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基幹研究領域

低侵襲治療技術
Less-invasive Treatment Technology

近年の外科治療は、手術侵襲の低減を軸として推移しており、その目的は臓器機能温存および生命の質の向上と軌を一にします。 このために工学的技術の貢献は大であり、治療体系の変革と診療機器の開発は一体として進行すると考えます。 本研究領域では、外科学、麻酔学、解剖学、生理学を背景とし、 機械工学、画像工学、音響工学、電磁波工学などの技術を応用した新規治療支援技術の確立と、それらを用いたFocal therapy を含め た新規低侵襲局所限局治療体系の提唱をおこないます。

研究紹介

人工腹水を用いた低侵襲治療(WaFLES)プロジェクトホームページ

領域メンバー

リーダー: 五十嵐 辰男
メンバー: 中村 亮一
関 実(共生応用)

体腔内灌流制御装置の開発

体腔内の灌流液量および灌流方向の制御を安定的におこなう装置やデバイスを開発します。


灌流液流体シミュレーション

灌流液効果実証実験

排液再処理装置の開発

体腔からの排液から低分子余剰物質を除去し、再灌流をするための装置を開発します。

血球成分分離装置の開発

排液中に含まれる血液凝固塊を除去した後の、赤血球の分離における基礎技術を開発します。

画像モニタリングシステムの開発

液体で満たされた体腔内の器具や臓器を即時的に表示するシステムおよびナビゲーションシステムを確立します。



エコーによる微小病変検出を目的とした組織音響特性の研究

液体中でのエコー診断による組織診断を行うため、各種臓器・病態の音響特性を検証します。

  
病理標本


減衰分布

灌流液中での組織凝固システムの研究開発

マイクロ波による組織変性効率の評価を行うとともに、小径アクセスポートからの使用を想定したアンテナを開発します。


試作デバイス

灌流液中での組織凝固

高度医用画像技術
Fusion and Enrichment of Medical Images for High Quality Diagnosis and Treatment (FERMI)

診断と治療の質を高めるためには、医用画像工学の多面的な技術革新が必要です。 本領域では特に、医用画像の高次元・高精細化・生体の物理的・生理学的諸量の新規取得や定量性の向上、 さらに複数の医用画像の統合化について、新規技術の研究開発を進めています。

研究紹介

Fermiプロジェクトホームページ

領域メンバー

リーダー: 羽石 秀昭
メンバー: 林 秀樹
大西 峻
前佛 聡樹

画像診断モダリティーの研究開発

MRI を用いた弾性率分布の画像化や、圧縮センシングを用いた拡散強調MRI 高速画像シミュレータ、PET/MRI 一体型装置に用いるデバイス設計などを行っています。

弾性率の可視化
PET/MRI用デバイス

呼吸性体動の取得と診断・治療応用

呼吸性の臓器の動きを取得・解析し、診断治療に応用しています。経時的3D-MRI すなわち4D-MRI の収集法を考案し、その高速化,横隔膜動態の統計解析、COPDなど肺疾患との関連性を研究しています。


4D-MRI

抽出した横隔膜運動

プロジェクタ投影手術支援システムの開発

低侵襲手術において体腔内の映像を患者の体表に直接投影する、拡張現実感技術を用いた手術支援システムを開発しています。安全性向上,医師の負担軽減を目指します。


画像モニタリングシステムの開発

事前に収集したCT 等の画像情報と、術中にリアルタイムに得た画像情報や機器・術具位置情報をもとに、手術のナビゲーションを行う研究を進めています。

波動生体計測
Bioinstrumentation by Multiple Wave

生体組織の性状を定量的に評価するためには、各々の組織についての物理的特性を知る必要があります。 本領域では、多種の波動を使って生体の特徴・ 機能・性質などを細胞レベルから構造レベルにわたって広く・深く理解するとともに、 それらについてのモデル化や指標化を併せて実施すること で、診断・治療へ適用することを目指しています。

研究紹介

領域メンバー

リーダー: 山口 匡
メンバー: 大沼 一彦
齊藤 一幸
菅 幹生
吉田 憲司

生体物性の総合的な計測と解析

各種の波動(超音波、MR、電磁波など)および機械計測によって、各種生体組織の性状と物性との関係を明確にして、迅速かつ定量的な組織性状 評価を実現します。




超音波(上)とMRI(下)による生体物性評価

光を用いた組織性状と運動の評価

光を用いて各種生体組織の形態・性状・運動などを理解するための理論とシステムを構築し、検診や救急診療などに活用します。光を基盤としますが、他の波動情報との融合による高精度化や統合計測システムの開発なども行います。


舌色彩撮影システム
舌下血流の観察

生体模擬ファントムおよびシミュレーションによる生体の理解と評価

各種の診断法や物性計測の検証に必須となる生体模擬ファントムを開発するとともに、外部環境や診断・治療機器などが生体組織へ与える作用について、計算機シミュレーションによる検証を行います。


妊娠女性の数値人体モデルによる
電磁波エネルギー吸収量評価



電波無響室での生体等価電磁ファントム実験

医用ロボティクス
Biomedical Robotics

 医用ロボティクス領域は、医療、福祉、健康を支援するシステムを構築するためのロボティクス基礎、応用技術を研究対象とします。 本領域は、サブテーマ治療支援ロボティクス、医療トレーニングロボティクス、生活支援ロボティクスにおいて、 医用ロボティクスシステムの使用者、その操作対象、環境の動的特性、診療への介入態様、 及びそれらの相互作用を考慮した人間指向型(Human Oriented)システムの研究、開発を行います。

研究紹介

領域メンバー

リーダー: 兪 文偉
メンバー: 川平 洋
川村 和也
北 佳保里
関根 雅
下村 義弘(デザイン)
並木 明夫(機械)

Wafles用単孔式手術支援システム

腹腔内を等張液で満たした治療法Wafles の支援技術として、低侵襲性・術具交換の容易性を有する術野確保機能付きロボットシステム(上図)と体腔内を観察する小径内視鏡の運動を電磁弁による水噴射式で制御するロボテック装置(下図)の開発を行っています。



変形式鉗子機構(LITE機構)

低侵襲性の向上と術具の機能の両立のため,体内挿入時は細径棒状で体腔内で変形し鉗子先端部が大型化することにより大型の把持部を形成する内視鏡手術鉗子・ロボットの開発を行っています。


シミュレーション規範型手術支援ロボット設計手法

多種多様な症例に適した手術支援ロボットの効率的な開発支援を目的とし、医師の感じる操作性を規範とした設計手法ならびに評価手法生体模擬ファントムおよびシミュレーションによる生体の理解と評価 の構築を行っています。

ロボテック神経診察・検査シミュレータ

医師の上肢神経伝達検査、反射検査技術トレーニングのため、異常所見の表現ができる計算モデル及びロボテックシミュレータの開発を行っています。


個人適応型肩義手システム

日常生活の使用に適する肩義手システムの構築を目指し、固有柔軟性を持つ軽量,高自由度ロボットアーム、及び動的個人適応型インタフェースを開発しています。

リハビリテーション支援技術

リハビリテーションの支援技術として、在宅障がい者を追従し、運動機能、生理指標をモニタリングする自律移動ロボット(上図)や、呼吸量の簡易計測システム(下図)の開発を行っています。


医療技術評価
Medical Engineering Assessment

現代科学の新しい知見や技術を医療現場に導入し、安全で質の高い新しい医療を実現するためには、 医療技能・医療環境・医療機器性能などに関する多面的評価手法が必要となります。本領域ではこの様な医療技術に対する客観的評価を、 工学・生物学などを応用した多角的なアプローチにより行い、本センターにおける成果の迅速な実用化を図ることを目的とします。

研究紹介

領域メンバー

リーダー: 中口 俊哉
メンバー: 鈴木 昌彦
大須賀 敏明
高橋 応明

吻合腸管の血行動態解析

近年、内視鏡外科手術の進歩に伴い、自動縫合器・吻合器を様々に応用した消化管吻合法が提案されています。血流と物理学的強度の観点からこれら吻合法の妥当性を評価する試みを行っています。


実験動物を用いた吻合腸管の血流解析

生体力学的設計による3次元造形モデル

3Dプリンターを用いて、骨のBio-texture modelingを行っています。形状だけでなく力学特性を実際の骨に近づけるための研究を行っています。

MR撮像時の体内インプラント安全性評価

人工関節、各種ステントなどの体内インプラントが植え込まれた状態で磁気共鳴診断(MR 撮像)を行った場合の安全性について検討しています。


MR 撮像による頸動脈ステント周辺の
電磁波エネルギー吸収量分布

外科治療の作業評価・予測環境構築

手術ナビゲーション情報や画像情報を中核とした定量的術中情報の把握・分析を通じ、手術環境・手技の評価と最適化を実現する手術ワークフロー分析の研究を行っています。



 

医療訓練シミュレータの開発

計算機上で患者を再現するバーチャルリアリティ技術や,健康な模擬患者と融合する拡張現実感技術を使った医療訓練シミュレータを開発しています。



妊婦・胎児の電磁波曝露評価モデルの開発

携帯無線端末が発生する電磁波による人体への健康影響について研究しています。特に、妊娠中の胎児のような発達途上の器官や組織に対する電磁波の健康影響について高精細な数値モデルの開発を行い、安全性の評価を行っています。


妊娠女性の数値モデルの一部

研究成果の例(製品化・技術移転)

成果例一覧表示

がんの温熱治療用マイクロ波アンテナ

内視鏡手術縫合練習用持針器

MRE用収束型加振装置

腹腔鏡下手術用肝圧排器

4次元MRI画像再構成法

管腔構造物展開・立体形状再構築ソフトウェア



内視鏡下手術用ロボット鉗子


超音波組織性状診断法

電子瞳孔計

生体等価電磁ファントム

脳機能計

睡眠計

舌撮影システム

手術用剪刀