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[NI最先端インタビュー] 命を支援する技術 -- 土肥 健純
















[NI特別企画]

最先端インタヴュー

いのちを支援する技術へ

土肥健純氏

[医用精密工学]

土肥健純[どひ・たけよし]

1947年、東京都生まれ。

東京大学大学院工学研究科博士課程修了。工学博士。

東京電機大学助教授等を経て、81年東京大学工学部助教授、88年教授に。

現在、東京大学大学院情報理工学研究科教授(知能機械情報学専攻)。専攻は医療福祉工学。

情報・機械技術と臨床医学を融合した「コンピュータ外科」の概念を立ち上げ、外科手術支援ロボット、介護機器の研究開発に取り組む。

著書に『介護支援専門員のための福祉用具・住宅改修活用マニュアル2000」(監修/メディカルレビュー社)ほかがある。

SpecialInterview

▼▼▼▼▼▼▼▼先生は、機械工学と医療、福祉を結ぶ研究をされてきていますが、工学からこうした分野に興味を持たれたのはどうしてですか。

土肥▼▼▼私の家は代々医者なのです。ところが医学部の教授をしていた叔父から「自分は工学部に行きたかったけど、医者を継げと言われた。これからの医療には工学技術が絶対必要だから、そっちから医療をやったほうが面白いよ」と言われたのです。それで自分も工学のほうをやってみようかと思ったんです。

▼▼▼▼▼▼▼▼工学技術による医療では、その頃どんな研究が盛んだったのでしょう。

土肥▼▼▼医用工学という分野は、電子工学と結びついた生体電子計測医療が盛んでした。私は福祉関係をやりたかったので、電動義手の研究をしていた精密機械工学科に行きました。ただ、結局ある程度進んでくると私のイメージするものとちょっと違っていました。どういうことかと言うと、工学技術を何かに使えないかとアプローチするのと、医学的に、つまり患者さんの立場に立ってアプローチするのとではギャップがあるのです。それで当時開発されていた人工腎臓の研究に携わるようになり、修士・博士課程では人工腎臓の研究しました。

▼▼▼▼▼▼▼▼身体に着けるものですか。

土肥▼▼▼人工腎臓をできるだけウェアラブルな携帯型にするためにはどうするかを研究しました。血液から老廃物を除く方法の第一段階として、まず血液から血球成分のないところだけを分けて血漿だけにして処置しやすくする「プラズマフェレシス(血漿浄化法)」という方法を開発したのです。これを用いた機械は、従来の透析法が進歩してきたので動物実験の段階で終わってしまいましたが、このプラズマフェレシスは、一緒に研究をしていた先生によって大きな学会になり、別のかたちで役に立っているので、私は満足しています。

 その後、東京電機大学で講師をしていた時に、精密機械工学科に医療関係を研究する医用精密工学講座ができたのを機に、恩師の先生に呼ばれ、そこでまた少しずつですが、福祉関係をやり始めました。

機械の役割と人間の役割

▼▼▼▼▼▼▼▼先ほど医療からの発想と機械工学からの発想が違うと言われましたが、具体的にどんな違いがあるのですか。

土肥▼▼▼私はよくこの例を話すのですが、もし今の時代に洗濯機がなくて、洗濯ロボットを設計するとします。そうすると、ロボット工学の発想では、溜まった洗濯物をロボットの腕で持って来て、たらいに入れ、石鹸をつけて、洗濯板でゴシゴシやって、ゆすいで、搾る、そういう人間の動作を解析して、それに近い運動をする機械をつくるのではないでしょうか。でもそれは人間のやっていることを真似しているだけです。汚れたものをきれいにするという目的を考えれば、今の洗濯機の、ああいう形がいいのです。今の福祉ロボット、医療ロボットでは、ロボット屋さんがロボットのことから発想している。目的の本質を見ていないので、実際に必要としているものができないのです。

 もうひとつ例をあげると、体の不自由な人をベッドからほかへ移動させる。普通に考えると抱きかかえる動作を機械にさせようとします。確かにやさしく抱きかかえればいいかもしれないけど、抱きかかえるというのは人間がやりやすい動作なんです。でも機械はなにも二本の手でやる必要はない。その人を移動させてあげられればいいのです。それで施設などでの聞き取り調査に基づいて開発したのが「省スペース式移乗・移載装置」(図1)です。この方法なら短時間に移動できて、介護者の負担もグッと軽減されますし、収納にも場所をとりません。

 手術用のロボットの場合でも、医者の動作を機械で真似ようとしてしまう。人間は見てその場で感じながら、常にフィードバックをしつつ動いています。それを機械で真似ようとしても、センシングに限界があるし、視覚情報にしても、画像処理やらなにやら大変で、とても作業についていけない。機械には機械に合った方法があって、人間のしてきたことを全部する必要はないわけです。

▼▼▼▼▼▼▼▼外科手術を支援する「微細手術マニピュレータ」や「脳神経外科穿刺ロボット」など、いわば新しい手術の手の開発も手がけられていますが、そうした研究はどのようにして始められたのですか。

土肥▼▼▼一九八七年にアメリカで、世界に先駆けてロボットによる頭部の穿刺手術が行われましたが、それは工業用ロボットをそのまま医療用に使っているのです。しかも、それが日本にも売り込まれそうな雰囲気でした。それで危機感を感じて、きちんとしたものをこちらがつくらなくてはいけないと研究を始めたのです。

▼▼▼▼▼▼▼▼工業用ロボットと医療用ロボットは、どこが違うのですか。

土肥▼▼▼工業用ロボットというのは物を壊してもいいんです。車をつくっているときグシャッとやっても、その一台がだめになるだけです。しかも工業用ロボットが働く場所は、基本的に人のいない場所で、工業用ロボットの安全性は作業エリアに人間が入らないことで保たれている。ところが人間は、グシャッとやってしまえば、次の人と交替が効かないわけです。しかも、手術室というのは電気メスやいろいろな機材があり、大きな機械では使いにくい。また、機械に付いた血を洗い流すときに、感染のことを考えると、滅菌・消毒・洗浄が簡単にできるといったことも大事なことです。ロボットという名前がついていても、イコールではない。いろいろなことを懸案して考えた結果、作業ロボットに似たものができた。これならいいんです。

 同じ頃、イギリスから前立腺肥大を手術するロボットが発表されました。全部計測してセッティングしたら、あとは機械が全部やってくれますというもの。あ然としました。それはやってはいけないことです。

▼▼▼▼▼▼▼▼最終的には人間が判断してカバーすると。

土肥▼▼▼そうそう、絶対に人間が対処すべき。機械が主役じゃないんです。

 手術用ロボットは人を切るわけですが、普通の機械では何かあったときはすぐに止めようとする。ところが手術や介護では、首を締めたりブスッと刺したまま動かなくなったら困るわけです。そうしたときは安全な位置まで戻る。あるいはフリーハンドで動かせるようにするといった処置ができなくてはいけない。

▼▼▼▼▼▼▼▼そうした医用機械に対する認識は、現在ではどうですか。 

土肥▼▼▼少しずつ理解する人が増えてきました。そうしたことがあって、医療用とか福祉用のロボットはどうあるべきかという研究会を何回かやりました。私自身が忙しくてしばらく休んでいたのですが、ロボット工業会のほうで引き継いでくれることになりました。

 海外からのニュースなどでロボットを使った医療の情報が流れたり、日本の視察団が向こうの施設に行ってロボットが使われているのを見てくると、日本は遅れをとっているなどと言われますが、そういうのはおかしいんです。日本の場合、それでもし人身事故が起こるようなことがあれば、すぐに研究がストップしてしまいます。企業も万が一手を出して叩かれたら困るので手を出さない。向うはワーッとやって、できた! という。視察団には一番技術が進んだオリンピックレコードのような部分を見せるわけですが、その陰には、いっぱい失敗や見せたくないものがあるわけです。ですからロボット工業会の研究会も、こうやったらうまくいきましたじゃなくて、こういう失敗をしました、こういうことがうまくいきませんという、問題点を発表する会にしたいと話しているんです。

新しい目をつくる

▼▼▼▼▼▼▼▼今、力を入れていらっしゃるのは、どんな研究ですか。

土肥▼▼▼特に力を入れているのは、三次元画像ですね。手術支援ロボットの研究を始めた八六年に私の友人の医師が、レントゲン写真を持って来て「この患者さんなんとかならないか。写真では肝臓の中にガンが見える。ガンをやっつけるのにお腹を開けて超音波を当ててみようとするのですが、ガンをよく見えるように入れたX線造影剤がかえって超音波画像を見えなくしてしまう。あるのはわかっているが、どこにあるのか特定できない」と言ったのです。

 そこで気がついたのは、診断用の画像と治療用の画像は違うんだということです。現場では診断のために撮った画像を治療にも使っているのです。それともうひとつは、患部のある三次元的位置がわかりにくいということ。治療に使える三次元位置がわかる画像にはどんなものがあるかと思ったんですね。その少し前にアメリカに出張して、MITのメディアラボなどいくつかの研究室を回っていましたが、立派な機械を使っていても、CADでたんに心臓が動いてるのを回転させて見せるぐらいで、私が求めているようなのはひとつもありませんでした。

 それで一九八六年の秋に工学部の仲間や医学部の先生方、企業の人たちでチームをつくって、月一回の割合で研究会を開始しました。そのときにつけた名前が「コンピュータ外科」。これが国際学会になって今も続いています。もうひとつ、小さなしかし質の高いMICCAI (Medical Image Comput-ing and Computer Acid Interface) という学会もできました。

 その成果が「三次元立体視ディスプレイ」(図2・3)です。これはフランスのリップマンという人が一九〇八年に発明したインテグラルフォトグラフィの原理を応用し、コンピュータの助けを借りて可能になったものです。図3のように、昆虫の目のようにアレイ状に整列したたくさんの小さなレンズに取り込まれた映像が、ディスプレイを通して、見る者の前で再び三次元的に統合される仕組みです。この画像を図2のように、ハーフミラーで実際の患者さんの患部に重ねることで、外から体の内部の立体像を確認して手術することができます。

 三次元画像には従来、ホログラフィや両眼立体視の方法がありますが、ホログラフィは画像がひずむのと、動画をつくるのが難しい。また今使われているダ・ヴィンチという手術ロボットなどは両眼立体視を使用していますが、その方法だと目が疲労するのと、絶対的距離が把握できない。この実三次元画像なら、画像は少し粗くなりますが、実際の三次元の位置が把握できて視覚疲労もない。両眼立体視じゃないですから、片目をつぶっても、横から見てもちゃんと立体的に見えます。今この方法でフルカラーの動画を投影する装置を開発中です。

▼▼▼▼▼▼▼▼そのような手術システムの場合、先生は、人間と機械の役割をどう位置づけていますか。

土肥▼▼▼人間は、医学的知識による判断をします。機械はあくまで、人間の不得意としている部分を補う。手が震えるのを震えないようにするとか、正確にコンマ何ミリの精度で器具を入れなくてはいけないとか、あるいは手が届かないところに裏から行くとか。「ミクロの決死圏」という映画がありますが、医者が小さくなることはできなくても、小さな内視鏡と手術ロボットがあれば、ミクロの決死圏は実現できるんですよ。

 医者には、患者さんの前では言いませんが「ああ、こういう機械があれば、あそこに手が届けばこの患者さんは助かるのになあ」ということが絶対あるんです。それをさせるのが機械の役割で、すでに人間ができることをする必要はないんです。

技術をどう生かすか

▼▼▼▼▼▼▼▼福祉器具の場合、機械はどう生かされていますか。

土肥▼▼▼福祉器具では、さりげないことが大事だと思っています。ロボットを必要とするのは、大体お年寄りですよね。お年寄りの場合、工学系に興味のある人は別でしょうが、多くの人はロボットに違和感を持つと思うのです。ロボットが先にありきで、説明がめんどうくさかったり、練習が必要なものは使われません。

 一番重要なのはパワーアシストの技術で、自分の能力を使うだけで、あとは力を出してくれるような機械です。だから勉強する必要がない。練習する必要もない。今まで生きてきた常識で、それがそのまま使えることが大切です。

▼▼▼▼▼▼▼▼技術がめまぐるしく変わって行く中で、今までの人生経験がそのまま使える技術という考え方はとても重要ですね。

土肥▼▼▼そうそう。その人の身に自分がなってみるとわかるんです。交通事故などで車椅子生活になった若い人などは、これから練習もできるし、自分の意志通り動くものが使いたいでしょうが、高齢者はそうではありません。

 あと私が馬鹿にしちゃいけないと思ったのは、食事介護ロボットです。

 ロボットで食事を食べさせるというと「非人間的だ」と思う人が多いと思いますが、それは苦労していない、理想的な介護を自分の頭の中でつくっている人ですね。自分で上手く食べられない人というのは、他の生活も不自由なので食事が楽しみなんです。その楽しみを、自分のペースで、自分の好きな順番に、誰からもせっつかれずに食べたい人がほとんどです。ところが介護になれば「あ〜ん」と言われて口を開かなくてはいけない。それを毎日続けていたら機械的にもなる。人間同士だから、お互い感情もあるし我慢もしないといけない。それに対して、もし「あれ」と言って眼で指して持ってきてくれる機械があれば、自分の順番とペースで好きな食べ方ができます。ただこれについては、まだ「あれを」と指示する仕組みがうまくできていないんです。

▼▼▼▼▼▼▼▼実際に現場で必要とされるものが違うのですね。

土肥▼▼▼そういう意味で私がいらないと思っているのは、入浴介護ロボットです。これも一〇年前に、入浴介護はシャワーでいいと言ったら、ある福祉関係の方が「とんでもない。お風呂に入れてもらってニコッとするあの顔を見たら、とてもやめられない」と大反対しました。しかし、仕事でやっている人ならよいでしょうが、家庭ではまったく状況が変わります。リフトを使うので機械は大きいし、高価だし、入浴させるのはお年寄りや非力な主婦で、危険もあります。力のある男の人や若い人は、介護の場にはいないのですから。

 それよりも、入浴の第一の目的は身体の清潔を保つことだから、シャワーでいいと思うのです。シャワーならば、ちょっと段差をなくせば、車椅子で入って浴びられる。そもそも年をとってからだの調子が悪くなった人は、医者が風呂には入れないのです。私はたまたま、去年の暮れに脳出血で倒れてリハビリをしたのです。そのときリハビリテーションセンターの人が「これは皆さん本当に楽だと喜んでいる」と見せてくれたのが、財団法人テクノエイド協会が助成金をつけて開発した風呂代わりシャワーでした。

▼▼▼▼▼▼▼▼お話を伺っていると、意外にローテクを使っていらっしゃいますね。

土肥▼▼▼ハイテクを使うことが目的ではないわけです。役に立つか立たないか、これを使ったら楽になったか、便利になったかが大事です。物をつくるときは、大きければ小さくすればよいし、操作が難しかったら簡単にすればいい。その時、今の技術じゃできないときに、そこにハイテクが入ってくる。しかしハイテクは表に出てはいけない。蓋を開けたらこんなに複雑だった、でも蓋を閉めたらボタンひとつでできる、これが本当のハイテクですね。大学でローテクをやっても論文にはなりませんが、私は、ハイテクばかり追わないで、ローテクでも人間の役に立つことがあるなら、それをどんどんやりなさいと言っています。

コンピュータ外科の可能性

▼▼▼▼▼▼▼▼脳出血で倒れられて、ご自分が患者さんになる経験をされたわけですが、何か新しく気づかれたことなどありましたか。

土肥▼▼▼脳移植の研究をやろうと思いました。

▼▼▼▼▼▼▼▼脳移植、ですか?

土肥▼▼▼ええ。それはこういうことです。

 去年の十一月二五日に金沢であった耳鼻科関係の学会で具合が悪くなり、夕方、左足が動かなくなっていました。金沢で三週間入院して、一週間めくらいからリハビリテーションを始めたのですが、感覚はあるのにまったく動きませんでした。それが東京に戻って十二月二二日に、リハビリテーションセンターで、そこの先生と話していたときに、ほんのわずか親指が動いた。脳が出血で圧迫されて麻痺したとき、回復するのに一カ月くらいかかると言われました。回復過程ではまた神経のシナプスが伸びてくる。そのとき、始終使っている回路だけが生き残るから、ちゃんとした訓練をしなくてはいけない。この一回動いたのは、シナプスが一本つながったという感じです。そのときは一回動かすと、そこで神経伝達物質のアセチルコリンをぱっと放出して、他に余分がないからそれで終わり。ところがしばらく立つと、また動くので、やはり神経が伸びてシナプスでつながっていると感じました。

 だから、損なわれた神経繊維を植えて、あとはシナプス結合を促してやれば、時間が経つとまた副側路が形成されます。そのことを実感したわけです。

 従来、神経は再生しないといわれていましたが、現在では神経が再生することは分かっていますので、脊損などでは神経を成長させてつなぐ、そういった技術は今基礎研究ですが、これからかならず成長すると思います。ほんの数本神経を植えただけで動けるようになる。その後の回復、生活のクオリティが全然違ってきます。これをすれば、今までの脳卒中だとか脊損だとかいった治療はガラッと変わるだろうと、私は確信しています。脳移植といっても、人の人格を変えてしまうような話ではなくて、人が持っている回復力を活用できる状態にしてあげるということなんです。その治療に、コンピュータ外科の正確な手術が必要になるわけです。その研究のために「クリニカル ニューロ・イフォマティクス」という名前をつけて、研究会を始めています。

 私がコンピュータ外科をやっていて、その延長でできることは、このような脊損や脳疾患の人を助けること。それからもうひとつは、「胎児外科」です。

 障害をもった胎児は五〇年前だったら流産したり、生まれても早く亡くなってしまいましたが、今は医学の進展で、このような胎児でも生まれて成長できるようになりました。しかしまだこれは初歩の医療でしかないと私は思っています。今は、障害を持っていることが事前にわかりますし、遺伝子治療もできる。そしてコンピュータ外科で、小さな部分を手術することができる。治療は初期のほうが、病気が進行してからするよりも簡単ですし、臓器移植も、胎児の段階ならまだ免疫力が少ないので、拒否反応の心配も少ない。私は、生まれてきた以上は五体満足できちっと育てて行く、そういう医療でないと本来はいけないと思います。

 私が生きている間は花開かないかもしれないけれど、この二つをコンピュータ外科でベストを尽くしたいと思っています。

▼▼▼▼▼▼▼▼結局先生は工学に進まれましたが、限りなく医療に近いことをやっている。

土肥▼▼▼そうですね。やはり人間を助けるのが医療工学をやっている者にとって一番大事な目標なんです。自分のつくった機械で、人間が一人でも助かったり幸せになればよい。この世界ではノーベル賞を受賞するよりも、人が一人助かる方がはるかに上。私にとってはそうなんです。 

[二〇〇一年八月二四日]

図1-1:省スペース式移乗・移載装置の外観│左:使用時 右:収納時

図1-2:省スペース式移乗・移載装置の構造

図1-3:省スペース式移乗・移載装置│作業の流れ

移載開始

患者

移載装置

プレートの挿入

プレート上を搬送

プレートの引き抜き

移載完了

図2

図3

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