人体に対して頑健かつ高精度に追従する非侵襲超音波医療診断・治療統合システムの構築

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26289061
• 研究機関: 電気通信大学
• 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)
• 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, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90421932)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 医療ロボット / 医デジ化 / Me-DigIT / 医療技能の技術化・デジタル化 / 超音波診断・治療ロボット / 非侵襲超音波医療診断・治療統合システム / NIUTS / 強力集束超音波

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り、これに関連して得られた成果は以下の3つに集約される。（成果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。この実現のために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手法を新規開発した。（成果2）機構に関して、直観的に扱いやすい手持ち型の機構の実現。（成果3）制御に関して、より振動の少ない滑らかな動作の実現。具体的に本研究課題における主要な成果については、国際・国内特許出願（PCT/JP2015/075132、特願2017-040348）を行ない、医学および工学分野の国際一流ジャーナル、トップカンファレンス（IJMRCAS2016（IF=1.5）、ADV EXP MED BIOL2016（IF=2.0）、IJE（採録決定、IF=2.3）、ICRA2015、IROS2014、IROS2015）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。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28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] Novel and simple ultrasonographic methods for estimating the abdominal visceral fat area (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeharu asano, Naoto Kubota, Norihiro Koizumi, Kazunori Itani, Tsuyoshi Mitake, Kazuhito Yuhashi, Hongen Liao, Mamoru Mitsuishi, Shigemi Takeishi, Toshiaki Takahashi, Shin Ohnishi, Shiro Sasaki, Ichiro Sakuma and Takashi Kadowaki
  • 雑誌名: International Journal of Endocrinology (IJE) 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Servoing performance enhancement via a respiratory organ motion prediction model for a non-invasive ultrasound theragnostic system (2017)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Fujii, Norihiro Koizumi, Atsushi Kayasuga, Dongjun Lee, Hiroyuki Tsukihara, Hiroyuki Fukuda, Kiyoshi Yoshinaka, Takashi Azuma,Hideyo Miyazaki, Naohiko Sugita, Kazushi Numata, Yukio Honma, Yoichiro Matsumoto, Mamoru Mitsuishi
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics (JRM) 巻: 29 ページ: 434-446
  • DOI: 10.20965/jrm.2017.p0434
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Construction of kidney phantom model with acoustic shadow by rib bones and respiratory organ motion (2017)
  • 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: AIP Conference Proceedings 巻: 1821 ページ: 1-5
  • DOI: doi.org/10.1063/1.4977651
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of the Pain and Local Tenderness in Bone Metastasis treated with Magnetic Resonance-guided Focused Ultrasound Surgery（MRgFUS） (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Namba, Motohiro Kawasaki, Tomonari Kato, Toshikazu Tani, Takahiro Ushida, and Norihiro Koizumi
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1821 ページ: 1-5
  • DOI: dx.doi.org/10.1063/1.4977660
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ultrasound image based visual servoing for moving target ablation by high intensity focused ultrasound (2016)
  • 著者名/発表者名: Joonho Seo, Norihiro Koizumi, Mamoru Mitsuishi, and Naohiko Sugita
  • 雑誌名: International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery (IJMRCAS) 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1002/rcs.1793
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Focused ultrasound and Lithotripsy (2016)
  • 著者名/発表者名: Teiichiro Ikeda, Shin Yoshizawa, Norihiro Koizumi, Mamoru Mitsuishi, and Yoichiro Matsumoto
  • 雑誌名: Advances in Experimental Medicine and Biology (ADV EXP MED BIOL) 巻: 880 ページ: 113-129
  • DOI: 10.1007/978-3-319-22536-4_7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 超音波を用いた内臓脂肪面積計測の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 窪田直人, 中川 徹, 小泉憲裕, 佐久間一郎, 門脇 孝
  • 雑誌名: MEDIX 巻: 65 ページ: 11-13
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] 超音波による診断・治療統合技術ー医デジ化（Me-DigIT）による医療技能／技術の再構築ー (2016)
  • 著者名/発表者名: 小泉憲裕, 月原弘之, 松本洋一郎, 光石 衛
  • 雑誌名: 電気評論 巻: 101 ページ: 12-16
  • オープンアクセス
• [学会発表] ロバストかつ高精度な超音波ガイドRFA 治療支援システムの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 近藤亮祐，小泉憲裕，冨田恭平，西山 悠，月原弘之，福田浩之，沼田和司， 光石 衛，松本洋一郎
  • 学会等名: 日本超音波医学会第 90 回学術集会
  • 発表場所: 栃木県総合文化センター（栃木県・宇都宮市）
  • 年月日: 2017-05-26 – 2017-05-28
• [学会発表] 肝線維化の定量化を目的とするテクスチャ解析を用いたアーチファクトの分類手法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 源田達也，小泉憲裕，大塚研秀，近藤亮祐，冨田恭平，西山 悠，坂無英徳， 熊川まり子，松本直樹，小川眞広
  • 学会等名: 日本超音波医学会第 90 回学術集会
  • 発表場所: 栃木県総合文化センター（栃木県・宇都宮市）
  • 年月日: 2017-05-26 – 2017-05-28
• [学会発表] 可搬型超音波体動補償装置の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 江浦史生, 小泉憲裕, 冨田恭平, 近藤亮祐, 相澤理佳
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
  • 発表場所: ビッグパレットふくしま（福島県・郡山市）
  • 年月日: 2017-05-10 – 2017-05-13
• [学会発表] 医療用超音波のための音響シャドウを除去した臓器合成画像モデル (2017)
  • 著者名/発表者名: 細井 泉澄, 小泉憲裕, 西山 悠, 月原弘之, 宮嵜英世, 葭仲 潔, 光石 衛
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
  • 発表場所: ビッグパレットふくしま（福島県・郡山市）
  • 年月日: 2017-05-10 – 2017-05-13
• [学会発表] 高次局所自己相関特徴を用いた動的テンプレートマッチングによる超音波ガイド腫瘍追従手法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 近藤亮祐, 小泉憲裕, 冨田恭平, 西山 悠, 福田浩之, 月原弘之, 沼田和司, 松本洋一郎, 光石 衛
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
  • 発表場所: ビッグパレットふくしま（福島県・郡山市）
  • 年月日: 2017-05-10 – 2017-05-13
• [学会発表] 非侵襲超音波診断治療統合システムのためのロバストかつ高精度な患部追従手法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 冨田恭平, 小泉憲裕, 栢菅篤, 西山 悠, 月原弘之, 宮嵜英世, 葭仲 潔, 光石 衛
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
  • 発表場所: ビッグパレットふくしま（福島県・郡山市）
  • 年月日: 2017-05-10 – 2017-05-13
• [学会発表] ロボットビジョン技術が実現する肝線維化および肝硬変の定量評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 泉憲裕，近藤亮祐，源田達也，冨田恭平，西山 悠，坂無英徳，熊川まり子，松本直樹，小川眞広
  • 学会等名: 第41回超音波ドプラ・新技術研究会
  • 発表場所: 東医健保会館（東京都・新宿区）
  • 年月日: 2017-03-25 – 2017-03-25
• [学会発表] 超音波画像における音響シャドウを除去した臓器合成モデルの構築法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 細井泉澄, 小泉憲裕, 栢菅 篤, 冨田恭平, 西山 悠, 月原弘之, 福田浩之, 葭中 潔, 斎藤 季, 宮崎英世, 杉田直彦, 沼田和司, 本間之夫, 松本洋一郎, 光石 衛
  • 学会等名: 2017年度精密工学会春季大会学術講演会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 矢上キャンパス（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-13 – 2017-03-15
• [学会発表] Construction methodology for non-invasive ultrasound theragnostic system by medical digitalization (2016)
  • 著者名/発表者名: Norihiro Koizumi, Hiroyuki Tsukihara, Kiyoshi Yoshinaka, Hideyo Miyazaki, Hiroyuki Fukuda, Kazushi Numata, Yukio Homma, Yoichiro Matsumoto, and Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the Acoustical Society of America and Acoustical Society of Japan
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2016-11-28 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] Robust servoing method for renal stones/tumors for the noninvasive ultrasound theragnostic system (2016)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Kayasuga, Norihiro Koizumi, Kyohei Tomita, Yu Nishiyama , Hiroyuki Tsukihara, Hiroyuki Fukuda, Kiyoshi Yoshinaka, Takashi Azuma, Hideyo Miyazaki, Naohiko Sugita, Kazushi Numata, Yukio Honma, Yoichiro Matsumoto, and Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the Acoustical Society of America and Acoustical Society of Japan
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2016-11-28 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] Liver tracking system utilizing template matching and energy function in high intensity focused ultrasound/radio frequency ablation therapy (2016)
  • 著者名/発表者名: Kyohei Tomita, Norihiro Koizumi, Ryosuke Kondo, Atsushi Kayasuga, Yu Nishiyama, Hiroyuki Tsukihara, Hiroyuki Fukuda, Kazushi Numata, Yoichiro Matsumoto, and Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the Acoustical Society of America and Acoustical Society of Japan
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2016-11-28 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] An ultrasound guided monitoring system for high intensity focused ultrasound and radio frequency ablation therapies (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Kondo, Norihiro Koizumi, Kyohei Tomita, Atsushi Kayasuga, Yu Nishiyama, Hiroyuki Tsukihara, Hiroyuki Fukuda, Kazushi Numata, Yoichiro Matsumoto, and Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the Acoustical Society of America and Acoustical Society of Japan
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2016-11-28 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] HIFU 治療の高速・高精度化を実現する運動・変形する臓器の抽出・追従技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 栢菅 篤, 小泉憲裕, 冨田恭平, 西山 悠, 月原弘之, 福田浩之, 葭中 潔, 東 隆, 宮嵜 英世, 杉田 直彦, 沼田和司, 本間之夫, 松本洋一郎, 光石 衛
  • 学会等名: 第15回日本超音波治療研究会
  • 発表場所: 東京女子医科大学・早稲田大学連携先端生命医科学研究教育施設 TWIns（東京都・新宿区）
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-12
• [学会発表] 肝癌 HIFU 治療の安全性と有効性についてー5-ALA 併用による肝癌 HIFU 治療も含め (2016)
  • 著者名/発表者名: 福田浩之, 沼田和司, 道端信貴, 前田 慎, 田中克明, 貝沼 修, 山口武人, 竜 崇正, 小泉憲裕, 葭仲 潔, 高橋 究, 石塚昌宏, 田中 徹
  • 学会等名: 第15回日本超音波治療研究会
  • 発表場所: 東京女子医科大学・早稲田大学連携先端生命医科学研究教育施設 TWIns（東京都・新宿区）
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-12
• [学会発表] 音響シャドウ存在下において変形・回転する臓器内の患部に対する追従ロバスト性の向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 栢菅 篤（発表者），小泉憲裕，冨田恭平, 月原弘之，福田浩之，葭仲 潔，東 隆，宮嵜英世，杉田直彦，沼田和司，本間之夫，松本洋一郎，光石 衛
  • 学会等名: 第34回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学小石川キャンパス（山形県・山形市）
  • 年月日: 2016-09-07 – 2016-09-09
• [学会発表] 超音波ガイド下HIFU治療の高速・高精度化を実現する体動補償技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小泉憲裕, 月原弘之, 福田浩之, 宮嵜英世, 沼田和司, 光石 衛
  • 学会等名: 日本ハイパーサーミア学会第33回大会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2016-09-02 – 2016-09-03
• [学会発表] 生体に対してロバスト性を有する非侵襲超音波診断・治療統合システムに関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 李 東俊，小泉憲裕，栢菅 篤，月原弘之，福田浩之，葭仲 潔，東 隆，宮嵜英世，杉田直彦，沼田和司，本間之夫，松本洋一郎，光石 衛
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-06-08 – 2016-06-11
• [備考] 小泉 憲裕の研究ブログ
  • URL: http://blog2009nkoizumi.japanprize.jp/
• [備考] 電気通信大学 小泉研究室
  • URL: http://www.medigit.mi.uec.ac.jp/
• [備考] 電気通信大学 教員紹介（小泉 憲裕）
  • URL: http://kjk.office.uec.ac.jp/Profiles/71/0007004/profile.html
• [産業財産権] 生体内運動追跡装置 (2017)
  • 発明者名: 小泉憲裕, ほか
  • 権利者名: 小泉憲裕, ほか
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2017-040348
  • 出願年月日: 2017-03-03