プローブ位置追従と超音波断層像の遠隔取得によるサージカルプラン構築システムの開発

开发使用探头位置跟踪和超声断层图像远程采集的手术计划构建系统

• 批准号: 18680022
• 负责人: 桝田 晃司
• 金额: $ 5.41万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18680022/
• 关键词: 超音波検査ロボット; 遠隔診断; パラレルワイヤ機構; 粘弾性モデル; インピーダンス制御; モーショントラッカー; 臓器認織; 映像品質; 僧帽弁認識; 振動補償; 超音波検査ロボット; 遠隔診断; パラレルワイヤ機構; 粘弾性モデル; インピーダンス制御; モーショントラッカー; 臓器認織; 映像品質; 僧帽弁認識; 振動補償

患者側にグローブを把持したロボットを設置する遠隔診断システムでは、ロボットの導入によってプローブ位置制御の点では向上が見られたが、遠隔地の患者状況の把握には限界があり、患者への安全面での配慮や、特に患者体表面への急激な接触を避けるような補助機能が不足していた。そこで我々はまず、遠隔超音波診断専用のパラレルワイヤ駆動を用いた医師側操作コントローラを開発し、遠隔操作を含めた通信実験によりその性能の検証を行った。その結果、力覚フィードバックについては体表面の粘弾性解析によって安全性については大きな向上が見られた。一方、視覚情報については患者とプローブとの位置関係の把握は不十分であり、ネットワークの遅延に起因する位置ずれがある状況では実際の運用は困難分あった。よって、コントローラの指令に対するロボットの状況を正確にモニタリングし、視覚的に遠隔操作を支援するシステムと、動画像処理によってロボットが患者側で自律的に動作するためのソフトウェアの両方を開発した。まず視覚的な支援については、バーチャルリアリティで用いられる手法を導入してモーションとラッカーで得られる患者側の環境を医師側に再現することにより、操作者が視覚的に遅延、位置追従誤差を確認でき、また患者体表面とプローブの位置関係の把握が容易となる環境を設計・開発した。さらに画像処理の機能としては、断層像上の臓器をその形状とプローブの位置から自動認識し、ロポットとコントローラの状態から超音波画像と患者が映った画像との間で転送速度から診断状況に応じて映像品質を制御する遠隔超音波診断のためのインターフェースを構築した。これにより救急医療に応用できる迅速な遠隔診断の一手法となることが示された。

在一个远程诊断系统中，在该系统中，戴着手套的机器人在患者侧抓着，引入机器人的探针位置控制方面有所改善，但是了解偏远区域中患者状况的局限性，并且缺乏考虑对患者的安全性和辅助功能的考虑，从而避免了与患者表面突然接触。因此，我们首先使用专用于远程超声诊断的平行线驱动器开发了医师侧操作控制器，并通过沟通实验（包括遥控器）验证了其性能。结果，通过对身体表面的粘弹性分析，极大地提高了力反馈的安全性。另一方面，患者与探测器之间的位置关系不足以进行视觉信息，而在网络延迟引起的位置偏差的情况下，实际操作很难。因此，这两个系统都可以准确地监视机器人的情况，以响应控制器的命令，并在视觉上支持远程操作，也可以通过视频处理在患者方面自主操作。首先，关于视觉支持，我们设计并开发了一个环境，该环境使操作员可以通过视觉延迟和位置错误来检查延迟和位置错误，并通过引入虚拟现实中使用的方法来重现通过运动和漆器获得的患者环境，从而使患者表面与探测器之间的位置关系更加容易。此外，作为图像处理的函数，构建了用于远程超声诊断的接口，该接口自动从其形状和探针的位置上自动识别器官，并根据超声图像和患者的图像之间的传输速度来控制图像质量，取决于患者的图像，取决于Lopot and Controller的诊断状态。这已被证明是一种快速的远程诊断技术，可用于紧急医疗服务。