研究室紹介OPAL-RING
小泉 研究室

小泉准教授が開発しているのが、ロボットを使った超音波診断・治療システムです。超音波診断装置は多くの病院にある一般的な医療機器ですが、近年では、エコーなどの画像診断だけでなく、超音波を一点に集めて患部に当て、開腹手術をせずにがんなどを破壊する治療法が普及しつつあります。生体を傷つけないため（非侵襲）、患者の負担が比較的軽く、放射線と違って被ばくしないことなどが特徴です。

小泉准教授は診断の分野において、約10キロメートル離れた場所にいる患者にロボットを使って遠隔で超音波診断を行うシステムを世界で初めて開発しました。現在、臨床評価を行っており、いずれこのシステムを自動化したいと考えているそうです。

一方、治療については、１ミリメートルの精度でがんなどの患部の位置を検出しながら、超音波を照射するシステムを開発しました。体動の約90％を補償しながら、患部の動きに追随してシステムを自動で動かすことで、既存の静止型の治療装置よりも、超音波を照射する際の位置合わせの精度を数倍に高められます。超音波を２方向から当てて、まず患部の位置をつかんだ上で、治療用の超音波を患部に当てる仕組みです。
超音波治療は昨今、前立腺がんや子宮筋腫の治療などに導入されていますが、現在使われている装置は海外製です。ただ、既存の装置では、呼吸によって臓器が動くのを抑えるために、患者に呼吸を一時的に止めてもらって患部に超音波を当てる必要がありました。

これに対して、ロボットシステムによって患部を精度よく追随できれば、あたかも臓器が静止しているかのような状態で治療が行えます。正常な組織を傷つけることなく、また医師のスキルにもよらずに、誰がやっても一定水準の高度な治療が施せます。現在、肝臓がんや腎臓がんの患者を対象に、システムの機能を確かめるための臨床研究を進めています。近い将来、現行の医療体系に大きな革新がもたらされ、「“器用な手”と“高精細な目”を持つロボットが、高い水準で人を診断・治療する時代が到来する」と小泉准教授は予測しています。そうすれば、人がマニュアルで治療する現在の治療風景は一変してしまうかもしれません。

医療ロボットの構築には機械工学的な動作機構や制御技術の開発から、医療向けの画像処理、アルゴリズムといった多様な技術開発まで必要です。例えば、遠隔操作や患部の追従の手法、臓器の3次元形状モデルを使ったモニタリングや画像中の生体組織の抽出など、それぞれが高度な技術であり、これらを融合することで医療ロボットとして機能します。

最新の研究では、人工知能（AI）技術の一つである機械学習を使って、肝臓を撮影した画像から、肝硬変の症状を定量的に把握できるようになりました。最終的な診断は医師が下しますが、医療画像をどのように解釈するかといった、まさに“医師の世界観”をロボットが再現できれば、医師の負担が大きく軽減され、医療技能の底上げにもつながります。

そのほか、小泉准教授は超音波を使って内臓脂肪の面積を測るシステムも開発しており、医療だけでなく、ヘルスケア市場での幅広い活用も見込めます。今後、多様な疾患や健康分野において、診断と治療を一体化した超音波ロボットシステムを適用していく予定です。