JP2022071701A - Simulated organ model - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に外科手術手技の訓練に用いる模擬臓器モデルに関するものである。 The present invention relates mainly to a simulated organ model used for training of surgical techniques.
(模擬臓器を用いた手術手技訓練)
従来、主に若手医師の執刀経験不足を補うため、模擬臓器モデルを用いた手術手技訓練が行われている。
(Surgery training using simulated organs)
Conventionally, surgical technique training using a simulated organ model has been performed mainly to compensate for the lack of surgical experience of young doctors.
このような手術手技訓練は、以下に説明するように、ウェットラボと呼ばれるブタなどの動物臓器や、ドライラボと呼ばれるシミュレータなどの人工的模擬臓器、臓器モデルを用いるものがある。また、数は少ないがアニマルラボと呼ばれる、ブタ等の生きた動物を用いた訓練も行われている。 As described below, such surgical technique training uses animal organs such as pigs called wet labs, artificial simulated organs such as simulators called dry labs, and organ models. In addition, although the number is small, training using live animals such as pigs, which is called Animal Lab, is also conducted.
(Off-JT)
ここで、これらウェットラボ、ドライラボなどは、実際の患者を対象とした臨床業務とは異なる時間、環境にて行うことから、Off-the-job training (OffーJT)と総称される。
(Off-JT)
Here, these wet laboratories, dry laboratories, etc. are collectively referred to as Off-the-job training (Off-JT) because they are performed in a time and environment different from clinical work for actual patients.
OffーJTは、患者にリスクのない状況で外科医の手術技能を教育、外科医を育成するための手段として急速に普及が進んでいる。日本では、心臓血管外科専門医認定機構により、心臓血管外科専門医取得に際しては30時間のOffーJT経験が義務付けられている。 Off-JT is rapidly becoming widespread as a means for educating and training surgeons in surgical skills in situations where patients are not at risk. In Japan, the Cardiovascular Surgeon Certification Organization requires 30 hours of Off-JT experience to acquire a cardiologist.
(ドライラボ)
OffーJTの手段としては、ドライラボの普及が加速的に進んでいるが、生体組織の性状や解剖の再現性には課題がある。そのため、ドライラボによる反復的基礎訓練の後に、臨床により近似したウェットラボ環境での高度なトレーニングを行うことが一般的となっている。
(Dry lab)
As a means of Off-JT, the spread of dry laboratories is accelerating, but there is a problem in the reproducibility of the properties and anatomy of living tissues. Therefore, it is common practice to perform advanced training in a wet lab environment that is closer to clinical practice after repetitive basic training in a dry lab.
(ウェットラボ)
ウェットラボ用の動物臓器は、衛生面、安全面から、野生動物は不適であり、食肉用途の家畜臓器が好適であり、主にブタなどの食肉用家畜臓器が用いられている。特に心臓血管外科では、重量と寸法が類似していることからブタ心臓が訓練用に用いられている。また、消化器外科では、ブタ胃や大腸が用いられ、呼吸器外科では、ブタ心肺が用いられる。
(Wet lab)
Wild animals are unsuitable for wet lab animal organs from the viewpoint of hygiene and safety, and livestock organs for meat use are suitable, and livestock organs for meat such as pigs are mainly used. Especially in cardiovascular surgery, the porcine heart is used for training because of its similar weight and dimensions. In gastrointestinal surgery, the pig stomach and large intestine are used, and in respiratory surgery, pig cardiopulmonary is used.
(アニマルラボ)
一方、アニマルラボは、生きた動物を用いる最もハイエンドな訓練方法である。
(Animal Lab)
Animal labs, on the other hand, are the most high-end training method using live animals.
アニマルラボでは、主にブタを用いる。生体を用いることにより、血液循環、出血、呼吸、薬物への生体反応、解剖学的再現性といったメリットを有する。特に生体由来の心拍動、呼吸、消化管の運動、挙動は、手術手技を修練する上で重要な要素となっている。 At Animal Labs, pigs are mainly used. The use of a living body has merits such as blood circulation, bleeding, respiration, biological reaction to a drug, and anatomical reproducibility. In particular, biological heartbeat, respiration, gastrointestinal tract movement, and behavior are important factors in practicing surgical techniques.
しかしながらアニマルラボは、倫理面、安全面、コスト面から極めて限局された活用となっており、日常的訓練には不適である。 However, Animal Labs are extremely limited in terms of ethics, safety, and cost, and are not suitable for daily training.
そこで、従来から、ウェットラボに対して、生体特有の運動や挙動を訓練対象臓器に付与する工夫が行われている。 Therefore, conventionally, wet labs have been devised to impart movements and behaviors peculiar to living organisms to the organs to be trained.
(模擬心臓の内腔を加圧して駆動するタイプの従来技術)
まず、模擬心臓の内腔を加圧して駆動するタイプの従来技術として、特開2006ー276258号公報、第6629002号公報、特開2012ー203016号公報、特許第5810250号公報に開示された技術がある。これらの文献に開示された技術は、心臓モデルやブタ心臓内腔の作動流体を加圧・減圧することで、心臓拍動挙動を再現するものである。
(Prior technique of the type that pressurizes and drives the lumen of the simulated heart)
First, as a type of conventional technique for pressurizing and driving the lumen of a simulated heart, the techniques disclosed in JP-A-2006-276258, JP-A-6629002, JP-A-2012-203016, and Patent No. 581250. There is. The techniques disclosed in these documents reproduce the beating behavior of the heart by pressurizing and depressurizing the working fluid in the heart model and the porcine heart cavity.
また、特開2020-091306号公報には、対象臓器内腔を作動流体で満たし、血行動態や造影剤の拡散を再現した技術が開示されているが、この技術は対象臓器への運動付与を目的としない。 Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-091306 discloses a technique of filling the lumen of a target organ with a working fluid to reproduce hemodynamics and diffusion of a contrast medium, but this technique imparts exercise to the target organ. Not intended.
(模擬心臓全体を駆動するタイプの従来技術)
また、模擬心臓全体を駆動するタイプの従来技術として、特開2005-2020267号公報に開示された技術がある。この技術は、回転駆動手段と揺動手段を組み合わせた外部駆動装置を用いて、対象模擬臓器全体に運動を付与するものである。
(Conventional technique of the type that drives the entire simulated heart)
Further, as a conventional technique of a type that drives the entire simulated heart, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-2020267. This technique uses an external drive device that combines a rotation drive means and a swing means to apply motion to the entire target simulated organ.
(模擬心臓全体の一部を駆動するタイプの従来技術)
さらに、模擬心臓の一部を駆動するタイプの従来技術として、特開2014-142535号公報に開示されたものがある。この技術は、回転駆動体と回転体を接続し、回転体を胃モデルに接触させることで、胃内部のぜんどう運動を再現するものである。
(Conventional technique of the type that drives a part of the entire simulated heart)
Further, as a conventional technique of a type that drives a part of a simulated heart, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-142535. This technique reproduces the movement of the stomach inside the stomach by connecting the rotating body and the rotating body and bringing the rotating body into contact with the stomach model.
このように、対象臓器を駆動するためには、内部を作動流体で満たし、加減圧を行う方法、外部駆動手段により模擬臓器全体に運動を付与する方法、外部駆動手段により、模擬臓器の内部に目的とする運動を付与する方法が先行技術としてある。 In this way, in order to drive the target organ, a method of filling the inside with a working fluid and pressurizing / depressurizing, a method of applying motion to the entire simulated organ by an external driving means, and a method of applying motion to the entire simulated organ by an external driving means are used inside the simulated organ. Prior art is a method of imparting the desired movement.
外科手術の中でも心臓外科手術、腹腔鏡手術、胸腔鏡手術や、臨床検査の中でも消化管内視鏡検査などは、特定臓器の拍動、運動が手技に及ぼす影響が大きい。よって当該手技の訓練シミュレータには、挙動の再現が求められる。 Among surgical operations, cardiac surgery, laparoscopic surgery, thoracoscopic surgery, and among clinical examinations, gastrointestinal endoscopy, etc., have a large effect on the pulsation and movement of specific organs. Therefore, the training simulator for the procedure is required to reproduce the behavior.
手術トレーニングは、新型コロナ感染症の拡大などから、少人数で簡易に行う必要がある。シミュレータの準備、使用に際して、大勢のマンパワーを用いることはできず、平易かつ簡潔な構造で必要十分な機能を有する模擬臓器モデルが求められている。 Surgical training needs to be done easily with a small number of people due to the spread of new corona infections. When preparing and using the simulator, it is not possible to use a large amount of manpower, and there is a demand for a simulated organ model that has a simple and concise structure and has necessary and sufficient functions.
上記の従来技術による臓器駆動方法は、いずれも複雑かつ取り扱いに注意を要する構成となっている。例えば、作動流体の加減圧による対象臓器の駆動においては、機密の確保が大きな課題であり、作動流体の漏出を確実に防ぐことは難しく、常にシミュレータを整備担当者が管理する必要が生じる。また、外部駆動手段による臓器モデルの駆動も、機械的に複雑な構成であり、簡便とは言えない。 All of the above-mentioned organ driving methods according to the prior art have a complicated structure and require careful handling. For example, in driving the target organ by pressurizing or depressurizing the working fluid, ensuring confidentiality is a major issue, it is difficult to reliably prevent the leakage of the working fluid, and it is necessary for the maintenance staff to always manage the simulator. Also, driving an organ model by an external driving means has a mechanically complicated configuration and cannot be said to be simple.
例えば心臓外科においては、心拍動下冠動脈バイパス手術をトレーニングするために、ブタ等動物心臓を拍動させることが求められる。これには、前記従来技術によるブタ心臓の内部加減圧等駆動方法があるが、装置が大型かつ複雑であり、使用者である医師が単独で用いることができない問題がある。コロナ禍においても、専門学会が主導する手術手技審査会など、手術訓練へのニーズは存在しており、簡便かつ平易な構造による、拍動・挙動が再現されたウェットラボの実現が求められている。 For example, in cardiac surgery, it is required to beat the heart of an animal such as a pig in order to train coronary artery bypass grafting under heartbeat. There is a driving method such as internal pressurization and depressurization of a pig heart according to the above-mentioned conventional technique, but there is a problem that the device is large and complicated and cannot be used by a doctor who is a user alone. Even in Korona-ka, there is a need for surgical training such as the surgical technique examination committee led by a specialized society, and it is required to realize a wet lab that reproduces pulsation and behavior with a simple and simple structure. There is.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来のシミュレータや臓器モデルと比較して、簡便かつ平易に術者が使用できる、模擬臓器モデルを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a simulated organ model that can be easily and easily used by an operator as compared with a conventional simulator or an organ model. Is.
発明者は、手術手技訓練において実際の心臓や消化管等ヒト臓器の挙動の再現性を向上させるべく試行錯誤したところ、ブタ等動物臓器、及び模擬臓器に対する再現性の高い挙動付与手段に関する知見を得、実際に試作品を作成して鋭意開発をしたところ、本発明を完成するに至ったものである。 The inventor made trial and error in order to improve the reproducibility of the behavior of human organs such as the heart and digestive tract in the surgical technique training, and found the knowledge about the means for imparting highly reproducible behavior to animal organs such as pigs and simulated organs. As a result of actually creating a prototype and developing it diligently, the present invention was completed.
すなわち、本願発明の主要な観点によれば、以下の構成が提供される。 That is, according to the main viewpoint of the present invention, the following configurations are provided.
(1) 模擬臓器モデル本体と、
この模擬臓器モデル本体の内部に配置された偏心回転体と、
を有し、
前記偏心回転体を模擬臓器モデル本体に対して相対的に回転駆動し、当該偏心回転体の表面と前記模擬臓器モデル本体の一面とを直接摺動させることで、この摺動に係る前記模擬臓器モデル本体の部分の周期的反復動作を再現する
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(1) The simulated organ model body and
The eccentric rotating body placed inside this simulated organ model body,
Have,
By driving the eccentric rotating body to rotate relative to the simulated organ model body and directly sliding the surface of the eccentric rotating body and one surface of the simulated organ model body, the simulated organ related to this sliding is performed. A simulated organ model characterized by reproducing the periodic repetitive motion of a part of the model body.
(2) 前記(1)記載の手術手技訓練用模擬臓器モデルにおいて、
前記偏心回転体の回転数は上記模擬臓器モデルで模擬する拍動数と一致するものである
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(2) In the simulated organ model for surgical technique training described in (1) above,
A simulated organ model characterized in that the number of rotations of the eccentric rotating body coincides with the number of beats simulated by the simulated organ model.
(3) 前記(2)記載の模擬臓器モデルにおいて、
前記回転数は15rpm~60rpmである
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(3) In the simulated organ model described in (2) above,
A simulated organ model characterized in that the rotation speed is 15 rpm to 60 rpm.
(4) 前記(1)記載の模擬臓器モデルにおいて、
さらに、上記偏心回転体を駆動する駆動部を有する
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(4) In the simulated organ model described in (1) above,
Furthermore, a simulated organ model characterized by having a driving unit for driving the eccentric rotating body.
(5) 前記(4)記載の模擬臓器モデルにおいて、
前記駆動体は模擬臓器モデル本体の内部に配置されている
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(5) In the simulated organ model described in (4) above,
The simulated organ model is characterized in that the driving body is arranged inside the simulated organ model body.
(6) 前記(4)記載の模擬臓器モデルにおいて、
前記駆動体を模擬臓器モデル本体に固定する固定手段を有する
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(6) In the simulated organ model described in (4) above,
A simulated organ model characterized by having a fixing means for fixing the driving body to the simulated organ model main body.
(7) 前記(4)記載の模擬臓器モデルにおいて、
前記駆動体は模擬臓器モデル本体の外部に配置されており、
前記駆動体と前記偏心回転体は可撓性を有する軸で接続されている
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(7) In the simulated organ model described in (4) above,
The driving body is arranged outside the simulated organ model body.
A simulated organ model characterized in that the driving body and the eccentric rotating body are connected by a flexible shaft.
(8) 前記(4)記載の模擬臓器モデルにおいて、
前記駆動体は、定格電圧が12V以下の電気モータである
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(8) In the simulated organ model described in (4) above,
The driving body is a simulated organ model characterized by being an electric motor having a rated voltage of 12 V or less.
(9) 前記(1)記載の模擬臓器モデルにおいて、
前記偏心回転体の前記模擬臓器モデルと摺動する外表面の形状は、接線を外表面の他の位置と交差しない形状を有するものである
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(9) In the simulated organ model described in (1) above,
A simulated organ model characterized in that the shape of the outer surface of the eccentric rotating body sliding with the simulated organ model has a shape in which the tangent does not intersect with other positions on the outer surface.
(10) 前記(1)記載の模擬臓器モデルにおいて、
前記偏心回転体の回転軸と直行する方向の長軸長と短軸長の比は1/2以上である
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(10) In the simulated organ model described in (1) above,
A simulated organ model characterized in that the ratio of the major axis length to the minor axis length in the direction orthogonal to the rotation axis of the eccentric rotating body is ½ or more.
(11) 前記(1)記載の模擬臓器モデルにおいて、
前記偏心回転体の偏心率は、1/2以上である
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(11) In the simulated organ model described in (1) above,
A simulated organ model characterized in that the eccentricity of the eccentric rotating body is ½ or more.
(12) 前記(1)記載の模擬臓器モデルにおいて、
上記模擬臓器モデル本体は、食肉用家畜由来の動物臓器である
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(12) In the simulated organ model described in (1) above,
The simulated organ model itself is a simulated organ model characterized by being an animal organ derived from livestock for meat.
(13) 前記(12)記載の模擬臓器モデルにおいて、
前記食肉用家畜由来の動物臓器は、ブタ、ヒツジである
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(13) In the simulated organ model described in (12) above,
A simulated organ model characterized in that the animal organs derived from livestock for meat are pigs and sheep.
(14) 前記(1)記載の模擬臓器モデルにおいて、
前記模擬臓器モデル本体は、心臓、肺臓、食道、胃、小腸、大腸、血管である
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(14) In the simulated organ model described in (1) above,
The simulated organ model body is a simulated organ model characterized by having the heart, lungs, esophagus, stomach, small intestine, large intestine, and blood vessels.
(15) 前記(1)における模擬臓器モデルにおいて、
前記模擬臓器モデル本体は、弾性素材により形成された人工的模擬臓器モデルである
ことを特徴とする模擬臓器モデル。
(15) In the simulated organ model in (1) above,
The simulated organ model body is a simulated organ model characterized by being an artificial simulated organ model formed of an elastic material.
(16) 前記(1)における模擬臓器モデルにおいて、
前記回転駆動体を1または2以上同時に用いることで、位相の異なる挙動を再現することを特徴とする模擬臓器モデル。
(16) In the simulated organ model in (1) above,
A simulated organ model characterized in that behaviors having different phases are reproduced by using one or two or more of the rotary drivers at the same time.
なお、この発明の上記以外の特徴は、以下の発明の実施形態の項及び図面に開示される。 The features of the present invention other than the above are disclosed in the sections and drawings of the embodiments of the present invention below.
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態として、本発明を、心臓血管外科における冠動脈バイパス手術手技の訓練を行うための模擬臓器モデルに適用した例を説明する。
(First Embodiment)
First, as a first embodiment, an example in which the present invention is applied to a simulated organ model for training a coronary artery bypass grafting technique in cardiovascular surgery will be described.
冠動脈バイパス手術は2mm程度の冠動脈を縫合する手技であり、特に人工心肺を用いずに心拍動下にて行う術式をオフポンプ冠動脈バイパス手術という。この実施形態は、冠動脈バイパス手術の中でも特にオフポンプ冠動脈バイパス手術手技を訓練するための模擬臓器モデルである。 Coronary artery bypass surgery is a procedure for suturing a coronary artery of about 2 mm, and a procedure performed under heartbeat without using an artificial heart-lung machine is called off-pump coronary artery bypass surgery. This embodiment is a simulated organ model for training off-pump coronary artery bypass surgery, especially in coronary artery bypass surgery.
以下、詳細に説明する。 Hereinafter, it will be described in detail.
(模擬臓器モデル本体)
図1中、符号1は、手術手技の訓練対象となる模擬臓器モデル本体である。そして、この模擬臓器モデル本体1の内部には、この模擬臓器モデル本体1を変位動作させるための偏心回転体2及びこの偏心回転体を回転駆動するための駆動部3とからなる臓器駆動ユニット4が埋め込まれている。
(Simulated organ model body)
In FIG. 1,
この模擬臓器モデル本体1は、この第1の実施例では、ブタ心臓の一部である。
The simulated
図2に示すように、この模擬臓器モデル本体1(ブタ心臓)の心尖部を図に符号Aで示すように切開し新内壁の一部を切除することで、前記偏心回転体及び駆動部を埋め込むためのスペース14を形成し、そのスペース14に図に矢印で示すように上記臓器駆動ユニット4を挿入するように構成されている。
As shown in FIG. 2, the apex of the simulated organ model main body 1 (pig heart) is incised as shown by reference numeral A in the figure, and a part of the new inner wall is excised to obtain the eccentric rotating body and the driving part. A
(偏心回転体)
図3は、臓器駆動ユニット4を示す概略構成図である。
(Eccentric rotating body)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an
まず、前記偏心回転体2は、この第1の実施形態では、略半円球状(キノコの傘形状)の回転体本体5と、この本体5の中心軸Bと所定寸法ずれた位置の偏心軸Cに取り付けられた偏心回転中心軸6とを有する。
First, in the first embodiment, the eccentric
前記回転体本体5は、前記回転中心軸6が導出された側の一面5aと、上記模擬臓器モデル本体1の内腔表面と接する円球状の外表面5bとを有する。この外表面5bは、模擬臓器モデル本体1と直接接触するようになっており、かつ、回転駆動された際に上記スペース14の内腔表面と摺動して回転し続ける必要がある。このため、上記偏心回転体2の外表面5bは、滑らかな、何ら出っ張りや引っ掛かりがない、スムーズな面として形成されている。
The
この偏心回転体2の形状を、本実施形態の形状(図4(a))を用いて説明すると、以下のようになる。
The shape of the eccentric
(1)接線Tが外表面5bの他の位置に干渉しない
(2)外表面5bの一部に凹部があっても良いが、凸部が設けられていることは好ましくない
(3)回転軸と直行する方向の長軸長と短軸長の比は1/2以上(この図4(a)の例は真円なので短軸=長軸なので比は1)
(4)偏心率(S/L)は、1/2以上
また、偏心回転体2の寸法は、模擬臓器モデル本体1の寸法と適合するように設計されていることが好ましい。この例(ブタ心臓)の場合は、中心軸Bと直行する方向の外径が40mmの真円、中心軸Bに沿う方向の厚さは20mmである。そして、上記偏心回転中心軸6は、本来の中心軸Bから10mm外側に偏心した位置の偏心軸Cに沿って取り付けられている。
(1) The tangent T does not interfere with other positions on the outer surface 5b. (2) A part of the
(4) The eccentricity ratio (S / L) is 1/2 or more. Further, it is preferable that the dimensions of the eccentric
この偏心回転体2の寸法や外表面5bの形状は、上記した条件を満たす限り、模擬臓器モデル本体1の寸法や臓器種別、変位させたい部位の形状や位置に応じて適宜設計可能である。また、上記偏心中心軸を取り付ける位置、すなわち、偏心回転体の偏心挙動を決定する取り付け位置も同様に適宜決定可能である。
The dimensions of the eccentric
例えば、図4(b)に示すように、この偏心回転体2は、断面楕円形の形状であっても良い。この場合、上記偏心回転中心軸6は、この偏心回転体2の中心軸に沿って配置されていても良い。
For example, as shown in FIG. 4B, the eccentric
また、この偏心回転体2の製造方法や材質は適宜のものを採用することができるが、この例では、FDM方式の3次元プリンタを用いて作成したもので、ABSフィラメントを用いて製造されている。
Further, an appropriate manufacturing method and material can be adopted for the eccentric
(駆動体)
次に、この実施形態における駆動部3は、小型の直流減速ギアドモータであり、図3(b)に示すように、上記偏心回転中心軸6に直結されたものである。
(Drive)
Next, the
具体的には、この駆動部3は、直流12V直流モータ8に1:75の減速比を有する減速ギアヘッド9が取り付けられ、この減速ギアヘッド9から出力軸として前記偏心回転中心軸6が導出されている。
Specifically, in the
このことで、例えば前記偏心回転体2の回転数を一般的心拍数と同値に設定することができる。この例では、減速ギアヘッド9からの減速回転数は心臓の拍動数に合わせて毎分60回転(60rpm)に設定されている。
As a result, for example, the rotation speed of the eccentric
また、前記駆動部3は、例えばABS樹脂製の外装・ハウジング10に収められ、血液や組織液からの保護がされている。さらに、ポリエチレンやポリ塩化ビニデン製フィルムで駆動部3と偏心回転体2とを覆うことで、上記偏心回転体2を含むユニット4全体の保護を行うことがさらに好ましい。
Further, the
(駆動体の固定)
また、前記駆動部3により偏心回転体2を駆動する際に、この駆動部3自体が回転してしまうことを防止するために、この駆動部3を模擬臓器モデル本体1内に固定することが重要である。
(Fixing the drive body)
Further, in order to prevent the
この実施形態では、前記駆動ユニット4(駆動部3と偏心回転体2)を模擬臓器モデル本体1に設けた挿入口(図2)からその内部のスペース14に設置し(図5)、設置後、上記切開した挿入口を、図6に示すように縫合糸やステープラー等で閉鎖する。このことで、この閉鎖に伴う心筋組織からの外力により、駆動部3を上記模擬臓器モデル本体1内に固定することができる。
In this embodiment, the drive unit 4 (drive
なお、模擬臓器モデル本体1として動物臓器を用いる場合、サイズや組織性状には個体差がある。例えば、比較的大きい動物心臓に当該駆動ユニット4を設置する場合に駆動部3自身が回転してしまい、偏心回転体2と模擬臓器モデル本体1との間の摺動が正常に機能しないことも考えられる。この場合には、前記駆動部3が模擬臓器モデル1内で固定されやすいように、前記駆動部3のハウジング10に引っ掛かりとなる突起を設けたり、図7に示すように固定用のステー15等の構造体を追加してこのステー15を用いて模擬臓器モデル本体1に固定することが好ましい。なお、このステー15の固定は、縫合糸やステープラーで行えばよい。
When an animal organ is used as the simulated
(給電及び動作仕様)
Off-JTによる手術手技訓練は、簡便かつ、最小限の構成で行うことができることが重要である。典型的には、例えばオフィスのデスクトップでも行える構成を有することが好ましい。
(Power supply and operation specifications)
It is important that off-JT surgical technique training can be performed easily and with a minimum configuration. Typically, it is preferable to have a configuration that can be performed even on an office desktop, for example.
このため、この実施形態では、上記直流モータ8を動作させるのに、一般的AC-DC変換電源ではなく、図3(b)に示すように昇圧回路16を介在させることでUSBコネクタ17を採用している。
Therefore, in this embodiment, the
この例では前記駆動部3への給電は、前記USBコネクタを5V・12Wの電気容量を有するUSB電源に接続することにより行う。USB電源は、モバイルバッテリーなど世界的にどこでも入手可能であり、小型である。しかしながら出力電圧が5Vであるため、この例では、昇圧回路16により12Vに昇圧を行う構成としている。
In this example, power is supplied to the
(動作例)
上述した構成からなる模擬臓器モデル1を、USBコネクタ17を用いて電源に接続すると。前記偏心回転中心軸6を介して偏心回転体2が60回/分で回転する。このことにより、偏心回転体2の外表面5bが心臓内腔のスペース14の内面に密着した状態を保ちながら摺動することで、心筋部が前記偏心回転体2の外表面5bの形状に追従し、前記偏心軸の偏心率/偏心量に応じて周期的に反復変位することになる。
(Operation example)
When the
この実施形態では、モータの一回転360度において、180度と0度の位相での比較を行ったところ、心筋表面における法線方向の変異は約3mmとなった。 In this embodiment, when a comparison was made between 180 degrees and 0 degrees in one rotation of the motor at 360 degrees, the variation in the normal direction on the myocardial surface was about 3 mm.
この実施形態では、冠動脈バイパス手術トレーニングにおいて最も頻度の高いトレーニング箇所である左冠動脈前下行枝の直下に前記偏心回転体が配置されるように、前記駆動部3及び偏心回転体2の位置及び姿勢を調整されている。このことで、冠動脈前下行枝において特異的かつ局所的に約3mmの周期的反復運動を得ることができる。
In this embodiment, the position and posture of the
また、この実施形態では、駆動ユニット4全体が模擬臓器モデル本体1内に完全に埋め込まれており、一見すると装置の存在自体も認知できないことから、視覚的にも自然であり、非常にリアリティの高い拍動心臓モデルを得ることができる。
Further, in this embodiment, the
(変形例)
上記の例では模擬臓器モデル本体はブタ心臓(320g)であったが、ヒツジ心臓等を用いる場合には、模擬臓器モデル本体は比較的小型(120g)であり、この場合、駆動体本体を埋め込むスペースを作成することは困難である。
(Modification example)
In the above example, the simulated organ model body is a pig heart (320 g), but when a sheep heart or the like is used, the simulated organ model body is relatively small (120 g), and in this case, the driving body body is embedded. Creating spaces is difficult.
この実施形態は、模擬臓器モデル本体1として上記ヒツジの心臓を用いるものであり、図8い示すように、偏心回転体2のみを模擬臓器モデル本体1内に埋め込み、偏心回転体2に取り付けられた偏心回転中心軸6は、可撓性を有する直径6mmの樹脂保護膜付きフレキシブルシャフト18を用いて延長されて模擬臓器モデル本体1外に導出され、駆動部3に接続されてなるものである。
In this embodiment, the heart of the sheep is used as the simulated organ model
この状態で前記駆動部3を動作させると、上記フレキシブルシャフト18を介して偏心回転体2が心臓内腔で偏心回転させることができる。このことで、偏心回転体2の外表面5bが心臓内腔を摺動するから、心筋外面において周期性反復動作を得ることができる。
When the
このような呼吸性挙動を再現する場合、上記駆動体の駆動回転数としては10~30rpm、好ましくは15rpmであることが好ましい。 When reproducing such respiratory behavior, the drive rotation speed of the drive body is preferably 10 to 30 rpm, preferably 15 rpm.
なお、通常心拍を再現する場合には60rpm~120rpm、頻脈・不整脈200~300rpmであることが好ましい。 When reproducing a normal heartbeat, it is preferably 60 rpm to 120 rpm and tachycardia / arrhythmia 200 to 300 rpm.
(第2の実施形態)
この第2の実施形態は、胸腔鏡下における肺門部血管に対する手術手技を模擬する模擬臓器モデルを提供するものである。
(Second embodiment)
This second embodiment provides a simulated organ model that simulates a surgical procedure for hilar blood vessels under thoracoscopic surgery.
近年、内視鏡外科手術の発展が著しく、消化器外科のみならず胸部外科や脳神経外科にも内視鏡手術が適応されるようになってきている。内視鏡手術は、対象臓器に呼吸器性の挙動や、脈拍由来の挙動が付与されるため、手術の難易度が高い。したがって、効果的な手術トレーニングを行うには、模擬臓器モデルにそれらの挙動の再現が求められる。 In recent years, the development of endoscopic surgery has been remarkable, and endoscopic surgery has been applied not only to gastrointestinal surgery but also to thoracic surgery and neurosurgery. Endoscopic surgery is difficult because it imparts respiratory behavior and pulse-derived behavior to the target organ. Therefore, for effective surgical training, simulated organ models are required to reproduce their behavior.
図19に示すように、この実施形態では模擬臓器モデル本体1’は、肺門部血管19を含むブタ心肺の一部である。この例では、この模擬臓器モデル本体1’の上記肺門部血管19の裏側に対応する位置を切開して上記駆動ユニット4’を埋め込むためのスペースを形成している。
As shown in FIG. 19, in this embodiment, the simulated organ model body 1'is a part of the pig cardiopulmonary including the
そして、この実施形態では、前記偏心回転体2’は、軸方向に沿う寸法15mm、軸に直行する方向の径10mmの断面形状が円形の円柱形状を有する。そして、この円柱形状の偏心回転体2’の偏心した位置から回転中心軸6を導出し駆動部3に接続されている。このように構成された駆動ユニット4’は、前記模擬臓器モデル本体1’のスペース内に埋め込まれ、上記スペースを設けた切開位置を閉じることによって上記駆動部3を固定する。
In this embodiment, the eccentric rotating body 2'has a cylindrical shape having a size of 15 mm along the axial direction and a diameter of 10 mm in the direction perpendicular to the shaft. Then, the
このような構成によれば、この駆動体ユニット4’を毎分60回転で駆動部3を駆動することで、偏心回転体2を駆動することができ、偏心回転体2の表面と肺門部血管の裏側の面を摺動させることができる。このことで、肺門部血管の内壁を毎分60回、上下に約4mmの振幅で、周期性反復運動させることができる。
According to such a configuration, the eccentric
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記一実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned one embodiment, and various modifications can be made without changing the gist of the present invention.
例えば、上記模擬臓器モデル本体1、1’は、動物由来の臓器であったが、シリコンやジェル等の人工材料で形成したものであっても良い。
For example, although the simulated
また、上記一実施形態では、単一の駆動体ユニット4、4’のみを模擬臓器モデル本体1、1’に埋め込んでいたが、2以上のユニット4、4’を埋め込んで複合的な動作を与えるようになっていても良い。
Further, in the above embodiment, only a single
さらに、上記回転体2の外表面の形状は模擬臓器モデル本体1、1’の内面に引っかからないスムーズな形状である必要があり、凹凸が形成されていることは好ましくないことはすでに述べた。ただし、図10に示すように、周方向ではなく、軸方向に沿う方向に凹凸21が形成されていることについては問題がない。
Further, it has already been described that the shape of the outer surface of the
また、上記一実施形態では、上記駆動ユニット4を直接模擬臓器モデル本体1の内面と直接接触させていたが、例えば潤滑剤や潤滑部材を介在させても良い。潤滑部材としては例えばフレキシブル材料からなるバッグを上記模擬臓器モデルの内面に密着させた状態を挿入しておき、このバッグ内に上記駆動ユニット4を配置するようにしても良い。また、この際、バッグの内面に潤滑剤を塗布しておいても良い。
Further, in the above embodiment, the
1…模擬臓器モデル本体
2…偏心回転体
3…駆動部
4…臓器駆動ユニット
5…回転体本体
5a…一面
5b…外表面
6…偏心回転中心軸
8…直流モータ
9…減速ギアヘッド
10…ハウジング
14…スペース
15…ステー
16…昇圧回路
17…コネクタ
18…フレキシブルシャフト
19…肺門部血管
21…凹凸
1 ... Simulated
Claims (16)
この模擬臓器モデル本体の内部に配置された偏心回転体と、
を有し、
前記偏心回転体を模擬臓器モデル本体に対して相対的に回転駆動し、当該偏心回転体の表面と前記模擬臓器モデル本体の一面とを直接摺動させることで、この摺動に係る前記模擬臓器モデル本体の部分の周期的反復動作を再現する
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 The body of the simulated organ model and
The eccentric rotating body placed inside this simulated organ model body,
Have,
By driving the eccentric rotating body to rotate relative to the simulated organ model body and directly sliding the surface of the eccentric rotating body and one surface of the simulated organ model body, the simulated organ related to this sliding is performed. A simulated organ model characterized by reproducing the periodic repetitive motion of a part of the model body.
前記偏心回転体の回転数は上記模擬臓器モデルで模擬する拍動数と一致するものである
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model for surgical technique training according to claim 1,
A simulated organ model characterized in that the number of rotations of the eccentric rotating body coincides with the number of beats simulated by the simulated organ model.
前記回転数は15rpm~60rpmである
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 2,
A simulated organ model characterized in that the rotation speed is 15 rpm to 60 rpm.
さらに、上記偏心回転体を駆動する駆動部を有する
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 1,
Furthermore, a simulated organ model characterized by having a driving unit for driving the eccentric rotating body.
前記駆動体は模擬臓器モデル本体の内部に配置されている
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 4,
The simulated organ model is characterized in that the driving body is arranged inside the simulated organ model body.
前記駆動体を模擬臓器モデル本体に固定する固定手段を有する
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 4,
A simulated organ model characterized by having a fixing means for fixing the driving body to the simulated organ model main body.
前記駆動体は模擬臓器モデル本体の外部に配置されており、
前記駆動体と前記偏心回転体は可撓性を有する軸で接続されている
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 4,
The driving body is arranged outside the simulated organ model body.
A simulated organ model characterized in that the driving body and the eccentric rotating body are connected by a flexible shaft.
前記駆動体は、定格電圧が12V以下の電気モータである
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 4,
The driving body is a simulated organ model characterized by being an electric motor having a rated voltage of 12 V or less.
前記偏心回転体の前記模擬臓器モデルと摺動する外表面の形状は、接線を外表面の他の位置と交差しない形状を有するものである
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 1,
A simulated organ model characterized in that the shape of the outer surface of the eccentric rotating body sliding with the simulated organ model has a shape in which the tangent does not intersect with other positions on the outer surface.
前記偏心回転体の回転軸と直行する方向の長軸長と短軸長の比は1/2以上である
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 1,
A simulated organ model characterized in that the ratio of the major axis length to the minor axis length in the direction orthogonal to the rotation axis of the eccentric rotating body is ½ or more.
前記偏心回転体の偏心率は、1/2以上である
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 1,
A simulated organ model characterized in that the eccentricity of the eccentric rotating body is ½ or more.
上記模擬臓器モデル本体は、食肉用家畜由来の動物臓器である
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 1,
The simulated organ model itself is a simulated organ model characterized by being an animal organ derived from livestock for meat.
前記食肉用家畜由来の動物臓器は、ブタ、ヒツジである
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 12,
A simulated organ model characterized in that the animal organs derived from livestock for meat are pigs and sheep.
前記模擬臓器モデル本体は、心臓、肺臓、食道、胃、小腸、大腸、血管である
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 1,
The simulated organ model body is a simulated organ model characterized by having the heart, lungs, esophagus, stomach, small intestine, large intestine, and blood vessels.
前記模擬臓器モデル本体は、弾性素材により形成された人工的模擬臓器モデルである
ことを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 1,
The simulated organ model body is a simulated organ model characterized by being an artificial simulated organ model formed of an elastic material.
前記回転駆動体を1または2以上同時に用いることで、位相の異なる挙動を再現することを特徴とする模擬臓器モデル。 In the simulated organ model according to claim 1,
A simulated organ model characterized in that behaviors having different phases are reproduced by using one or two or more of the rotary drivers at the same time.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020180799A JP2022071701A (en) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | Simulated organ model |
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