ABOUT ROBOT TECHNOLOGY
ロボット⽀援下人工膝関節置換術について

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、⻘の3⾊で表⽰され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。

ハンドヘルドロボットツール|⾻掘削の図

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)

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。

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。