内視鏡下手術支援ローカル操作助手マニピュレータ

内窥镜手术支持局部手术辅助机械手

• 批准号: 21K03986
• 负责人: 河合 俊和
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Osaka Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03986/
• 关键词: 医用ロボット; マニピュレータ機構; 遠隔中心; ガングリップ; Mask R-CNN; 斜交関節; 音声操作; タッチパネル操作; 術具マニピュレータ; ローカル操作インタフェース

本研究では，執刀医の補助ツールとして小型で分散できるローカル操作マニピュレータの実現を目指して，患者と共存し医師と協働するマニピュレータの機構や制御に関する基盤技術を確立すべく，内視鏡下手術支援ローカル操作助手マニピュレータの構築と評価を目的としている．本年度は，初年度の成果を生かした，新たな機構や操作系について以下の成果を得た．（１）多段ギアトレインをラックギアに沿わせてボールねじで直動させ，出力ギアの回転角度と遠隔中心RCMであるピボット回転角度が一致する機構，およびベルト・プーリの鉗子直動機構を連動させピボットからの一定距離を保つ円運動の制御を備える3自由度の鉗子マニピュレータを開発した．位置決め精度，機構たわみなどの機構特性を計測して，医師が本マニピュレータを手動およびスイッチ操作して臓器モデルをハンドリングしながらスムーズに剥離切開できることを確認した．（２）親指操作する平面配置した二対のボタンスイッチと，人差し指で操作するロッカスイッチを備えるガングリップ形状の操作インタフェースを考案した．また，DCサーボモータとスイッチ操作インタフェースを接続して制御システムを自動で立ち上げる，ラズベリーパイ組み込み系を構築した．タスク操作における所要時間を計測し，医師評価による提案システムの利点と要望を確認した．（３）執刀医が操る腹壁上の鉗子のシャフト部分をMask R-CNNを用いて画像認識し，RGB画像とDepth画像から検出した鉗子シャフト領域を矩形で近似して両端点の三次元位置座標を取得するシステムを構築した．手術映像6例と模擬環境映像から作成した1000枚以上の学習データについて評価指標APが0.86であること，認識時間は300msであること，矩形近似と端点座標取得に13ms要することを確認した．深層学習と近似手法に関する知見を得て課題を明らかにした．

This study で は, cutter medical の subsidies ツ ー ル と し て scattered small で で き る ロ ー カ ル operation マ ニ ピ ュ レ ー タ の be presently を refers し て, patients と coexistence と し physicians association 働 す る マ ニ ピ ュ レ ー タ の institutions や suppression に masato す る base plate technology を establish す べ く, Endoscopic surgery under support ロ ー カ ル operation assistant マ ニ ピ ュ レ ー タ の build と review 価 を purpose と し て い る. This year を, the first year <s:1> achievements を gave birth to を た, the new たな institution や operation system に を て て て て て the following <s:1> achievements を obtained た. (1) more ギ ア ト レ イ ン を ラ ッ ク ギ ア に along わ せ て ボ ー ル ね じ で straight moving さ せ, output ギ ア の planning back Angle と remote center RCM で あ る ピ ボ ッ ト planning back Angle が consistent す る institutions, お よ び ベ ル ト · プ ー リ の gripper mechanism を straight moving さ せ ピ ボ ッ ト か ら を keep a certain distance の つ has drifted back towards &yen; sports の suppression を prepared え る 3 dof の pliers マ ニ ピ ュ レ ー タ を open 発 し た. Location め precision and institutions た わ み な ど の institutions features を measuring し て, physicians が this マ ニ ピ ュ レ ー タ を manual お よ び ス イ ッ チ operation し て viscera モ デ ル を ハ ン ド リ ン グ し な が ら ス ム ー ズ に dissection incision で き る こ と を confirm し た. (2) refers to operating す る planar configuration し た two polices の ボ タ ン ス イ ッ チ と, poor people し refers to で す operation る ロ ッ カ ス イ ッ チ を prepared え る ガ ン グ リ ッ プ shape の operation イ ン タ フ ェ ー ス を test case し た. ま た, DC サ ー ボ モ ー タ と ス イ ッ チ operation イ ン タ フ ェ ー ス を meet 続 し て suppression シ ス テ ム を で automatically set on ち げ る, ラ ズ ベ リ ー パ イ group み 込 み department を build し た. The time required for the タス and における operations を is measured by を. The physician 's evaluation of the 価による proposal システム and the <s:1> illy points と need to be confirmed by を. (3) cutter medical が fuck る の forceps on the abdominal wall の シ ャ フ ト part を Mask R - CNN を with い て portrait know し, RGB portrait と portraits the Depth か ら 検 out し た pliers シ ャ フ を rectangular で ト field approximation し て struck endpoint の three dimensional position coordinates を す る シ ス テ ム を build し た. Surgery image 6 と simulation environment image か ら made し た study more than 1000 pieces of の デ ー タ に つ い て review 価 で AP が 0.86 あ る こ と, know time は 300 ms で あ る こ と, rectangular coordinates obtained approximate と endpoint に 13 ms to す る こ と を confirm し た. Deep learning と approximation technique に masato す る knowledge を must て subject を Ming ら か に し た.

项目成果

Intra-Abdominal Type Master Device for Teleoperated Laparoscopic Surgical Assistant Robot

腹腔内式遥控腹腔镜手术辅助机器人主控装置

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuma Mugitani;Toshikazu Kawai;Yuji Nishizawa;Atsushi Nishikawa;Noriyasu Iwamoto;Yuki Horise;Ken Masamune
• 通讯作者: Ken Masamune

スライダクランクと平行リンクの差動機構を備える鉗子マニピュレータ

具有滑块曲柄和平行连杆差动机构的镊子机械手

• 发表时间: 2022
• 作者: 大垣佑輔;河合俊和;西川敦;西澤祐吏;中村達雄
• 通讯作者: 中村達雄

音声操作する手術助手ロボットの姿勢制御

声控手术辅助机器人姿态控制

• 发表时间: 2021
• 作者: 江木勇太;河合俊和;西川敦;西澤祐吏;中村達雄
• 通讯作者: 中村達雄

手術助手ロボットを操作するガングリップ式スイッチの開発と評価

用于操作手术辅助机器人的枪握式开关的开发和评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 奥家拓海;河合俊和;西川敦;西澤祐吏;中村達雄
• 通讯作者: 中村達雄

ラックギアとギアトレイン機構を有する鉗子マニピュレータ

具有齿条和齿轮系机构的镊子机械手

• 发表时间: 2021
• 作者: 月本庸介;河合俊和;西川敦;西澤祐吏;中村達雄
• 通讯作者: 中村達雄