Development of control method for surgical robot considering surgeon's trial and individual difference

考虑外科医生试验和个体差异的手术机器人控制方法开发

• 批准号: 21K18075
• 负责人: 三浦 智
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K18075/
• 关键词: 手術支援ロボット; 医療ロボティクス; 医療福祉ロボティクス

本研究では、手術精度や医師の関節エネルギー、脳活動における試行毎・個人毎のバラツキを合理的に考慮して、ロボットの制御設計を最適化する。制御変数は、マニピュレータの各関節の弾性係数や減衰係数、ポート位置などである。次の（A）～（C）を実施する（図2）。（A）VR環境内で多様な構造や制御系のロボットを複数人・複数回操作し、そのバラツキに最も合う確率分布モデルを明らかににする。（B）明らかにした確率分布モデルを基に信頼性設計理論を用いて、関節エネルギーや手術精度に対する各制御変数の影響のしやすさを明らかにする。（C）満足化トレードオフ法を用いて、手術精度と関節エネルギー、脳活動のバランスを合理的に決定した最適解を導出し、VRの再現実験で検証する。2022年度は、手術支援シミュレータの改良を行った。これまでは片手のみにあった力覚を両手に力覚が返ってくるように改良した。また、従来のシミュレータでは特定の手術に絞ることができずにいたが、大腸切除術にターゲットを絞り、視覚的な術環境の構築、および、大腸の歪応答曲線に一致した力覚を返すようなシステムを開発した。力覚の一致に関しては先行研究の歪応答曲線に合うような関数を導出し、その関数に合わせて力覚が返るようなシステムである。また、操作時の計測を円滑に実施するために、脳計測装置や慣性式モーションキャプチャを揃え、充実した計測環境を構築できた。これにより多様な人やロボット構造をテスト可能となった。

This study で は や, surgical precision physicians の masato section エ ネ ル ギ ー, 脳 に お け る trial, in their individual in their の バ ラ ツ キ を reasonable に consider し て, ロ ボ ッ ト の を suppression design optimization す る. The control of the variable ニピュレ, ニピュレ タ タ タ タ <s:1>, <s:1> the elasticity coefficient of each link や, the attenuation coefficient, and the ポ ト ト position な な である. The next を (A) to (C) を practice する (figure 2). で VR environments (A) more than others in な tectonic や suppression is の ロ ボ ッ ト を plural, the plural operation し back, そ の バ ラ ツ キ に most も う probabilistic distribution モ デ ル を Ming ら か に に す る. (B) Ming ら か に し た probabilistic distribution モ デ ル を base に letter を 頼 design theory with い て, masato エ ネ ル ギ ー や surgical precision に す seaborne る the suppression - number の affect の し や す さ を Ming ら か に す る. (C) against foot ト レ ー ド オ を フ method with い て, surgical precision と masato section エ ネ ル ギ ー, 脳 の バ ラ ン ス を reasonable に decided し た を し derived the optimum solution, VR の representation be 験 で 検 card す る. In 2022, ュレ, surgical support シ, ュレ, タ <s:1> improved を operations った. <s:1> れまで みにあった the force of the hand みにあった 覚を the force of the two hands に 覚が return ってくるように improvement た. ま た, 従 の シ ミ ュ レ ー タ で は specific の surgery に ground る こ と が で き ず に い た が, colon resection に タ ー ゲ ッ ト を heave の り, regard 覚 な environment construct, お よ び, e. の slanting 応 a curve に consistent し た force 覚 を return す よ う な シ ス テ ム を open 発 し た. Force 覚 の consistent に masato し て は leading research の slanting 応 に answer curves う よ う な masato を export し, そ の masato number に close わ せ て force 覚 が return る よ う な シ ス テ ム で あ る. ま た, operation is の measuring を has drifted back towards &yen; slippery に be applied す る た め に, 脳 や inertial measuring device type モ ー シ ョ ン キ ャ プ チ ャ を Jian え, charge be し た measuring environment を construct で き た. Youdaoplaceholder2 れによ な multiple な human やロボット constructs をテスト possibly となった.

项目成果

Small-Scale Human Impact Anthropomorphic Test Device Using the Similarity Rule.

使用相似规则的小型人体影响拟人测试装置。

• DOI: 10.1109/tie.2020.3003590
• 发表时间: 2021
• 期刊: IEEE Transactions on Industrial Electronics
• 影响因子: 7.7
• 作者: Satoshi Miura;Souhei Takahashi;Victor Parque;Tomoyuki Miyashita
• 通讯作者: Tomoyuki Miyashita

Brain activation measurement for motion gain decision of surgical endoscope manipulation

• DOI: 10.1002/rcs.2371
• 发表时间: 2022-02-06
• 期刊: INTERNATIONAL JOURNAL OF MEDICAL ROBOTICS AND COMPUTER ASSISTED SURGERY
• 影响因子: 2.5
• 作者: Miura，Satoshi;Kaneko，Taisei;Fujie，Masakatsu G.
• 通讯作者: Fujie，Masakatsu G.

Shape optimization of a three-dimensional membrane-structured solar sail using an angular momentum unloading strategy

• DOI: 10.1016/j.asr.2020.12.036
• 发表时间: 2021-03-31
• 期刊: ADVANCES IN SPACE RESEARCH
• 影响因子: 2.6
• 作者: Miura, Satoshi;Saito, Kazuki;Miyashita, Tomoyuki
• 通讯作者: Miyashita, Tomoyuki

Virtual Shadow Drawing System Using Augmented Reality for Laparoscopic Surgery

使用增强现实技术进行腹腔镜手术的虚拟阴影绘制系统

• DOI: 10.14326/abe.11.87
• 发表时间: 2022
• 期刊: Advanced Biomedical Engineering
• 影响因子: 1
• 作者: Miura Satoshi;Seki Masaki;Koreeda Yuta;Cao Yang;Kawamura Kazuya;Kobayashi Yo;Fujie Masakatsu G.;Miyashita Tomoyuki
• 通讯作者: Miyashita Tomoyuki

手首周りの身体性を取り入れたインタフェースの操作のためのニューラルネットワークの活用に関する研究

研究使用神经网络来操作结合手腕周围物理性的界面

• 发表时间: 2021
• 作者: 加来裕貴;Satoshi Miura;宮下朋之
• 通讯作者: 宮下朋之