| 研究課題/領域番号 |
26289061
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
小泉 憲裕 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (10396765)
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| 研究分担者 |
川崎 元敬 高知大学, 医歯学系, 講師 (50398054)
月原 弘之 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50431862)
牛田 享宏 愛知医科大学, 医学部, 教授 (60304680)
葭仲 潔 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (90358341)
東 隆 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90421932)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 医療ロボット / 医デジ化 / Me-DigIT / 超音波診断・治療 / 非侵襲超音波診断・治療統合システム / 体動補償 / NIUTS / 強力集束超音波 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、人体レベルで頑健かつ高精度に動作する非侵襲超音波医療診断・治療統合システムの構築法を確立することであった。具体的に、つぎの2つの診断・治療支援を対象に下記の5つの作業手順を順次遂行する。
(i) 腎がん・腎結石の診断・治療、（ii）肝臓がんの診断・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。
上記の作業ステップのうち、本年度は(3)および(4)を中心に行ない、ヒトの腎臓に対して1mm、肝臓においても1.3mmの臓器追従精度を実現した。顕微鏡は微細なものを巨視的に解析できるようにした。本システムは運動する臓器をあたかも静的なものとして観察・操作できるようにする。これにより既存の医療機器や医療技能をだれもが容易に扱うことを可能にする。
本研究課題における主要な成果については国際特許出願（PCT/JP2015/075132）を行ない、医療ロボットのトップカンファレンス（ICRA2014、IROS2014、2015、いずれも採択率30-40パーセント程度）で発表、きわめて高い評価を得てきた。また、医療ロボットのDa Vinchiで有名なIntuitive Surgical社の研究者が執筆した国際一流誌（IJMRCAS）のReview Articleに半ページにもわたって紹介、超音波分野のトップジャーナルであるIEEE TUFFCのReview articleにおいても、超音波治療のための体動補償システムの代表的研究のひとつとして筆頭で紹介されるなど、国際的に大きな着目を集めつつある。ほかにも超音波診断・治療ロボットの構築法について概説した総説が日本設計工学会の学会賞を受賞したり、日本経済新聞の科学技術面で研究紹介され、大きな反響を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究課題は、人体レベルで頑健かつ高精度に動作する非侵襲超音波医療診断・治療統合システムの構築法を確立することであり、つぎの2つの診断・治療支援を対象に下記の5つの研究手順を順次遂行してきた。
(i) 腎がん・腎結石の診断・治療、（ii）肝臓がんの診断・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。
本年度は上記の(3)、(4)の手順を中心に研究を遂行、実際のヒトの腎臓に対して1mm、肝臓においても1.3mmの臓器追従精度を実現した。われわれの実現したシステムは体動の実に90パーセントを補償することができ、静的な世界で診断・治療手技を行なえることから、既存の医療機器や診断・治療手技を国内のみならず海外にも普及することができるものと大きく期待されている。
本研究課題における主要な成果については国際特許出願（PCT/JP2015/075132）を行ない、医療ロボットのトップカンファレンス（ICRA2014、IROS2014、2015、いずれも採択率30-40パーセント程度）で発表、きわめて高い評価を得てきた。また、医療ロボットのDa Vinchiで有名なIntuitive Surgical社の研究者が執筆した国際一流誌（IJMRCAS）のReview Articleに半ページにもわたって紹介、超音波分野のトップジャーナルであるIEEE TUFFCのReview articleにおいても、超音波治療のための体動補償システムの代表的研究のひとつとして筆頭で紹介されるなど、国際的に大きな着目を集めつつある。ほかにも超音波診断・治療ロボットの構築法について概説した総説が日本設計工学会の学会賞を受賞したり、日本経済新聞の科学技術面で研究紹介され、大きな反響を得た。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究課題は、人体レベルで頑健かつ高精度に動作する非侵襲超音波医療診断・治療統合システムの構築法を確立することであり、つぎの2つの診断・治療支援を対象に下記の5つの研究手順を順次遂行してきた。
(i) 腎がん・腎結石の診断・治療、（ii）肝臓がんの診断・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。
本年度は上記の(4)、(5)の手順を中心に研究を遂行、実際のヒトの腎臓に対して1mm、肝臓においても1.3mmの臓器追従精度を実現した。われわれが開発する，トラッキングシステムの臨床現場での応用展開とその有用性についても多くの反響が寄せられている。
上記の研究を遂行するなかで、以下の3点の課題が新規に抽出された。（課題1）画像処理アルゴリズムに関して追従精度の向上のみならず、治療にともなう患部の見え方の変化，臓器の変形・回転，ろっ骨等による音響シャドウの影響の低減，撮像断面の変化等に対して頑健に動作する患部追従・モニタリング手法の実現（課題2）機構に関して、直感的に扱いやすい手持ち型の機構の実現（課題3）制御に関して、より振動の少ないなめらかな動作の実現。
本研究では今後、下記のアプローチから上記課題の解決を図る。（解決アプローチ1）画像処理アルゴリズムにおいては、超音波画像のテクスチャのみならず形状情報を利用した追従アルゴリズムの開発を行なう。（解決アプローチ2）機構に関しては小型・軽量で医師にとって扱いやすい機構の設計・開発を行なう。（解決アプローチ3）制御に関しては、追従性を損なうことなくなめらかな動作を実現する制御手法の開発を行なう。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究遂行上必要な、臓器運動を高精度に同定するための超音波診断装置のリース代金を翌年度計上する必要が生じたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度以降、超音波診断装置のリース代金やこれに付随する消耗品等に活用する予定である。
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