臨床使用に適したMR対応マスタスレーブ型手術ロボットの開発

本研究は、MR対応マスタ・スレーブ型手術ロボットの開発を目指し、MR対応マスタ・スレーブ型手術ロボットシステムとMR対応スレーブ型手術ロボットシステムを実現することである。スレーブロボットには2つの制御モードを持たせた。一つ目は3Dスライスのソフトウェアを用いた手術計画システムで、スレーブロボットの挿入点と到達点の情報を得て、得た情報を利用し、針を挿入するデバイスの姿勢を計算する。これにより、デバイスは計算された姿勢で動く。二つ目は4自由度のマスタデバイスを使用してスレーブロボットの姿勢を制御するものである。一つ目のモードは、手術計画システムとスレーブ型ロボットで構成されている。また、手術計画システムは3Dスライスのソフトウェアと光学式位置センサで構成されている。手術計画システムとデバイス間の通信はOpenIGTLinkライブラリによって実装されている。また、スレーブの先端の誤差を補正するための光学式位置センサから、スレーブの先端の情報を受け取る。手術計画システムで先端の誤差の計算を行い、補正された穿刺位置にスレーブ型ロボットが誘導する。実験を通して、補正前の誤差は平均5mmで補正後の誤差は平均0.5mに改善した。MR対応実験を通してロボットの性能を向上させるためにロボットのメカニズムを改善したところSNRは38%に改善した。二つ目のモードは、一つ目のモードにマスタデバイスを追加した。マスタデバイスは安全にスレーブを操作するために仮想の軌跡ガイドラインのアルゴリズムを有する。仮想軌跡ガイドの境界線を感知する反力提示のアルゴリズムにはスプリングのモデルを使用する。安全領域から危険領域に入ったときにはスプリングのモデルが作動し、警告を発する。この危険領域は5つの領域に構成される。実験を通して仮想の軌跡ガイドラインのアルゴリズムの性能が確認でき、臨床に用いることのできるMR対応マスタスレーブ型手術ロボットが完成した。

本研究は、MR対応マスタ・スレーブ型手術ロボットの開発を目指し、MR対応マスタ・スレーブ型手術ロボットシステムとMR対応スレーブ型手術ロボットシステムを実現することである。スレーブロボットには2つの制御モードを持たせた。一つ目は3Dスライスのソフトウェアを用いた手術計画システムで、スレーブロボットの挿入点と到達点の情報を得て、得た情報を利用し、針を挿入するデバイスの姿勢を計算する。これにより、デバイスは計算された姿勢で動く。二つ目は4自由度のマスタデバイスを使用してスレーブロボットの姿勢を制御するものである。一つ目のモードは、手術計画システムとスレーブ型ロボットで構成されている。また、手術計画システムは3Dスライスのソフトウェアと光学式位置センサで構成されている。手術計画システムとデバイス間の通信はOpenIGTLinkライブラリによって実装されている。また、スレーブの先端の誤差を補正するための光学式位置センサから、スレーブの先端の情報を受け取る。手術計画システムで先端の誤差の計算を行い、補正された穿刺位置にスレーブ型ロボットが誘導する。実験を通して、補正前の誤差は平均5mmで補正後の誤差は平均0.5mに改善した。MR対応実験を通してロボットの性能を向上させるためにロボットのメカニズムを改善したところSNRは38%に改善した。二つ目のモードは、一つ目のモードにマスタデバイスを追加した。マスタデバイスは安全にスレーブを操作するために仮想の軌跡ガイドラインのアルゴリズムを有する。仮想軌跡ガイドの境界線を感知する反力提示のアルゴリズムにはスプリングのモデルを使用する。安全領域から危険領域に入ったときにはスプリングのモデルが作動し、警告を発する。この危険領域は5つの領域に構成される。実験を通して仮想の軌跡ガイドラインのアルゴリズムの性能が確認でき、臨床に用いることのできるMR対応マスタスレーブ型手術ロボットが完成した。