Bronchoscopy simulation training using low-cost 3D printer

• Project/Area Number: 19K20425
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 62030:Learning support system-related
• Research Institution: Jichi Medical University
• Principal Investigator: 中山 雅之 自治医科大学, 医学部, 准教授 (50406138)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 気管支内視鏡 / ３Ｄプリンター / シミュレーション / 気管支鏡 / 教育 / 3Dプリンター

Outline of Research at the Start

気管支鏡検査において、ファイバー先端を肺野末梢病変まで誘導する技術は熟練を要する。末梢気管支は患者毎に分岐が異なるため、気管支鏡のトレーニングを行うにはテーラーメイドモデルが必要である。本研究は、低価格３Ｄプリンターとゴムライク樹脂を用いて患者の気管支模型を個別造形し、気管支鏡検査前に若手医師を対象とした気管支鏡シミュレーション研修を行い、その後実際の気管支鏡検査を実施する。実症例に基づいた若手医師の気管支鏡技術研修を可能にすると共に、肺癌診断率の向上に貢献すると考えられる。

Outline of Annual Research Achievements

低価格3Dプリンター(UP-BOX)で末梢気管支の造形を行い、若手医師を対象として、シミュレーショントレーニングを行ってきた。これまではプラスチック樹脂を用いて末梢気管支を造形してきたが、新たに気管支の硬度に近いゴムライク樹脂素材を用いて、末梢気管支を造形することを試みている。
①若手呼吸器内科医師６名に対して、気管支鏡検査の基本手技トレーニングを行った。まず気管支鏡の基本操作を覚えるために、ディスポーザブル気管支鏡(エースコープ)を購入して、従来の気管支模型(ブロンコボーイ)を使って基本操作のトレーニングを行った。続いて、世界気管支鏡学会が作成した気管支鏡検査の評価テストであるBronchoscopy Skills and Tasks Assessment Tool(BSTAT)を用いて、基本手技の確認テストを行った。さらに気管支鏡バーチャルシミュレーター(ORSIM)を用いて、BSTATの教育プログラムに沿った気管支鏡基本操作の研修を行った。
②その研修終了後に、若手医師が末梢小型肺癌の診断を目的とした気管支鏡検査の術者を担当した。対象患者は、本研究の同意が得られ、2019年度に気管支鏡検査を受ける末梢肺癌疑いの患者とした。同検査の前に、胸部CT画像再構築ソフトを用いて仮想気管支鏡画像を作成し、肺病変の位置を確認した。主要評価項目として1)肺癌診断率、副次評価項目として2)ファイバーを病変付近の末梢気管支まで誘導する時間、3)全体の検査時間、4)アンケートによる患者の苦痛度を評価した。苦痛度は、日本呼吸器内視鏡学会が作成した苦痛評価アンケートを用いて、数値化して評価した。
これまで30例の患者に対して、気管支鏡検査を行った。現在さらに症例を蓄積し、その後データの解析をを行う予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

気管支鏡検査の検査数を80例予定しているが、まだ30例と進行が遅れている。
また従来のプラスチック素材ではなく、ゴムライク樹脂素材を用いて末梢気管支の3D造形を行っているが、素材が異なると3Dプリンターの造形設計や造形精度が異なってくるため、気管支造形がに手間取っている。

Strategy for Future Research Activity

引き続き低価格3Dプリンターで末梢気管支の造形を行い、若手医師を対象として、シミュレーショントレーニングを行っていく予定である。
ヒトの気管支の硬度に近づけるため、ゴムライク樹脂を用いて末梢気管支の造形を試み、さらに造形精度を上げる予定である。
2019年度から継続して、若手医師が担当する気管支内視鏡検査を合計80例行う。2020年度からは、気管支鏡検査前に3D気管支モデルを用いたシミュレーショントレーニングを行い、その後に気管支鏡検査を施行する。
シミュレーショントレーニング無しの2019年度のデータと同トレーニング有りの2020年度のデータを比較する。