2016 Fiscal Year Annual Research Report
テーラーメード手術を目指した小児内視鏡手術用シミュレーターの構築
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26293378
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岩中 督 東京大学, 医学部附属病院, 名誉教授 (90193755)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石丸 哲也 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (00633629)
杉田 直彦 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70372406)
光石 衛 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90183110)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 小児外科 / 内視鏡外科 / テーラーメード医療 / シミュレータ / 手術手技評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ラピッドプロトタイピングの技術を用いて、実際の小児内視鏡手術を忠実に再現し、手術のトレーニングや患者個別の術前シミュレーションに利用可能な小児患者モデル（テーラーメードモデル）の開発、およびその有用性の評価を行う。また、モデル内での手術手技を医師の評価および工学センサーを用いることにより、多角的に評価する手法の開発も行うことを目的としている。現在までに新生児食道閉鎖症モデルおよび乳幼児肺嚢胞性疾患モデルの開発に着手している。
新生児食道閉鎖症モデルに関しては、これまでに新生児の胸部CT画像から作成した胸壁モデル内に、質感を疑似した食道チューブを設置することで、新生児食道閉鎖症の内視鏡下食道食道吻合の縫合手技を計測・評価することが可能なシミュレータを開発した。計40名の小児外科医を被験者として、縫合手技実験を施行し、データを収集、ビデオ評価による解析を行った。本モデルによる内視鏡下縫合手技の結果は、小児内視鏡外科医の熟練度を反映しており、手技評価に有用なモデルであることを示した。一方で、本モデルは内視鏡手術の経験を有する医師にとっても難しいタスクとなり、胸腔鏡下食道閉鎖症根治術の縫合は、難しい手技であることが確認されるとともに、熟練医のトレーニングという点でも有用なモデルとなる可能性が示唆されている。
乳幼児肺嚢胞性疾患モデルに関しては、これまでに肺実質、血管、気管を含んだ簡易的な形状のモデルを作製し、実臨床と同様の感触で手術操作を行うことが可能な素材を選定した。実際の乳児患者のCTデータを収集し、肺実質、動静脈、気管を含んだ、解剖学的に正確な肺嚢胞性疾患モデルを作成する手法を確立し、肺モデルを作製した。本モデルを胸腔鏡による肺切除術と同様の流れで、模擬臓器モデルによる手術実験を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新生児食道閉鎖症モデルについては、平成28年度は、これまでの研究成果について国際学会で発表し、論文化した。
また、定量的な評価方法の確率のためにモデル内に工学センサーを設置し、術者の手技を評価することも試みている。両手鉗子に加速度・角速度センサーを取り付け、各鉗子先端の加速度・角速度および両手鉗子の協調運動を評価することや、臓器に加わった力を測定し、愛護的な操作ができているか解析を行った。しかし、これら定量的な評価方法は、実験時のセンサーの故障や、評価手法が適切ではなかったことなどにより、有用なデータが得られなかった。そのため、この評価方法の確立に遅れが生じているが、センサーの改良や評価方法の再検討にすでに着手しており、次年度に与える影響は少ない。
乳幼児肺嚢胞性疾患モデルでは、実際の手術と同様の流れで肺モデルを用いた胸腔鏡下手術の実験を施行したが、この実験で課題として挙がった各臓器の材質や形状の再検討に時間を要した。そのため、小児外科医を被験者とした、肺嚢胞性疾患モデルの手術前シミュレーションとしての有用性評価を検証するまでには至らなかった。しかし、各臓器の材質や形状の再検討はおおむね完了しており、今後速やかにモデル評価を行えるため、次年度に与える影響は少ない。
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| Strategy for Future Research Activity |
新生児食道閉鎖症モデルでは、改良している工学的センサーを用いて評価実験を行い、本システムにおける手術手技の客観的、定量的評価の有用性を検証する。また、食道全体の吻合操作の評価やその他手技の評価を行うために食道モデル自体も改良する。当初の計画通り、本モデルを用いたトレーニングのトレーニング効果を検証する実験も開始する。
乳幼児肺嚢胞性疾患モデルでは、小児外科医を被験者として本モデルによる模擬手術を行い、アンケート調査や実際の手術を録画したビデオと比較して、作成した肺嚢胞性疾患モデルが手術前シミュレーションとして有用か検証する。また同時に，肺や血管、気管の物性が忠実に再現できているかを検証するために，モデルと同じ素材で作成した簡易モデルを用いて、小児外科医を被験者としてモデル素材の評価を行う。
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| Causes of Carryover |
次年度に小児外科医を被験者として作製したモデルの評価実験を行う予定であるが、モデルの制作費が高額であるため、本年度の予算を一部次年度に使用することとした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
新生児食道閉鎖症モデルについては、食道モデル自体や評価機器の開発費およびこれらの有用性を評価する実験のための諸費用（実験に必要な鉗子や針糸などの内視鏡手術関連の物品、実験のための旅費など）として使用する。
乳幼児肺嚢胞性疾患モデルについては、小児外科医を被験者として作製したモデルの評価実験を行うため、肺モデル制作費として使用する。
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