Development of trocar-type operation guidance device for avoiding dangerous operating of forceps

本研究では、腔鏡下手術において、鉗子から臓器の物性値と操作力、内視鏡画像とナビゲーションシステムから鉗子位置を得、血管ナビゲーションのデータと統合することで、鉗子が動く際に「鉗子の危険な操作が回避可能な臓器損傷防止を目的としたトロッカ型操作誘導装置の開発」を目的とする。具体的には、①鉗子操作誘導用トロッカ型干渉・誘導装置の開発、②鉗子と血管ナビゲーションの統合、③熟練度の定性的・定量的評価を行う。①前年度に開発した鉗子操作誘導用トロッカ型デバイスは、小型・軽量ではあるものの、トロッカを中心とする鉗子の動きを制限するには力が不十分であった。2022年は、全体構造は継続し、モータ・ワイヤ駆動による機構に変更した。結果、精度0.2mmで最大80.2Nの力が出せた。また、鉗子軸回転計測デバイスを、小型磁石とホール素子を用いた3相の計測デバイスを開発した。評価実験の結果、0.75°の高い精度を確認し、国際学会に発表する。②3次元位置計測システムを用いたレジストレーション手法を持ち、血管ファントムを用いた術前血管画像の重畳表示精度評価を行ったところ、1mm以下の精度で表示可能であった。その結果を学会にて発表した。③2022年度には、内視鏡を用いたトロッカ型操作誘導装置の開発に向けて利き手と非利き手によるシステム操作の違いを脳の運動制御観点から定量的に評価する基礎実験系を確立し、若者の被験者に対する検証実験を行い、血管や臓器の傷つけない鉗子先端の経路を、等速度で誘導する指標追跡課題を行う実験系においてターゲットの可視状態ではSpeedが速くなると非利き手より利き手の方が精度は良くなることが分かった。また、ターゲットの速度の増加に応じてフィードバック制御から予測制御への切換が非利き手の方が利き手より早いことが分かった。そして、若者の被験者に対する検証実験の結果を国際学会で発表する。

本研究では、腔鏡下手術において、鉗子から臓器の物性値と操作力、内視鏡画像とナビゲーションシステムから鉗子位置を得、血管ナビゲーションのデータと統合することで、鉗子が動く際に「鉗子の危険な操作が回避可能な臓器損傷防止を目的としたトロッカ型操作誘導装置の開発」を目的とする。具体的には、①鉗子操作誘導用トロッカ型干渉・誘導装置の開発、②鉗子と血管ナビゲーションの統合、③熟練度の定性的・定量的評価を行う。①前年度に開発した鉗子操作誘導用トロッカ型デバイスは、小型・軽量ではあるものの、トロッカを中心とする鉗子の動きを制限するには力が不十分であった。2022年は、全体構造は継続し、モータ・ワイヤ駆動による機構に変更した。結果、精度0.2mmで最大80.2Nの力が出せた。また、鉗子軸回転計測デバイスを、小型磁石とホール素子を用いた3相の計測デバイスを開発した。評価実験の結果、0.75°の高い精度を確認し、国際学会に発表する。②3次元位置計測システムを用いたレジストレーション手法を持ち、血管ファントムを用いた術前血管画像の重畳表示精度評価を行ったところ、1mm以下の精度で表示可能であった。その結果を学会にて発表した。③2022年度には、内視鏡を用いたトロッカ型操作誘導装置の開発に向けて利き手と非利き手によるシステム操作の違いを脳の運動制御観点から定量的に評価する基礎実験系を確立し、若者の被験者に対する検証実験を行い、血管や臓器の傷つけない鉗子先端の経路を、等速度で誘導する指標追跡課題を行う実験系においてターゲットの可視状態ではSpeedが速くなると非利き手より利き手の方が精度は良くなることが分かった。また、ターゲットの速度の増加に応じてフィードバック制御から予測制御への切換が非利き手の方が利き手より早いことが分かった。そして、若者の被験者に対する検証実験の結果を国際学会で発表する。