(57)【要約】  眼球内挿入用手術器具を用いて眼球内部の手術をする術者の手ぶれがどの程度あるのか、評価する装置を提供することを課題とする。  眼球手術の練習装置であって、前記練習装置は、眼球内に挿入する挿入部、および、術者が把持する把持部を少なくとも含む眼球内挿入用手術器具と、前記眼球内挿入用手術器具の前記把持部に設けられた加速度センサと、前記加速度センサにより、前記眼球内挿入用手術器具にかかる加速度を測定する測定部と、前記眼球内挿入用手術器具にかかる重力方向の加速度を補正するための補正用基準値を用いて、前記測定部で測定した測定値を補正する補正部と、を少なくとも含む練習装置により課題を解決できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼球手術の練習装置であって、
前記練習装置は、
眼球内に挿入する挿入部、および、術者が把持する把持部を少なくとも含む眼球内挿入用手術器具と、
前記眼球内挿入用手術器具の前記把持部に設けられた加速度センサと、
前記加速度センサにより、前記眼球内挿入用手術器具にかかる加速度を測定する測定部と、
前記眼球内挿入用手術器具にかかる重力方向の加速度を補正するための補正用基準値を用いて、前記測定部で測定した測定値を補正する補正部と、
を少なくとも含む、練習装置。
【請求項２】
前記加速度センサが、少なくとも、前記眼球内挿入用手術器具の前記把持部に仮想的に設ける軸方向に対して略垂直方向の加速度を測定する、
請求項１に記載の練習装置。
【請求項３】
前記挿入部の先端部が眼球内の所期の位置まで挿入したことを通知するスイッチを含み、
前記スイッチが操作された時の重力方向の加速度が、前記補正用基準値として用いられる、
請求項１または２に記載の練習装置。
【請求項４】
前記挿入部の先端部が眼球内の所期の位置まで挿入したことを自動的に検知する検知装置を含み、
前記検知装置で検知された時の重力方向の加速度が、前記補正用基準値として用いられる、
請求項１または２に記載の練習装置。
【請求項５】
前記測定部で測定した加速度の値のずれ幅が、所定の期間、所定の値の範囲内である時に、前記眼球内挿入用手術器具が静止したと判定する動作判定部を有し、
前記動作判定部が静止したと判定した静止状態の重力方向の加速度が、前記補正用基準値として用いられる、
請求項１または２に記載の練習装置。
【請求項６】
前記眼球内挿入用手術器具の手ぶれの大きさに基づき予め設定した基準値を格納したメモリと、
前記補正部で補正した測定値を前記メモリに格納した基準値と比較することで、術者の手ぶれを評価する演算部と、
を少なくとも含む、請求項１〜５の何れか一項に記載に練習装置。
【請求項７】
プロセッサおよび前記プロセッサの制御下にあるメモリを含むコンピュータに、
（１）眼球内挿入用手術器具の把持部に設けられた加速度センサにより、前記眼球内挿入用手術器具にかかる加速度を測定する測定工程と、
（２）前記眼球内挿入用手術器具にかかる重力方向の加速度を補正するための補正用基準値を取得する補正用基準値取得工程と、
（３）前記測定工程で測定した測定値を、前記補正用基準値で補正する補正工程と、
を実行させるコンピュータプログラム。
【請求項８】
（４）前記メモリに記憶した眼球内挿入用手術器具の手ぶれの大きさに基づき予め設定した基準値と、補正工程で補正した測定値とを比較することで、術者の手ぶれを評価する評価工程、
を更に含む、請求項７に記載のコンピュータプログラム。
【請求項９】
眼球手術の練習装置に用いられる眼球内挿入用手術器具であって、
前記眼球内挿入用手術器具は、
眼球内に挿入する挿入部と、
術者が把持する把持部と、
前記把持部に設けられた加速度センサと、
を少なくとも含む、眼球内挿入用手術器具。
【請求項１０】
前記加速度センサが、少なくとも、前記眼球内挿入用手術器具の前記把持部に仮想的に設ける軸方向に対して略垂直方向の加速度を測定する、
請求項９に記載の眼球内挿入用手術器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、眼球手術の練習装置、コンピュータプログラム、および、眼球内挿入用手術器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
国内における眼球手術症例数は、白内障では約２００万例、緑内障では約２０万例、網膜硝子体手術は約２万例と言われている。眼球手術は、眼という非常にデリケートな組織を対象とする手術であることから、上達するためには多くの経験が必要である。しかしながら、経験の少ない医師が行う手術による医療事故は医療訴訟に発展する可能性があることから、経験の少ない医師が臨床で手術経験を積み難くなっている。その対策として、医師が手術に極めて近い経験を多く積むことができるように、模擬眼球を用い、人間の眼球手術に近い感覚で手術の練習ができる眼球手術の練習装置が知られている。【０００３】
人体の眼球手術の一つの手技として、内境界膜剥離が知られている。先ず、内境界膜剥離について説明する。人体の眼球の中で、網膜は目の背面に存在し、瞳孔を通過して眼球に入った光が像を結ぶ組織である。網膜は多層構造をしており、大まかにいうと、硝子体側から、内境界膜（Ｉｎｎｅｒ  ｌｉｍｉｔｉｎｇ  ｍｅｍｂｒａｎｅ、ＩＬＭ）、感覚神経網膜、網膜色素上皮等から構成されている。網膜には、中心窩と呼ばれる周囲の網膜より若干窪んだ箇所が存在し、当該中心窩の周囲には、眼底写真で濃黄色に確認し得る直径約１．５〜２．０ｍｍ程度の円形領域が存在する。かかる濃黄色領域は「黄斑」と呼ばれる。中心窩および黄斑は視野の中心が結像する領域であり、網膜の中でも視覚が最も鋭敏な領域である。【０００４】
網膜の損傷（典型的には剥離および裂孔）は、視力低下、視野の歪み、または視野欠損等の原因となる場合があり、また、進行すると失明を招く場合がある。特に黄斑（中心窩）の損傷は著しい視力低下若しくは中心視野の欠損を引き起こす。上記視覚異常は著しいＱＯＬ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  ｌｉｆｅ、生活の質）の低下を招くことから、上記網膜（黄斑）損傷の治療は重要である。【０００５】
上記網膜損傷の一例として、眼底網膜の視野中心部に位置する黄斑に孔があく黄斑円孔が挙げられる。黄斑円孔の治療は、一般的に硝子体手術により行われる。具体的には後部硝子体剥離と内境界膜剥離、および液ガス置換が行われる。内境界膜剥離は上記黄斑円孔の治療に必須の処置ではないが、内境界膜剥離を行うことで円孔周辺の網膜の進展性（柔軟性）が増し、円孔が閉鎖しやすくなる（即ち、治療効果が向上する）ことが知られている。したがって、黄斑円孔の手術において内境界膜剥離が行われる症例が増えている。なお、内境界膜剥離は、上記黄斑円孔のみでなく、黄斑上膜や網膜静脈閉塞等に対する適応の優位性も報告されており、硝子体手術の中でも重要な手技の一つに位置付けられる。【０００６】
硝子体手術は眼球の最深部に処置を施すため、難易度が高く、繊細な技術を必要とする手術である。特に、内境界膜は極めて薄い膜（人眼の内境界膜の膜厚は約３μｍ程度）であり、当該内境界膜直下には網膜が存在するため、内境界膜剥離は特に繊細な技術が必要な手術の一つである。内境界膜剥離を行う際に誤って網膜を傷つけてしまうと、当該損傷により重大な視力障害をきたす虞がある。また、内境界膜剥離時の剥離スピードや剥離方向によっては、黄斑円孔等において網膜剥離部を広げてしまう虞や、新たな網膜剥離や網膜裂孔の原因を生じてしまう虞がある。このように、内境界膜剥離は極めて繊細な手技を要し、経験の少ない医師による施術は失明につながりかねない困難な手術である。【０００７】
そのため、経験の少ない医師が内境界膜剥離の練習をするための、内境界膜剥離モデルが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１５１９３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記のとおり、内境界膜剥離を行う際に誤って網膜を傷つけてしまうと、当該損傷により重大な視力障害をきたす虞がある。網膜を傷つける主な原因は、眼球内挿入用手術器具を内境界膜にアプローチし、内境界膜を剥離する手技中の術者の手ぶれであるという見解がある。上記特許文献１に記載の内境界膜剥離モデルを用いることで、経験の少ない医師が内境界膜剥離の練習をすることができる。しかしながら、特許文献１に記載の内強膜剥離モデルは、模擬眼球側の装置である。現状では、眼球内挿入用手術器具を用いて眼球内部の手術をする術者の手ぶれがどの程度あるのか、評価する装置は知られていない。【００１０】
本開示は、上記問題を解決するためになされたものであり、鋭意研究を行ったところ、（１）眼球内部の手術に用いる眼球内挿入用手術器具の把持部に加速度センサを設け、（２）加速度センサにより測定した眼球内挿入用手術器具にかかる加速度の測定値をそのまま用いるのではなく、（３）眼球内挿入用手術器具にかかる重力方向の加速度を補正するための補正用基準値を用いて測定部で測定した測定値を補正することで、術者の手ぶれを評価できることを新たに見出した。【００１１】
すなわち、本開示の目的は、眼球手術の練習装置、コンピュータを眼球手術の練習装置として機能させるコンピュータプログラム、および、眼球手術の練習装置に使用するための眼球内挿入用手術器具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示は、以下に示す、眼球手術の練習装置、コンピュータプログラム、および、眼球内挿入用手術器具に関する。【００１３】
［１］眼球手術の練習装置であって、
前記練習装置は、
眼球内に挿入する挿入部、および、術者が把持する把持部を少なくとも含む眼球内挿入用手術器具と、
前記眼球内挿入用手術器具の前記把持部に設けられた加速度センサと、
前記加速度センサにより、前記眼球内挿入用手術器具にかかる加速度を測定する測定部と、
前記眼球内挿入用手術器具にかかる重力方向の加速度を補正するための補正用基準値を用いて、前記測定部で測定した測定値を補正する補正部と、
を少なくとも含む、練習装置。
［２］前記加速度センサが、少なくとも、前記眼球内挿入用手術器具の前記把持部に仮想的に設ける軸方向に対して略垂直方向の加速度を測定する、
上記［１］に記載の練習装置。
［３］前記挿入部の先端部が眼球内の所期の位置まで挿入したことを通知するスイッチを含み、
前記スイッチが操作された時の重力方向の加速度が、前記補正用基準値として用いられる、
上記［１］または［２］に記載の練習装置。
［４］前記挿入部の先端部が眼球内の所期の位置まで挿入したことを自動的に検知する検知装置を含み、
前記検知装置で検知された時の重力方向の加速度が、前記補正用基準値として用いられる、
上記［１］または［２］に記載の練習装置。
［５］前記測定部で測定した加速度の値のずれ幅が、所定の期間、所定の値の範囲内である時に、前記眼球内挿入用手術器具が静止したと判定する動作判定部を有し、
前記動作判定部が静止したと判定した静止状態の重力方向の加速度が、前記補正用基準値として用いられる、
上記［１］または［２］に記載の練習装置。
［６］前記眼球内挿入用手術器具の手ぶれの大きさに基づき予め設定した基準値を格納したメモリと、
前記補正部で補正した測定値を前記メモリに格納した基準値と比較することで、術者の手ぶれを評価する演算部と、
を少なくとも含む、上記［１］〜［５］の何れか一つに記載に練習装置。
［７］プロセッサおよび前記プロセッサの制御下にあるメモリを含むコンピュータに、
（１）眼球内挿入用手術器具の把持部に設けられた加速度センサにより、前記眼球内挿入用手術器具にかかる加速度を測定する測定工程と、
（２）前記眼球内挿入用手術器具にかかる重力方向の加速度を補正するための補正用基準値を取得する補正用基準値取得工程と、
（３）前記測定工程で測定した測定値を、前記補正用基準値で補正する補正工程と、
を実行させるコンピュータプログラム。
［８］（４）前記メモリに記憶した眼球内挿入用手術器具の手ぶれの大きさに基づき予め設定した基準値と、補正工程で補正した測定値とを比較することで、術者の手ぶれを評価する評価工程、
を更に含む、上記［７］に記載のコンピュータプログラム。
［９］眼球手術の練習装置に用いられる眼球内挿入用手術器具であって、
前記眼球内挿入用手術器具は、
眼球内に挿入する挿入部と、
術者が把持する把持部と、
前記把持部に設けられた加速度センサと、
を少なくとも含む、眼球内挿入用手術器具。
［１０］前記加速度センサが、少なくとも、前記眼球内挿入用手術器具の前記把持部に仮想的に設ける軸方向に対して略垂直方向の加速度を測定する、
上記［９］に記載の眼球内挿入用手術器具。
【発明の効果】
【００１４】
本願で開示する眼球手術の練習装置、コンピュータプログラム、および、眼球内挿入用手術器具を用いることで、術者の手ぶれを評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、眼球手術の練習装置１の実施形態の概略を説明するための図である。
【図２】図２Ａ乃至図２Ｃは、眼球内挿入用手術器具２を、把持部２２側からＺ方向に見た場合の図で、手ぶれの概要を説明するための図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、補正部４ｂを設ける意義を説明する図である。
【図４】図４Ａ乃至図４Ｃは、光学系を用いた検知装置の一例を説明するための概略図である。
【図５】図５は、近接センサｅを用いた検知装置の一例を説明するための概略図である。
【図６】図６は、練習装置１のより具体的な実施形態を示す概略図である。
【図７】図７は、コンピュータ４の概略図である。
【図８】図８は図面代用写真で、実施例１で作製した眼球内挿入用手術器具の写真である。
【図９】図９は図面代用写真で、内境界膜剥離の練習中の写真である。
【図１０】図１０は、術者Ａ乃至Ｃの手ぶれの測定結果を示すグラフである。図１０の上段は、内境界膜剥離術用鉗子にかかる加速度を、補正用基準値Ｇｓで補正する前の測定値と、補正した後の補正値を表している。図１０の下段は、図１０の上段の補正値の部分を拡大したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、眼球手術の練習装置、コンピュータプログラム、および、眼球内挿入用手術器具の各実施形態について、詳しく説明する。なお、本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。そして、同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。
【００１７】
（眼球手術の練習装置の実施形態）
図１は、眼球手術の練習装置（以下、「練習装置」と記載することがある。）１の実施形態の概略を説明するための図である。練習装置１は、眼球内挿入用手術器具（以下、「器具」と記載することがある。）２、加速度センサ３、測定部４ａ、補正部４ｂを少なくとも含んでいる。また、必要に応じて、後述する、メモリ、位置判定部、動作判定部、演算部、検知装置、スイッチ等を含んでいてもよい。
【００１８】
器具２は、模擬眼球ａ内に挿入する挿入部２１、および、術者が把持する把持部２２を含む。器具２は、眼球内に挿入し、眼球内部の組織の手術に用いられる器具であれば特に制限はない。例えば、内境界膜を剥離するために用いられる内境界膜剥離術用鉗子（以下、「鉗子」と記載することがある。）、内境界膜剥離および網膜下増殖の手術に用いられる硝子体ピック、黄斑部浮腫の治療の際に網膜静脈に薬剤を注射する注射針、等が挙げられる。図１の器具２は、鉗子の例を示しており、挿入部２１の先端部２１１には、内境界膜ｂを把持するためのクリップが形成されている。
【００１９】
加速度センサ３は、器具２の把持部２２に設けられ、器具２の把持部２２に仮想的に設ける軸方向に対して略垂直方向の加速度を測定している。なお、本明細書において、方向は以下のとおり定義する。先ず、図１に示すように、器具２の把持部２２の長手方向に仮想的に設ける軸（把持部２２を通る挿入部２１の延長線）方向をＺ方向と定義し、Ｚ方向に直交する一つの方向をＸ方向と定義し、Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向をＹ方向（図１では紙面に垂直方向）と定義する。加速度センサ３は、少なくとも、Ｚ方向に対して略垂直方向の加速度、つまり、Ｘ方向とＹ方向で形成される平面であって、中心軸からの半径方向の加速度を測定する。
【００２０】
図２Ａ乃至図２Ｃは、器具２を、把持部２２側からＺ方向に見た場合の図で、手ぶれの概要を説明するための図である。手術時の術者の手ぶれの多くは、図２Ａに示すように把持部２２に仮想的に設ける軸（Ｚ方向）に対して略垂直方向（図２Ａの矢印方向）のぶれである。したがって、図２Ｂに示すように、Ｘ方向とＹ方向の加速度を少なくとも測定することで、器具２にかかる加速度（仮想的に設ける軸からの半径方向の加速度；Ｒ）を計算することができ、術者の手ぶれを測定することができる。なお、必要に応じて、図１のＺ方向の加速度を測定してもよい。
【００２１】
図２Ｃは、把持部２２に仮想的に設ける軸（Ｚ方向）に対して、回転方向の手ぶれを示す図である。手術時に回転方向の手ぶれは稀であるが、必要に応じて、回転方向の手ぶれを評価するため、回転方向の加速度を測定してもよい。回転軸方向の加速度は、ジャイロセンサにより測定できる。
【００２２】
加速度センサ３は、少なくともＸ方向およびＹ方向、更に、必要に応じてＺ方向の加速度を測定できれば特に制限はなく、市販の加速度センサを用いればよい。ジャイロセンサも同様に、市販のジャイロセンサを用いればよい。
【００２３】
測定部４ａは、加速度センサ３、更に、必要に応じて設けるジャイロセンサの出力信号を検出できるものであれば特に制限はなく、市販の出力信号の検出装置、検出プログラム等を搭載したパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等が挙げられる。測定部４ａには、必要に応じて、公知の増幅回路等を組み込んでもよい。
【００２４】
補正部４ｂは、測定部４ａで測定した加速度センサ３の出力信号である測定値を、補正用基準値に基づき補正する。図３Ａおよび図３Ｂは、補正部４ｂを設ける意義を説明する図である。先ず、練習装置１を用いて眼球手術の練習をする際には、器具２の挿入部２１を模擬眼球内に挿入する。内境界膜剥離を具体例として説明すると、器具２として鉗子を用い、鉗子２の先端部２１１を内境界膜に近接した位置に配置し、先端部２１１で内境界膜をつまみ、その後、内境界膜を剥離する。その際、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、先端部２１１を内境界膜に近接した位置に配置した時の鉗子２の角度は、術者により異なる。
【００２５】
ところで、加速度センサ３は、鉗子２が静止状態であっても、重力方向の加速度（以下、「加速度Ｇ」と記載することがある。）、より具体的には、加速度ＧのＸ方向成分およびＹ方向成分を常に測定する。そうすると、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、鉗子２の角度が異なると、鉗子２が静止状態であっても、加速度センサ３が測定する加速度ＧのＸ方向成分およびＹ方向成分の値は異なる。そして、手ぶれが発生した場合、加速度センサ３は、手ぶれによる加速度および加速度Ｇを合算して測定することになる。したがって、単に加速度センサ３により測定した測定値のみを用いた場合、鉗子２の角度により異なる加速度Ｇの値が含まれていることから、手ぶれに起因する加速度のみを評価することができない。
【００２６】
そのため、実施形態に示す練習装置１では、器具２にかかる加速度Ｇを補正するための補正用基準値を用い、測定部４ａで測定した加速度センサ３の出力信号である測定値を、補正用基準値を用いて補正している。そのため、器具２の挿入角度が異なっていても、手ぶれに起因する加速度が数値として得られるので、術者の手ぶれの程度を評価（比較）することができる。以下において、測定部４ａで測定した加速度センサ３の出力信号である測定値を、補正用基準値を用いて補正した値を「補正値」と記載することがある。
【００２７】
測定部４ａでは、加速度センサ３から出力された信号を、下記（１）の式で計算する。
【数１】
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【００２８】
上記式（１）において、Ｇｘは器具２にかかる加速度のＸ方向成分、Ｇｙは器具２にかかる加速度のＹ方向成分を表し、Ｇｒが測定部４ａで計算した測定値となる。つまり、ＧｒはＺ方向を長手方向とした円筒座標系の半径方向の加速度を示す。補正用基準値は、例えば、器具２の挿入部２１の先端部２１１が模擬眼球内の所期の位置まで挿入された時（ｓ）の測定部４ａで測定した加速度Ｇｒである（以下、補正用基準値として用いる加速度を「Ｇｓ」と記載することがある。）。ＧｓのＸ方向成分をＧｓｘ、Ｙ方向成分をＧｓｙとすると、補正部４ｂでは、上記式（１）のＧｘとして「Ｇｘ−Ｇｓｘ」、Ｇｙとして「Ｇｙ−Ｇｓｙ」の値を用いて、Ｇｒの補正値を計算する。当該補正値は、加速度センサ３の測定値から、加速度Ｇの影響を除いた値となる。
【００２９】
なお、加速度センサ３でＺ方向の加速度を測定する場合は、上記式（１）の√部分にＧz２を加えればよい。また、ジャイロセンサで回転方向の角速度を計測する事により器具２を回した時に器具２にかかる加速度のＸ、Ｙ、（Ｚ）方向成分の補正を行ってもよい。この際、角速度計測値から器具２の角度変位を推定する。その推定値には累積誤差が大きくなることが予想されることから、カルマンフィルタやパーティクルフィルタ等を用いて補正を行ってもよい。算出された器具２の角度変位を元に、Ｘ、Ｙ、（Ｚ）方向の加速度成分を確定する。そして、上記と同様に、Ｇｘ、Ｇｙ、（Ｇｚ）から、確定した各方向の加速度成分を引くことで、Ｇｒの補正値を計算できる。
【００３０】
補正用基準値は、例えば、挿入部２１の先端部２１１が、模擬眼球内の所期の位置まで挿入した時の加速度センサ３の測定値Ｇsが用いられる。先端部２１１が所期の位置まで挿入したことは、検知装置により自動的に検知をしてもよいし、手動で挿入したことを通知してもよい。図４Ａ乃至図４Ｃは、光学系を用いた検知装置の一例を説明するための概略図である。図４Ａに示す通り、術者は模擬眼球ａに器具２の挿入部２１を挿入するが、練習装置１は、模擬眼球ａを照射する図示しない光源を備えている場合がある。光源は、模擬眼球ａを照射できる位置であれば特に制限はなく、模擬眼球ａの上方、下方、又は側方に設ければよい。或いは、模擬眼球ａに挿入器具を挿入し、光源の光を挿入器具の先端から照射してもよい。術者は、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、顕微鏡を通して模擬眼球ａを観察、または、表示部に映し出されたＣＣＤ等の撮像素子で撮像した模擬眼球ａを観察する。その際に、練習装置１が光源を備える場合、眼底内には、挿入部２１の影２１ｓが映し出される。そして、図４Ｂに示す位置から、図４Ｃに示すように挿入部２１の先端部２１１を眼球内部の手術をする組織、例えば、内境界膜に近づけると、挿入部２１の先端部２１１と影２１ｓの先端部２１１ｓの距離が近くなる。自動的に検知する場合は、先端部２１１と影２１ｓの先端部２１１ｓとが所定の距離となった時に、挿入部２１の先端部２１１が模擬眼球ａ内の所期の位置まで挿入したと判定し、その時の加速度センサ３の測定値を補正用基準値Ｇsとすればよい。つまり、図４Ａ乃至図４Ｃに示す例では、光源、顕微鏡やＣＣＤ等の撮像装置、および、挿入部２１の先端部２１１と影２１ｓの先端部２１１ｓの距離を画像解析により判定する位置判定部で検知装置を構成することができる。
【００３１】
また、図４Ａ乃至図４Ｃに示す例において、手動で先端部２１１を所期の位置に挿入したことを通知する場合は、位置判定部に代え、スイッチを設ければよい。その場合、術者は挿入部２１の先端部２１１と影２１ｓの先端部２１１ｓの距離を顕微鏡画像または表示部に表示された画像から確認し、先端部２１１が所期の位置まで達したと判断した時にスイッチを押せばよい。スイッチは、術者が操作することができれば、スイッチの種類および場所に特に制限はないが、手術の練習時は両手を使うことが多い。したがって、フットスイッチ、または、音声による音声スイッチが好ましい。フットスイッチおよび音声スイッチも市販のスイッチを用いればよい。
【００３２】
図５は、近接センサｅを用いた検知装置の一例を説明するための概略図である。器具２の先端部２１１は、通常金属で作製されている。したがって、模擬眼球ａの眼底部に近接センサｅを配置することで、先端部２１１の接近を検知することができる。先端部２１１が所期の位置まで挿入したことを検知した時の加速度センサ３の測定値を補正用基準値Ｇｓとすればよい。つまり、図５に示す例では、近接センサｅ、および、近接センサｅの測定結果に基づき、先端部２１１が所期の位置まで挿入したと判定する位置判定部で検知装置を構成することができる。また、手動で先端部２１１を所期の位置まで挿入したことを通知する場合は、位置判定部に代え、スイッチを設ければよい。近接センサｅの測定結果を表示し、所期の距離となった時に、フットスイッチまたは音声スイッチを操作すればよい。
【００３３】
模擬眼球ａの底部にセンサ類を配置する場合、近接センサに代え、距離を測定できるセンサであれば、その他のセンサを用いてもよい。図示は省略するが、例えば、超音波センサ、光学センサ等を用いてもよい。何れのセンサを用いる場合であっても、先端部２１１の接近を自動的に検知する場合は、センサと位置判定部で検知装置を構成すればよい。また、手動で端部２１１を所期の位置まで挿入したことを通知する場合は、センサとスイッチで検知装置を構成すればよい。
【００３４】
また、眼球の手術は手ぶれが医療事故に繋がる恐れがあるため、術者は、器具を眼球に挿入する直前、及び、眼球内部の手術をする組織の手前で器具の動きを止めることがある。したがって、練習装置１では、上記の検知装置に代え、測定部４ａで測定した加速度の値のずれ幅が、所定の期間、所定の値の範囲内である時に、器具２が静止したと判定する動作判定部を設け、動作判定部が静止したと判定した静止状態の加速度Ｇを補正用基準値Ｇsとして用いてもよい。
【００３５】
補正用基準値は、検知装置により先端部２１１が所期の位置と判定された時、スイッチにより通知された時、または、動作判定部で静止状態と判定した時、の加速度センサ３の測定値Ｇsをそのまま用いればよい。あるいは、判定または通知された時の測定値Ｇsの前後所定期間の平均値を補正用基準値Ｇs’としてもよい。
【００３６】
練習装置１は、器具２の手ぶれの大きさに基づき予め設定した基準値を格納したメモリ、補正部４ｂで補正した補正値をメモリに格納した基準値と比較することで、術者の手ぶれを評価する演算部を含んでいてもよい。なお、基準値は、例えば、補正部４ｂで補正した補正値の上限値、補正値のぶれ幅、所定期間の補正値の平均値、等で設定すればよい。或いは、熟練の術者の多数の補正値を機械学習的統計計算で解析することで、練習者の手ぶれを評価してもよい。
【００３７】
図６は、練習装置１の実施形態のより具体例を示す概略図である。練習装置１は、器具２に設けた加速度センサ３をコンピュータ４に接続することで作製することができる。また、各種センサ類を用いて検知装置を構成する場合、スイッチ類を用いる場合は、必要に応じて、各種センサ類、スイッチ類をコンピュータ４に接続すればよい。練習装置１は、コンピュータ４に加え、加速度センサ３の測定値や演算部の評価結果等を表示する表示部５と、データなどを入力する入力部６と、を含んでもよい。コンピュータ４には、コンピュータを練習装置１として機能させるためのコンピュータプログラムが内蔵されており、
（１）器具２の把持部２２に設けられた加速度センサ３により、器具２にかかる加速度を測定する測定工程と、
（２）器具２にかかる重力方向の加速度を補正するための補正用基準値（Ｇs）を取得する補正用基準値取得工程と、
（３）測定工程で測定した測定値を、補正用基準値Ｇsで補正する補正工程、
を、少なくとも実行することができる。
【００３８】
また、コンピュータプログラムは、必要に応じて、
（４）メモリに記憶した器具２の手ぶれの大きさに基づき予め設定した基準値と、補正工程で補正した補正値とを演算部で比較することで、術者の手ぶれを評価する評価工程、
を実行することもできる。
【００３９】
上記（２）の補正用基準値取得工程において、先端部２１１が模擬眼球ａ内の所期の位置まで挿入されたことを、検知装置を用いて自動的に検知する場合は、所期の位置に挿入されたか否かを位置判定部で判定する判定工程、をコンピュータプログラムにより実行させてもよい。また、上記（２）の補正用基準値取得工程において、検知装置に代え、器具２が静止したと判定する動作判定部で判定する場合は、動作判定工程をコンピュータプログラムにより実行させてもよい。
【００４０】
図７は、コンピュータ４の概略図である。コンピュータ４は、図７に示すように、プロセッサ（ＣＰＵ）４０、ＲＯＭ４１、ＲＡＭ４２、記憶装置（ハードディスク（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）など）４３、入出力インターフェイス４４、読取装置４５、通信インターフェイス４６および画像出力インターフェイス４７を備えており、これらはバス４８によってデータ通信可能に接続されている。また、加速度センサ３、図示しないセンサ類およびスイッチ類も、通信インターフェイス４６により、コンピュータ４と通信可能に接続されている。
【００４１】
ＣＰＵ４０は、入出力各部の動作を一連に制御するとともに、ＲＯＭ４１または記憶装置４３に記憶されているコンピュータプログラムを実行する。つまり、ＣＰＵ４０は、コンピュータプログラムに従って、加速度センサ３（必要に応じてジャイロセンサ）から受信した器具２にかかる加速度の出力信号の処理を行い、器具２にかかる加速度の測定値を算出するとともに、算出した測定値を補正用基準値Ｇsで補正する。また、検知装置を用いて自動的に補正用基準値Ｇsを取得する場合には、撮像した画像、または、近接センサ、超音波センサおよび光学センサ等のセンサ類からの情報に基づき、器具２の先端部２１１が所期の位置まで挿入したか否かを位置判定部で判定する。または、動作判定部を設けて補正用基準値Ｇsを取得する場合には、器具２が静止状態であるのか否か判定する。そして、ＣＰＵ４０は、補正用基準値Ｇｓで補正した補正値を、表示部５に表示させる。なお、表示部５に表示することに代え、印刷手段により補正値を印刷してもよい。つまり、ＣＰＵ４０を含むコンピュータ４が、測定部４ａ、補正部４ｂ、位置判定部、動作判定部、演算部に相当する。
【００４２】
ＲＯＭ４１または記憶装置４３に記憶されている所定の基準値（カットオフ値）を読み出し、ＣＰＵ４０により求めた補正値が、基準値と比較して手ぶれが大きいか小さいかを評価する。そして、ＣＰＵ４０は、評価結果を出力して表示部５に表示、または、印字手段により印字させる。
【００４３】
ＲＯＭ４１は、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどによって構成される。ＲＯＭ４１には、上述したように、ＣＰＵ４０によって実行されるコンピュータプログラムが記録される。また、ＲＯＭ４１には、所定の基準値の他、加速度センサ３の測定値などが記録されていてもよい。
【００４４】
ＲＡＭ４２は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭなどによって構成される。ＲＡＭ４２は、ＲＯＭ４１およびハードディスク４３に記録されているコンピュータプログラムの読み出しに用いられる。ＲＡＭ４２は、また、ＣＰＵ４０がこれらのコンピュータプログラムを実行するときに、ＣＰＵ４０の作業領域として利用される。
【００４５】
ハードディスク４３は、ＣＰＵ４０に実行させるためのオペレーティングシステム、アプリケーションプログラムなどのコンピュータプログラムおよび当該コンピュータプログラムの実行に用いるデータが記録される。ハードディスク４３に、所定の基準値などが記録されていてもよい。
【００４６】
読取装置４５は、フレキシブルディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤＲＯＭドライブなどによって構成される。読取装置４５は、可搬型記録媒体７に記録されたコンピュータプログラムまたはデータを読み取ることができる。
【００４７】
入出力インターフェイス４４は、例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２Ｃ、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩなどのシリアルインターフェイスと、ＳＣＳＩ、ＩＤＥ、ＩＥＥＥ１２８４などのパラレルインターフェイスと、Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器などからなるアナログインターフェイスとから構成される。入出力インターフェイス４４には、キーボード、マウスなどの入力部６が接続されている。術者は、入力部６によりコンピュータ４に各種の指令を入力することができる。
【００４８】
通信インターフェイス４６は、例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２Ｃ、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩなどのシリアルインターフェイスと、ＳＣＳＩ、ＩＤＥ、ＩＥＥＥ１２８４などのパラレルインターフェイスと、Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器などからなるアナログインターフェイス、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）インターフェイスなどである。コンピュータ４は、通信インターフェイス４６により、プリンタなどへ印刷データの送信を行うことができる。
【００４９】
画像出力インターフェイス４７は、ＬＣＤ、ＣＲＴなどで構成される表示部５に接続されている。表示部５は、ＣＰＵ４０から与えられた画像データに応じた映像信号を出力できる。表示部５は、入力された映像信号にしたがって画像を表示する。
【００５０】
以下に実施例を掲げ、各実施形態を具体的に説明するが、この実施例は単にその具体的な態様の参考のために提供されているものである。これらの例示は、発明の範囲を限定したり、あるいは制限するものではない。
【実施例】
【００５１】
＜実施例１＞
［加速度センサを設けた鉗子の作製］
内境界膜剥離術用鉗子（２５Ｇプラス（登録商標）ＭＡＸＧＲＩＰ  ＦＯＲＣＥＰＳ  鉗子；日本アルコン株式会社製）２の把持部後端部に、加速度センサ（スパークファン社製３軸加速度センサ）を取り付けることで、加速度センサ３を設けた内境界膜剥離術用鉗子２を作製した。図８は実施例１で作製した内境界膜剥離術用鉗子２の写真である。【００５２】
＜実施例２＞
［練習装置１の作製］
次に、コンピュータを練習装置１として機能させるコンピュータプログラムがインストールされているコンピュータに、作製した内境界膜剥離術用鉗子２および押しボタンスイッチ（アルプス電気社製タクトスイッチ）を接続することで、練習装置１を作製した。【００５３】
＜実施例３＞
［練習装置１を用いた手ぶれの評価］
次に、特許文献１に記載の内境界剥離モデルを眼底部分に含む模擬眼球を作製し、模擬顔面に組み込んだ。次に、実施例２で作製した練習装置１を用いて、内境界膜剥離の練習を行った。図９は、内境界膜剥離の練習中の写真である。補正用基準値Ｇsは、押しボタンスイッチを押した時点で取得した。内境界膜剥離術用鉗子２にかかる加速度は、上記の式（１）に基づき計算した。
図１０は、術者Ａ乃至Ｃの手ぶれの測定結果を示すグラフである。図１０の上段は、押しボタンスイッチを押す前後、つまり、内境界膜剥離術用鉗子２にかかる加速度を、補正用基準値Ｇsで補正する前の測定値と、補正した後の補正値を表している。上段のグラフで、加速度（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ）の値が大幅に下がった後が補正値である。また、図１０の下段は、図１０の上段の補正値の部分を拡大したグラフである。図１０の上段に示す補正前と補正後の加速度の差が、加速度センサ３が検知した重力方向の加速度に相当する。実施例３では、（１）図１０Ａ上段の加速度１５００程度が、３０ｓｅｃ頃にボタンスイッチを押すことで、図１０Ａ下段に示す加速度に減少し、（２）図１０Ｂ上段の加速度１４００程度が、１０ｓｅｃの頃にボタンスイッチを押すことで、図１０Ｂ下段に示す加速度に減少し、（３）図１０Ｃ上段の加速度１４００程度が、１００ｓｅｃの頃にボタンスイッチを押すことで、図１０Ｃ下段に示す加速度に減少した。この結果、所定のタイミング（実施例３では、ボタンスイッチを押すタイミング）における補正用基準値Ｇsの数値は異なるが、所定のタイミングにおける補正用基準値Ｇsを用いて測定値を補正することで、図１０Ａ，Ｂ，Ｃの下段に示すように、術者Ａ、Ｂ、Ｃの手ぶれを評価することができる。【００５４】
図１０の上段から明らかなように、加速度センサ３が検知する加速度は、術者の手ぶれに起因する加速度より、内境界膜剥離術用鉗子２にかかる重力方向の加速度の影響が極めて大きいことが判明した。したがって、補正用基準値Ｇsで測定値を補正しない場合、術者の手ぶれに起因する加速度は、重力方向の加速度の値に埋もれてしまい、手ぶれに起因する加速度を測定することは困難である。一方、補正用基準値Ｇsで測定値を補正することで、加速度センサ３の測定値から、術者の手ぶれに起因する加速度を抽出できることから、図１０の下段に示すように、術者の手ぶれを評価、及び／又は、比較することができる。実施例３の場合、Ｂが熟練医の結果であり、Ａ、Ｃは経験が少ない医師の結果である。図１０下段から明らかなように、客観的に手ぶれの程度を評価することができる。これにより、経験が少ない術者は、本装置を使用して手術に近い模擬練習を行うことで、熟練医の評価結果に相応する結果がでるまで練習することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本明細書で開示する実施形態により、器具２を用いた手術の際の手ぶれを評価できる。したがって、眼科練習装置の分野において有用である。
【符号の説明】
【００５６】
１…眼球手術の練習装置、２…眼球内挿入用手術器具、３…加速度センサ、４ａ…測定部、４ｂ…補正部、５…表示部、６…入力部、７…記録媒体、２１…挿入部、２１ｓ…影、２２…把持部、４０…プロセッサ（ＣＰＵ）、４１…ＲＯＭ、４２…ＲＡＭ、４３…記憶装置、４４…入出力インターフェイス、４５…読取装置、４６…通信インターフェイス、４７…画像出力インターフェイス、４８…バス、２１１…先端部、２１１ｓ…影の先端部、ａ…模擬眼球、ｂ…内境界膜、ｄ…模擬眼球、ｅ…近接センサ
【図１】
2019106802.tif 000004
【図２】
2019106802.tif 000005
【図３】
2019106802.tif 000006
【図４】
2019106802.tif 000007
【図５】
2019106802.tif 000008
【図６】
2019106802.tif 000009
【図７】
2019106802.tif 000010
【図８】
2019106802.tif 000011
【図９】
2019106802.tif 000012
【図１０】
2019106802.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月23日(2018.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼球手術の練習装置であって、
前記練習装置は、
眼球内に挿入する挿入部、および、術者が把持する把持部を少なくとも含む眼球内挿入用手術器具と、
前記眼球内挿入用手術器具の前記把持部の後端部側に設けられた加速度センサと、
前記加速度センサにより、前記眼球内挿入用手術器具にかかる加速度を測定する測定部と、
前記眼球内挿入用手術器具にかかる重力方向の加速度を補正するための補正用基準値を用いて、前記測定部で測定した測定値を補正する補正部と、
を少なくとも含む、練習装置。
【請求項２】
前記加速度センサが、少なくとも、前記眼球内挿入用手術器具の前記把持部に仮想的に設ける軸方向に対して略垂直方向の加速度を測定する、
請求項１に記載の練習装置。
【請求項３】
前記挿入部の先端部が眼球内の所期の位置まで挿入したことを通知するスイッチを含み、
前記スイッチが操作された時の重力方向の加速度が、前記補正用基準値として用いられる、
請求項１または２に記載の練習装置。
【請求項４】
前記挿入部の先端部が眼球内の所期の位置まで挿入したことを自動的に検知する検知装置を含み、
前記検知装置で検知された時の重力方向の加速度が、前記補正用基準値として用いられる、
請求項１または２に記載の練習装置。
【請求項５】
前記測定部で測定した加速度の値のずれ幅が、所定の期間、所定の値の範囲内である時に、前記眼球内挿入用手術器具が静止したと判定する動作判定部を有し、
前記動作判定部が静止したと判定した静止状態の重力方向の加速度が、前記補正用基準値として用いられる、
請求項１または２に記載の練習装置。
【請求項６】
前記眼球内挿入用手術器具の手ぶれの大きさに基づき予め設定した基準値を格納したメモリと、
前記補正部で補正した測定値を前記メモリに格納した基準値と比較することで、術者の手ぶれを評価する演算部と、
を少なくとも含む、請求項１〜５の何れか一項に記載の練習装置。
【請求項７】
プロセッサおよび前記プロセッサの制御下にあるメモリを含むコンピュータに、
（１）眼球内挿入用手術器具の把持部の後端部側に設けられた加速度センサにより、前記眼球内挿入用手術器具にかかる加速度を測定する測定工程と、
（２）前記眼球内挿入用手術器具にかかる重力方向の加速度を補正するための補正用基準値を取得する補正用基準値取得工程と、
（３）前記測定工程で測定した測定値を、前記補正用基準値で補正する補正工程と、
を実行させるコンピュータプログラム。
【請求項８】
（４）前記メモリに記憶した眼球内挿入用手術器具の手ぶれの大きさに基づき予め設定した基準値と、補正工程で補正した測定値とを比較することで、術者の手ぶれを評価する評価工程、
を更に含む、請求項７に記載のコンピュータプログラム。
【請求項９】
眼球手術の練習装置に用いられる眼球内挿入用手術器具であって、
前記眼球内挿入用手術器具は、
眼球内に挿入する挿入部と、
術者が把持する把持部と、
前記把持部の後端部側に設けられた加速度センサと、
を少なくとも含む、眼球内挿入用手術器具。
【請求項１０】
前記加速度センサが、少なくとも、前記眼球内挿入用手術器具の前記把持部に仮想的に設ける軸方向に対して略垂直方向の加速度を測定する、
請求項９に記載の眼球内挿入用手術器具。
【国際調査報告】
2019106802.tif 000014
2019106802.tif 000015