JP5176055B2 - Brain model for surgical training - Google Patents
Brain model for surgical training Download PDFInfo
- Publication number
- JP5176055B2 JP5176055B2 JP2007103961A JP2007103961A JP5176055B2 JP 5176055 B2 JP5176055 B2 JP 5176055B2 JP 2007103961 A JP2007103961 A JP 2007103961A JP 2007103961 A JP2007103961 A JP 2007103961A JP 5176055 B2 JP5176055 B2 JP 5176055B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- model
- brain
- surgical training
- brain model
- monomer solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Instructional Devices (AREA)
Description
本発明は、手術など高度な技能が要求される医師の技能訓練などに用いる手術訓練用脳モデルに関するものである。 The present invention relates to a brain model for surgical training used for skill training of doctors who require advanced skills such as surgery.
従来から、手術訓練用脳モデルとして種々の模型が知られている。しかし、従来の手術訓練用脳モデルは、脳の形状のみを再現した立体的な形状模型であり、実物の脳と形状模型との力学的特性（硬さや弾性）には大きく差異が生じていた。このため、座学には問題ないが、実際に手術用器具を用いての訓練には適していなかった。
また、従来の外科手術の教育や訓練では、生体材料にとして中小動物が用いられているものの、動物実験に関する様々な問題があり、数多くの経験数が必要な教育・訓練用材料とはなり難い。特に、人体においては献体などによる実習も可能であるが、その術感の相違や献体数に限りがあるため、実際のところは、食用とする動物肉などにより外科医や学生などが手術練習を行っている。このため、実際の術部の構造までを再現できていないのが実状である。
このため、医学生や経験が浅い外科医などは、技術修得のためには熟練者の医師の傍らで実際の手術を観察することで技能スキルを向上させている。
Conventionally, various models have been known as surgical training brain models. However, the conventional brain model for surgical training is a three-dimensional shape model that reproduces only the shape of the brain, and there is a large difference in the mechanical properties (hardness and elasticity) between the real brain and the shape model. . For this reason, there was no problem in classroom lectures, but it was not suitable for training using surgical instruments.
Also, in conventional surgical education and training, although small and medium animals are used as biomaterials, there are various problems related to animal experiments, and it is difficult to become a material for education and training that requires a large number of experiences. . In particular, in the human body, it is possible to practice with a dedicated body, but because there are differences in the feeling of operation and the number of dedicated bodies, in practice, surgeons and students practice surgery with edible animal meat. ing. For this reason, the actual situation is that the actual structure of the surgical site has not been reproduced.
For this reason, medical students and inexperienced surgeons improve their skill skills by observing actual surgery with a skilled doctor in order to acquire skills.
このような状況下、内視鏡を用いて診断、手術など高度な技能が要求される分野における医者の技能修得用トレーニング等に適した医療トレーニング用人体頭部模型として、人体の頭部の内部構造を、頭蓋骨から形状を採取し、ＣＴ画像データからの光造形モデルも参考にして再現した医療トレーニング用人体頭部模型であって、生体と類似した触感感覚を感じられるようにするために複数の材料を用いて複合させた構造であり、該人体頭部模型の一部又は複数部分を、前記部分と形状が同一又は異なる部品と交換可能であり、該交換可能部分とその周辺部分との間隙に圧力検知部を備え、該人体頭部模型に外部からかかる圧力を検出することを特徴とする医療トレーニング用人体頭部模型が知られている（特許文献１参照）。
この医療トレーニング用人体頭部模型は、実際の臓器との機械力学的特性が類似した人体頭部模型であるため、手術器具を用いたトレーニングに向いており、また、部分交換することで、破壊を伴うトレーニングでも破壊された部分を取り替えるだけで再利用できるほか、症例によって異なる内部構造に対応することが可能となるものである。
Under such circumstances, the inside of the human head is used as a human head model for medical training suitable for training for doctors to acquire skills in fields that require advanced skills such as diagnosis and surgery using an endoscope. A human head model for medical training in which the shape of the structure is collected from the skull and reproduced with reference to the stereolithography model from CT image data, so that a tactile sensation similar to that of a living body can be felt. And a part or a plurality of parts of the human head model can be exchanged with parts having the same or different shape as the part, and the exchangeable part and its peripheral part can be exchanged. There is known a human head model for medical training characterized by including a pressure detection unit in the gap and detecting pressure applied to the human head model from the outside (see Patent Document 1).
This human head model for medical training is a human head model with similar mechanical characteristics to the actual organs, so it is suitable for training using surgical instruments, and it can be destroyed by partial replacement. In addition to being able to be reused by simply replacing the destroyed part, it is possible to handle different internal structures depending on the case.
従来の手術訓練用脳モデルである形状模型は実際の人体の脳とは力学的特性（硬さや弾性）には大きく異なり、それを用いた医療訓練では訓練成果をあげることは難しかった。
そこで、本発明は、手術など高度な技能が要求される医師の手術訓練用脳モデルとして、実際の人体の脳と力学的特性（硬さや弾性）が類似した手術訓練用脳モデルを提供することを目的とする。
The shape model, which is a conventional brain model for surgical training, differs greatly from the actual human brain in mechanical properties (hardness and elasticity), and it has been difficult to achieve training results in medical training using it.
Therefore, the present invention provides a brain model for surgical training similar in mechanical characteristics (hardness and elasticity) to that of the actual human brain, as a brain model for surgical training of doctors who require advanced skills such as surgery. With the goal.
上記目的を達成するため、本発明の手術訓練用脳モデルは、合成高分子材料から成る脳モデルであって、脳組織表面形状を再現した型材にモノマー溶液を流し込み、加熱反応後に水で膨潤させた構成とされる。
かかる構成とすることで、脳組織の物理的構造（立体形状や表面形状）と物理的特性（硬さや粘弾性）を高精度に再現し、脳外科手術における全ての術部を再現可能とする。
In order to achieve the above object, the brain model for surgical training of the present invention is a brain model made of a synthetic polymer material, in which a monomer solution is poured into a mold material that reproduces the surface shape of brain tissue, and is swollen with water after a heating reaction. The configuration is
With this configuration, the physical structure (three-dimensional shape and surface shape) and physical characteristics (hardness and viscoelasticity) of the brain tissue can be reproduced with high accuracy, and all surgical parts in the brain surgery can be reproduced.
ここで、脳組織表面形状を再現した型材とは、脳表面の溝の形状、深さ、表面下の空洞形状を再現すべく、それを形取った型材を意味する。型材にモノマー溶液を流し込み、加熱反応を行うことで、脳組織表面形状を再現した脳モデルを作製することができる。
また、加熱反応後に水で膨潤させるのは、脳の物理的特性（硬さや粘弾性）を高精度に再現するためである。
Here, the mold material that reproduces the shape of the brain tissue surface means a mold material that is shaped so as to reproduce the shape and depth of the groove on the brain surface and the cavity shape below the surface. A brain model that reproduces the shape of the brain tissue surface can be prepared by pouring the monomer solution into the mold material and performing a heating reaction.
The reason why the water is swollen after the heating reaction is to reproduce the physical characteristics (hardness and viscoelasticity) of the brain with high accuracy.
ここで、モノマー溶液は、アクリル酸に、架橋剤としてＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）を加え、開始剤として過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）を加え、更に加熱により重合反応させたものであるのが好ましい。
かかるモノマー溶液を用いて、型材に流し込み、加熱による重合反応後に水で膨潤させることで、実際の脳の質感に近似している脳モデルを作製することができる。実際の脳の質感に近似しているか否かの判定は、後述するように、実際に手術経験のある医師数名に本脳モデルの触感アンケートをとって判定したものである。
Here, the monomer solution is obtained by adding N, N′-methylenebisacrylamide (MBA) as a crosslinking agent to acrylic acid, adding ammonium persulfate (APS) as an initiator, and further causing a polymerization reaction by heating. Is preferred.
By using such a monomer solution, it is poured into a mold material and swollen with water after a polymerization reaction by heating, whereby a brain model that approximates the actual brain texture can be produced. The determination of whether or not the actual texture of the brain is approximated is made by taking a tactile sensation questionnaire of the brain model for several doctors who have actually experienced surgery, as will be described later.
特に、架橋剤としてのＭＢＡの濃度は、具体的には上述したモノマー溶液濃度が１０重量％の場合に、０．３〜０．５モル％であるのが好適である。さらに好ましくは、モノマー溶液濃度が１０重量％の場合に、０．３モル％である。
モノマー溶液濃度が１０重量％の場合に、架橋剤としてのＭＢＡの濃度を０．１〜０．９モル％の範囲のサンプルを作製し、その圧縮弾性率を測定するとともに、実際の脳の質感に近似しているか否かについて、実際に手術経験のある医師数名に本脳モデルの触感アンケートを実施して、最適値の知見を得たものである。
医師に対して本脳モデルの触感アンケートを実施した結果から、圧縮弾性率が５０００〜１５０００Ｐａである脳モデルが、実際の脳の質感に近似しているといった統計的データを得た。
In particular, the concentration of MBA as a crosslinking agent is preferably 0.3 to 0.5 mol% when the monomer solution concentration described above is specifically 10 wt%. More preferably, it is 0.3 mol% when the monomer solution concentration is 10 wt%.
When the concentration of the monomer solution is 10% by weight, a sample having a concentration of MBA as a crosslinking agent in the range of 0.1 to 0.9 mol% is prepared, its compression elastic modulus is measured, and the actual brain texture As for whether or not it is approximated, a tactile sensation questionnaire of the brain model was conducted on several doctors who actually had surgery experience, and the knowledge of the optimum value was obtained.
From the result of conducting a tactile sensation questionnaire on the brain model for doctors, statistical data was obtained that the brain model with a compression modulus of 5000 to 15000 Pa approximated the actual texture of the brain.
また、モノマー溶液は、アクリル酸をベースとする以外に、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）に硬化剤を所定の比率（ＰＤＭＳ：硬化剤＝１０〜６０：１）で添加したものを加熱反応させたものでも好適に用いることが可能である。かかるモノマー溶液を用いて作製した脳モデルも、圧縮弾性率が５０００〜１５０００Ｐａであり、実際の脳の質感に近似しているのである。
ここで、硬化剤を所定の比率（ＰＤＭＳ：硬化剤＝１０〜６０：１）で添加することとしたのは、ＰＤＭＳ：硬化剤＝６０：１より硬化剤の割合が少ないと、粘着成分が増加し実際の脳との触感が異なるものとなり、脳モデルとして適さないからである。反対に、ＰＤＭＳ：硬化剤＝１０：１より硬化剤の割合が多いと、硬くなりすぎ、実際の脳との触感が異なるものとなる。
In addition to acrylic acid as a base, the monomer solution is obtained by heating and reacting polydimethylsiloxane (PDMS) with a curing agent added in a predetermined ratio (PDMS: curing agent = 10 to 60: 1). However, it can be suitably used. The brain model produced using such a monomer solution also has a compression elastic modulus of 5000 to 15000 Pa, which is close to the actual brain texture.
Here, the reason why the curing agent is added at a predetermined ratio (PDMS: curing agent = 10 to 60: 1) is that when the ratio of the curing agent is less than PDMS: curing agent = 60: 1, This is because the tactile sensation with the actual brain increases and is not suitable as a brain model. On the other hand, when the ratio of the curing agent is larger than PDMS: curing agent = 10: 1, it becomes too hard and the touch feeling with the actual brain is different.
また、上記のモノマー溶液に更に着色剤を添加するのがより好ましい。上記のモノマー溶液の色は透明であるため、着色剤を添加することで訓練用として感覚的のみならず視覚的にも理解されやすくするものである。 It is more preferable to add a colorant to the monomer solution. Since the color of the monomer solution is transparent, the addition of a colorant makes it easy to understand visually as well as sensory for training purposes.
また、脳組織表面形状を再現した型材にモノマー溶液を流し込み、加熱による重合反応後に水で膨潤させたものの表面に形成された溝の底部に、脳血管模型のチューブを埋入させることが好ましい。
脳組織のみならず脳血管の術感をも再現し、これらの配置を任意に制御可能とすることで、あらゆる術部を再現できる脳モデルを得るものである。
In addition, it is preferable that a tube of a cerebral blood vessel model is embedded in a bottom portion of a groove formed on the surface of a monomer solution poured into a mold reproducing the surface shape of brain tissue and swollen with water after a polymerization reaction by heating.
By reproducing not only brain tissue but also cerebral vascular sensations and making these arrangements arbitrarily controllable, a brain model that can reproduce any surgical part is obtained.
また、上記の手術訓練用脳モデルに、より好ましくは、くも膜モデルとして、ポリビニルアルコール繊維で形成された不繊布に熱処理を行い更に防水加工を施したものを、更に設ける。くも膜を再現することで、より実際の脳に近い触感が得られることになる。
ここで、脳血管模型のチューブは、シリコンチューブ或いは、ウレタン薄膜を管状に成形したものであることが好ましい。
Further, the above-mentioned brain model for surgical training is more preferably provided as a arachnoid model obtained by heat-treating a non-woven cloth formed of polyvinyl alcohol fiber and further waterproofing it. By reproducing the arachnoid membrane, a tactile sensation closer to the actual brain can be obtained.
Here, the tube of the cerebrovascular model is preferably a silicon tube or a urethane thin film formed into a tubular shape.
本発明の手術訓練用脳モデルによれば、コンピュータ・グラフィック等の仮想的な物を遥かに凌駕して実物に近い触感を再現し得るため、医学生および経験が浅い外科医等の手術教育や手術訓練用の脳モデルに活用できるといった効果がある。
また、医者が患者に対して症状や手術方法等を説明するインフォームド・コンセント用模型や、医師間での術前における手術戦略用の模型としても活用できるといった効果がある。
According to the brain model for surgical training of the present invention, it is possible to reproduce a tactile sensation close to the real thing by far surpassing virtual objects such as computer graphics. It can be used as a brain model for training.
In addition, there is an effect that a doctor can use it as an informed consent model for explaining symptoms and surgical methods to a patient and a model for a surgical strategy between doctors before surgery.
以下、本発明の手術訓練用脳モデルの実施例について、図面を参照しながら詳細に説明していく。ただし、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。 Hereinafter, embodiments of the brain model for surgical training of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples and illustrated examples, and various changes and modifications can be made.
（手術訓練用脳モデルの作製方法）
実施例１の手術訓練用脳モデルは、次の（１）〜（３）の手順で作製する。図１に、本手術訓練用脳モデルの作製フローを示す。
（１）脳組織表面形状を再現した型材の作製
頭蓋骨から形状を採取し、ＣＴ画像データからの光造形モデルを用いて、脳組織表面形状を再現した型材を作製する。このとき、脳組織表面形状に表れる多数の溝（脳表面における溝の幅よりも、脳内部の溝の底部の幅が大きく、表面からなだらかに幅が大きくなるような構造をしている）を忠実に再現する。
(How to create a brain model for surgical training)
The brain model for surgical training of Example 1 is produced by the following procedures (1) to (3). FIG. 1 shows a flow of creating a brain model for this surgical training.
(1) Production of mold material reproducing brain tissue surface shape A shape material is collected from the skull, and a mold material reproducing the brain tissue surface shape is produced using an optical modeling model from CT image data. At this time, a number of grooves appearing on the brain tissue surface shape (the structure is such that the width of the bottom of the groove inside the brain is larger than the width of the groove on the brain surface, and the width gradually increases from the surface). Reproduce faithfully.
（２）モノマー溶液の調製
先ず、アクリル酸（ナカライテスク株式会社製）を蒸留水に、モノマー溶液濃度が１０重量％となるように溶解する。次に、架橋剤としてＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ，ナカライテスク株式会社製）をモノマーに対して０．７５モル％加え、また、開始剤として過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ，和光純薬工業株式会社製）を０．５モル％加える。
(2) Preparation of monomer solution First, acrylic acid (manufactured by Nacalai Tesque) is dissolved in distilled water so that the concentration of the monomer solution is 10% by weight. Next, 0.75 mol% of N, N′-methylenebisacrylamide (MBA, manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd.) as a crosslinking agent was added to the monomer, and ammonium persulfate (APS, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as an initiator. 0.5 mol% of company) is added.
（３）脳モデルの作製
上記（１）で作製した型材に、上記（２）で調製したモノマー溶液を流し込み、７０℃に保った恒温水槽中で４時間重合反応を行う。そして、重合反応により生成されたゲル状のものを取り出し、未反応モノマーおよび開始剤残渣を除去するため蒸留水で洗浄する。その後、生成されたゲル状のものを蒸留水中に浸漬し、平衡に達するまで膨潤させる。
(3) Preparation of Brain Model The monomer solution prepared in (2) above is poured into the mold material prepared in (1) above, and a polymerization reaction is performed in a constant temperature water bath maintained at 70 ° C. for 4 hours. And the gel-like thing produced | generated by the polymerization reaction is taken out, and it wash | cleans with distilled water in order to remove an unreacted monomer and initiator residue. Thereafter, the produced gel-like material is immersed in distilled water and swollen until equilibrium is reached.
（手術訓練用脳モデルの圧縮弾性率の測定）
生成されたゲル状のものを蒸留水中に浸漬し、平衡に達するまで膨潤させることにより作製した脳モデルを、図２に示す圧縮試験装置を用いて圧縮弾性率を測定した。
測定は、断面積７．０７平方ミリメートルで鉛直方向に可動する円筒状ロッドを用い、圧縮速度０．９９６ｍｍ／秒で行った。ゲル状のものを圧縮する際の応力（τ）と圧縮に伴うゲル状のものの歪（α）から、下記数式を用いて圧縮弾性率（Ｋ）を算出している。
但し、歪（α）は、圧縮前のゲル状のものの厚さと、圧縮後のゲル状のものの厚さを積算したものである。
(Measurement of compression modulus of brain model for surgical training)
The brain model produced by immersing the produced gel-like material in distilled water and causing it to swell until reaching equilibrium was measured for compression elastic modulus using a compression test apparatus shown in FIG.
The measurement was performed using a cylindrical rod having a cross-sectional area of 7.07 square millimeters and moving in the vertical direction at a compression rate of 0.996 mm / sec. The compression elastic modulus (K) is calculated from the stress (τ) when the gel-like material is compressed and the strain (α) of the gel-like material that accompanies compression using the following formula.
However, the strain (α) is obtained by integrating the thickness of the gel-like material before compression and the thickness of the gel-like material after compression.
（数１）
応力（τ）＝Ｋ（α−α−２）
(Equation 1)
Stress (τ) = K (α−α −2 )
本脳モデルの圧縮弾性率の測定結果を、図３のグラフに示す。グラフの横軸は、架橋剤として添加したＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）の濃度（モル％）であり、縦軸は脳モデルの圧縮弾性率（Ｐａ）を示している。
ＭＢＡの濃度が０．１，０．３，０．５，０．７および０．９モル％のときの脳モデルの触感について医師数名に対してアンケートを実施したところ、ＭＢＡの濃度が０．３モル％のときの圧縮弾性率が７０００前後の脳モデルが、実際の脳の質感に近似しているといった知見が得られた。
The graph of FIG. 3 shows the measurement results of the compression elastic modulus of the brain model. The horizontal axis of the graph represents the concentration (mol%) of N, N′-methylenebisacrylamide (MBA) added as a cross-linking agent, and the vertical axis represents the compression modulus (Pa) of the brain model.
When several doctors were asked about the tactile sensation of the brain model when the MBA concentration was 0.1, 0.3, 0.5, 0.7 and 0.9 mol%, the MBA concentration was 0 It was found that a brain model having a compressive modulus of around 7000 at 3 mol% approximates the actual texture of the brain.
（脳モデルの一部の模式図）
次に、本脳モデルの一部の模式図について説明する。図４は、脳モデルの一部分について原案となった型の模式図を示している。この模式図は、一辺が１００ｍｍの立方体に溝がある状態を想定している。具体的には、脳表面から内部に４０ｍｍの深さのところに、直径５ｍｍの空洞が広がっていると想定している。また、この空洞部分の内部に２本の血管が通っていると想定している。さらに、脳表面における溝の幅は、１ｍｍ以下であり、脳内部の直径５ｍｍの空洞にかけて、なだらかに幅が大きくなる構造をしていると想定している。
(Schematic diagram of part of the brain model)
Next, a schematic diagram of a part of the main brain model will be described. FIG. 4 shows a schematic diagram of a type that is a draft of a part of the brain model. This schematic diagram assumes a state in which there is a groove in a cube having a side of 100 mm. Specifically, it is assumed that a cavity having a diameter of 5 mm extends from the brain surface to a depth of 40 mm inside. In addition, it is assumed that two blood vessels pass through the hollow portion. Furthermore, it is assumed that the width of the groove on the brain surface is 1 mm or less, and that the width gradually increases over a cavity with a diameter of 5 mm inside the brain.
図５に、上記原案（図４）をベースに作製した型の模式図を示している。一辺が１００ｍｍの立方体において、脳内部の空洞は直径５ｍｍのガラス管により再現し、また、脳表面からの溝はガラス板を用いて所定の長さになるように制御している。
また、ガラス管の内部には、血管模型としてシリコンチューブを導入している。
FIG. 5 shows a schematic diagram of a mold manufactured based on the original draft (FIG. 4). In a cube having a side of 100 mm, the cavity inside the brain is reproduced by a glass tube having a diameter of 5 mm, and the groove from the brain surface is controlled to have a predetermined length using a glass plate.
In addition, a silicon tube is introduced as a blood vessel model inside the glass tube.
図６、図７は、本脳モデルに血管模型のシリコンチューブを取り付け方の説明模式図である。図７は、図６の模式図において、シリコンチューブの長手方向に沿った断面図である。
血管模型のシリコンチューブは、本脳モデルのゲル状のものの外部から針金を通して貫通穴を作製し、この貫通穴にシリコンチューブをゲル状外部から導入し、さらに留め具でゲル状内部に固定させている。
6 and 7 are explanatory schematic diagrams showing how to attach a blood vessel model silicon tube to the brain model. FIG. 7 is a cross-sectional view along the longitudinal direction of the silicon tube in the schematic diagram of FIG.
The blood vessel model silicon tube is made through a wire from the outside of the gel model of the brain model, through which a through hole is made, and the silicon tube is introduced into the through hole from the outside of the gel, and then fixed inside the gel shape with a fastener. Yes.
実施例２の手術訓練用脳モデルは、次の（１）〜（３）の手順で作製する。
脳モデルは、モノマー溶液は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）に硬化剤を所定の比率（ＰＤＭＳ：硬化剤＝１０〜６０：１）で添加したものを加熱反応させたもの
（１）脳組織表面形状を再現した型材の作製
実施例１と同様に、頭蓋骨から形状を採取し、ＣＴ画像データからの光造形モデルを用いて、脳組織表面形状を再現した型材を作製する。このとき、脳組織表面形状に表れる多数の溝（脳表面における溝の幅よりも、脳内部の溝の底部の幅が大きく、表面からなだらかに幅が大きくなるような構造をしている）を忠実に再現する。
The brain model for surgical training of Example 2 is prepared by the following procedures (1) to (3).
In the brain model, the monomer solution is obtained by heating and reacting polydimethylsiloxane (PDMS) with a hardening agent added at a predetermined ratio (PDMS: hardening agent = 10-60: 1). (1) Brain tissue surface shape In the same manner as in Example 1, a shape is collected from the skull, and a shape material that reproduces the brain tissue surface shape is produced using an optical modeling model from CT image data. At this time, a number of grooves appearing on the brain tissue surface shape (the structure is such that the width of the bottom of the groove inside the brain is larger than the width of the groove on the brain surface, and the width gradually increases from the surface). Reproduce faithfully.
（２）モノマー溶液の調製
モノマー溶液は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）に硬化剤を所定の比率（ＰＤＭＳ：硬化剤＝６０：１）で添加させる。
ここで、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）には、東レ・ダウコーニング（株）製のＳＩＬＰＯＴ１８４を用いた。
(2) Preparation of monomer solution In the monomer solution, a curing agent is added to polydimethylsiloxane (PDMS) at a predetermined ratio (PDMS: curing agent = 60: 1).
Here, SILPOT184 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. was used as polydimethylsiloxane (PDMS).
（３）脳モデルの作製
上記（１）で作製した型材に、上記（２）で調製したモノマー溶液を流し込み、１５０℃に保った恒温水槽中で１時間加熱反応を行う。その後、生成されたゲル状のものを蒸留水中に浸漬し、平衡に達するまで膨潤させる。
(3) Production of Brain Model The monomer solution prepared in (2) above is poured into the mold material produced in (1) above, and a heating reaction is performed in a constant temperature water bath maintained at 150 ° C. for 1 hour. Thereafter, the produced gel-like material is immersed in distilled water and swollen until equilibrium is reached.
実施例３では、くも膜モデルの作製方法について説明する。
くも膜モデルとして、ポリビニルアルコール繊維で形成された不繊布に熱処理を行い更に防水加工を施したものを用いる。具体的には、くも膜モデルの材料として、ポリビニルアルコール（-(CH２-CHOH)-)の水溶液を１０重量％用いる。これを、エレクトロスピニング装置(メック（株）製；ＮＡＮＯＮ−０１)とドラム式コレクター（横幅２１０ｍｍ、直径２００ｍｍ、回転速度１００ｒｐｍ）を用いて、印可電圧１２．５ＫＶ，溶液押し出し速度０．５ミリリットル／時の条件下で、ポリビニルアルコール繊維を得る。このポリビニルアルコール繊維を、シリンジ移動速度５０ミリメートル／秒にて５時間集積して形成された不繊布に熱処理（１５０℃、１５分間）を行い、更に市販の撥水スプレーを不繊布両面に吹きかけ防水加工を施す。以上のようにして、くも膜モデルを作製する。
作製されたくも膜モデルは、実際のくも膜の触感を再現するのみならず、水に対して不溶で、水透過性を抑制するといった効能がある。
また、脳血管模型として、市販医療用ドレッシング（薄いウレタン製フィルム）を管状に成形する。
In Example 3, a method for producing a arachnoid film model will be described.
As a spider film model, a non-woven cloth made of polyvinyl alcohol fiber is heat-treated and further waterproofed. Specifically, 10% by weight of an aqueous solution of polyvinyl alcohol (— (CH 2 —CHOH) —) is used as a material for the arachnoid film model. Using an electrospinning apparatus (MEC Co., Ltd .; NANON-01) and a drum type collector (width 210 mm, diameter 200 mm, rotation speed 100 rpm), applied voltage 12.5 KV, solution extrusion speed 0.5 ml / Under conditions of time, polyvinyl alcohol fibers are obtained. This polyvinyl alcohol fiber is heat treated (150 ° C., 15 minutes) on a non-woven cloth formed by collecting the polyvinyl alcohol fibers at a syringe moving speed of 50 millimeters / second for 5 hours, and further sprayed with a commercially available water-repellent spray on both sides of the non-woven cloth to be waterproof. Apply processing. A spider film model is produced as described above.
The produced spider membrane model not only reproduces the actual tactile sensation of the spider membrane, but is insoluble in water and has the effect of suppressing water permeability.
Moreover, as a cerebrovascular model, a commercially available medical dressing (thin urethane film) is formed into a tubular shape.
本発明の手術訓練用脳モデルは、医学生および経験が浅い外科医等の手術訓練用模型として、また、医者が患者に対して症状や手術方法等を説明するための模型や、医師間での術前における手術戦略用の模型として有用である。 The brain model for surgical training of the present invention is a model for surgical training of medical students and inexperienced surgeons. It is useful as a model for surgical strategy before surgery.
１ ゲル
２ シリコンチューブ
３ 留め具
1
Claims (7)
前記モノマー溶液は、アクリル酸に、架橋剤としてＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）を加え、開始剤として過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）を加え、更に加熱により重合反応させたもの、
或いは、
前記モノマー溶液は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）に硬化剤を所定の比率（ＰＤＭＳ：硬化剤＝１０〜６０：１）で添加したものを加熱反応させたものである、
ことを特徴とする手術訓練用脳モデル。 A brain model composed of a synthetic polymer material, in which a monomer solution is poured into a mold that reproduces the shape of the brain tissue surface, and is swollen with water after a heating reaction ,
The monomer solution was prepared by adding N, N′-methylenebisacrylamide (MBA) as a crosslinking agent to acrylic acid, adding ammonium persulfate (APS) as an initiator, and further causing a polymerization reaction by heating.
Or
The monomer solution is obtained by heating and reacting polydimethylsiloxane (PDMS) with a curing agent added in a predetermined ratio (PDMS: curing agent = 10 to 60: 1).
A brain model for surgical training.
The brain model for surgical training according to claim 6 , wherein the tube of the cerebrovascular model is a silicon tube or a urethane thin film formed into a tubular shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007103961A JP5176055B2 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Brain model for surgical training |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007103961A JP5176055B2 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Brain model for surgical training |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008261990A JP2008261990A (en) | 2008-10-30 |
| JP5176055B2 true JP5176055B2 (en) | 2013-04-03 |
Family
ID=39984518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007103961A Expired - Fee Related JP5176055B2 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Brain model for surgical training |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5176055B2 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2410502A4 (en) | 2009-03-20 | 2015-01-14 | Ebm Corp | Blood vessel model for medical training and method for manufacturing same |
| WO2010126018A1 (en) | 2009-04-28 | 2010-11-04 | 有限会社聖和デンタル | Organ model |
| JP4841663B2 (en) | 2009-09-30 | 2011-12-21 | 仁夫 岡野 | Vascular model for practicing stent graft insertion or aneurysm and suture surgery for aneurysms |
| JP6521458B2 (en) * | 2016-04-07 | 2019-05-29 | 日本ライフライン株式会社 | Pseudo-myocardium and method for producing the same, specimen for evaluation of cauterization performance, and evaluation device for cauterization performance |
| RU172037U1 (en) * | 2016-12-29 | 2017-06-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | SIMULATOR FOR DEVELOPMENT OF MANUAL SURGICAL SKILLS IN THE BRAIN HEAD DEPARTMENT IN A REAL TOPOGRAPHY ANATOMICAL ENVIRONMENT |
| KR20220137753A (en) * | 2020-02-14 | 2022-10-12 | 리얼리스츠 트레이닝 테크놀로지스 게엠베하 | Methods and arrangements for simulating neurosurgery and orthopedic spine and brain surgery |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3845746B2 (en) * | 1999-06-23 | 2006-11-15 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Human body model |
| JP4126374B2 (en) * | 2003-10-22 | 2008-07-30 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Composition for producing biological models such as blood vessel walls and internal organs |
| JP2007528029A (en) * | 2004-03-08 | 2007-10-04 | ザ ジョンズ ホプキンス ユニバーシティ | Medical training and evaluation apparatus and method |
| JP4505572B2 (en) * | 2005-03-24 | 2010-07-21 | 国立大学法人名古屋大学 | Human body model |
-
2007
- 2007-04-11 JP JP2007103961A patent/JP5176055B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2008261990A (en) | 2008-10-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5176055B2 (en) | Brain model for surgical training | |
| Datla et al. | Polyacrylamide phantom for self-actuating needle–tissue interaction studies | |
| Alisafaei et al. | Long-range mechanical signaling in biological systems | |
| US20070020598A1 (en) | Manikin and method of manufacturing the same | |
| CN101743578A (en) | Phantom for ultrasound guided needle insertion and method for making the phantom | |
| Higgins et al. | 3D printing surgical phantoms and their role in the visualization of medical procedures | |
| US20130144369A1 (en) | Flexible-base electrode array and surrogate neural tissue | |
| Yi et al. | Development and evaluation of a craniocerebral model with tactile-realistic feature and intracranial pressure for neurosurgical training | |
| JP3845746B2 (en) | Human body model | |
| Garling et al. | Low-cost endoscopic third ventriculostomy simulator with mimetic endoscope | |
| CN117683273A (en) | Bionic body model and preparation method thereof | |
| RU2687564C1 (en) | System for training and evaluating medical personnel performing injection and surgical minimally invasive procedures | |
| Yang et al. | Portable fluid circuit device containing printed silicone microvessels as a training aid for arterial microanastomosis | |
| Yu et al. | Emerging frontiers in surgical training: progress in 3D printed gel models | |
| Emiliani et al. | Post-printing processing and aging effects on Polyjet materials intended for the fabrication of advanced surgical simulators | |
| Wang et al. | Fabrication of SEBS block copolymer-based ultrasound phantom containing mimic tumors for ultrasound-guided needle biopsy training | |
| Westwood | A new force-based objective assessment of technical skills in endoscopic sinus surgery | |
| JP5219582B2 (en) | Brain model | |
| Shan | [Retracted] Electron Microscope Observation of Acupuncture and Nerve Repair in the Treatment of Peripheral Facial Paralysis | |
| Hasegawa et al. | Fabrication of dry dura mater models for medical surgical simulator | |
| Pfensig et al. | Synthesis and characterization of PIL/pNIPAAm hybrid hydrogels | |
| Shao et al. | Physical patient simulators for surgical training: a review | |
| WO2020144806A1 (en) | Evaluation model for endoscopic transnasal surgery, simulated dura mater unit, and evaluation method for operative procedure | |
| CN111568915A (en) | Application of miRNA-182, miRNA-188 and miRNA-199a inhibitors | |
| Frącczak et al. | The influence of lubricants on friction coefficient between the intestines and a silicone |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091002 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111003 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120730 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120920 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121204 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121206 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |