(57)【要約】【課題】生体ヒト型の脳組織に近似したシリコーンその他弾性に富み、形状維持のできる脳モデルを提供し、土台上に載置して顕微鏡下の脳神経外科手術を体験し、手技等の訓練ができるトレーニング装置を提供する。【解決手段】  開頭部を設けた頭蓋骨模型と、この頭蓋骨模型に内装され、前頭葉部と側頭葉部及び脳幹部の３部の模型を併合したシリコーン、ウレタン、スチレンその他形状維持可能で弾性に富み、生体ヒト型脳を再現したエラストマー製の脳モデルと、前記頭蓋骨模型の底面を閉塞する緩衝材とから成るモデル主体を設け、このモデル主体が適宜な傾斜角度を持って載置される土台を設けた脳神経外科手術のトレーニング装置。【選択図】  図１
2008241988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開頭部を設けた頭蓋骨模型と、
この頭蓋骨模型に内装され、前頭葉部と側頭葉部及び脳幹部の３部の模型を併合したシリコーン、ウレタン、スチレンその他形状維持可能で弾性に富み、生体ヒト型脳を再現したエラストマー製の脳モデルと、
前記頭蓋骨模型の底面を閉塞する緩衝材とから成るモデル主体を設け、
このモデル主体が適宜な傾斜角度を持って載置される土台を設けた脳神経外科手術のトレーニング装置。
【請求項２】
シルビウス裂近辺に配設した動脈血管と静脈血管又は動脈瘤の模型を付設した脳モデルを用いるようにした請求項１記載の脳神経外科手術のトレーニング装置。
【請求項３】
モデル主体に設けられた開頭部が、頭蓋骨模型の中心位置から偏位した位置に開けられ、このモデル主体が土台上で１８０度方向転換して、モデル主体の傾斜角度を変えて術野を変動できるようにした請求項１と２の内のいずれかに記載の脳神経外科手術のトレーニング装置。
【請求項４】
モデル主体の底面に約３０度角で接する２面を構成すると共に土台の水平面と傾斜面とが約３０度の傾斜で接するようにした請求項３に記載の脳神経外科手術のトレーニング装置。
【請求項５】
土台に載置されたモデル主体に対して、手術用顕微鏡、脳ベラ、吸引管、マイクロはさみ等を使用するようにした脳神経外科手術のトレーニング装置。
【請求項６】
手術用顕微鏡の照準をモデル主体の開頭部に合わせ、得られた画像を画像処理すると共に脳ベラ、バイポーラー、吸引管、マイクロはさみ等の操作による動きを観察する運動解析装置を設け、検証、運動評価を可能とした脳神経外科手術のトレーニング装置の操作方法。
【請求項７】
前頭葉部と側頭葉部及び脳幹部の模型をシリコーン、ウレタン、スチレンその他形状維持可能で弾性に富み、生体ヒト型脳を再現したエラストマーにより成型し、これらを併合して底面部を加工した脳モデル。
【請求項８】
開頭部を設けた頭蓋骨模型と、前頭葉部と側頭葉部及び脳幹部の３部の模型を併合したシリコーン、ウレタン、スチレンその他形状維持可能で弾性に富み、生体ヒト型脳を再現したエラストマー製の脳モデルと、この脳モデルを前記頭蓋骨模型に内装すると共に底面を閉塞する緩衝材とから成るモデル主体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
脳神経外科手術の手技を体験すると共に熟達できるようなトレーニング装置を提供し、その操作方法の習得、画像処理、及び検証や評価が行えるようにした。またこれに用いる脳モデルとモデル主体を提供しようとするものである。
【０００２】
脳神経外科手術には、脳ベラ、バイポーラー、吸引管、マイクロはさみの使用や手術用顕微鏡操作が必要不可欠であり、これらの道具の使い方に術者が熟達することが手術を安全、正確に且つ敏速に行うのに必須である。しかし、現在このような顕微鏡下の練習ができるものとして確立されているのは、ラットを利用した血管吻合練習のみである。
【０００３】
本発明者等は脳神経外科の顕微鏡手術の実践に近いトレーニングができるトレーニング用装置及び脳モデルとモデル主体を提供しようとするものである。
【背景技術】
【０００４】
従来の外科手術における手技習得の教育と訓練は、手術の見学、手術の助手を務める、指導医の下での実践、成書・電子媒体（ビデオ・DVD）等による学習、ラットの血管吻合練習等が主である。
【０００５】
また、従来の顕微鏡下のトレーニングシステムとしては、解剖用死体脳・頭蓋骨を用いた手術練習法がある。頭蓋底外科の練習または考察が可能であり、脳の外科的解剖を理解することができる利点があるが、生体脳組織の弾性が再現できない、繰り返し練習ができない、また日本では検体が入手困難である等の難点がある。
【０００６】
また、コンピューターを用いたバーチャルシュミレーションによる手術練習法の場合、時・場所を選ばず繰り返し練習が可能であり、手術用顕微鏡を必要としない利点があるが、実際の手術での視覚・触覚を再現するのは困難な点が多い。
【特許文献１】特表平１０−５１２８５４号公報
【特許文献２】特開２００２−１４６１０号公報
【特許文献３】特開２００３−２４１６４７号公報
【特許文献４】特開２００４−３０３２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の練習方法では、反復練習ができない場合が多く、手術現場における実感が掴み難い。また映像に頼る練習では、実際の手技を体得することは難しかった。特に、脳神経外科手術としては、脳の組織、弾力性を体得できる装置が全くなく、手術に不可欠な道具、例えば脳ベラ、バイポーラー、吸引管、マイクロはさみの使用や手術用顕微鏡操作について実感できず、練習装置がなく検証及び評価方法もなかった。
【０００８】
さらに従来では、脳神経外科手術のトレーニングに欠かせない脳の組織、弾力性を体得できる脳モデルが存在しなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の難点を解決するため、まずシリコーン、ウレタン、スチレンその他形状維持可能で弾性に富み、生体ヒト型脳を再現したエラストマーによる前頭葉部と側頭葉部及び脳幹部の３部の模型を形成するとともにこれら３部の模型を併合し、血管模型を加え、開頭部を設けた頭蓋骨模型内に装填してモデル主体を設けた。
【００１０】
そして手術時の脳の移動を再現できるように、脳モデルを脳べラで圧迫した際に、脳モデルが適当に移動するように緩衝材で閉塞した。
前記モデル主体を適宜な傾斜角度をもって載置できる土台を設けてトレーニング装置とした点に特徴がある。
【００１１】
モデル主体を土台上に載置することにより、手術台に横たわる人の頭蓋骨であるような実感を得ると共に開頭部を通して脳の組織と弾力性を体得できるようにしたものである。
【００１２】
さらに、手術用顕微鏡を用いて脳モデルに焦点を合わせ、顕微鏡操作の熟達を図り、画像処理して脳ベラ、バイポーラー、吸引管、マイクロはさみ等の操作を実行して、体験すると共にこれを検証し評価して改善策を練る等の練習ができるようにした。
【００１３】
またこの脳神経外科手術のトレーニング装置を利用することにより、反復練習が可能となり、手技の順序や変更、そして指導医による評価も可能となり教育面でも利用価値が大きい。
【００１４】
またこのようなトレーニング装置を構成するための脳モデル及びモデル主体をシリコーン、ウレタン、スチレンその他形状維持可能で弾性に富み、生体ヒト型脳を再現したエラストマーで構成することにより、より実践に近い体験ができるようにした。
【００１５】
以下詳しい構成を示す。
【００１６】
本発明の第１は、開頭部を設けた頭蓋骨模型と、この頭蓋骨模型に内装され、前頭葉部と側頭葉部及び脳幹部の３部の模型を併合したシリコーン、ウレタン、スチレンその他形状維持可能で弾性に富み、生体ヒト型脳を再現したエラストマー製の脳モデルと、前記頭蓋骨模型の底面を閉塞する緩衝材とから成るモデル主体を設け、このモデル主体が適宜な傾斜角度を持って載置される土台を設けた脳神経外科手術のトレーニング装置とした。
【００１７】
本発明の第２は、シルビウス裂近辺に配設した動脈血管と静脈血管又は動脈瘤の模型を付設した脳モデルを用いるようにして、動脈瘤模型によるクリッピング練習を可能とした。
【００１８】
本発明の第３は、モデル主体の開頭部が、頭蓋骨モデルの中心位置から偏位した位置に開けられ、この頭蓋骨モデルが土台上で１８０度方向転換して、頭蓋骨モデルの傾斜角度を変えて術野を変動できるようにした。
【００１９】
本発明の第４は、モデル主体の底面に約３０度角で接する２面を構成すると共に土台の水平面と傾斜面とが約３０度の傾斜で接するようにした。
【００２０】
本発明の第５は、土台に載置されたモデル主体に対して、手術用顕微鏡、脳ベラ、吸引管、マイクロはさみを使用するようにした。
【００２１】
本発明の第６は、手術用顕微鏡の照準をモデル主体の開頭部に合わせ、得られた画像を画像処理すると共に脳ベラ、バイポーラー、吸引管、マイクロはさみ等の操作を実行し、これらの運動解析装置を設け、検証し運動評価を可能とした。
【００２２】
本発明の第７は、前頭葉部と側頭葉部及び脳幹部の模型をシリコーン、ウレタン、スチレンその他形状維持可能で弾性に富み、生体ヒト型脳を再現したエラストマーにより成型し、これらを併合して底面部を加工した脳モデルを提供した。
【００２３】
本発明の第８は、前頭葉部と側頭葉部及び脳幹部の３部の模型を併合したシリコーン、ウレタン、スチレンその他形状維持可能で弾性に富み、生体ヒト型脳を再現したエラストマー製の脳モデルと、前記頭蓋骨模型の底面を閉塞する緩衝材とから成るモデル主体を提供した。
【発明の効果】
【００２４】
前頭葉部と側頭葉部及び脳幹部の模型をシリコーン、ウレタン、スチレンその他形状維持可能で弾性に富み、生体ヒト型脳を再現したエラストマーにより成型することにより、特に脳の組織や弾力性、移動状態を体感できる。また前頭葉部と側頭葉部及び脳幹部の３部がそれぞれプラスチック製の薄膜で包まれることにより、くも膜などをマイクロはさみで切断する操作も体得できる。
【００２５】
頭蓋骨モデルの開頭部として、シルビウス裂の近辺を選ぶことにより、顕微鏡手術の基本的な操作と手技が会得できるようになった。また頭蓋骨模型内に脳モデルを装填することにより、開頭部を利用して実際の手術により近い状況が得られるようになった。
【００２６】
本発明では脳神経外科手術の基本ともいえる右前頭側頭開頭部からのシルビウス裂開放の手技の練習、さらに人工血管を用いての血管吻合練習、動脈瘤模型を用いたクリッピング練習まで応用できるようにし、運動解析装置を用いることで手技操作の検証、及び評価も可能である。従って、本発明装置は脳神経外科顕微鏡手術の新たなトレーニング方法として有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明では、開頭部を設けた頭蓋骨模型と、この頭蓋骨模型に内装され、前頭葉部と側頭葉部及び脳幹部の３部の模型を併合したシリコーン、ウレタン、スチレンその他形状維持可能で弾性に富み、生体ヒト型脳を再現したエラストマー製の脳モデルと、前記頭蓋骨模型の底面を閉塞する緩衝材とから成るモデル主体を設け、このモデル主体が適宜な傾斜角度を持って載置される土台を設けた脳神経外科手術のトレーニング装置を提供した。
【００２８】
モデル主体及び緩衝材の底面に、直線部で適宜角度をもって接する２面を設け、この２面と合致する水平面と傾斜面とを有する土台とを組合わせるようにした。
【実施例】
【００２９】
以下実施例として示した図面に従い、構成を説明する。
【００３０】
図１において、１は頭蓋骨模型で、背面側から見て約３０度傾斜した状態を示している。２は開頭部を示す。３は前頭葉部模型、４は側頭葉部模型である。５はモデル主体である。
６は土台で、直線部６a を境として約３０度の角度で接する２つの平面部を有している。
【００３１】
図２は頭蓋骨模型の側面図を示す。開頭部２は右前頭側頭部に設けたことを示す。
【００３２】
図３は３分割した脳模型であり、それぞれの底面部はカットされて、頭蓋骨模型内に装填されて安定するように加工されている。３は前頭葉部模型、４は側頭葉部模型、７は脳幹部模型でシリコーン、ウレタン、スチレンその他形状維持可能で弾性に富み、生体ヒト型脳を再現したエラストマーで構成している。特にシリコーンにより構成することにより生体ヒト型の脳組織に極めて近い弾性と形状の維持性が得られ、顕微鏡手術の練習に適した構成となっている。
【００３３】
８は動脈血管模型、８a は動脈瘤の模型である。９は静脈血管模型である。上記血管模型は、プラスチック製とし、適切な形に曲げ、プラスチック製の薄膜（arachnoid wrap ）で包む。これらを一塊として、さらにarachnoid wrap  で包むようにした。
【００３４】
シルビウス裂近辺に用いた動脈血管は吻合用動脈血管またはグラフト（移植）用血管の模型とすることができる。
【００３５】
図４は３分割された脳模型が組み合わされる状態の説明図である。図５は脳モデル１０であり、前頭葉部模型と側頭葉部模型とが、シルビウス裂１１を境として対峙している。１２はカット部を示す。
【００３６】
なお、図示していないが、前頭葉部模型３、側頭葉部模型４及び脳幹部模型７は、それぞれ合成樹脂製の薄膜で包まれ、さらに３模型を一体として包み込むようにして脳モデル１０となっているので、くも膜の性状を体感できる。
【００３７】
図６はモデル主体５を裏面側から見て示したもので、頭蓋骨模型の底面を閉塞する緩衝材１３を設けた。この緩衝材１３は弾性を有するプラスチックで構成されている。緩衝材は中央から二分して弾性を強化した。また脳モデルとの間に空隙部を形成して生体ヒト型脳に極めて近い弾性状態を実現できるようにしている。なお、緩衝材１３は、一体物とすることもある。
【００３８】
緩衝材１３が頭蓋骨模型１に内装された脳モデル１０の背面に設けたことにより、脳モデルの有する素材からの弾性に加えて弾性を補助し、脳べラで圧迫した際の脳の移動を再現できるようになった。また脳モデル１０が頭蓋骨に内装されて、緩衝材１３により背面を閉塞し安定すると共に土台６上へ載置し易くなっている。
【００３９】
図７及び図８は土台６とモデル主体５との関係を示し、図７ではモデル主体５が土台上で３０度の傾斜を示し、図８ではモデル主体５の向きを１８０度変えることにより土台６上で６０度に傾斜した状態を示す。このように傾斜状態を変化させることにより、顕微鏡下での手術に際して医師の体勢、各種道具の設定その他の操作に変化をもたせた訓練ができる。
【００４０】
図９は脳モデルに対して、脳ベラ１４及びマイクロはさみ１５を使用する状態の説明図である。シルビウス裂の開放だけでなく深部の動脈血管模型に設けた動脈瘤に対するクリッピングまで練習可能となった。
【００４１】
シルビウス裂切開時に目標としてシルビアンべイン（脳表静脈）としての静脈血管模型９を作成することもできる。
【００４２】
なお、脳部の髄液や血液の吸引をする吸引管を付設することができる。
以下、顕微鏡トレーニングテスト手技手順の例を挙げる。これは本発明のモデル主体を利用した手技の一例であり、この実施例に限定するものではない。
【００４３】
(1) 手術用顕微鏡を操作して、脳モデルに対し、切開する部分の脳表にピントをあわせる
(2) 適切な部位に脳ベラをかける
(3) 吸引管を固定しテンションをかける
(4) マイクロはさみで脳表の膜を切開
(5) シルビウス裂をマイクロはさみとバイポーラーで剥離する（剥離とsharp dissection）
【００４４】
(6) 脳ベラをシルビウス裂深く掛け変える  
(7) M2の表面を確認し、周囲を剥離する
(8) 脳ベラを近位部に掛け変える
(9) さらにシルビウス裂をマイクロはさみとバイポーラーで剥離し、MCAをたどる（剥離とsharp dissection）
(10) 脳ベラを近位部に掛け変える
【００４５】
(11) A1,  M1  を確認し周囲を剥離する
(12) 脳ベラを近位部に掛け変える。
(13) ICA近位部を視野に収め、周囲を剥離する、ICA表面にピントを合わせる（エンドポイント）
(14) 脳ベラをA１  分岐点に掛け変える
(15) A1  をたどり、ＩＮＴＥＲＨＥＭＩＳＨＥＲＩＣ  ＦＩＳＳＵＲＥ に至る。
【００４６】
マイクロサージェリーにおける。道具の使い方や手の動作には特徴があり、モデルを用いた運動の訓練や解析を進めることで、速やかに手技を習得できる効果がある。
【００４７】
以下、このような手技に関係し、これをチェックする項目の例を示す。
顕微鏡の操作として、ピンと合わせ、フットスイッチ、倍率、視点方向、視野中心位置の確定、バイポーラー、マイクロはさみ、吸引管の使い方、手の固定と道具の安定、浅部、深部での操作、挿入方向、両手の連動等を検証する。
【００４８】
図１０のグラフは、顕微鏡を介して画像処理された手技の進行状態に対する評価の一例である。顕微鏡、脳ベラ、吸引管、バイポーラ、マイクロはさみのそれぞれについて、ABCの評価を表したものであり、これを利用して自己判断ができ、医療技術の習得ができ、さらに指導教官として解析して指導ポイントが把握できる。
【００４９】
顕微鏡下による手術トレーニングの評価項目表の例を下記に示す。
ピント合わせ：
スムーズに倍率を交換できる。
スイッチを用いてピントをスムーズに合わせることができる。
脳ベラの使い方：
適切な位置で、適切な方向から脳ベラをかけることができる。
スムーズに脳ベラの位置を移動させることができる。
脳ベラのテンションが適切である。
吸引管の使い方：
吸引管を適切な位置に固定できる。
適切に脳にテンションをかけることができる。
バイポーラーやはさみと連動して動かすことができる。
【００５０】
バイポーラーの使い方：
バイポーラーを適切な位置に固定できる。
バイポーラーを適切に開閉させて傷害をよける。
適切な方向から挿入しスムーズに移動させることができる。
マイクロはさみの使い方：
マイクロはさみを固定することができる。
適切な方向より挿入し切開することができる。
スムーズに切開することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
脳神経外科手術としての手術経験、実績を重視する社会情勢にマッチしたトレーニング装置であるので、若手医師の手術実践経験に大きく貢献する。
【００５２】
脳モデルの完成により、脳組織の弾性力の体験ができ、反復練習に資する点も大きく、医療技術の発展、情報伝達、脳神経外科医の増加にも資する。
【００５３】
頭蓋骨模型及び脳モデル、モデル主体の製作、動脈血管模型、静脈血管模型や動脈瘤などの製作が容易であり、医療機器として産業発展に寄与し、トレーニング装置として医療技術の進展に役立つ装置である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明脳神経外科手術のトレーニング装置の斜視図。
【図２】頭蓋骨模型。
【図３】脳モデルの分解図。
【図４】脳モデルの併合説明図。
【図５】脳モデルの平面図。
【図６】モデル主体の裏面説明図。
【図７】土台上でモデル主体が３０度傾斜した断面説明図。
【図８】土台上でモデル主体が６０度傾斜した断面説明図。
【図９】シルビウス裂の手術練習説明図。
【図１０】手技の評価例説明図。
【符号の説明】
【００５５】
１    頭蓋骨模型
２    開頭部
３    前頭葉部模型
４    側頭葉部模型
５    モデル主体
６    土台
７    脳幹部模型
８    動脈血管模型
９    静脈血管模型
１０  脳モデル
１１  シルビウス裂
１２  カット部
１３  緩衝材
１４  脳ベラ
１５  マイクロはさみ
【図１】
2008241988.tif 000003
【図２】
2008241988.tif 000004
【図３】
2008241988.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008241988.tif 000009
【図８】
2008241988.tif 000010
【図９】
2008241988.tif 000011
【図１０】
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