下腹部を対象とした極細針穿刺における正確性と安全性を両立する制御戦略

点击翻译按钮获取中文摘要

近年，がん治療において穿刺技術の需要が高まっている．針が細いほど患者への侵襲性が低くなる一方，容易にたわむため正確な針先の位置決めが難しい．特に下腹部のような複数の組織から構成されている対象はたわみが複雑になり，高度な技術が求められる．さらに下腹部穿刺ではCTを用いて針先位置を確認するため，高頻度の刺し直しは医師・患者への被曝量の増加につながる．そこで本研究では，下腹部を対象としたロボット技術を用いた極細針による正確性と安全性を両立する穿刺制御戦略の構築を目的とした．本年度は，ロボット穿刺の安全性担保を目指し，以下の研究課題に着手した．・血管へのロボット穿刺による出血量の定量評価：模擬血管系に対して様々な穿刺条件下（針径や制御パラメータ）で出血量を計測した．実験結果から針径の大きさに顕著に依存することが明らかとなった．・穿刺反力情報に基づく異常検知手法の構築：機械学習（LSTM/GRU）を用いて穿刺中に針に生じる反力から穿刺状態を推定するシステムを構築した．管腔臓器に対する穿刺において生じる突発的なたわみの検知の実現性を示した．・リング状超音波イメージングデバイスの開発：超音波画像はリアルタイムで穿刺状態をモニタリング可能だが、ロボットと画像のレジストレーションが課題だった．リング状の超音波デバイスを開発することで，レジストレーションを必要とせず，画像の中心から穿刺を可能とする．これまでにex vivo試験においてコンセプトの有用性を示した．