口腔外科領域における手術用ロボティックシステムの基盤技術の開発

本研究の目的は、現在、開発されているロボット技術や立体画像処理技術を融合させ、口腔外科手術用に改良した外科医の新しい「目」と「手」となる次世代低侵襲外科治療の実現を見指した"口腔外科領域における手術用ロボティックシステム"の基盤技術を開発することである。本年度は、手術用ロボットの重要な監視装置となる"拡張現実感画像誘導手術支援システム"を口腔外科領域において使用することを目的に開発を進めた。現実世界と仮想世界を重ね合せる拡張現実感技術であり、液晶ディスプレイとレンズアレイを用いて空間結像を生成するという3次元画像表示方法を用いた。実空間の座標と再構成した術前CTなどのデータの座標を同一空間に表示させるために、リアルタイムに精度よく、現在位置を検出する装置と計算アルゴリズムが実装された位置認識システムを用いた。このシステムにより空間座標を特定し、空間的な位置関係を精確に一致させて、手術用ドリルシステムと組み合わせることにより、拡張現実感画像誘導下にドリリングや骨切りを行なうことが可能となった。本システムの標的位置誤差は少なく、口腔外科領域の手術支援システムとして有用であることが示唆された。また、本研究による手術用ロボティックシステムのための基盤技術の開発により、拡張現実感技術を用いた次世代立体画像手術支援システムやマイクロアクチュエータを用いたコンピュータ制御による次世代デバイスの開発などの革新的異分野技術を融合した学際的な研究に発展した。

本研究の目的は、現在、開発されているロボット技術や立体画像処理技術を融合させ、口腔外科手術用に改良した外科医の新しい「目」と「手」となる次世代低侵襲外科治療の実現を見指した"口腔外科領域における手術用ロボティックシステム"の基盤技術を開発することである。本年度は、手術用ロボットの重要な監視装置となる"拡張現実感画像誘導手術支援システム"を口腔外科領域において使用することを目的に開発を進めた。現実世界と仮想世界を重ね合せる拡張現実感技術であり、液晶ディスプレイとレンズアレイを用いて空間結像を生成するという3次元画像表示方法を用いた。実空間の座標と再構成した術前CTなどのデータの座標を同一空間に表示させるために、リアルタイムに精度よく、現在位置を検出する装置と計算アルゴリズムが実装された位置認識システムを用いた。このシステムにより空間座標を特定し、空間的な位置関係を精確に一致させて、手術用ドリルシステムと組み合わせることにより、拡張現実感画像誘導下にドリリングや骨切りを行なうことが可能となった。本システムの標的位置誤差は少なく、口腔外科領域の手術支援システムとして有用であることが示唆された。また、本研究による手術用ロボティックシステムのための基盤技術の開発により、拡張現実感技術を用いた次世代立体画像手術支援システムやマイクロアクチュエータを用いたコンピュータ制御による次世代デバイスの開発などの革新的異分野技術を融合した学際的な研究に発展した。