CT透視下IVR用針穿刺ロボットにおける半自動穿刺システムの開発

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我々はCTガイド下針穿刺ロボットを研究開発している。これまでの研究により，術者が本ロボットを遠隔操作することで精度良く標的に穿刺できることを，ファントム試験ならびに動物試験などの非臨床試験で実証している。2018年度にはFirst-in-human臨床試験を実施し、本ロボットは臨床での使用も可能であることを確認した。本ロボットはこれまで、術者が専用のコントローラを操作してロボットのすべての動きを遠隔操作するものであった。そこで本研究では，我々はロボットによる針穿刺を段階的に自動化することを目指した。まず，医師が用手で針穿刺を行う際にどのように軌道修正を行っているのかについてのデータ解析を行い、適切なフィードバックを実施するための指針を得た。また、ロボットを用いた穿刺手技のうち、針先を刺入点へと移動させるターゲティング行程、および狙った標的へ向け針を挿入する穿刺行程において、一部を自動化する半自動化穿刺システムを開発した。さらに，本ロボットにより針穿刺を行っている最中に発生する針のたわみを除去するためのロボット制御アルゴリズムを開発した。針のたわみはロボットアーム先端に取り付けた力センサーにより検出される。はりのたわみ量は片持ち梁としてモデル化され，たわみを最小化するロボットの位置姿勢を求める。これらの計算は、ロボット内部の計算機および操作インタフェースのソフトウェアとして実装されており，ロボットが計算に基づいて動作する。本研究で開発した以上のシステムの有効性や妥当性は、岡山大学病院のIVRセンターにおいてファントム実験を実施することで検証した。