子宮内及び等張液充填環境における革新的術中画像誘導下内視鏡外科システムの開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23680056
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医用システム
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 中村 亮一 千葉大学, フロンティア医工学センター, 准教授 (30366356)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 手術ナビゲーション / 可視化 / 手術ロボット / 胎児外科 / 超音波診断 / 並列計算

研究概要

本研究では，これまでの手術ナビゲーション・デバイス・ロボット研究の成果を踏まえ，胎児内視鏡下手術および等張液充填式腹腔鏡下手術(WaFLES)の確立を目指し，統合的ナビゲーション内視鏡外科システムの基盤形成を図る研究を実施した．具体的には①100ms以下の誘導情報更新速度を有する術中3次元リアルタイム超音波ナビゲーション，②腹腔内で大型化する把持鉗子・超音波陰影のない弾性リトラクタ等の水腔内臓器操作用高機能「変形駆動式」手術器具，③距離マップによる安全制御を導入したナビゲーション誘導下レーザ治療システムを通じた，統合的ナビゲーション内視鏡外科システムの基盤形成を図る研究を実施した．

研究成果

• [雑誌論文] 腹腔鏡下手術用超音波プローブの屈曲角検出を用いた内視鏡像への超音波画像重畳システム (2014)
  • 著者名/発表者名: 小熊諒,中口俊哉,中村亮一,山口匡,川平洋,羽石秀昭
  • 雑誌名: Medical Imaging Technology 巻: (Accepted)
• [雑誌論文] Evaluation of positioning error of GPU-based 3D ultrasound surgical navigation system for moving targets using optical tracking system (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikuma Sato, Ryoichi Nakamura
  • 雑誌名: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 巻: 8(3) ページ: 379-393
• [雑誌論文] Surgical Navigation with Distance Sensation Using Force Feedback for Robotic Surgery (2013)
  • 著者名/発表者名: Marina Kobayashi, Ikuma Sato, Ryoichi Nakamura
  • 雑誌名: Journal of Medical Imaging and Helthcare Informatics 巻: 3(1) ページ: 120-124
• [雑誌論文] Research Status in the Fusion and Enrichment of Medical Imaging for High Quality Diagnosis and Treatment (FERMI) Project (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Haneishi, Tadashi Yamaguchi, Ryoichi Nakamura, Toshiya Nakaguchi, Mikio Suga, Hiroshi Kawahira
  • 雑誌名: Journal of Medical Imaging and Helthcare Informatics 巻: 3(1) ページ: 51-58
• [雑誌論文] 手術ナビゲーションシステムにおける「近接覚」提示誘導法の提案と評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村亮一,本多有芽,佐藤生馬
  • 雑誌名: 日本コンピュータ外科学会誌 巻: 14(2) ページ: 63-69
• [雑誌論文] 術中リアルタイム3D超音波診断画像を用いた胎児外科手術ナビゲーションの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村亮一,北角権太郎,長村伸一,田辺良子,須藤政光,勝池康允,望月剛,千葉敏雄
  • 雑誌名: 日本コンピュータ外科学会誌 巻: 13(2)(2012年度論文賞(工学賞)) ページ: 87-9
• [雑誌論文] 外科医を支援する生体医工学未来の胎児外科手術のための新しい目と手 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山下紘正,金季利,山中紀明,北角権太郎,ヘルランバンニコラス,絵野沢伸,岡潔,中村亮一,三輪光春,勝池康允,望月剛,廖洪恩,小林祐二,福与恒雄,河合輝男,中村哲也,佐久間一郎,伊関洋,藤江正克,正宗賢,土肥健純,千葉敏雄,解説特集
  • 雑誌名: 生体医工学 巻: 49(5) ページ: 678-684
• [学会発表] 内視鏡下手術における情報の可視化・分析法と高機能術具の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村亮一
  • 学会等名: 第1回テニュアトラック教員による創発型シンポジウム-異分野交流による次世代技術/学術領域の創成を目指して-
  • 発表場所: 九州工業大学(指定研究発表,パネリスト)
  • 年月日: 2014-01-21
• [学会発表] 等張液充填式腹腔鏡下手術のための超音波撮像対応弾性リトラクタの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉村拓司,中村亮一
  • 学会等名: 第22回日本コンピュータ外科学会大会
  • 発表場所: 東京(日本コンピュータ外科学会誌,15(2):188-9,2013)
  • 年月日: 20130914-16
• [学会発表] 3D ultrasound assisted laparoscopic liver surgery by visualization of blood vessels (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoki Zenbutsu, Tatsuo Igarashi, Ryoichi Nakamura, Toshiya Nakaguchi, Tadashi Yamaguchi
  • 学会等名: IEEE international Ultrasonics Symposium 2013
  • 発表場所: Prague, Czech(abstract IUS1-PB2-8)
  • 年月日: 20130721-25
• [学会発表] 等張液充填式腹腔鏡下手術での超音波撮像に対応したリトラクタの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉村拓司,中村亮一
  • 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2013(ROBOMEC2013)
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20130522-25
• [学会発表] Two-way LITE mechanism : least-incision transformable end-effector (LITE) mechanism for two size graspers on endoscopic forceps (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Abe, Ryoichi Nakamura
  • 学会等名: The First CIRP Conference on Biomanufacturing (CIRP-BioM 2013)
  • 発表場所: Tokyo, Procedia (CIRP Volume 5, 2013, Pages 137-140)
  • 年月日: 20130304-06
• [学会発表] 体幹部臓器の高精度低侵襲治療を支援する画像技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽石秀昭,山口匡,中村亮一,菅幹生,中口俊哉,川平洋,大西峻
  • 学会等名: 電子情報通信学会医用画像研究会
  • 発表場所: 千葉(信学技報, vol. 113, no. 219, MI2013-43, pp. 31-34, 2013年9月)
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] WaFLES下における三次元超音波像を用いた手術支援システムの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前佛聡樹,五十嵐辰男,中村亮一,中口俊哉,山口匡
  • 学会等名: 日本医用画像工学会大会(JAMIT2013))
  • 発表場所: 東京(OP9-5)
  • 年月日: 2013-08-03
• [学会発表] 術中超音波プローブの屈曲角検出による内視鏡-超音波画像重畳システム (2013)
  • 著者名/発表者名: 小熊諒,中口俊哉,中村亮一,山口匡,川平洋,羽石秀昭
  • 学会等名: 日本医用画像工学会大会(JAMIT2013)
  • 発表場所: 東京(OP6-1)
  • 年月日: 2013-08-03
• [学会発表] 内視鏡-超音波画像重畳システムのためのプローブ屈曲角度検出法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小熊諒,中口俊哉,中村亮一,山口匡,羽石秀昭
  • 学会等名: 電子情報通信学会医用画像研究会
  • 発表場所: 東京(電子情報通信学会技術報告,vol.113, no.68, US2013-11, pp.19-22,2013)
  • 年月日: 2013-05-27
• [学会発表] 子宮内及び等張液充填環境における革新的情報誘導内視鏡外科の創成- WaFLES技術による高速3Dリアルタイムナビゲーションと手術工程分析- (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村亮一,大塚亮,杉野貴明,本多有芽,川平洋,中村亮一
  • 学会等名: オーガナイズドセッション「実学としての医工融合研究と医工ものづくりシステム」,第13回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2012)
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20121218-20
• [学会発表] 先端変形・成形式エンドエフェクタ機構による高機能細径内視鏡下手術用術具の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部貴大,川平洋,中路景暁,中村亮一
  • 学会等名: 第25回日本内視鏡外科学会総会
  • 発表場所: 横浜(日本内視鏡外科学会雑誌17(7):587, 2012)
  • 年月日: 20121206-08
• [学会発表] 術中3D超音波とGPGPUを用いた内視鏡下手術用リアルタイムオーバーレイナビゲーションシステムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大塚亮,佐藤生馬,中村亮一
  • 学会等名: 第21回日本コンピュータ外科学会
  • 発表場所: 徳島(日本コンピュータ外科学会誌,14(3):226-7,2012)
  • 年月日: 20121102-04
• [学会発表] GPU based real-time surgical navigation system with three-dimensional ultrasound imaging for water-filled laparo-endoscope surgery (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryo Otsuka, Ikuma Sato, Ryoichi Nakamura
  • 学会等名: The 34th Annual International Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2012)
  • 発表場所: San Diego(Proceedings pp.2800-2803)
  • 年月日: 20120828-0901
• [学会発表] Real-time 3D ultrasound surgical navigation system showing high position accuracy for moving targets (2012)
  • 著者名/発表者名: I. Sato, R. Nakamura
  • 学会等名: 26th International Congress on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2012)
  • 発表場所: Pisa, Italy(Int J of CARS, 7(suppl1):S156-8, 2012)
  • 年月日: 20120627-30
• [学会発表] Development of bending mechanism for forceps with least-incision transformable end-effector mechanism for endoscopic surgery (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Abe, H. Nakaji, R. Nakamura
  • 学会等名: 26th International Congress on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2012)
  • 発表場所: Pisa, Italy(Int J of CARS, 7(suppl1):S392-3, 2012)
  • 年月日: 20120627-30
• [学会発表] Evaluation of surgical navigation system with"distance sensation"for laparoscopic surgery (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Honda, H. Kawahira, I. Sato, R. Nakamura
  • 学会等名: 26th International Congress on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2012)
  • 発表場所: Pisa, Italy(Int J of CARS, 7(suppl1):S447-9, 2012)
  • 年月日: 20120627-30
• [学会発表] Development of the Bending Mechanism for Forceps with Least-Incision Transformable End-Effector Mechanism for Endoscopic Surgery : Development of the Operating Interface and In Vivo Experiment (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Abe, H. Nakaji, and R. Nakamura
  • 学会等名: IEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob2012)
  • 発表場所: Rome, Italy(Proceedings p.919-923)
  • 年月日: 20120624-27
• [学会発表] 内視鏡下手術における先端変形・成形式鉗子の屈曲機構の開発―In vivo実験― (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部貴大,中路景暁,中村亮一
  • 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2012(ROBOMEC2012)
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 20120527-29
• [学会発表] WaFLES環境とナビゲーション技術による次世代情報誘導内視鏡下手術への挑戦 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村亮一,大塚亮,杉野貴明,川平洋,五十嵐辰男
  • 学会等名: 第25回日本内視鏡外科学会総会特別ワークショップ「手術ナビゲーションはどこまで進化したか?」
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-12-08
  • 招待講演
• [学会発表] Navigation-based intuitive guidance and analysis for robotics in minimally invasive surgery, Workshop on Future trends on Medical Robotics (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Nakamura
  • 学会等名: IEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob2012)
  • 発表場所: Rome, Italy (指定)
  • 年月日: 2012-06-24
• [学会発表] 腹腔鏡下手術における近接覚手術ナビゲーションシステムの有効性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 本多有芽,佐藤生馬,中村亮一
  • 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(日本コンピュータ外科学会誌13(3):280-1,2011)
  • 年月日: 20111122-24
• [学会発表] 先端変形・成形式エンドエフェクタ機構の開発第2報-φ5mm機構の開発・鉗子実装と機能評価- (2011)
  • 著者名/発表者名: 中路景暁,中村亮一
  • 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(日本コンピュータ外科学会誌13(3):296-7,2011)
  • 年月日: 20111122-24
• [学会発表] 内視鏡下手術における先端変形・成形式鉗子の屈曲機構の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部貴大,中路景暁,中村亮一
  • 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(日本コンピュータ外科学会誌13(3):302-3,2011)
  • 年月日: 20111122-24
• [学会発表] 3次元超音波診断装置を用いたリアルタイムナビゲーションシステムの更新速度及び誘導対象の移動の影響による位置情報精度の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤生馬,中村亮一
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム2011
  • 発表場所: (講演予稿集2-5-4(CDROM))
  • 年月日: 20110916-17
• [学会発表] Miniturization of least-incision transformable end-effector mechanism for forceps for endoscopic surgery (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Nakaji, Ryoichi Nakamura
  • 学会等名: 25th International Congress on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2011)
  • 発表場所: Berlin, Germany(Int J of CARS, 6(suppl1):S241-2, 2011)
  • 年月日: 20110622-25
• [学会発表] 内視鏡下手術用細径鉗子のための先端変形・成形式エンドエフェクタ機構の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中路景暁,中村亮一
  • 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2011(ROBOMEC2011)
  • 発表場所: 岡山(抄録集p222/論文集2P2-H07 (CDROM))
  • 年月日: 20110526-28
• [学会発表] 増強近接覚を用いた手術ナビゲーション法の提案と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 本多有芽,中村亮一,佐藤生馬
  • 学会等名: 第50回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 東京(生体医工学49(Supple1):92,2011)
  • 年月日: 20110429-0501
• [学会発表] 近傍球探査法を用いた胎児外科支援4Dエコーナビゲーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村亮一
  • 学会等名: 第50回日本生体医工学会大会オーガナイズドセッション「胎児外科」
  • 発表場所: 東京(生体医工学49(Supple1):255,2011)
  • 年月日: 2011-05-01
• [学会発表] 「近接覚」提示ナビゲーションによる新たな精密治療誘導 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村亮一
  • 学会等名: 第50回日本生体医工学会大会オーガナイズドセッション「医用画像処理・表示」
  • 発表場所: 東京(生体医工学49(Supple1):135,2011)
  • 年月日: 2011-04-30
• [備考] 研究テーマ:手術ナビゲーション,低侵襲外 科手術を支援する多機能手術機器・システム、 手術ロボット
  • URL: http://lite.tms.chiba-u.jp/research-j.htm
• [産業財産権] 手術用器具 (2013)
  • 発明者名: 中村亮一,阿部貴大
  • 権利者名: 千葉大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2013-167175
  • 出願年月日: 2013-08-10
  • 外国