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Development of training and simulation programs for tracheobronchial reconstruction surgery using a three-dimensional operable airway model from clinical computed tomography data

研究課題

研究課題/領域番号 20K17762
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分55040:呼吸器外科学関連
研究機関公益財団法人がん研究会

研究代表者

橋本 浩平  公益財団法人がん研究会, 有明病院 呼吸器外科, 医長 (70464964)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード手術トレーニング / シミュレーション / 気管気管支形成 / 肺がん / 3Dプリンター / 3Dプリンター / 肺癌 / 気管狭窄 / 気道再建術 / 外科シミュレーション / 外科トレーニング / 気道再建 / 気管・気管支形成
研究開始時の研究の概要

気管・気管支の再建が必要な手術は難度が高い一方で頻度が低く習熟が難しい。しかし、この手技の成否は命に直接関わることになり、呼吸器外科専門医として身につけるべき重要な技術である。
本研究では、
①3Dプリンターを応用し、手術を実際に行える実物大3Dヒト軟性気管・気管支モデルを、人間のCTデータから作成すること。
②モデルを用いた気道再建手術のトレーニングプログラムの確立し、修練医に実際にテストを行いプログラムの有用性を示すこと。
③すでに基礎的な再建技術を有する専門医に向けて、最高難度の複雑気管・気管支再建手術のための患者に特化した個別化シミュレーションプログラムを開発すること。
を目的とする。

研究成果の概要

シミュレーションに用いる3Dモデルの第一歩として、健常人ボランティアから模擬手術を行える精緻な軟性3Dモデルを臨床CTデータから作製することに成功した。まず健常人ボランティアの単純CTから、3Dのデザインを作成。まず硬性モデルを3Dプリントしシリコンの鋳型を作成し、鋳型からウレタンで軟性モデルを抽出した。同時に術野を再現するホルダーも開発した。代表的な気管支形成・気管形成がモデルで再現できることを確認した。実際に気管支再建手術を要した患者のCTから病変(青色)も3Dモデル上に再現した。3例のモデルを作製して、実際に患者に行われた再建術式がモデル上でも再現できることを後方視研究として確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

呼吸器外科領域において、肺癌の中枢浸潤やあるいは良性の疾患でも中枢気道の切除再建が必要になることがある。気管・気管支再建術の成否は、手術の根治性や重篤な術後合併症の有無につながるため、呼吸器外科医が習熟するべき重要な技術である。一方で、症例数が減っており臨床経験を積むのが難しくなっている。本トレーニングは、教材としてあらたな学習プラットフォームとなりえる。また、気管支形成術の多くは専門医であっても、分岐部形成などの複雑な症例が存在する。個別化シミュレーションプログラムによって、複雑症例のより良い手術計画を通じた手術成績向上につながる可能性がある。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] A Three-Dimensional Airway Model for Tracheobronchial Surgery.2022

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto K, Omura K, Ichinose J, Matsuura Y, Nakao M, Mun M
    • 雑誌名

      JTCVS techniques

      巻: In press ページ: 247-249

    • DOI

      10.1016/j.xjtc.2022.01.024

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Patient-specific simulation for tracheobronchial reconstruction procedures using three-dimensional operable models: a proof-of-concept study2022

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto K, Omura K, Iwamoto N, Ichinose J, Matsuura Y, Nakao M, Mun M
    • 雑誌名

      JTCVS techniques

      巻: In press ページ: 138-140

    • DOI

      10.1016/j.xjtc.2022.02.023

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] CT データに基づいた軟性3 D 気道モデルを利用した気管気管支再建術トレーニングおよび個別化シ ミュレーションプログラムの開発2022

    • 著者名/発表者名
      橋本 浩平、大村 兼志郎、岩本 直也、玉川 達、山道 尭、小澤 広輝、近藤 泰人、  一瀬 淳二、松浦 陽介、中尾 将之、奥村 栄、文敏景
    • 学会等名
      第122回 日本外科学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] An Operable Three-Dimensional Airway Model for Tracheobronchial Surgery: Toward Better Educational Experience for Decreasing yet Important Surgical Technique2022

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto K, Ohmura K, Yamamichi T, Tamagawa S, Iwamoto N, Kondo Y, Ozawa H, Ichinose J, Matsuura Y, Nakao M, Okumura S, Mun M
    • 学会等名
      The Society of Thoracic Surgeons (STS) 2022 Annual meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] PATIENT-SPECIFIC SIMULATION FOR TRACHEOBRONCHIAL RECONSTRUCTION PROCEDURES USING THREE-DIMENSIONAL OPERABLE MODELS BASED ON COMPUTED TOMOGRAPHY: A PROOF-OF-CONCEPT STUDY2022

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto K, Omura K, Iwamoto N, Ichinose J, Matsuura Y, Nakao M, Mun M
    • 学会等名
      The 30th European Conference on General Thoracic Surgery
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] CT データからおこした手術可能な軟性3D 気管・気管支モデルを用いた再建術トレーニングプログラムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      橋本 浩平、大村 兼志郎、岩本 直也、山道 尭、小澤 広輝、近藤 泰人、一瀬 淳二、松浦 陽介、中尾 将之、奥村 栄、文 敏景
    • 学会等名
      第38回 日本呼吸器外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 3D気管・気管支モデル、及びこれを用いた気道再建トレーニング方法2021

    • 発明者名
      橋本 浩平
    • 権利者名
      橋本 浩平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-066784
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-03-23  

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