JP5406658B2 - Deep brain anastomosis training model - Google Patents
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Description
本発明は脳深部血管吻合トレーニングモデルに関し、さらに詳しくは、前頭部の深部血管吻合トレーニングモデルとして、あるいは側頭部及び／又は後頭部の深部血管吻合トレーニングモデルとして用いられ、かつ机上にて簡易に使用されるモデルとは異なり、実際に手術場にても、臨床に限りなく近い環境で使用されるモデルであって、これを用いた訓練により実際の臨床へとスムーズに移行できるという利点を有する脳深部血管吻合トレーニングモデルに関するものである。 The present invention relates to a deep blood vessel anastomosis training model, and more specifically, as a deep blood vessel anastomosis training model in the frontal region or as a deep blood vessel anastomosis training model in the temporal region and / or the occipital region, and easily on a desk. Unlike the model used, it is a model that is used in an environment that is as close to clinical as possible even in the operating field, and has the advantage that it can be smoothly transferred to actual clinical practice through training using this model. The present invention relates to a deep brain anastomosis training model.
脳血管の吻合（以下バイパス手術と称することがある。）は、脳血管障害を専門とする脳神経外科医及び頭頸部外科医らにとって、必須の技術である。
通常のバイパス手術のトレーニング方法としては、例えば動物を使った血管吻合訓練や市販されている人工血管を用いた吻合訓練などがある。
これら訓練は、吻合する血管のみにて行われるため、吻合そのものは練習が可能で、最も容易に実現可能であるものの、実際の手術場における状況及び対象血管の周囲の環境等、とりわけ上記外科医が直面している脳深部の困難な手技を行う条件とは程遠く、また近年、動物を用いる訓練は動物愛護の面からも難しくなってきており、その上人工血管においては硬度等感触においても異なるため充分な訓練とはなっていないのが実状である。
Cerebrovascular anastomosis (hereinafter also referred to as bypass surgery) is an essential technique for neurosurgeons and head and neck surgeons specializing in cerebrovascular disorders.
As a training method for normal bypass surgery, there are, for example, vascular anastomosis training using animals and anastomosis training using commercially available artificial blood vessels.
Since these exercises are performed only in the blood vessels to be anastomosed, the anastomosis itself can be practiced and can be most easily realized, but the situation in the actual operating field and the surrounding environment of the target blood vessel, etc. It is far from the conditions for performing difficult procedures in the deep brain, and in recent years, training using animals has become difficult from the viewpoint of animal welfare. The reality is that there is not enough training.
解剖用献体（頭蓋骨及び脳）を用いた訓練においては、確かに形状並びに解剖学的訓練には最適であるが、生体でない点に関し、硬度及び弾性が異なり、加えて練習としては繰り返しの練習ができず、さらに現状として、このような献体の入手が非常に困難となっている。
一方、脳神経外科手術の訓練を謳ったトレーニング装置は、これまでにも開発されてきたが（例えば、特許文献１参照）、いずれも周辺設備の操作訓練や吻合自体に終始し、実際の手術場における状況及び対象血管の周囲の環境等、とりわけ上記外科医が直面している脳深部の困難な動脈吻合の実際の手技を練習する条件とは合致せず、適切な訓練装置は存在しないのが実状であった。
In the training using the anatomical donation (skull and brain), it is certainly the best for the shape and anatomical training, but the hardness and elasticity are different in that it is not a living body. In addition, it is very difficult to obtain such a dedication.
On the other hand, training devices that have been trained in neurosurgery training have been developed so far (see, for example, Patent Document 1). This situation does not meet the conditions for practicing the difficult arterial anastomosis in the deep brain that the surgeon is faced with, such as the situation of the target blood vessel and the surrounding environment, and there is no appropriate training device. Met.
例えば、従来のトレーニング装置では、大脳各部位を別々に製作しており、このため本来生体の持つ弾性とは異なり、脳ベラ等による圧迫からの開放時の戻りが弱く、手術場における実際の感触を再現できていなかった。
また、事前に開けられた開頭部が側頭部の一箇所で部位が限定されてしまい、本来外科医に求められる前頭の深部脳動脈バイパス手術などの練習が全くできない状態であった。
For example, in a conventional training device, each part of the cerebrum is manufactured separately, so unlike the elasticity inherent in the living body, the return when released from compression by a brain spatula is weak, and the actual feel in the operating field Could not be reproduced.
In addition, the pre-opened craniotomy is limited to one part of the temporal region, and it has been impossible to practice the frontal deep cerebral artery bypass operation and the like which are originally required by a surgeon.
さらに従来のトレーニング装置では、脳モデルに傾斜角度を持たせて搭載する土台が設けられた装置とされている。これは、平面台上であれば何処でも使用可能ではあるものの、手術訓練として使用する際には、予め与えられた傾斜角度以外には脳モデルを設置できず、実際に手術場において使用される頭蓋固定器を使用することもできない。すなわち、術者の任意の角度に脳モデルを固定する仕様となっておらず、訓練者の使い勝手が悪かった。 Furthermore, in the conventional training apparatus, the brain model is provided with a base on which the brain model is mounted with an inclination angle. This can be used anywhere on a flat table, but when used as a surgical training, a brain model cannot be installed other than a pre-determined inclination angle, and it is actually used in an operating field. A cranial fixator cannot be used. In other words, it was not designed to fix the brain model at any angle of the surgeon, and the trainer's convenience was poor.
脳深部バイパス手術に携わる医師には、血管を吻合すること自体のトレーニングのみならず、実際のバイパス手術の際に遭遇する手術場における環境にできるだけ近い状態で、しかも行われる手術手技の条件に酷似した内容のトレーニングが強く求められており、これに習熟することにより、実際の手術をより短時間でより安全に行うことができると期待されているが、従来はこのような内容のトレーニングモデルは、存在していなかった。
また、従来のトレーニング装置では、脳深部のバイパストレーニングを行おうとすると、装置内部に格納されている大脳各部位がそれぞれ単独の形状にて製作されているため、深部に吻合対象の血管形状を留置しようとする際に、困難が伴ってしまい実用的ではなかった。
Physicians involved in deep brain bypass surgery are not only trained in anastomosis of the blood vessel itself, but are also as close as possible to the environment at the operating site encountered during the actual bypass surgery, and closely resemble the conditions of the surgical procedure being performed. However, it is expected that the actual surgery can be performed more safely in a shorter time. , Did not exist.
Also, in the conventional training device, when performing bypass training in the deep brain, each cerebral part stored in the device is manufactured in a single shape, so that the blood vessel shape to be anastomosed is placed in the deep part. When trying to do so, it was difficult and impractical.
本発明は、このような状況下になされたもので、前頭部の深部血管吻合トレーニングモデルとして、あるいは側頭部及び／又は後頭部の深部血管吻合トレーニングモデルとして用いられ、かつ机上にて簡易に使用されるモデルとは異なり、実際に手術場にても、臨床に限りなく近い環境で使用されるモデルであって、これを用いた訓練により実際の臨床へとスムーズに移行できるという利点を有する脳深部血管吻合トレーニング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 under such circumstances, and is used as a deep blood vessel anastomosis training model for the frontal region or as a deep blood vessel anastomosis training model for the temporal region and / or the occipital region, and can be easily performed on a desk. Unlike the model used, it is a model that is used in an environment that is as close to clinical as possible even in the operating field, and has the advantage that it can be smoothly transferred to actual clinical practice through training using this model. An object of the present invention is to provide a deep brain anastomosis training model.
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、下記の知見を得た。
（１）本来生体が持つ弾性を再現するために、大脳各部位を一体的に形成することで、圧迫開放時の戻りや手術場における実際の感触を再現し得ること、（２）本来外科医に必要とされるトレーニング部位は、側頭部を始め前頭部及び後頭下部に及んでいるため、前頭部深部血管吻合トレーニングモデル、側頭・後頭部深部血管吻合トレーニングモデルと２種に分けるのが有利であり、それにより、それぞれ専門に充分な訓練が可能となること、（３）当該トレーニングモデルを、実際の手術場における環境に近づけるために、実際の手術場で使用される、傾斜角度を自在に変え得る患者頭蓋固定器に装着するための部材を当該トレーニングモデルに取付けることが望ましいこと、（４）実際の脳深部バイパス手術時の視野の狭さ、限定された挿入手術器具の可動範囲といった条件を再現し得るトレーニングモデルが有利であること、（５）当該トレーニングモデルに格納される大脳モデルを一体にて形成し、その周りを緩衝材にて挟み込む仕様とし、これらの緩衝材の量を適宜調整することにより、前頭部大脳縦裂及び側頭部シルビウス裂内深部におけるバイパス手術のトレーニングに際し、訓練周辺部位の圧力や圧迫開放時の戻りの感触を自由自在に変更可能であること、などを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have obtained the following knowledge.
(1) In order to reproduce the elasticity inherent in the living body, it is possible to reproduce the actual feeling in the surgical field by returning the pressure when the compression is released by integrally forming each part of the cerebrum. The required training area extends from the temporal region to the frontal region and the lower occipital region, so it can be divided into two types: the frontal deep vessel anastomosis training model and the temporal and occipital deep vessel anastomosis training model. It is advantageous that it allows sufficient training for each specialization. (3) In order to bring the training model closer to the environment in the actual operating field, the inclination angle used in the actual operating field is reduced. It is desirable to attach a member that can be freely changed to the patient's skull fixator to the training model. (4) Narrow field of view during actual deep brain bypass surgery, limited The training model that can reproduce the conditions such as the movable range of the inserted surgical instrument is advantageous. (5) The cerebral model stored in the training model is integrally formed, and the surroundings are sandwiched between cushioning materials. By appropriately adjusting the amount of these cushioning materials, the pressure around the training area and the feeling of return when releasing the pressure can be freely controlled during training of bypass surgery in the frontal cerebral longitudinal fissure and the deep part of the temporal sylvian fissure. It was found that it can be changed.
The present invention has been completed based on such findings.
すなわち、本発明は、
（１）ヒトの脳深部血管吻合トレーニングモデルであって、開口部を有する頭蓋模型と、該頭蓋模型内に、前記開口部を介して格納されてなる、大脳各部位が一体的に形成された大脳模型と、その周囲に配置された緩衝材とを有し、かつ前記大脳模型がエラストマー材料からなることを特徴とする、脳深部血管吻合トレーニングモデル、
（２）実際の手術場で使用される、傾斜角度を自在に変え得る患者頭蓋固定器に装着するための部材を、開口部の反対側に有する上記(１)項に記載の脳深部血管吻合トレーニングモデル、
（３）開口部を有する頭蓋模型が、前頭部の頭蓋模型であって、大脳模型が大脳前頭葉の一部を含み、前頭部の深部血管吻合トレーニングモデルとして用いられる、上記(１)又は(２)項に記載の脳深部血管吻合トレーニングモデル、
（４）開口部を有する頭蓋模型が、側頭部及び／又は後頭部の頭蓋模型であって、大脳模型が、大脳側頭葉及び前頭葉・頭頂葉の一部を含み、側頭部及び／又は後頭部の深部血管吻合トレーニングモデルとして用いられる、上記(１)又は(２)項に記載の脳深部血管吻合トレーニングモデル、及び
（５）開口部を有する頭蓋模型及び大脳模型が、粉末焼結積層造形法により、形成されたものである、上記(１)〜(４)項のいずれかに記載の脳深部血管吻合トレーニングモデル、
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) Human deep brain anastomosis training model, comprising a skull model having an opening, and each part of the cerebrum that is housed in the skull model via the opening is integrally formed A deep brain vascular anastomosis training model, characterized by having a cerebral model and a buffer material disposed around the cerebral model, and the cerebral model is made of an elastomer material;
(2) The deep blood vessel anastomosis described in the above item (1), which has a member for use in an actual operating field, which is attached to a patient skull fixator capable of freely changing an inclination angle, on the opposite side of the opening. Training model,
(3) The skull model having an opening is a skull model of the forehead, wherein the cerebrum model includes a part of the cerebral frontal lobe, and is used as a deep blood vessel anastomosis training model of the above head (1) or Deep brain anastomosis training model according to (2),
(4) The skull model having an opening is a skull model of the temporal and / or occipital region, and the cerebral model includes a part of the cerebral temporal lobe and frontal and parietal lobes, and the temporal region and / or The deep brain vascular anastomosis training model described in (1) or (2) above, and (5) a skull model and a cerebral model having an opening are used as a posterior deep blood vessel anastomosis training model. A deep brain vascular anastomosis training model according to any one of (1) to (4) above, which is formed by a method;
Is to provide.
本発明によれば、前頭部の深部血管吻合トレーニングモデルとして、あるいは側頭部及び／又は後頭部の深部血管吻合トレーニングモデルとして用いられ、かつ机上にて簡易に使用されるモデルとは異なり、実際に手術場にても、臨床に限りなく近い環境で使用されるモデルであって、これを用いた訓練により実際の臨床へとスムーズに移行できるという利点を有する脳深部血管吻合トレーニングモデルを提供することができる。 According to the present invention, unlike a model used as a deep blood vessel anastomosis training model of the frontal region or a deep blood vessel anastomosis training model of the temporal region and / or the back of the head and used simply on a desk, A deep brain anastomosis training model that can be used in an environment that is as close to clinical as possible even in the operating field, and that has the advantage of being able to smoothly transition to actual clinical practice through training using this model. be able to.
本発明の脳深部血管吻合トレーニングモデルは、ヒトの脳深部血管吻合トレーニングモデルであって、開口部を有する頭蓋模型と、該頭蓋模型内に、前記開口部を介して格納されてなる、大脳各部位が一体的に形成された大脳模型と、その周囲に配置された緩衝材とを有し、かつ前記大脳模型がエラストマー材料からなることを特徴とする。
本発明の脳深部血管吻合トレーニングモデルにおいては、本来外科医に必要とされるトレーニング部位は、側頭部を始め前頭部及び後頭下部に及んでいるため、前頭部深部血管吻合トレーニングモデル、側頭・後頭部深部血管吻合トレーニングモデルと２種に分けるのが有利であり、それにより、それぞれ専門に充分な訓練が可能となる。
The deep brain vascular anastomosis training model of the present invention is a human deep brain vascular anastomosis training model, which includes a skull model having an opening, and each cerebrum stored in the skull model via the opening. It has a cerebral model in which a part is formed integrally and a buffer material arranged around the cerebral model, and the cerebral model is made of an elastomer material.
In the deep brain vascular anastomosis training model of the present invention, the training site originally required for the surgeon extends from the temporal region to the frontal and lower occipital regions. It is advantageous to divide the head and occipital deep vascular anastomosis training model into two types, thereby enabling sufficient training for each specialty.
［前頭部の深部血管吻合トレーニングモデル］
本発明の脳深部血管吻合トレーニングモデルにおける一態様である、前頭部の深部血管吻合トレーニングモデルは、開口部を有する頭蓋模型が、前頭部の頭蓋模型であって、該開口部を介して前頭部の頭蓋模型内に格納される大脳模型が、大脳前頭葉の一部を含んでいる。
前記前頭部の頭蓋模型及び前記大脳模型の形成法としては特に制限はなく、例えばレーザー光の照射により焼結する粉末焼結材料を用いる粉末焼結積層造形法や、レーザー光の照射により硬化する光重合性樹脂を用いる光積層造形法などを用いることができるが、本発明においては、ひと頭蓋骨に対する触感の類似性及び大脳用素材選択の自由度などの観点から、粉末焼結積層造形法が好ましく用いられる。
[Deep vascular anastomosis training model for the forehead]
A deep blood vessel anastomosis training model of the forehead, which is an aspect of the deep brain anastomosis training model of the present invention, is a skull model having an opening, the skull model of the forehead, and through the opening The cerebral model stored in the frontal skull model includes a portion of the cerebral frontal lobe.
The method for forming the frontal skull model and the cerebral model is not particularly limited. For example, a powder sintering additive manufacturing method using a powder sintered material that is sintered by laser light irradiation, or curing by laser light irradiation. In the present invention, from the viewpoint of the similarity of the tactile sensation to the human skull and the freedom of selection of the material for the cerebrum, the powder sintering additive manufacturing method can be used. Is preferably used.
（前頭頭蓋模型の作製）
前記の粉末焼結積層造形法に用いる粉末焼結材料に特に制限はなく、レーザー光の照射により焼結する、従来公知の粉末焼結材料の中から、適宜選択して用いることができる。例えばポリアミド１１（ナイロン１１）などの平均粒径４０〜８０μｍ程度のポリアミド粉末と、平均粒径４０〜８０μｍ程度のガラスビーズとの質量比９０：１０〜５０：５０程度の混合粉末を用いることができる。また、レーザーとしては、例えば炭酸ガスレーザーなどを用いることができる。
当該前頭頭蓋模型は、例えば下記の操作を施すことにより、作製することができる。
まず、成人男子の頭部をＸ線コンピュータ断層撮影したデータからソフトウエアを用いて、頭蓋骨前部及び開口部のデータを作成し、これに該開口部の反対側に配す固定板（患者頭蓋固定器に装着するための部材）を固定するボルト穴形状のデータなどを付与し、造形用データに変換する。このデータを炭酸ガスレーザーを備えた粉末焼結積層造形装置に入力し、積層ピッチ０.１０ｍｍ程度で粉末焼結材料を逐次積層焼結することにより、前頭頭蓋模型を作製する。
(Preparation of frontal skull model)
There is no restriction | limiting in particular in the powder sintering material used for the said powder sintering additive manufacturing method, It can select suitably from conventionally well-known powder sintering materials sintered by irradiation of a laser beam. For example, a mixed powder having a mass ratio of about 90:10 to 50:50 between a polyamide powder having an average particle size of about 40 to 80 μm, such as polyamide 11 (nylon 11), and glass beads having an average particle size of about 40 to 80 μm is used. it can. Moreover, as a laser, a carbon dioxide laser etc. can be used, for example.
The frontal skull model can be manufactured, for example, by performing the following operation.
First, the data of the head of an adult male X-ray computed tomography data is used to create data for the anterior skull and opening, and a fixed plate (patient skull) placed on the opposite side of the opening. Bolt hole shape data for fixing a member to be mounted on the fixing device) is given and converted to modeling data. The frontal skull model is produced by inputting this data into a powder sintering additive manufacturing apparatus equipped with a carbon dioxide laser and sequentially laminating and sintering the powder sintering material at a lamination pitch of about 0.10 mm.
（大脳模型の作製）
当該大脳模型は、例えば下記の操作を施すことにより、作製することができる。
まず、成人男子の頭部を磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）にて撮影したデータからソフトウエアを用いて一体形状となるように抽出し、造形用データに変換する。次いで、同ソフトウエア上で、本データの反転型のデータを作成し、炭酸ガスレーザーを備えた粉末焼結積層造形装置にて型を作製し、この型にエラストマー材料を流し入れることにより、大脳前頭葉の一部を含む大脳模型を作製する。
前記エラストマー材料としては、例えばエステル系、スチレン系、オレフィン系、塩化ビニル系、ウレタン系、ポリアミド系、フッ素樹脂系、共役ジエン系などの熱可塑性エラストマー、さらには加熱加硫型シリコーンゴム、室温加硫型シリコーンゴムなどのゴム状弾性体などを挙げることができる。
(Creation of cerebrum model)
The cerebral model can be produced, for example, by performing the following operation.
First, a head of an adult male is extracted from data photographed by a magnetic resonance imaging apparatus (MRI: Magnetic Resonance Imaging system) so as to be integrated with software, and converted into modeling data. Next, on the same software, the inverted data of this data is created, the mold is made with the powder sintering additive manufacturing equipment equipped with the carbon dioxide laser, and the elastomeric material is poured into this mold, so that the cerebral frontal lobe A cerebral model including a part of
Examples of the elastomer material include thermoplastic elastomers such as ester-based, styrene-based, olefin-based, vinyl chloride-based, urethane-based, polyamide-based, fluororesin-based, and conjugated diene-based materials, heat vulcanized silicone rubber, and room temperature vulcanization. Examples thereof include rubber-like elastic bodies such as sulfur-type silicone rubber.
（前頭部の深部血管吻合トレーニングモデルの作製）
前述のようにして作製した大脳模型を、前述のようにして作製した前頭頭蓋模型内に格納し、この周囲に緩衝材を配置したのち、開口部の反対側に固定板を配し、これを前頭頭蓋模型に設けたボルトに固定することにより、前頭部の深部血管吻合トレーニングモデルを作製することができる。
前記緩衝材としては、例えばデンプン系等の分解性樹脂などを挙げることができる。
(Preparation of deep blood vessel anastomosis training model for frontal region)
The cerebral model prepared as described above is stored in the frontal skull model prepared as described above, and after placing a cushioning material around this, a fixing plate is placed on the opposite side of the opening, By fixing to a bolt provided on the frontal skull model, a deep blood vessel anastomosis training model of the forehead can be produced.
Examples of the buffer material include starch-based degradable resins.
［側頭部及び／又は後頭部の深部血管吻合トレーニングモデル］
本発明の脳深部血管吻合トレーニングモデルの別の態様である側頭部及び／又は後頭部の深部血管吻合トレーニングモデルは、開口部を有する頭蓋模型が、側頭部及び／又は後頭部の頭蓋模型であって、該開口部を介して側頭部及び／又は後頭部の頭蓋模型内に格納される大脳模型は、大脳側頭葉及び前頭葉・頭頂葉の一部を含んでいる。
前記側頭部及び／又は後頭部の頭蓋模型、及び前記大脳模型の形成法に特に制限はないが、前述と同様に、粉末焼結積層造形法が好ましく用いられる。
[Temporal and / or occipital deep vessel anastomosis training model]
The deep vascular anastomosis training model of the temporal and / or occipital region, which is another embodiment of the deep brain vascular anastomosis training model of the present invention, is such that the skull model having an opening is a temporal and / or occipital skull model. The cerebral model stored in the temporal and / or occipital skull model through the opening includes a part of the cerebral temporal lobe and frontal and parietal lobes.
Although there is no restriction | limiting in particular in the formation method of the skull model of the said temporal region and / or the back of the head, and the said cerebral model, As mentioned above, a powder sintering additive manufacturing method is used preferably.
（側頭部及び／又は後頭部の頭蓋模型の作製）
当該側頭部及び／又は後頭部の頭蓋模型を、例えば下記の操作を施すことにより、作製することができる。なお、この場合は、右側頭部の例を示す。
まず、成人男子の頭部をＸ線コンピュータ断層撮影したデータからソフトウエアを用いて、頭蓋骨右側部及び開口部のデータを作成し、これに該開口部の反対側に配す固定板を固定するボルト穴形状のデータなどを付与し、造形用データに変換する。このデータを炭酸ガスレーザーを備えた粉末焼結積層造形装置に入力し、積層ピッチ０.１０ｍｍ程度で粉末焼結材料を逐次積層焼結することにより、右側頭蓋模型を作製する。
(Production of temporal and / or occipital skull model)
The skull model of the temporal and / or occipital region can be produced, for example, by performing the following operation. In this case, an example of the right head is shown.
First, using software, data on the right side of the skull and the opening is created from data obtained by X-ray computed tomography of the head of an adult male, and a fixing plate placed on the opposite side of the opening is fixed thereto. Bolt hole shape data and the like are given and converted into modeling data. This data is input to a powder sintering additive manufacturing apparatus equipped with a carbon dioxide laser, and the right skull model is produced by sequentially laminating and sintering the powder sintering material at a lamination pitch of about 0.10 mm.
（大脳模型の作製）
当該大脳模型は、例えば下記の操作を施すことにより、作製することができる。
まず、成人男子の頭部を磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）にて撮影したデータからソフトウエアを用いて側頭部位を一体形状となるように抽出し、造形用データに変換する。次いで、同ソフトウエア上で、本データの反転型のデータを作成し、炭酸ガスレーザーを備えた粉末焼結積層造形装置にて型を作製し、この型に前述のエラストマー材料を流し入れることにより、大脳側頭葉及び前頭葉・頭頂葉の一部を含む大脳模型を作製する。
(Creation of cerebrum model)
The cerebral model can be produced, for example, by performing the following operation.
First, a head part of an adult male is extracted from data taken with a magnetic resonance imaging system (MRI) using a software so that the temporal region is integrated and converted into modeling data. . Next, on the same software, create the inverted data of this data, create a mold with a powder sintering additive manufacturing apparatus equipped with a carbon dioxide laser, and pour the aforementioned elastomer material into this mold, A cerebral model including a part of the cerebral temporal lobe and frontal and parietal lobes is prepared.
（側頭部及び／又は後頭部の深部血管吻合トレーニングモデルの作製）
前述のようにして作製した大脳模型を、前述のようにして作製した側頭部及び／又は後頭部の頭蓋模型内に格納し、この周囲に緩衝材を配置したのち、開口部の反対側に固定板を配し、これを側頭部及び／又は後頭部の頭蓋模型の開口部とは反対側周囲に設けたボルトに固定することにより、側頭部及び／又は後頭部の深部血管吻合トレーニングモデルを作製することができる。
(Preparation of training model for deep blood vessel anastomosis in temporal and / or occipital region)
The cerebrum model prepared as described above is stored in the skull model of the temporal and / or occipital area prepared as described above, and a cushioning material is arranged around this, and then fixed to the opposite side of the opening. A deep blood vessel anastomosis training model of the temporal region and / or the occipital region is prepared by arranging a plate and fixing it to a bolt provided on the periphery of the temporal region and / or occipital region opposite to the opening of the skull model. can do.
本発明の脳深部血管吻合トレーニングモデルは、実際の手術場で使用される、傾斜角度を自在に変え得る患者頭蓋固定器に装着するための部材を、開口部の反対側に有するものが好ましい。
具体的には、前述した二つの態様の脳深部血管吻合トレーニングモデルのそれぞれに、例えば３箇所のピン用台座を設ける。この台座には各々長さ１５ｍｍほどの楔型凹条溝が設けられている。この機構は、当該モデルを実際の手術場において行われる環境に近づけるため、手術場において使用される患者頭蓋固定器の固定用ピンの受け台として設けられるものであり、該固定器のアーム先端に装着されたピンの繰り出し長さの長短にも適宜対応できるように考慮されている。この台座を用い該固定器に装着することで、手術者にとり最も好ましい角度に当該モデルの開口部を設置することができる。
It is preferable that the deep brain anastomosis training model of the present invention has a member on the opposite side of the opening for attaching to a patient skull fixator that can be used in an actual operation field and that can freely change an inclination angle.
Specifically, for example, three pin pedestals are provided in each of the deep brain anastomosis training models of the two aspects described above. The pedestal is provided with wedge-shaped concave grooves each having a length of about 15 mm. This mechanism is provided as a pedestal for a pin for fixing a patient skull fixator used in the operating field in order to bring the model closer to the environment used in the actual operating field. Consideration is given so that the length of the mounted pin can be appropriately accommodated. By attaching this pedestal to the fixing device, the opening of the model can be installed at an angle most preferable for the surgeon.
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
粉末焼結積層造形法を用いて、訓練対象部位が開口された前頭頭蓋模型及びこれに格納される大脳前頭葉の一部を含む大脳模型を作製した。
（１）実寸大前頭頭蓋模型の作製
粉末焼結材料として、平均粒径５８μｍの球状ポリアミド１１（ナイロン１１）の粉末７０質量％と、平均粒径６０μｍのガラスビーズ３０質量％の混合物を用い、造形装置として１００Ｗ炭酸ガスレーザーを備えた粉末焼結積層造形装置［３Ｄ−ｓｙｓｔｅｍｓ社製、「Ｖａｎｇｕａｒｄ−ＨＳ」］を用いた。
成人男子の頭部をＸ線コンピュータ断層撮影したデータからソフトウエア［Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ社製、「Ｍｉｍｉｃｓ」］を用いて、頭蓋骨前部及び開口部のデータを作成した。これに背面に配す固定板を固定するボルト穴形状のデータを付与し、造形用データに変換した。このデータを前記造形装置に入力し、積層ピッチ０.１０ｍｍで粉末焼結材料を逐次積層焼結し、実寸大の前頭頭蓋模型を作製した。
（２）大脳模型の作製
当該部位の大脳は、成人男子の頭部を磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）にて撮影したデータからソフトウエア［Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ社製、「Ｍｉｍｉｃｓ」］を用いて一体形状となるように抽出し、造形用データに変換した。さらに同ソフトウエア上で、本データの反転型のデータを作成し、先の１００Ｗ炭酸ガスレーザーを備えた粉末焼結積層造形装置［３Ｄ−ｓｙｓｔｅｍｓ社製、「Ｖａｎｇｕａｒｄ−ＨＳ」］にて型を作製し、この型にスチレン系エラストマー材料を流し入れることにより、大脳前頭葉の一部を含む大脳模型とした。
（３）前頭部の深部血管吻合トレーニングモデルの作製
上記（２）で得た大脳模型を上記（１）で得た前頭頭蓋模型内に格納し、この周囲に緩衝材［イージェイ(株)製、「エコタッチＥ」、デンプン系］を配置して、後端に固定板を配し、これを前頭頭蓋模型の後部に設けたボルトにて固定することにより、前頭部血管吻合トレーニングモデルを作製した。このモデルの前頭部大脳縦裂内を開口部より押し広げると、本来の生体が持つ弾性を伴い、圧迫開放時の戻りや手術場における実際の感触を非常に良く再現した。また、緩衝材の補充量を調節することにより、押し広げようとした際の反力や、圧迫開放時の戻りの感触を適宜変更することが可能であった。
図１に、本実施例で得られた前頭部の深部血管吻合トレーニングモデルの斜視図を示す。図１において、符号１は前頭頭蓋模型を示し、符号２は大脳前頭葉の一部を含む大脳模型を示す。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Example 1
Using the powder sintering additive manufacturing method, a cerebral model including a frontal skull model in which a site to be trained was opened and a part of the cerebral frontal lobe stored therein was prepared.
(1) Production of full-scale frontal skull model As a powder sintering material, a mixture of 70% by mass of spherical polyamide 11 (nylon 11) powder having an average particle size of 58 μm and 30% by mass of glass beads having an average particle size of 60 μm was used. As a modeling apparatus, a powder sintering layered modeling apparatus [3D-systems, “Vangard-HS”] equipped with a 100 W carbon dioxide laser was used.
Data of an anterior male head was prepared from data obtained by X-ray computed tomography of the head of an adult male using software [manufactured by Materialise, “Mimics”]. The data of the bolt hole shape which fixes the fixing plate arranged on the back surface was given to this and converted into modeling data. This data was input to the modeling apparatus, and the powder sintered material was sequentially laminated and sintered at a lamination pitch of 0.10 mm to produce a full-scale frontal skull model.
(2) Preparation of cerebrum model The cerebrum at the relevant site uses software [Mamics, manufactured by Materialize] from data obtained by photographing the head of an adult male with a magnetic resonance imaging system (MRI). Extracted into an integrated shape and converted to modeling data. Furthermore, on the same software, data of the inverted type of this data is created, and the mold is formed with the powder sintering additive manufacturing apparatus [3D-systems, “Vangard-HS”] equipped with the previous 100 W carbon dioxide laser. A cerebral model including a part of the cerebral frontal lobe was prepared by pouring a styrene elastomer material into this mold.
(3) Preparation of deep blood vessel anastomosis training model for frontal region The cerebral model obtained in (2) above is stored in the frontal skull model obtained in (1) above, and a buffer material [manufactured by EJ Co., Ltd.] , “Eco-touch E”, starch-based], a fixing plate is placed at the rear end, and this is fixed with a bolt provided at the rear of the frontal skull model to create a frontal vessel anastomosis training model did. When the inside of the longitudinal cerebral fissure of this model was expanded from the opening, it was accompanied by the elasticity of the original living body, and it reproduced the actual feeling at the surgical field and the return when the pressure was released. Also, by adjusting the amount of replenishment of the cushioning material, it was possible to appropriately change the reaction force when trying to spread and the feeling of return when the pressure was released.
FIG. 1 is a perspective view of the deep blood vessel anastomosis training model obtained in the present embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a frontal skull model, and
実施例２
粉末焼結積層造形法を用いて、訓練対象部位が開口された右側頭蓋模型及びこれに格納される大脳側頭葉及び前頭葉・頭頂葉の一部を含む大脳模型を作製した。
（１）実寸大右側頭蓋模型の作製
粉末焼結材料として、平均粒径５８μｍの球状ポリアミド１１（ナイロン１１）の粉末７０質量％と、平均粒径６０μｍのガラスビーズ３０質量％の混合物を用い、造形装置として１００Ｗ炭酸ガスレーザーを備えた粉末焼結積層造形装置［３Ｄ−ｓｙｓｔｅｍｓ社製、「Ｖａｎｇｕａｒｄ−ＨＳ」］を用いた。
成人男子の頭部をＸ線コンピュータ断層撮影したデータからソフトウエア［Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ社製、「Ｍｉｍｉｃｓ」］を用いて、頭蓋骨右側部及び開口部のデータを作成した。これに該開口部の反対側に配す固定板を固定するボルト穴形状のデータを付与し、造形用データに変換した。このデータを前記造形装置に入力し、積層ピッチ０.１０ｍｍで粉末焼結材料を逐次積層焼結し、実寸大の右側頭蓋模型を作製した。
（２）大脳模型の作製
当該部位の大脳は、成人男子の頭部を磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）にて撮影したデータからソフトウエア［Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ社製、「Ｍｉｍｉｃｓ」］を用いて側頭部位と一体形状となるように抽出し、造形用データに変換した。さらに同ソフトウエア上で、本データの反転型のデータを作成し、先の１００Ｗ炭酸ガスレーザーを備えた粉末焼結積層造形装置［３Ｄ−ｓｙｓｔｅｍｓ社製、「Ｖａｎｇｕａｒｄ−ＨＳ」］にて型を作製し、この型にエラストマー材料（前出）を流し入れることにより、大脳側頭葉及び前頭葉・頭頂葉の一部を含む大脳模型とした。
（３）側頭部の深部血管吻合トレーニングモデルの作製
上記（２）で得た大脳模型を上記（１）で得た右側頭蓋模型内に格納し、この周囲に緩衝材（前出）を配置して、開口部の反対側に固定板を配し、これを右側頭蓋模型の開口部とは反対側周囲に設けたボルトにて固定することにより、側頭部の深部血管吻合トレーニングモデルを作製した。このモデルの側頭部シルビウス裂内深部を開口部より押し広げると、本来の生体が持つ弾性を伴い、圧迫開放時の戻りや、手術場における実際の感触を非常に良く再現した。また、緩衝材の補充量を調節することにより、押し広げようとした際の反力や、圧迫開放時の戻りの感触を適宜変更することが可能であった。
また、本右側頭蓋モデルには、後頭下部にも訓練用開口部を設けることができ、限られた視野及び作業範囲における後頭動脈の血管吻合手術の訓練におおいに役立つ。
図２に、本実施例で得られた側頭部の深部血管吻合トレーニングモデルの斜視図を示す。図２において、符号３は右側頭蓋模型を示し、符号４は大脳側頭葉及び前頭葉・頭頂葉の一部を含む大脳模型を示す。
Example 2
Using the powder sintering additive manufacturing method, a cerebral model including a right cranium model having an opening to be trained and a part of the cerebral temporal lobe and frontal and parietal lobes stored therein was prepared.
(1) Production of full-scale right-side skull model As a powder sintered material, a mixture of 70% by mass of spherical polyamide 11 (nylon 11) powder having an average particle size of 58 μm and 30% by mass of glass beads having an average particle size of 60 μm was used. As a modeling apparatus, a powder sintering layered modeling apparatus [3D-systems, “Vangard-HS”] equipped with a 100 W carbon dioxide laser was used.
Data on the right side of the skull and the opening were created from data obtained by X-ray computed tomography of the head of an adult male using software [manufactured by Materialise, “Mimics”]. The data of the bolt hole shape which fixes the fixing plate arranged on the opposite side of the opening was given to this and converted into modeling data. This data was input to the modeling apparatus, and the powder sintered material was sequentially laminated and sintered at a lamination pitch of 0.10 mm to produce a full-scale right-side skull model.
(2) Preparation of cerebrum model The cerebrum at the relevant site uses software [Mamics, manufactured by Materialize] from data obtained by photographing the head of an adult male with a magnetic resonance imaging system (MRI). And extracted so as to be integrated with the temporal region and converted into modeling data. Furthermore, on the same software, data of the inverted type of this data is created, and the mold is formed with the powder sintering additive manufacturing apparatus [3D-systems, “Vangard-HS”] equipped with the previous 100 W carbon dioxide laser. A cerebral model including a part of the cerebral temporal lobe and frontal and parietal lobes was prepared by pouring an elastomeric material (supra) into this mold.
(3) Preparation of deep vascular anastomosis training model for temporal region The cerebral model obtained in (2) above is stored in the right skull model obtained in (1) above, and a cushioning material (above) is placed around this model. Then, place a fixation plate on the opposite side of the opening, and fix it with a bolt provided around the opposite side of the opening of the right skull model, thereby creating a deep vessel anastomosis training model of the temporal region did. When the deep part of the temporal Sylvian fissure of this model was expanded from the opening, it was accompanied by the elasticity of the original living body, and the return when pressing and the actual feel in the operating field were reproduced very well. Also, by adjusting the amount of replenishment of the cushioning material, it was possible to appropriately change the reaction force when trying to spread and the feeling of return when the pressure was released.
In addition, the right skull model can be provided with a training opening in the lower occipital region, which is very useful for training vascular anastomosis of the occipital artery in a limited visual field and working range.
FIG. 2 shows a perspective view of the deep blood vessel anastomosis training model obtained in this example. In FIG. 2,
本発明の脳深部血管吻合トレーニングモデルは、臨床経験の少ない若手医師に手術場の臨場感をそのままに深部血管吻合訓練を行うことができるため、何よりも経験と実績が重視される外科医にとって最適なトレーニングモデルである。また、若手医師の早期育成に際しても、非常に有用である。 The deep vascular anastomosis training model of the present invention is capable of performing deep vascular anastomosis training for young doctors with little clinical experience while maintaining the realistic sensation of the operating field. It is a training model. It is also very useful for early training of young doctors.
１ 前頭頭蓋模型
２ 大脳前頭葉の一部を含む大脳模型
３ 右側頭蓋模型
４ 大脳側頭葉及び前頭葉・頭頂葉の一部を含む大脳模型
1
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