Open MRIと視野可変内視鏡を併用した低侵襲手術システムの開発

樹脂製の空圧振動機構を用いた単眼立体内視鏡および,内視鏡鏡筒部の回転のみで直視方向と斜視方向の間で視野変更することができる視野可変立体内視鏡の統合を行った.本年度開発した空圧振動機構および視野可変機構を搭載した単眼立体内視鏡は,構成を工夫することにより,Open MRI環境下でも使用可能である.本立体内視鏡画像と,MR-Safe Actuatorを用いたシステムにより位置・姿勢制御される小型RFコイルから得られる高解像膿1画像との併用により,幅広い手術領域において,精確かつ安全な診断・治療実現が期待される.1.空圧振動機構の設計理論の構築流体力学的観点から理論的に,圧縮空気の圧力や流路系の寸法と,空圧振動機構内の経時圧力変化の関係式を導いた.この関係式から,要求仕様に応じた空圧振動機構の設計が可能となる.また,Open MRI環境下でも動作可能となるよう空圧振動機構の構成部品はすべて滅菌可能な樹脂により構成されている.以上の設計理論から,スリーブ根元部の空圧振動機構で変位±0.3m,周波数10Hzの振動を発生・伝達させ,CCDカメラが搭載されたスリーブ先端部では変位±0.24mm,周波数10Hzの振動が発生するようにした.立体視の原理は,CCDカメラの変位が最大・最小の時に左右眼用画像を交互取得し,立体液晶ディスプレイへ出力することにより立体視を実現するものである.2.空圧振動機構および視野可変機構を併用した単眼立体内視鏡空圧振動機構および視野可変機構の技術を統合させ,外径7mm,有効長約200mmの単眼立体内視鏡を試作した.本立体内視鏡は,内視鏡本体を動かすことなく鏡筒部の回転のみで視野角約180度を立体視観察可能である.3.立体視性能評価,動物実験試作機の立体視性能を評価するために,被験者12名に対して,従来の立体内視鏡と試作機の両方において,実際の手技を模擬したタスク(輪ゴムを把持鉗子を用いて移動させるタスクや紐を一定の長さに切断するタスクなど)を行わせ,そのパフォーマンスを評価した.その結果,試作機は従来の立体内視鏡と同等の立体視性能が得られていることを確認した.また,試作機を用いて動物実験を行うことにより,in vivo環境においても,内視鏡本体を動かさずに視野変更でき,なおかつ立体視が可能であることを確認した.

樹脂製の空圧振動機構を用いた単眼立体内視鏡および,内視鏡鏡筒部の回転のみで直視方向と斜視方向の間で視野変更することができる視野可変立体内視鏡の統合を行った.本年度開発した空圧振動機構および視野可変機構を搭載した単眼立体内視鏡は,構成を工夫することにより,Open MRI環境下でも使用可能である.本立体内視鏡画像と,MR-Safe Actuatorを用いたシステムにより位置・姿勢制御される小型RFコイルから得られる高解像膿1画像との併用により,幅広い手術領域において,精確かつ安全な診断・治療実現が期待される.1.空圧振動機構の設計理論の構築流体力学的観点から理論的に,圧縮空気の圧力や流路系の寸法と,空圧振動機構内の経時圧力変化の関係式を導いた.この関係式から,要求仕様に応じた空圧振動機構の設計が可能となる.また,Open MRI環境下でも動作可能となるよう空圧振動機構の構成部品はすべて滅菌可能な樹脂により構成されている.以上の設計理論から,スリーブ根元部の空圧振動機構で変位±0.3m,周波数10Hzの振動を発生・伝達させ,CCDカメラが搭載されたスリーブ先端部では変位±0.24mm,周波数10Hzの振動が発生するようにした.立体視の原理は,CCDカメラの変位が最大・最小の時に左右眼用画像を交互取得し,立体液晶ディスプレイへ出力することにより立体視を実現するものである.2.空圧振動機構および視野可変機構を併用した単眼立体内視鏡空圧振動機構および視野可変機構の技術を統合させ,外径7mm,有効長約200mmの単眼立体内視鏡を試作した.本立体内視鏡は,内視鏡本体を動かすことなく鏡筒部の回転のみで視野角約180度を立体視観察可能である.3.立体視性能評価,動物実験試作機の立体視性能を評価するために,被験者12名に対して,従来の立体内視鏡と試作機の両方において,実際の手技を模擬したタスク(輪ゴムを把持鉗子を用いて移動させるタスクや紐を一定の長さに切断するタスクなど)を行わせ,そのパフォーマンスを評価した.その結果,試作機は従来の立体内視鏡と同等の立体視性能が得られていることを確認した.また,試作機を用いて動物実験を行うことにより,in vivo環境においても,内視鏡本体を動かさずに視野変更でき,なおかつ立体視が可能であることを確認した.