Frontier リサーチ
ロボティクス
すでにすべての位置を把握しているシステムに参加するロボット。プラン、患者、ツールはトラッキングされており、ロボットは外科医が承認したプランに向けて動作し、そこで停止する。
概要
まずナビゲーション。そしてアームへ。
多くの手術用ロボットは、自らの位置認識の仕組みを備えている。私たちのロボットにはその必要がない。Medivisナビゲーションがすでに実行しているレジストレーションとトラッキングにそのまま接続できるため、ロボットは外科医がすでに見ているプラン、解剖学的構造、器具の位置をそのまま引き継ぐ。
スキルごとの自律性
6段階。承認済みロボティクスはレベル1。レベル2に達するシステムはわずかだ。
この分野では、自動運転車のレベル分けを意図的に模した0から5の自律性スケールで手術ロボットを分類する。これは、ロボットがどこまで判断し、外科医がどこまで判断するかを示す、規制当局が用いる共通言語だ。今日、FDAクリアランスを取得した手術ロボットのほとんどはレベル1にとどまる。骨の切除を外科医が承認した計画どおりに行うといった、単一の計画済みタスクに限ってレベル2に達したクリアランス済みシステムもわずかに存在する。それがこの分野がクリアしてきた基準だ。その先にこそ、まだ取り組むべき課題がある。
- 0 自律性なし
誰が何を行うかロボットは外科医の直接的な動作をリアルタイムで実行する。テレオペレーション。
手術における例すべての動作は外科医の手であり、スケーリングとフィルタリングが加えられているにすぎない。
- 1 ロボット支援 現在、クリアランス済みロボットの大半
誰が何を行うか外科医が継続的に操作を行い、ロボットは機械的なガイドや補助を提供する。
手術における例手ぶれ補正、ハンズオンでのガイド、人間が操作する間の仮想フィクスチャ(進入禁止領域)。
- 2 タスク自律性 現在の最先端
誰が何を行うか外科医が個別のタスクを指定し承認する。ロボットはそのタスクのみを自律的に実行し、その後停止する。目標とタイミングを選ぶのは人間である。
手術における例外科医が軌道を指定し、ロボットが椎弓根スクリューや生検針をそこまで運ぶ。タスクごとに人間がループに関与する。
- 3 条件付き自律性
誰が何を行うかロボットが手順を生成し、一連のサブタスクを実行できる。外科医は間近で監督し、承認または介入を行う。
手術における例ロボットが複数ステップの手順(ドリル、タップ、挿入からなる1レベル分のスクリュー処置全体)を計画・実行し、外科医はそれを監視しながら即座に操作を引き継げる状態にある。
- 4 高度自律性
誰が何を行うかロボットが術中の判断を行い、処置を実施する。資格を持つ外科医が監督するが、手を動かすことはない。
手術における例ロボットが術中に見えたものに応じてプランを調整し、外科医はいつでも中止できる態勢で見守る。
- 5 完全自律性 現時点で道筋なし
誰が何を行うか人間を必要としない。ロボット外科医が手術全体を最初から最後まで行う。
手術における例現時点では存在しない。あくまで将来的な構想であり、現在規制上の道筋はない。
要点を一言で言えば――0はロボットが人形のように動くだけ。1は手の動きを助ける。2は承認した一つのタスクをこなす。3は監督下で一連の手順をこなす。4は判断はロボットが行い、人は見守る。5は単独で手術を行う。
スケール出典：Yang G-Z et al., Medical robotics: regulatory, ethical, and legal considerations for increasing levels of autonomy. Science Robotics, 2017.
仕組み
すべての位置をすでに把握しているループ。
01
レジストレーションは1回だけ
ロボットはナビゲーションシステムと同じ患者レジストレーションと器具トラッキングを使用します。2つ目の座標系も、2度目のセットアップも必要ありません。
02
計画へと導く
術者は計画に基づいた軌道を承認します。アームはガイドをその位置に合わせて保持します。術者はガイドを通して処置を行うか、次のステップを承認します。
03
常に術者が監督する
私たちが目指すどのレベルにおいても、タスクごと、あるいはシーケンスごとに術者がループにとどまり、即座に操作を引き継げるようにします。自律性は、フリートデータが安全性を証明するごとに、一つずつスキルを重ねて高まっていきます。
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