コンパクト同心チューブロボットの設計と経皮的腎結石砕石術への応用検証
Navid Feizi1, Filipe C Pedrosa2, Ruisi Zhang3
1Canadian Surgical Technologies and Advanced Robotics (CSTAR), London Health Sciences Centre (LHSC), London, ON N6A 5A5, Canada, and with the School of Biomedical Engineering, Western University, London, ON N6A 3K7, Canada, at the time of this work; supervisor: R.V. Patel. He is currently with the Department of Radiology at Brigham and Women's Hospital, and Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA.
IEEE transactions on medical robotics and bionics
|December 25, 2025
まとめ
本研究では、経皮的腎結石砕石術（PCNL）用に設計されたコンパクトな同心チューブロボット（CTR）を紹介する。新しい設計は人間工学を向上させ、結石除去のための精密なナビゲーションを実現し、標準的な手術器具を上回る性能を示す。
科学分野:
- 医療ロボット工学
- 低侵襲手術
- 泌尿器科デバイス
背景:
- 同心チューブロボット（CTR）は、低侵襲処置に器用さを提供します。
- 既存のCTR設計は、手術器具への応用には特異性が欠けています。
- 経皮的腎結石砕石術（PCNL）には、特殊で人間工学に基づいたツールが必要です。
研究 の 目的:
- PCNL専用に特別に設計されたコンパクトなCTRを提案すること。
- ハンドヘルドおよびロボットアーム搭載操作のための人間工学的制御を強化すること。
- PCNLにおける結石除去のためのCTRの性能を検証すること。
主な方法:
- CTRのフットプリントを最小限に抑えるために、平行キャリッジベースの設計を採用しました。
- 泌尿器科医および非臨床医を対象に人間工学評価を実施しました。
- 解決運動率逆運動学を用いた閉ループ位置制御を実装しました。
- 実物大の腹部ファントムで性能をテストしました。
主要な成果:
- CTRは、人間工学を改善するために、断面積を縮小（直径46 mm）し、重心を局在化しました。
- 人間工学評価により、標準的なPCNLデバイスと比較して優れた操作性が示されました。
- 自律ナビゲーション中に、平均閉ループ位置誤差1.2±0.8 mmを達成しました。
- CTRは、PCNLの要件に適した性能を示しました。
結論:
- 提案されたコンパクトなCTR設計は、PCNLアプリケーションに非常に適しています。
- このロボットは、泌尿器科処置のための人間工学と精密制御を強化します。
- このCTR設計は、低侵襲手術におけるロボット技術の機能的応用を進歩させます。
