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2016 年度 実績報告書

MR・超音波統合画像誘導による標的追尾ワンステップ穿刺支援ロボットの構築

研究課題

研究課題/領域番号 26282145
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, 神経難病研究センター, 客員教授 (60220042)

研究分担者 仲 成幸  滋賀医科大学, 医学部, 准教授 (10359771)
村上 耕一郎  滋賀医科大学, 医学部, 非常勤講師 (30572763)
山田 篤史  滋賀医科大学, バイオメディカルイノベーションセンター, 特任助教 (40534334)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード低侵襲手術 / 手術ロボット / 画像ナビゲーション / MR画像 / 超音波画像
研究実績の概要

前年度の報告書にも記載したとおり、このロボットシステムの開発環境であったGE社の1.5T MRシステムが27年度途中に廃棄されたため、シーメンス社の3Tシステムへの移行を余儀なくされ、研究計画に大幅の遅れが生じてしまった。28年度は、この新しい環境に適合するためのソフトウェア開発に取り組んだ。懸案の超音波画像とMR画像を重畳表示するソフトウェア開発は順調に進み、その成果はボストンでの国際シンポジウムで発表した。また、この3Tという高磁場の環境においても、ロボットによるナビゲーションは十分な穿刺精度を得ることができ、その成果は29年度スペインでの国際学会で発表する予定である。このシステムの有効性を実証するため、本研究の最終目標である動物実験をウサギを用いて試みることにした。これまでロボットのハンドピースに固定する超音波プローブとして、その小型の形状からセクター型のプローブを用いてきており、ファントムでは良好な画像を得ることができていた。しかしこのプローブは10~15cm程度の深さでは良好な感度を有するものの、ウサギのような中型動物に適用しても、浅い部分では十分な感度が得られなかった。このためコンベックス型やリニアー型など、他の種類のプローブをロボットハンドピースに固定して使用できるアダプターを製作し、それぞれのプローブを用いた様々の深度設定に対しても適用できるソフトウェア開発に取り組んでいるところで、その完成を待ち、動物実験を行う計画をしている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

上記のとおりロボットシステムを開発する環境が、GE社の1.5TのMR装置からシーメンス社の3Tの装置へ移行せざるを得なくなってしまった。このロボットシステムは本研究計画開始以前から、別の科研費の補助を受けて開発を続けてきたものであり、磁場強度、装置の寸法、撮像法や画像フォーマットなどの条件が大きく変わったため、システムの再構築を余儀なくされ研究計画全体に大きな遅れが生じてしまった。このために1年間の期間延長を申請し、すでに承認を受けている。

今後の研究の推進方策

ロボットシステム自体は、すでに十分な精度に到達している。研究期間の延長の承認を受けた29年度には、セクター型、コンベックス型、リニアー型など、多種の超音波プローブをロボットと組み合わせて利用できるロボットシステムを完成させ、それぞれのプローブを使用する環境で、様々の超音波画像深度設定に対しても適合し、MR画像と超音波画像の重畳表示が可能なソフトウェアを完成させ、その有用性を実証するために、ウサギを用いた動物実験を行う。
MR装置の変更により、研究期間は延長してしまったが、その結果色々なMR装置に適合できることが実証され、標的の深さにより、多種の超音波プローブも選択して使用することのできる汎用性の高い画像誘導穿刺ロボットシステムとしてより臨床応用に近づけたいと考えている。

次年度使用額が生じた理由

MR装置の撤去により研究計画が大幅に遅れたため、研究期間の1年間の延長を申請してすでに承認を得ている。延長された研究期間内の研究成果の発表を含めた経常的な経費が必要とされるため。

次年度使用額の使用計画

システムの改造、ソフトウェア開発、有効性の検証のための動物実験、成果発表などに使用する。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] 内視鏡や針に利用可能な弾性アームに基づく屈曲・伸展機構2017

    • 著者名/発表者名
      山田篤史、仲成幸、森川茂廣、谷徹
    • 雑誌名

      日本コンピュータ外科学会誌

      巻: 19 ページ: 5-16

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Eye-hand coordination analysis according to surgical process in laparoscopic surgery training.2016

    • 著者名/発表者名
      Marutani T, Tanaka HT, Shimada N, Komori M, Kurumi Y, Morikawa S.
    • 雑誌名

      Smart Innovation, Systems and Technologies.

      巻: 45 ページ: 237-247

    • DOI

      10.1007/978-3-319-23024-5_22

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Amyloid imaging using fluorine-19 magnetic resonance imaging (19F-MRI).2016

    • 著者名/発表者名
      Tooyama I, Yanagisawa D, Taguchi H, Kato T, Hirao K, Shirai N, Sogabe T, Ibrahim NF, Inubushi T, Morikawa S.
    • 雑誌名

      Ageing Research Reviews

      巻: 30 ページ: 85-94

    • DOI

      10.1016/j.arr.2015.12.008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Network-Based Minimally Invasive VR Surgery Simulator.2016

    • 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: 220 ページ: 403-406

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Active and Passive Haptic Training Approaches in VR Laparoscopic Surgery Training.2016

    • 著者名/発表者名
      Marutani T, Kato T, Tagawa K, Tanaka HT, Komori M, Kurumi Y, Morikawa S.
    • 雑誌名

      Stud Health Technol Inform.

      巻: 220 ページ: 215-218

    • 査読あり
  • [雑誌論文] MRIと超音波画像を併用した穿刺ナビゲーションシステムの有用性と精度評価2016

    • 著者名/発表者名
      山田篤史、仲成幸、谷徹、森川茂廣
    • 雑誌名

      日本コンピュータ外科学会誌

      巻: 18 ページ: 262-263

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 高磁場対応軟性内視鏡を用いたリアルタイムMR画像誘導ナビゲーションシステムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      山田篤史、仲成幸、森川茂廣、谷徹
    • 雑誌名

      日本コンピュータ外科学会誌

      巻: 18 ページ: 352-353

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A Real-Time MR Image-Guided Surgical Navigation System for a MR-Compatible High Definition Flexible Endoscope.2016

    • 著者名/発表者名
      Yamada A, Naka S, Morikawa S, Tani T.
    • 学会等名
      12th Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS2016)
    • 発表場所
      Daejeon, Korea
    • 年月日
      2016-10-14 – 2016-10-15
    • 国際学会
  • [学会発表] A Hybrid Image Navigation System with MR and Ultrasound to Assist Needle Puncture.2016

    • 著者名/発表者名
      Yamada A, Naka S, Tokuda J, Tani T, Morikawa S.
    • 学会等名
      11th Interventional MRI Symposium.
    • 発表場所
      Baltimore, USA
    • 年月日
      2016-10-07 – 2016-10-08
    • 国際学会
  • [学会発表] MR Image Guided Surgical System with MR Compatible High Definition Flexible Endoscope - Initial Animal Study -2016

    • 著者名/発表者名
      3.Naka S, Yamada A, Tani S, Murakami K, Tokuda J, Hata N, Morikawa S, Tani T.
    • 学会等名
      11th Interventional MRI Symposium.
    • 発表場所
      Baltimore, USA
    • 年月日
      2016-10-07 – 2016-10-08
    • 国際学会
  • [学会発表] An MR compatible robot system using MR and ultrasound images to assist image guided puncture.2016

    • 著者名/発表者名
      Morikawa S, Yamada A, Naka S, Murakami K, Tani T.
    • 学会等名
      第44回日本磁気共鳴医学会大会
    • 発表場所
      さいたま市
    • 年月日
      2016-09-09 – 2016-09-11
  • [学会発表] リアルタイムMR イメージングと高磁場対応高解像度軟性内視鏡を組み合わせた低侵襲ナビゲーションシステムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      山田篤史,仲成幸,森川茂廣,谷徹
    • 学会等名
      LIFE 2016(日本機械学会,日本生活支援工学会,ライフサポート学会 合同開催)
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2016-09-04 – 2016-09-06
  • [学会発表] アルツハイマー病の病態解明のためのフッ素MRI によるダブルプローブイメージング法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      柳沢大治郎、Nor Faeizah Ibrahim、田口弘康、森川茂廣、遠山育夫
    • 学会等名
      第11回日本分子イメージング学会学術集会
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2016-05-28 – 2016-05-29

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公開日: 2018-01-16  

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