ニューロアーム

NeuroArmは、脳神経外科手術用に特別に設計された工学研究用手術ロボットです。画像誘導式でMR対応であり、顕微手術と定位固定術の両方を実行できる初の手術ロボットです。[1]

IMRIS社は2010年にNeuroArm社の資産を買収し、世界的な商業化を目指して次世代技術の開発に取り組んでいます。この技術は、VISIUS™手術室に統合され、SYMBIS™手術システムとして販売される予定です。[2]

デザイン

NeuroArmは画像誘導下でMRI内で処置を実施できるように設計されており、MRI内で処置を行うことができます。NeuroArmには、移動式ベースに取り付けられた2つの着脱可能な遠隔マニピュレータ、ワークステーション、およびシステム制御キャビネットが含まれています。生検定位固定術では、左腕または右腕のいずれかをMRボアに取り付けられた定位固定プラットフォームに移動します。処置は画像誘導下で行われ、MR画像はほぼリアルタイムで取得されます。エンドエフェクタは、標準的な脳神経外科用器具をベースにした手術器具と接続します。

エンドエフェクタには3次元力センサが装備されており、触覚を提供します。ワークステーションに座った外科医は、フォースフィードバックハンドコントローラを使用してロボットを制御します。ワークステーションは、手術部位と3D MRIディスプレイに重ねてツールを表示することで、顕微手術の視覚と感覚を再現します。NeuroArmを使用すると、手術室に隣接する制御室から手術ツールを遠隔操作できます。[3] NeuroArmは、1.5テスラおよび3.0テスラの術中MRIシステム環境で機能するように設計されました。NeuroArmはMR対応であるため、ほぼリアルタイムの画像ガイダンスを使用して磁石のボア内で定位固定を行うことができます。NeuroArmは、MRIシステムの外で顕微手術を実行できる 器用さを備えています。

磁石の内外における遠隔ロボット手術は、標準的な脳神経外科用器具をベースにエンドエフェクタに適合させた特殊なツールセットを用いて行われる。NeuroArmはこれらのツールセットを用いて、軟部組織の切開・操作、組織層の剥離、縫合、生検、電気焼灼、吸引、灌流などを行う。 [4]

歴史

このプロジェクトは、ダリル、BJ、ドン・シーマンが設計資金として200万ドルを提供した2002年に開始されました。サザーランド博士と彼のグループは、カナダの宇宙工学企業であるマクドナルド・デトワイラー・アンド・アソシエイツ（MDA）との協力関係を築きました。[5] MDAのロボットエンジニアとカルガリー大学の医師、看護師、科学者との緊密な協力が、ニューロアームの設計と開発に貢献しました。プロジェクトの正式な開始は2007年4月17日でした。[6]

NeuroArmは、術中MRIが提供する画像撮影環境を最大限に活用できるように設計されました。ほぼリアルタイムの高解像度画像をロボット技術と組み合わせる機能により、外科医は画像誘導、精度、正確性、器用さを得ることができます。[7] MDAのエンジニアは、コンピュータ支援手術機器を効果的に設計するためにバイオミミクリーを使用するために、手術室に浸って一般的なツールと外科医の動作を研究しました。OR環境、人員、手術リズム、器具は変更ありません。ワークステーションに座っている外科医には、手術の視覚、聴覚、感触を再現する仮想環境が提供されます。精度と正確性を高めるために、振戦フィルタリングやモーションスケーリングなどの機能が適用され、安全性を高めるために立ち入り禁止ゾーンやリニアロックなどの機能が適用されました。患者の頭部付近の手術ツールは完全に独立して動かすことができず、常に外科医の動きに従属します。事前に計画された自動動作を使用して、ロボットアームを患者の頭から離し、手動でツールを交換し、その後元の位置と方向に戻します。

2008年5月12日、カルガリー大学でガーネット・サザーランド博士がNeuroArmを使用して、初の画像誘導MR対応ロボット脳神経外科手術を実施しました。 [8]

参考文献

  1. ^ Pandya, Shawna; Motkoski, Jason W.; Serrano-Almeida, Cesar; Greer, Alexander D.; Latour, Isabelle; Sutherland, Garnette R. (2009年12月1日). 「画像誘導ロボットによる脳神経外科の進歩」. Journal of Neurosurgery . 111 (6): 1141– 1149. doi :10.3171/2009.2.JNS081334. PMID  19374495.
  2. ^ 「IMRIS SYMBISホームページ」。2013年1月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  3. ^ 「カナダのロボット、より優れた脳手術を実現」USA Today 2007年4月17日. 2011年5月4日閲覧。
  4. ^ Jackson, Brian (2008年4月2日). 「カナダのロボットが脳手術を実施へ」. IT Business . 2011年5月4日閲覧。
  5. ^ 「ロボットが脳外科手術に革命を起こす」CTV 2007年4月17日. 2012年7月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年5月4日閲覧。
  6. ^ 「neuroArm - 脳手術の精度と安全性を高める世界初の画像誘導手術ロボット」カルガリー大学. 2019年5月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年5月3日閲覧。
  7. ^ Dawn, Walton (2007年4月17日). 「実際、これはロケット科学だ」. グローブ・アンド・メール. 2011年5月4日閲覧。
  8. ^ “neuroArm：世界初の革新的な手術”. 2019年5月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年9月6日閲覧。. www.ucalgary.ca (2008年5月16日). 2012年11月14日閲覧。
  • プロジェクト neuroArm
  • シーマンファミリーMR研究センター
  • IMRISウェブサイト上のSYMBISホームページ

ビデオ

  • カナダ特許 2246369 磁気共鳴画像法を用いた外科手術
  • 米国特許5,735,278（USPTO）磁気共鳴画像法を用いた外科手術
  • 米国特許 5,735,278 (Google) 磁気共鳴画像法を用いた外科手術
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