手術動作の定量的評価に基づくロボット手術支援システムに関する研究

基于手术动作定量评价的机器人手术支持系统研究

• 批准号: 13J07098
• 负责人: 田中 真一
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J07098/
• 关键词: 顕微鏡下微細手術; 手術支援ロボット; 機械学習; 自動認識; 微細手術; ロボット手術; 画像処理

本研究では，ロボットを用いた顕微鏡下微細手術において良好な手術成績が得られるシステムの構築を目的としている．本年度は，顕微鏡下微細手術の動作の中でも難度が高い吻合動作を対象とし，最も臓器に負荷をかける恐れのある運針動作において，臓器にかける負荷を抑制するようなマスタ・スレーブ型手術支援ロボットの制御手法の研究を行った．運針動作では，縫合糸を臓器にかけるために縫合針を臓器に対して刺入する．このとき，縫合針と臓器の接触点となる針穴に力がかかると臓器を損傷する恐れがある．そこで，提案手法では運針動作中に縫合針が針穴から遠ざかりにくくなるように，医師がロボットに入力した動作を自動的に調整することで，針穴の位置の変位を抑制する．なお，支援の強度はパラメータにより変更が可能である．また，このような支援を利用する場合のマスタ・スレーブの姿勢の制御手法の検討も行った．具体的には，マスタ・マニピュレータとスレーブ・マニピュレータの姿勢を一致させる絶対制御で姿勢の制御を行う場合と，動作量のみを反映させる相対制御に切り替えを行う場合で針穴の変位に変化があるかを検証した．評価実験は，当初研究室で開発を行っている手術支援ロボットを用いて，センサ等を用いた評価系を構築する予定であったが，手術支援ロボットの自重によるたわみ等に起因する機構学誤差により正しく評価を行うことができない可能性があったため，コンピュータ上で動作する運針用のシミュレータを構築して実験を行った．その結果，絶対制御のみを用いた場合には完全に動作に拘束をかけるような支援以外では効果が得られない一方で，切り替えを行った場合は支援の強度を強くすることで針穴の変位を抑制可能であることが確認された．本年度は，上記の運針支援に関する研究に加えて初年度に行った顕微鏡画像に基づく術具の状態推定手法に関しても，手法の改善を行いその効果を確認した．

This study で は, ロ ボ ッ ト を with い た 顕 micro microscopically fine surgery に お い て な surgery good grades が must ら れ る シ ス テ ム の build を purpose と し て い る. This year は 顕 micro mirror under micro surgical の action の で も difficulty が high い match を like と seaborne し, most も viscera に load を か け る fear れ の あ る operation action に お い て, viscera に か け る load を inhibit す る よ う な マ ス タ · ス レ ー ブ surgery support ロ ボ ッ ト の の equestrian method study the line を っ た. The needle movement is で で, the suture thread is を, the organ is に けるために, the suture needle is を, the organ is に, and the て is inserted into する. こ の と き, suture needle と viscera と の contact な る needle hole に force が か か る と viscera damage を す る fear れ が あ る. そ こ で, proposal gimmick で は action of operation に が suture needle hole か ら far ざ か り に く く な る よ う に, physicians が ロ ボ ッ ト に し into force た action を に automatically adjust す る こ と で, needle hole position の の - a を inhibit す る. Youdaoplaceholder0, support for <s:1> strength なお パラメ タによ タによ タによ タによ タによ changes が possibly である. ま た, こ の よ う な support を using す る occasions の マ ス タ · ス レ ー ブ の posture の system method of equestrian の 検 line for も っ た. Specific に は, マ ス タ · マ ニ ピ ュ レ ー タ と ス レ ー ブ · マ ニ ピ ュ レ ー タ の posture を consistent さ せ る unique suppression seaborne で posture の suppression を と う occasions, action quantity の み を reflect さ せ る phase suppression seaborne に り cutting for え を line で needle hole の う occasions - a に variations change が あ る か を 検 card し た. Review 価 be 験 は, open laboratory で 発 を line っ て い る operation support ロ ボ ッ ト を with い て, セ ン サ い を in た review 価 department を build す る designated で あ っ た が, operation support ロ ボ ッ ト の self-respect に よ る た わ み に causes such as す る mechanisms error に よ り is し く review 価 を line う こ と が で き な い possibility が あ っ た た め, コ ン ピ ュ ー タ で action on す る operation with の シ ミ ュ レ ー タ を build し て be 験 を line っ た. そ の as a result, the unique system of imperial の seaborne み を with い た occasions に は に action に completely inhibited を か け る よ う な support outside で は fruit comes unseen が ら れ な で い party, cut り for え を line っ た occasions は support の strength strong を く す る こ と で needle hole の - a を inhibition may で あ る こ と が confirm さ れ た. This year は written の operation support に masato す る research に plus え annual line に っ て early た 顕 micromirror portrait に base づ く presumption with の status technique に masato し て も, の improve line を い そ の unseen fruit を confirm し た.

项目成果

顕微鏡下微細手術支援システムにおけるタスク認識手法の開発

显微手术支持系统任务识别方法的开发

• 发表时间: 2015
• 作者: S. Tanaka;K. Harada;Y. Ida;K. Tomita;I. Kato;F. Arai T. Ueta;Y. Noda;N. Sugita and M. Mitsuishi;田中真一，楚良繁雄，森田明夫，中冨浩文，斉藤延人，原田香奈子，杉田直彦，光石衛
• 通讯作者: 田中真一，楚良繁雄，森田明夫，中冨浩文，斉藤延人，原田香奈子，杉田直彦，光石衛

顕微鏡下微細手術ロボットシステムにおける術具輪郭抽出と粒子フィルタによる術具のトラッキング

显微镜下显微手术机器人系统中的手术器械轮廓提取和粒子滤波器跟踪

• 发表时间: 2013
• 作者: S. Tanaka;K. Harada;Y. Ida;K. Tomita;I. Kato;F. Arai T. Ueta;Y. Noda;N. Sugita and M. Mitsuishi;田中真一，楚良繁雄，森田明夫，中冨浩文，斉藤延人，原田香奈子，杉田直彦，光石衛;田中真一，楚良繁雄，森田明夫，中冨浩文，斉藤延人，原田香奈子，杉田直彦，光石衛;田中真一，白榮民，原田香奈子，杉田直彦，森田明夫，楚良繁雄，中冨浩文，斉藤延人，光石衛;田中真一
• 通讯作者: 田中真一

眼科手術支援ロボットにおける正確性・安全性向上を目的とした 動作制限・動作自動補正手法の開発

开发运动限制和自动运动校正方法，以提高眼科手术支持机器人的准确性和安全性

• 发表时间: 2013
• 作者: S. Tanaka;K. Harada;Y. Ida;K. Tomita;I. Kato;F. Arai T. Ueta;Y. Noda;N. Sugita and M. Mitsuishi;田中真一，楚良繁雄，森田明夫，中冨浩文，斉藤延人，原田香奈子，杉田直彦，光石衛;田中真一，楚良繁雄，森田明夫，中冨浩文，斉藤延人，原田香奈子，杉田直彦，光石衛;田中真一，白榮民，原田香奈子，杉田直彦，森田明夫，楚良繁雄，中冨浩文，斉藤延人，光石衛;田中真一;田中真一
• 通讯作者: 田中真一

Quantitative assessment of manual and robotic microcannulation for eye surgery using new eye model

• DOI: 10.1002/rcs.1586
• 发表时间: 2015-06-01
• 期刊: INTERNATIONAL JOURNAL OF MEDICAL ROBOTICS AND COMPUTER ASSISTED SURGERY
• 影响因子: 2.5
• 作者: Tanaka, Shinichi;Harada, Kanako;Mitsuishi, Mamoru
• 通讯作者: Mitsuishi, Mamoru

顕微鏡下微細手術ロボットによる吻合動作のオンラインタスク認識手法の開発

显微镜下显微手术机器人吻合运动在线任务识别方法的开发

• 发表时间: 2014
• 作者: S. Tanaka;K. Harada;Y. Ida;K. Tomita;I. Kato;F. Arai T. Ueta;Y. Noda;N. Sugita and M. Mitsuishi;田中真一，楚良繁雄，森田明夫，中冨浩文，斉藤延人，原田香奈子，杉田直彦，光石衛;田中真一，楚良繁雄，森田明夫，中冨浩文，斉藤延人，原田香奈子，杉田直彦，光石衛
• 通讯作者: 田中真一，楚良繁雄，森田明夫，中冨浩文，斉藤延人，原田香奈子，杉田直彦，光石衛