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» 2017年02月07日 15時00分 UPDATE

医療機器ニュース:MEMS 6軸力センサー付き把持鉗子で肺がんのサイズと位置を算出

東京大学は、内視鏡手術用把持鉗子の先端に取り付けたMEMS 6軸力センサーの触覚情報から、肺がんのサイズと位置を算出する手法を開発した。手術中に術者が腫瘍の正確な位置を把握でき、患者と術者双方の負担が減る。

[MONOist]

 東京大学は2017年1月23日、内視鏡手術用把持鉗子の先端に取り付けたMEMS(微小電気機械システム)6軸力センサーの触覚情報から、肺がんのサイズと位置を算出する手法を発表した。同成果は、同大学大学院情報理工学系研究科の下山勲教授らと東京電機大学工学部の土肥健純教授らの共同研究によるものだ。

 同研究グループは、まず、先端把持部にMEMS 6軸力センサーを実装した内視鏡手術用把持鉗子を開発した。センサーの心臓部ともいえるMEMSセンサーチップのサイズを1.25mm角とし、シリコーンゴム内部に埋め込んだ。シリコーンゴムは直径10mm、厚さ2mmと薄型で、市販の内視鏡手術用把持鉗子の先端把持部に実装できる。このセンサーによって、センサー表面に垂直な圧縮力、センサー表面と平行で互いに直交する向きの2軸のせん断力、互いに直交する3軸周りのモーメントを計測できる。

 次に、このセンサー付き把持鉗子の有効性を示すため、柔らかいゼラチンの中に硬いシリコーン球を埋め込んだものを用意した。ゼラチンは臓器(肺臓)、シリコーン球は腫瘍(肺がん)に対応し、硬さもそれぞれを模擬している。

 このゼラチンをセンサー付き鉗子で把持し、把持位置を1mm刻みで動かしたところ、ゼラチン内のシリコーン球の方向や直径を高精度に推測できた。つまり、柔軟材料に埋め込まれた硬質物質のサイズと把持位置に対する位置関係を算出する手法を開発できたことになる。把持周辺領域の硬質物質のサイズと位置から、腫瘍の同定を試みる手法はこれまでなかったという。

 同手法で算出した腫瘍サイズとCTスキャンで得られた腫瘍サイズの比較により、腫瘍の同定が可能になるため、手術中に術者が腫瘍の正確な位置を把握できるようになる。これにより治療時間が短縮され、患者/術者双方の負担も減り、より安心・安全な医療につながる。

 内視鏡手術では、手術前のCTスキャンで腫瘍のサイズや位置の情報を得る。しかし肺がんの場合、術前に肺の中の空気を抜いてしぼんだ状態にするため、これらの情報はあまり参考にならないという。そのため、空気を抜いた肺で腫瘍の位置情報を正確に把握する手法が望まれていた。

photo 先端把持部にMEMS 6軸力センサーを実装した内視鏡手術用把持鉗子
photo (a)MEMSセンサーチップ、(b)MEMS 6軸力センサー
photo シリコーン球を埋め込んだゼラチンサンプル

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