Development of haptic forceps equipped with gliosis discrimination function

本研究の目的は、脳腫瘍手術において安全に最大限の腫瘍摘出を行うために、正常脳組織と脳腫瘍、グリオーシスの硬さの違いを判別する手術器具を開発することである。具体的には、硬さを伝達する技術であるハプティクス技術を搭載した力触覚鑷子に、人工知能技術を利用した腫瘍、グリオーシス判別機能を搭載する。グリオーシス判別機能搭載の前提として、力触覚鑷子によって正常脳、腫瘍の判別ができることが必要となる。令和3年度はマウスの脳腫瘍モデルにおいて、安定して硬さの測定ができる条件を決定した。令和4年度はその測定条件において正常脳と種々のマウス脳腫瘍モデルの硬さ測定を行い、それらの違いを再現性を持って判別できるかを検証した。具体的には、U87以外にグリオーマ細胞株であるSF126、U251、髄膜腫細胞株であるIOMM-Lee、HKBMMをヌードマウスの前脳に移植し、形成された腫瘍および正常脳の硬さ測定を行った。腫瘍の大きさはIVISを用いてモニターした。腫瘍の位置は蛍光顕微鏡で確認し、鑷子を深さ5mmで腫瘍に挿し、幅4mmからコンピューター制御下で狭めて行き、反力を測定した。2回挟んで、鑷子を取り出すことを1サイクルとして2サイクル測定を行った。 結果として、正常脳と比較して腫瘍モデルのほうが有意に硬いことが示され、更にグリオーマに比べて髄膜腫が硬いことが示された。この結果は、学会にて報告し、現在論文化を進めている。今後はグリオーシスマウスモデルを作成して、同様の硬さ測定実験を行う予定である。データが得られたら、正常脳組織、脳腫瘍、グリオーシスそれぞれのデータをもとに機械学習を行い、これらの間の硬さの違いを判別するアルゴリズムを決定し、マウスモデルにおいてある範囲内の硬さにおいてはグリオーシスであることを知らせるアラームが鳴るようにプログラムを行う。

本研究の目的は、脳腫瘍手術において安全に最大限の腫瘍摘出を行うために、正常脳組織と脳腫瘍、グリオーシスの硬さの違いを判別する手術器具を開発することである。具体的には、硬さを伝達する技術であるハプティクス技術を搭載した力触覚鑷子に、人工知能技術を利用した腫瘍、グリオーシス判別機能を搭載する。グリオーシス判別機能搭載の前提として、力触覚鑷子によって正常脳、腫瘍の判別ができることが必要となる。令和3年度はマウスの脳腫瘍モデルにおいて、安定して硬さの測定ができる条件を決定した。令和4年度はその測定条件において正常脳と種々のマウス脳腫瘍モデルの硬さ測定を行い、それらの違いを再現性を持って判別できるかを検証した。具体的には、U87以外にグリオーマ細胞株であるSF126、U251、髄膜腫細胞株であるIOMM-Lee、HKBMMをヌードマウスの前脳に移植し、形成された腫瘍および正常脳の硬さ測定を行った。腫瘍の大きさはIVISを用いてモニターした。腫瘍の位置は蛍光顕微鏡で確認し、鑷子を深さ5mmで腫瘍に挿し、幅4mmからコンピューター制御下で狭めて行き、反力を測定した。2回挟んで、鑷子を取り出すことを1サイクルとして2サイクル測定を行った。 結果として、正常脳と比較して腫瘍モデルのほうが有意に硬いことが示され、更にグリオーマに比べて髄膜腫が硬いことが示された。この結果は、学会にて報告し、現在論文化を進めている。今後はグリオーシスマウスモデルを作成して、同様の硬さ測定実験を行う予定である。データが得られたら、正常脳組織、脳腫瘍、グリオーシスそれぞれのデータをもとに機械学習を行い、これらの間の硬さの違いを判別するアルゴリズムを決定し、マウスモデルにおいてある範囲内の硬さにおいてはグリオーシスであることを知らせるアラームが鳴るようにプログラムを行う。