Development of an insertion force estimation system for the tip of therapeutic device in neuroendovascular intervention

神经血管介入治疗装置尖端插入力估计系统的开发

• 批准号: 21K09141
• 负责人: 永野 佳孝
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Aichi University 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-21K09141/
• 关键词: 脳神経外科; 脳血管内治療; 挿入力センサ; 摩擦; ヒステリシス; コイル塞栓術; 透視画像; カテーテル; 力センサ

本研究のコンセプトは、これまで術中に計測不可であった患者の血管内壁に作用する先端力を、計測可能なX線透視画像と体外にある治療デバイスの末端の挿入力とから推定することにある。本研究の具体的目的は研究1から5に分けられている。2022年度では、研究2、研究3、研究4について実施した。研究2では、2021年度に未実施として残っていたカテーテル形状設計アプリケーションへの総湾曲角度の計算機能を実現した。本アプリケーションの一通りの機能が実現できたため、全体的な使いやすさの向上に着手している。研究3では、ガイドワイヤ挿入力センサの検出ヒステリシスを、新規構造によって2021年度に実現した±0.02Nから±0.01Nへ低減できた。挿入力センサは、ワイヤをセンサヘッドにある湾曲した貫通穴へ通し、ワイヤに力を加えたときの湾曲方向に発生する力をロードセルで測定して挿入力に換算している。新規構造では、貫通穴の摩擦低減に使用していた軸受を、カテーテルと同一素材のチューブに置き換えた。軸受の場合、6個を配置した構成となっているためにワイヤと軸受の間に隙間ができるが、チューブではワイヤをすべて包むことができる。このため、ワイヤが貫通穴の中でたわむことがなくなり、検出ヒステリシスを低減できた。さらにチューブには医療用の低摩擦素材を用いたため、センサの高精度化と医療適合性の両方を実現することができた。研究4では、透視画像を用いて2次元形状のカテーテル画像の抽出機能を作成した。カテーテルにワイヤが未挿入のときは、透視画像にはカテーテルは写らず、カテーテルの先端と途中に取り付けてある金属マーカのみが撮影できる。そのため、特徴点検出で取得したマーカの座標を使ってカテーテルの形状推定機能を実装した。

In this study, we measured intraoperatively the force acting on the inner wall of a patient's blood vessel, measured the force acting on the distal end of a patient's blood vessel, and estimated the force acting on the distal end of a patient's blood vessel. The specific purpose of this study is to study 1 and 5 points. In 2022, the study 2, the study 3, and the study 4 were completed. Study 2: Computer performance of the design and implementation of the integrated curve angle in 2021 The function of this system is realized, and the whole system is started. Study 3: The new structure of the project will be implemented in 2021 and will be reduced by ±0.02N. The input force is converted into the input force by adding the input force to the input force. The new structure reduces friction by using the same material. In the case of shaft receiving, the configuration of the shaft receiving device is as follows: This is the first time I've ever seen a woman who's had sex with someone else. This is the first time that a medical low-friction material has been used. Study 4: How to create the extraction function of 2-D shape and perspective image The color of the picture is not clear, the color of the picture is not clear The function of shape estimation is implemented by obtaining the coordinates of the feature points.

项目成果

Development of a Force Sensor for a Neuroendovascular Intervention Support Robot System

神经血管介入支持机器人系统力传感器的开发

• DOI: 10.20965/jrm.2022.p1297
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Robotics and Mechatronics
• 影响因子: 1.1
• 作者: Tadauchi Hiroki;Nagano Yoshitaka;Miyachi Shigeru;Kawaguchi Reo;Ohshima Tomotaka;Matsuo Naoki
• 通讯作者: Matsuo Naoki

脳血管内治療用遠隔操作ロボットにおける挿入力センサの開発（第3報）

脑血管内治疗遥控机器人插入力传感器的研制（第三次报告）

• 发表时间: 2021
• 作者: 忠内洋樹，真野竜一，永野佳孝，宮地 茂，川口礼雄，大島共貴，松尾直樹