セッションⅠ／ロボット・マニピュレータ1

視野の操作機能を有する単孔式手術支援ロボットの開発

小林洋,伴野裕,関口雄太, 渡辺広樹,藤江正克

早稲田大学

豊田和孝, 小西晃造, 富川盛雅, 家入里志, 田上和夫,橋爪誠

九州大学病院

WasedaUniversity

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目次

背景

- 単孔式手術

目的- 視野の操作

- 双腕マニピュレータ

システム概要

評価試験

- 医師による評価

結言

WasedaUniversity

目次

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背景

- 単孔式手術

- 問題 : 術中の視野変更における制限

システム概要

- 視野の操作機能 と 双腕の術具操作を有するマスター・スレイブ型ロボットシステム

評価試験

まとめ

WasedaUniversity

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単孔式手術

低侵襲な治療を実現する次世代内視鏡手術単孔式手術 (SPS)：

• Advantage- 患者の身体的負担を軽減

• Disadvantage- 腹腔鏡下手術よりも手技が困難

（作業スペースが狭小，視野の確保が困難）

WasedaUniversity関連研究 (SPS & NOTES)

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J. Ding et al., Columbia University, ICRA’10

B. Bardou et al., University of Strasbourg, EMBC’09

S.J. Phee et al., Nanyang Technological University, EMBC’09

先端ロボットアームの開発－ 既存の軟性内視鏡にロボットアームを付加する構成

－ 患者体内において微細な作業を実現

静的な視野・作業領域の変更－ 視野の変更は医師がマニュアルで操作することで実現

－ １つの視野で作業が達成できることが要求－ ロボットアームが多自由度化，大きな可動範囲

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研究目的 ＆ システム概要

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視野の操作機能を有する単孔式手術支援ロボット

術具操作＆視野操作のためのマスタースレイブ機能

- 軟性内視鏡の位置決め： 内視鏡マニピュレータ

ジョイスティックによる操作

- 体内の微細な操作： 双腕ロボットアーム

マスタマニピュレータによる操作

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視野の操作機能

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- ６自由度有する内視鏡マニピュレータ: 体内の任意の位置・姿勢に視点・視野を移動可能

- ジョイスティックによる視野変更の操作

：直感的な視野・作業領域の変更

視野の操作機能視野の操作機能

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体内の微細な操作

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‐内視鏡と同じ部材に設置 → 手技を実施

- 計４自由度 (片腕)屈曲：２自由度, 術具回転：１自由度, 直動動作：１自由度

- 既存の軟性内視鏡処置具を取付・交換可能切除手技に対応： 鉗子（左腕），電気メス（右腕）

cautery

endoscope

gripper

Yuta Sekiguchi et al., “Development of a Tool Manipulator Driven by a Flexible Shaft for Single Port Endoscopic Surgery”, in 2010 IEEE BioRob

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背景

システム概要

評価試験 (In vitro環境下）

- 医師による評価

結言

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評価試験

実験方法

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Return electrode

ChickenWall

- 目的: 切開手技の評価

- セットアップ:鳥の胸肉を金属製の実験台の上に垂直に配置

- 操作者: 医師

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結果および考察

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応答性および精度- 精度や応答性は良好

組織に対して垂直に アプローチ‐体内の屈曲２自由度：

大域的な位置把握の難しさ- 内視鏡画像のみ： 体内における位置把握が困難- ナビゲーションシステムの必要性

視野操作と術具操作の操作卓を持ち替える必要性- 持ち替えることなく双方の操作を実現する操作卓の開発

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結言

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まとめ

展望- In vivo 環境下における試験

- 操作卓の改善

- ナビゲーションシステムの開発

視野の操作機能を有する単孔式手術支援ロボット- システム概要- in vitro環境下における評価実験