脳の力学シミュレータの構築と手術時の力覚・触覚呈示システムの開発

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本研究では、ロボット技術を利用した新しい力覚・触覚提示デバイスと、生体力学や医学における研究成果とをバーチャルリアリティ技術を介して融合させ、その手術操作がたいへん困難とされる脳手術における力覚・触覚情報を提示可能な、脳の力学シミュレータと手術操作感覚提示デバイスを基にした手術シミュレータシステムの開発を目的とした。平成17年度は、若手医師のトレーニングや術前の手術計画の際に利用可能な手術シミュレータシステムの開発を目指し、平成16年度までに行ってきた、脳の力学シミュレータの構築、脳の手術操作における力覚・触覚の提示機能をさらに改善した。特に、手術器械の持ち手を力覚・触覚デバイスと組み合わせ、操作感覚を十分に提示可能なデバイスの設計・開発と、脳のモデルの詳細化、干渉・変形モデルの再現性の向上に注力した。前者では、脳べらおよびマイクロ剪刀の手術操作を提示可能な新型デバイスを開発できた。後者では、線形有限要素モデルとニュートンの運動方程式による干渉モデルを利用することで、実時間での生体組織のシミュレーションが可能な力学シミュレータを構築できた。本年度までの研究結果により、脳の仮想手術シミュレータの基本的なシステム開発が完了した。しかし、生体組織の非線形モデルの導入や、微小な力を提示するデバイスの実現といった課題点が残った。今後、さらに取り組みを進め、仮想手術シミュレータによる脳の手術操作実験を実施しなければならない。