医学会学術大会
  • 発表場所: 生駒市
  • 年月日: 2011-08-27
• [図書] MRI-Guided Microwave Ablation. In: Interventional Magnetic Resonance Imaging Kahn T, Busse H.(Eds.) (2012)
  • 著者名/発表者名: Morikawa S, Naka S, Murayama H, kurumi Y, Tani T, Haque HA
  • 総ページ数: 389-402
  • 出版者: Splinger Berlin Heiderberg
• [図書] Simultaneous Endoscopy and MRI Acquisition. In: Interventional Magnetic Resonance Imaging Kahn T, Busse H.(Eds.) (2012)
  • 著者名/発表者名: Haque AH, Morikawa S, Naka S, Kurumi Y, Murayama H, Tani T, Tsukamoto T
  • 総ページ数: 471-479
  • 出版者: Splinger Berlin Heiderberg
• [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: 滋賀医科大学
  • 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