B01. 穿刺支援ロボットの開発

 様々な臓器(主な対象は,中心静脈,肝臓,乳房)に対し、高精度に穿刺を行うマニピュレータの開発を行った.本ロボットシステムには、対象位置を把握するための超音波プローブ、針の位置決めをするためのアクチュエータ、臓器から針が受ける反力を測定するための力センサが内蔵されている。
 術前に超音波プローブにて対象位置を把握し、術中にリアルタムに取得される針の反力情報から針が対象組織の内部に到達したことを判定し、針の動作を停止することで、がんにピンポイントで針を穿刺することが可能である。動物を用いた実験の結果,対象組織に対し、高い精度で穿刺が可能であることを確認している。
 さらに,主に乳がんに対する治療法として、本ロボットをベースとし触診と治療を同時に実現する、圧子と針が一体型の乳がん穿刺治療ロボットシステムを開発し、従来手技に対して高い穿刺精度が期待できることを実験より確認した.

【参加研究機関: 早稲田大学,九州大学,東北大学】

I. 肝臓を対象とした超音波ガイド下穿刺支援マニピュレータ


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J004. Yo Kobayashi, Akinori Onishi, Hiroki Wtanabe, Taeharu Hoshi, Kazuya Kawamura, Makoto Hashizume and Masakatsu G. Fujie, “Development of an Integrated Needle Insertion System with Image Guidance and Deformation Simulation”, International Journal of Computerized Medical Imaging and Graphics (CMIG), Vol.34, No.1, pp. 9-18, 2010, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0895611109001098


II. 中心静脈を対象とした超音波ガイド下穿刺支援マニピュレータ



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J036. Yo Kobayashi, Ryutaro Hamano, Hiroki Watanabe, Takuma Koike, Jaesung Hong, Kazutaka Toyoda, Munenori Uemura, Satoshi Ieiri, Morimasa Tomikawa, Takeshi Ohdaira, Makoto Hashizume, Masakatsu G Fujie, "Preliminary in vivo evaluation of a needle insertion manipulator for central venous catheterization", ROBOMECH Journal, 1:18, 2014 : http://www.robomechjournal.com/content/1/1/18

J020. Yo Kobayashi, Ryutaro Hamano, Jaesung Hong, Hiroki Watanabe, Kazutaka Toyoda, Makoto Hashizume, Masakatsu G. Fujie, “Use of Puncture Force Measurement to Investigate the Conditions of Blood Vessel Needle Insertion”, Medical Engineering & Physics, 35(5):684-9, 2013, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350453312003311

J011. Yo Kobayashi, Jaesung Hong, Ryutaro Hamano, Kaoru Okada, Masakatsu G. Fujie, Makoto Hashizume, “Development of a Needle Insertion Manipulator for Central Venous Catheterization”, International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, 8(1):34-44, 2011, http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/rcs.420/abstract

J009.  小林洋,洪在成,濱野竜太郎,橋爪誠,岡田薫,藤江正克,“中心静脈カテーテルを支援する血管穿刺支援マニピュレータの開発”,電気学会論文誌 C編,Vol. 131 (2011) , No. 4, pp.870-879, 2011 

III. 乳房を対象とした超音波ガイド下穿刺支援マニピュレータ


主に乳がんに対する治療法として、本ロボットをベースとし触診と治療を同時に実現する、圧子と針が一体型の乳がん穿刺治療ロボットシステムを開発し、従来手技に対して高い穿刺精度が期待できることを実験より確認した.

  乳がんの穿刺・焼灼治療にあたっては、術前に乳がんの良悪性を正確に判断し、治療を進める必要がある。しかし、乳房は複数の組織(腺房,乳管,乳管道等)から構成される非均質な物質であり、がんの良悪性を判断することは極めて困難である。そこで、がんと正常組織を見分ける有効な手段として、組織の力学的な硬さに着目し、良悪性を判断する手法について検討している。この特性を応用し、上記の圧子針一体型乳がん治療ロボットシステムに組み込むことにより、今後、触診・良悪性判断・治療を一連の流れの中で実施する高効率、高精度な革新的乳がん治療形態の実現が可能である。

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J036. Yo Kobayashi, Ryutaro Hamano, Hiroki Watanabe, Takuma Koike, Jaesung Hong, Kazutaka Toyoda, Munenori Uemura, Satoshi Ieiri, Morimasa Tomikawa, Takeshi Ohdaira, Makoto Hashizume, Masakatsu G Fujie, "Preliminary in vivo evaluation of a needle insertion manipulator for central venous catheterization", ROBOMECH Journal, 1:18, 2014 : http://www.robomechjournal.com/content/1/1/18

J013. Yo Kobayashi, Makiko Suzuki, Atsushi Kato, Maya Hatano, Kozo Konishi, Makoto Hashizume and Masakatsu G. Fujie, “Enhanced Targeting in Breast Tissue using a Robotic Tissue Preloading-Based Needle Insertion System”, IEEE Transaction on Robotics, Vol.28(3), pp. 710-722, 2012, http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=6144750





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