脳神経外科手術支援精密レーザ治療ロボットシステムの開発

开发精密激光治疗机器人系统以支持神经外科手术

• 批准号: 15700349
• 负责人: 正宗 英津子
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15700349/
• 关键词: 低侵襲治療; 手術支援ロボット; 脳神経外科; レーザ治療; 三次元計測

我々は,脳腫瘍摘出後の残存部の除去法として,腫瘍細胞を波長2.8[μm]のマイクロレーザで蒸散させる方法を提案し,位置決め機構の開発を行ってきた.特にレーザの焦点距離調節機構には波長532[nm]のガイドレーザを用いてプローブ先端と対象面との距離を非接触で測定するし,プローブの位置補正を行うオートフォーカス機構を開発してきた.これまで試作機を製作し,追従性等の基本性能の評価,ブタを用いたin vivo実験を行ってきた.しかし,In vivo実験において,血液による吸収が原因となり,ガイドレーザスポットの抽出が困難になる問題が生じた.そこで今年度は,脳の各組織を模擬したファントムに対し,ガイドレーザ波長及び,スポット抽出のフィルタ条件に関する評価を行い,生体の光学特性を考慮した適切なスポット抽出法を検討した.フィルタ条件に関する評価の結果,血液においては脳の実質と比較して,光が吸収され輝度の閾値が高いとスポットの抽出が不可能であった.また,閾値を下げすぎると外乱が発生し,スポットの抽出が困難となる.さらに,抽出するスポットの面積が大きいほど誤差も大きくなった.以上より,透過性による誤差を軽減するためになるべく高く,かつスポットが消えないぎりぎりの輝度閾値を用いることが望まれる.そこで,前の処理結果から次回に用いる輝度閾値を決定する,フィードフォワード的制御によって閾値をコントロールする,動的閾値変化によるスポット抽出を行った.上記方法により,イントラリピットを混合したファントムとブタの脳表面に対するin vivo実験を行った.その結果,閾値を動的に変化させることで0.1mm程度の誤差低減が図れた.また,閾値を固定で行った場合は,スポットの取得率が30%であったのに対し,動的に変化させることで,スポットのロストがなくなった.

We propose a method for removing the residual part of tumor cells after tumor extraction, and develop a method for determining the position of tumor cells at a wavelength of 2.8[μm]. In particular, the focal distance adjustment mechanism for the wavelength of 532[nm] is used to measure the distance between the tip and the image plane in a non-contact manner. The basic performance evaluation of the test machine, such as production, tracking, etc., is carried out in vivo. However,In vivo, the absorption of blood is difficult due to the reasons and problems. In this year, the optical properties of living organisms are considered in the evaluation of the optical properties of living organisms by considering the wavelength and extraction conditions of various tissues. As a result of the evaluation of the relevant conditions, the quality of the blood sample was compared, and the threshold value of the light absorption luminance was high and impossible to extract. The threshold value is lower than the threshold value. In addition, the area of the extraction port is large, and the error is large. The above is the transmission error. The transmission error is reduced. The transmission error is reduced. For example, the brightness threshold value of the previous processing result is determined from the second loop, and the dynamic threshold value is determined from the second loop. The above method is to mix and mix the materials in vivo. As a result, the threshold value is changed to 0.1 mm and the error is reduced. When the threshold is fixed, the acquisition rate of the sample is 30%.

项目成果

野口雅史, 青木英祐, 小林英津子, 大森繁, 村垣善浩, 伊関洋, 佐久間一郎: "脳腫瘍治療レーザ手術装置用オートフォーカス機構の開発"第12回日本コンピュータ外科学会大会/第13回コンピュータ支援画像診断学会大会合同論文集. 35-36 (2003)

Masashi Noguchi、Eisuke Aoki、Eitsuko Kobayashi、Shigeru Omori、Yoshihiro Muragaki、Hiroshi Iseki、Ichiro Sakuma：“开发脑肿瘤治疗激光手术装置的自动对焦机制”第12届日本计算机外科学会会议/第13届计算机辅助影像诊断学会会议联合诉讼程序。35-36 (2003)

E.Aoki, E.Kobayashi, H.Inada, S.Omori, T.Maruyama, H.Iseki, Y.Muragaki, K.Takakura, I.Sakuma: "Development of an automatic focusing system for a precise laser ablation system in neurosurgery"Computer Assisted Radiology and Surgery. 514-521 (2003)

E.Aoki、E.Kobayashi、H.Inada、S.Omori、T.Maruyama、H.Iseki、Y.Muragaki、K.Takakura、I.Sakuma：“开发用于精密激光烧蚀系统的自动聚焦系统

脳外科用レーザ手術装置のための小型オートフォーカスシステムの開発

开发用于神经外科激光手术设备的紧凑型自动对焦系统

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本コンピュータ外科学会誌 6・4
• 作者: ヘルランバンニコラス;高本眞一;土肥健純;他;Hongen Liao;Yutaka Tanizawa;Hongen Liao;廖 洪恩;ヘルランバン ニコラス;Yuhei Takata;Hongen Liao;Keri Kim;Keri Kim;Hongen Liao;D.Kim;A.Gooya;H.Yamashita;Akihiko Yagi;Nicholas Herlambang;J.Hong;Hongen Liao;徳国淳一;松居和広;ヘルランバン ニコラス;浦野克紀;八木昭彦;山下紘正;山下紘正;森川茂廣;小原 太;徳田淳一;ヘルランバン ニコラス;野口雅史
• 通讯作者: 野口雅史