生体に対して高精度かつ安全に動作する非侵襲超音波診断・治療統合システムの構築

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23686040
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小泉 憲裕 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (10396765)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 医療ロボット / 医デジ化 / 医療技能の技術化・デジタル化 / 強力集束超音波 / 超音波診断・治療統合システム / 超音波診断・治療ロボット / 超音波診断ロボット / 超音波治療ロボット

研究実績の概要

本研究課題の目的は，以下の(i)-(ii)の医療診断・治療を対象として，超音波技術およびＩＲＴ技術を基盤として，非侵襲超音波診断・治療統合システムの構築法を確立することであった。
この研究目的を達成するために，下記の（５つの作業手順を順次遂行することで，医療技能を機能として抽出，構造化し，関数としてシステムの機構・制御上に実装（医療技能の技術化・デジタル化：医デジ化）した。その際，必要ならば専門医の医療技能に啓発された全く新しいアプローチから機能を追加・実装することにより，さらなる医療の質の向上（高速・高精度化）を図った。これにあたっては，我々が開発してきた独自のコア技術を基盤として，これを発展させることで行なった。
診断・治療支援の対象：(i) 乳がんの診断・治療，（ii）腎臓がんの診断・治療，（iii）腎臓結石の診断・治療，作業手順：（１）医療診断・治療技能を機能として抽出・構造化，（２）機能におけるパラメータ解析，（３）機能の設計指針化，（４）機能の実装，（５）実験による機能の評価・改良。
上記のうち，当該年度は（５）実験による機能の評価・改良のステップを中心に研究を遂行，これに付随して変形をともなって運動する臓器の追跡手法に関する基盤特許を出願した。本件急の成果は日経新聞への掲載，2014年度 日本設計工学会 The Most Interesting Readings賞を受賞，intuitive Surgical社の研究者によるReview Articleにおいて医療ロボットの体動補償研究のパイオニアかつ中核的な研究として大きく取り上げられるなど，学会をはじめ，国内外の企業・研究者・メディア等から大きく着目されるとともにきわめて高い評価を得ている。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] Evaluation of the Pain and Local Tenderness in Bone Metastasis treated with Magnetic Resonance-guided Focused Ultrasound Surgery（MRgFUS） (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Namba, Motohiro Kawasaki, Tomonari Kato, Toshikazu Tani, Takahiro Ushida, and Norihiro Koizumi
  • 雑誌名: Amer Inst of Physics 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of kidney phantom model with acoustic shadow by rib bones and respiratory organ motion (2015)
  • 著者名/発表者名: Dongjun Lee, Norihiro Koizumi, Hiroyuki Tsukihara, Akira Nomiya, Kiyoshi Yoshinaka, Naohiko Sugita, Yukio Homma, Yoichiro Matsumoto, and Mamoru Mitsuishi
  • 雑誌名: Amer Inst of Physics 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] System Identification Method for Non-Invasive Ultrasound Theragnostic System Incorporating Mechanical Oscillation Part (2014)
  • 著者名/発表者名: Norihiro Koizumi, Kouhei Oota, Dongjun Lee, Hiroyuki Tsukihara, Akira Nomiya, Kiyoshi Yoshinaka, Takashi Azuma, Naohiko Sugita, Yukio Homma, Yoichiro Matsumoto, and Mamoru Mitsuishi
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology (IJAT) 巻: 8 ページ: 110-119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Remote Ultrasound Diagnostic System(RUDS) (2014)
  • 著者名/発表者名: Norihiro Koizumi, Takehiko Tsurumi, Takahiro Kato, Shin'ichi Warisawa, Mitsuru Nagoshi, Hiroyuki Hashizume, and Mamoru Mitsuishi
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics (JRM) 巻: 26 ページ: 396-397
  • 査読あり
• [雑誌論文] 医デジ化にもとづく超音波医療診断・治療統合システムの構築法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉憲裕, 月原弘之, 光石 衛
  • 雑誌名: 設計工学会誌 巻: 49 ページ: 6-13
  • 査読あり
• [学会発表] 肝癌のHIFU治療における3D Slicerと呼吸トラッキングの有用性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福田浩之, 沼田和司, 道端信貴, 竹田彩子, 羽尾義輝, 野崎昭人, 中馬誠 近藤正晃, 前田 慎, 田中克明, 伊藤龍, 貝沼 修, 山口武人, 竜 崇正, 小林 暁, 徳田淳一, 李 東俊, 小泉憲裕, 光石 衛, 松本洋一郎, 葭仲 潔
  • 学会等名: 第13回日本超音波治療研究会
  • 発表場所: 仙台情報・産業プラザ, 宮城
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-15
• [学会発表] 非侵襲超音波医療診断・治療システムのための位置・姿勢入力デバイス (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉憲裕, 李 東俊, 藤井達也，月原弘之, 福田浩之, 葭仲 潔, 東 隆, 宮嵜英世, 杉田直彦, 本間之夫, 松本洋一郎, 光石 衛
  • 学会等名: 日本コンピュータ外科学会
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
• [学会発表] 超音波ガイド下RFA治療のためのロバストな患部追跡手法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 李 東俊, 小泉憲裕, 藤井達也，福田浩之，月原弘之, 東 隆, 葭仲 潔, 道端信貴, 田中克明, 竹田彩子, 沼田和司, 杉田直彦, 本間之夫, 松本洋一郎, 光石 衛
  • 学会等名: 日本コンピュータ外科学会
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
• [学会発表] Respiratory Tracking System of Hepatocellular Carcinoma Treatment Using FUS (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Fukuda, Nobutaka Doba, Kazushi Numata, Ayako Takeda, Yoshiharu Hao, Akito Nozaki, Masaaki Kondo, Makoto Chuma, Shin Maeda, Tatsuya Fujii, Dongjun Lee, Norihiro Koizumi, Hiroyuki Tsukihara, Mamoru Mitsuishi, Yoichiro Matsumoto, and Katsuaki Tanaka
  • 学会等名: Focused Ultrasound 2014 - 4th International Symposium
  • 発表場所: Washington D.C., USA
  • 年月日: 2014-10-12 – 2014-10-14
• [学会発表] A novel redundant motion control mechanism in accordance with medical diagnostic and therapeutic task functions for a NIUTS (2014)
  • 著者名/発表者名: Norihiro Koizumi, Dongjun Lee, Joonho Seo, Hiroyuki Tsukihara, Akira Nomiya, Takashi Azuma, Kiyoshi Yoshinaka, Naohiko Sugita, Yukio Homma, Yoichiro Matsumoto, and Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: 2014 IEEE/RSJ Int. Conf. Intelligent Robotics and Systems (IROS 2014)
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-18
• [学会発表] 非侵襲超音波診断・治療統合システムにおけるロバスト性向上のための追従状態自動復帰法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉憲裕, 舟本貴一，李 東俊, 月原弘之, 福田浩之，東 隆, 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: 第32回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 九州産業大学, 福岡
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-06
• [学会発表] 非侵襲超音波診断治療統合システムにおける臓器変形に対するロバスト性向上に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 李 東俊, 小泉憲裕, 月原弘之, 福田浩之，東 隆, 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: 第32回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 九州産業大学, 福岡
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-06
• [学会発表] Problems in motion tracking for body targets by PD control and their solutions (2014)
  • 著者名/発表者名: Norihiro Koizumi, Dongjun Lee, Hiroyuki Tsukihara, Akira Nomiya, Takashi Azuma, Kiyoshi Yoshinaka, Naohiko Sugita, Yukio Homma, Yoichiro Matsumoto, and Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: ARS 2014 Computer Assisted Radiology and Surgery
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-28
• [学会発表] A novel robust template matching method to track and follow body targets for NIUTS (2014)
  • 著者名/発表者名: Norihiro Koizumi, Takakazu Funamoto, Joonho Seo, Dongjun Lee, Hiroyuki Tsukihara, Akira Nomiya, Takashi Azuma, Kiyoshi Yoshinaka, Naohiko Sugita, Yukio Homma, Yoichiro Matsumoto, and Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: 2014 IEEE Int. Conf. Robotics and Automation (ICRA 2014)
  • 発表場所: Hongkong, China
  • 年月日: 2014-05-31 – 2014-06-05
• [学会発表] 医療技能の技術化・デジタル化に関する研究－肋骨を避けて超音波撮像するために必要なプローブ操作機構－ (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉憲裕, 板垣雄太郎, 李 東俊, 月原弘之, 東 隆, 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'14講演会
  • 発表場所: 富山市総合体育館, 富山
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-28
• [学会発表] Construction of kidney phantom model with acoustic shadow by rib bones and respiratory organ motion (2014)
  • 著者名/発表者名: Dongjun Lee, Norihiro Koizumi, Hiroyuki Tsukihara, Akira Nomiya, Kiyoshi Yoshinaka, Naohiko Sugita, Yukio Homma, Yoichiro Matsumoto, and Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: 11th International Symposium on Therapeutic Ultrasound (ISTU 2014)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2014-04-02 – 2014-04-05
• [学会発表] Servoing performance enhancement for body targets for NIUTS (2014)
  • 著者名/発表者名: Norihiro Koizumi, Dongjun Lee, Hiroyuki Tsukihara, Akira Nomiya, Kiyoshi Yoshinaka, Motohiro Kawasaki, Naohiko Sugita, Takahiro Ushida, Yukio Homma, Yoichiro Matsumoto, and Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: 11th International Symposium on Therapeutic Ultrasound (ISTU 2014)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2014-04-02 – 2014-04-05
• [備考] 小泉 憲裕の研究ブログ
  • URL: http://blog2009nkoizumi.japanprize.jp/
• [備考] 小泉憲裕，博士（工学）の研究業績リスト
  • URL: http://www.niuts.sakura.ne.jp/nkoizumi/
• [備考] Norihiro Koizumi's Citations (Google scholar)
  • URL: https://scholar.google.co.jp/citations?user=twToQOwAAAAJ&hl=en
• [備考] Norihiro Koizumi's Research Gate page
  • URL: https://www.researchgate.net/profile/Norihiro_Koizumi
• [備考] 小泉 憲裕（教員紹介）
  • URL: http://www.t.u-tokyo.ac.jp/faculty/t_meibo/en/80077915.html
• [産業財産権] 生体内運動追跡装置 (2015)
  • 発明者名: 小泉憲裕, 李 東俊, 藤井達也, ほか
  • 権利者名: 小泉憲裕, 李 東俊, 藤井達也, ほか
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2015-040453
  • 出願年月日: 2015-03-02
• [産業財産権] 超音波診断システム (2015)
  • 発明者名: 窪田直人, 小泉憲裕, 浅野岳晴, ほか
  • 権利者名: 窪田直人, 小泉憲裕, 浅野岳晴, ほか
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2015-083067
  • 出願年月日: 2015-04-15