生体シミュレータを用いた高度医療手技トレーニング
東京電機大学

理工学部

准教授

荒船

電子工学系
龍彦

2019/10/24

Arafune Lab

Tokyo Denki University

背景
今後10年の我が国の医療における至急の課題
・医師不足
治療，手術が困難な診療科から人数減
専門医不足
・働き方改革研修医のコーチングに割ける時間のさらなる減少
専門医認定制度の高度化
・診断技術偏重の機器開発
AIは診断の「見落とし」はサポートするかもしれないが結局医療機器を使って治療するのは医者．
新しい機器の使用方法を習得する余裕が無い．
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Tokyo Denki University

医療現場から出てきたニーズ（１）横浜市立大学病院輸血部の輸血内科専門医 上條 亜紀（２）滋賀医科大学/大阪経済大学の循環器内科専門医 八尾 武憲

先生
先生

からの「こういう機器が欲しい」を迅速に具体化できた案件⇩
1つのシーズ技術で複数の医療課題解決
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骨髄穿刺

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ニーズ・課題
 骨髄穿刺術のリスク

穿刺部位

脈管，神経損傷による血腫や疼痛[1] 骨髄穿刺術の技術習熟方法
現場でのOn the Job Trainingが一般的

 手技のトレーニング装置

穿刺部位

腸骨周辺の断面観察標本[1]十分ではないトレーニング成果を定量的に評価するシステムもない[1]日本骨髄バンク-解剖学の見地から： http://www.jmdp.or.jp/documents/file/04_medical/f-up02a-4.pdf

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２．課題に対する解決策

穿刺応力[N]・ 手元の間隔は患者への穿刺とほぼ同等の模擬装置
・ 穿刺力をリアルタイムに可視化

時間[s]Arafune Lab

専門医の穿刺応力

・ 熟練医の穿刺力を目標値として明示しながらトレーニング短期間で熟練医者と同じ手技を再現可能に
6
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３．チーム構成とビジネスモデル
医療ニーズ探索
ユーザー開拓トレーニングメニュー考案

コア技術開発トレーニング動作解析
東京電機大学

横浜市立大学
横浜市立大学病院

知財
技術・データ提供
量産・製造企業

穿刺術手技コンソーシアム（構築中）コーチング
普及

販売企業

販売
ユーザ（輸血内科）

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ユーザ（小児科）

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４．競合優位性
 従来の骨髄穿刺術研究
骨髄を模擬した素材を穿刺
穿刺の感覚を覚える
使用後のアンケートで慣れ等を評価

定量的評価は未達

 我々の開発した骨髄穿刺術トレーニング用模擬装置
複数の素材により穿刺時の感覚を再現
その際の穿刺応力等の要素を計測可能

さらに穿刺の際の力のかけ具合，回転動作を使用者が実感できるトレーニングメニュー
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５．計画
2019
特許出願

完了

投稿論文

投稿中

研修医の使用開始

2020

2021

院内倫理員会申請中

他診療科連携２診療科と交渉中

他大学・医療機関との連携
UI改良
量産試作
製品化・販売開始

着手済
Arafune Lab

未着手
Tokyo Denki University

６．まとめ想定される用途◆新人医のための骨髄穿刺トレーニングキット◆小児など穿刺が困難な患者の診療の術前シミュレーション
従来技術より優れている点◆生体への穿刺と同等の感触を再現◆穿刺応力の計測による，穿刺技術の定量的な可視化

企業への期待◆手術・治療トレーニング装置としての量産と販売

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心嚢穿刺

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ニーズ・課題
心タンポナーデとは・心臓を包むのが心膜

Bloodoutflow
press
Pericardium

心嚢穿刺による心タンポ治療
Pericardio
centesis

・心臓と心膜の間の『心嚢空間』に血液や体液が貯留すると心臓を圧迫して拍動を阻害し死に至る『心タンポナーデ』を発症
・心タンポは致死的な症状だがその治療方法の心嚢穿刺ドレナージは（１）ほぼブラインドでの穿刺（２）心膜は貫通させるが，心筋（心臓）は貫通してはいけないという非常に難易度が高い手技

GABER SAIED MUBARAK: Wake Forest School of Medicine Winston-Salem, NC

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２．課題に対する解決策
Loadcell18GNeedle

Linearguide
Handle20°

Ventricular heart
simulator【特長】
・拍動流ポンプ装置により心拍動を正確に再現
・実際の手技のようにエコープローブで確認しながらの穿刺が可能
・人の手では分からない心膜の穿刺（貫通）タイミングを，心拍動の影響を除去し，正確に捉える信号処理ソフトウエアを実装

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３．チーム構成とビジネスモデル
医療ニーズ探索
ユーザー開拓トレーニングメニュー考案
大阪経済大学コア技術開発トレーニング動作解析
東京電機大学滋賀医科大学知財
技術・データ提供
量産・製造企業

穿刺術手技コンソーシアム（構築中）

コーチング
普及

販売企業

販売
ユーザ（循環器）

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ユーザ（救急）Tokyo Denki University

４．競合優位性
 従来の心嚢穿刺術研究
心臓を模擬した素材を穿刺
穿刺位置や手元の感覚をエコー下で覚える

定量的評価は未達

 我々の開発した心嚢穿刺術トレーニング用模擬装置
・複数の素材により穿刺時の感覚を再現
・拍動流ポンプ装置により心臓の拍動を正確に再現
その際の穿刺応力等の要素を計測可能

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臨床での心嚢穿刺（エコーガイド下，エコーフリースペース10㎜）と同様の環境で定量的な心嚢穿刺術のトレーニングが可能

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５．計画
2019
特許出願

完了

投稿論文

投稿中

研修医の使用開始

2020

2021

院内倫理員会申請中

他診療科連携２診療科と交渉中

他大学・医療機関との連携
UI改良
量産試作
製品化・販売開始

着手済
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未着手
Tokyo Denki University

６．まとめ想定される用途◆循環器内科や救急分野における心嚢穿刺の術前トレーニング機器◆心膜貫通を術者に可視化する手術支援装置（医療機器）
従来技術より優れている点◆心臓の拍動および拍動流を再現した心臓模擬装置◆穿刺応力と穿刺タイミングの定量的な可視化

企業への期待◆手術・治療トレーニング装置としての量産と販売◆手術支援装置として製販企業とのパートナーシップ

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JST新技術説明会に期待すること・ 製造・量産企業
・ 販売企業（医療機器製造業許可不要です）（医療機器製造・販売業許可不要です）

・ 穿刺術を行う診療科・病院連携のプラットフォーム形成を検討中です．
参画いただける病院，企業を募集しています

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本技術に関する知的財産権• 発明の名称• 出願番号• 出願人• 発明者：骨髄穿刺ﾄﾚｰﾆﾝｸﾞ用ﾌｧﾝﾄﾑおよび該ﾌｧﾝﾄﾑを使用した穿刺応力検出装置：特願2019-112506：東京電機大学、横浜市立大学：荒船龍彦、上條亜紀• 発明の名称• 出願番号• 出願人• 発明者：穿刺応力検出装置：特願2019-112592：東京電機大学：荒船龍彦、八尾武憲

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お問い合わせ先
東京電機大学
産官学交流センター
産学連携コーディネーター 古曳 孝明
ＴＥＬ：０３－５２８４ － ５２２５
ＦＡＸ：０３－５２８４ － ５２４２
e-mail：stf.t-kobiki＠jim.dendai.ac.jp

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