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ロボット技術について

ロボット支援下人工膝関節置換術について

ハンドヘルドロボットツール NAVIOロボット支援手術システム

今日まで、人工膝関節置換術を正確に行う為に様々な工夫が行われてきました。正確にインプラントを設置することにより、インプラントの摩耗、緩みなどを低減させる可能性があり、再手術のリスクを低減させることが期待されます。

ナビゲーションシステムと呼ばれるカーナビのような位置計測システムを用いて人工膝関節置換術を行うことにより、目標とするインプラント設置位置から外れないように手術を行っていました。しかしながら、10%~20%の症例で、目標から3°以上外れてしまうことがありました。

先述のナビゲーションシステムをさらに進化させたものがロボット手術機器となります。ロボット支援下で手術を行うことにより、3°以上外れる確率がほぼ0%になったという海外の研究結果もあり、正確なインプラントの設置が期待されます。

ロボットの原理・特徴

ナビゲーションシステムの原理を応用しており、赤外線カメラ及び赤外線反射マーカーを利用し、3次元位置計測を行います。(図①参照)

カーナビに例えるならば、赤外線カメラが人工衛星の代わりとなり、赤外線反射マーカーの位置を割り出し、どこにあるかを画面に表示します。

ハンドヘルドロボットツールと呼ばれる手持ち式のサージカルドリルに赤外線反射マーカーが取り付けてあり、ハンドヘルドロボットツールがどこにあるかを把握しています。
このハンドヘルドロボットツールは、サージカルドリルの回転数、ドリルの刃先の位置の2つをロボット制御しています。

術者がハンドヘルドロボットツールで、骨掘削を行っていくのですが、図②のように画面に、紫、緑、青の3色で表示された場所が掘削を行う場所となり、術者がどこを削ればいいか視覚的に案内してくれます。

さらに、3色で表示されていない場所は本来、削らない場所となり、その場所にロボットツールの先端が近づくとロボット制御を行い、ドリルの回転をストップさせたり、刃先をガードの中にしまい、誤って掘削しないように制御します。(下記、動画①をご覧ください)

このように、視覚的にどこを削れば良いかを案内する機能、計画以外のところに刃先が向かった際に刃先をロボット制御する機能の2つを用いて、正確な骨掘削、インプラントの設置の手助けを行う次世代テクノロジーになります。

図①

図①

図②

図②

動画①:ハンドヘルドロボットツールを用いて、模型を削っている様子。バーの刃先がガードから出入りしているところが分かります。

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