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2016 年度 実施状況報告書

実体モデルを用いた手術シミュレーションのためのシステム構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K10799
研究機関自治医科大学

研究代表者

益子 敏弘  自治医科大学, 医学部, 准教授 (90275701)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード3Dモデル / 手術シミュレーション / 3Dプリンター
研究実績の概要

3D実体モデルを用いた手術シミュレーションを約40例に対して行った。内訳は、脳腫瘍摘出術約20例、脳動脈瘤クリッピング術約10例、微小血管減圧術4例、先天性疾患4例などであった。シミュレーションは、(1)従来のモデルと、それに対応する(2)手術操作に直接関与しない構造をあえて省略したモデルおよび(3)観察できない部分を見ることができるモデルを用意して行った。並行して、上記(1)(2)(3)モデルの評価を行った。具体的には、使用者から以下の点を聞き取り記録した。術野の解剖(構造)の理解のしやすさ、操作性、人体とモデルの質感の異同、シミュレーションと実際の手術の異同、総合的な有用性、改良すべき点、などである。また、若手医師の手術トレーニングに用い、脳圧排、くも膜剥離などの項目ごとに習熟度を評価し、経時的変化を分析した。この結果は、Journal of Surgical Educationに発表した(印刷中)。
認知心理実験(モニター上の3D画像と、それに対応する実態モデルを複数個用意し、両者の異同を判別する実験)の準備として、モデル作製の過程で作成されるモニター上の3D画像を編集しており、約10例分を完了した。また、実験に用いる上記以外のtaskの候補を挙げ、最終的に用いるtaskを選択しつつ、実験に用いる装置のテストを行っている。さらに、神経生理の予備実験として、(1)負荷なしおよび(2)指定された解剖学的構造を指し示すtask中のNIRS(Near-InfraRed Spectroscopy)測定を行った。
ここまでの成果は、後記の論文・学会にて発表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

従来の方法によるモデル作製は実績があるので問題なく進捗している。本研究では、比較検討のために同一症例に対して複数のモデルを作製している。したがって、症例当たりの作製時間はやや長時間を費やしている。現行モデルの評価は以前より行っているので、同様の方法で大きな問題はなく進捗している。心理実験および神経生理学実験は機器およびモデル等の準備と予備実験の段階であるが、問題なく進行している。今後予定通りの実験が行える見通しがついた。また、モデルの材質改良のための調査を行っている。特に、軟質素材の開発を行っている業者に試作品を用意してもらい、改良のためのディスカッションを10回程度行った。

今後の研究の推進方策

現行モデルの評価を集計し、共通の改良点を決定する。
その結果をもとに、平成29年度は、現行モデルと改良モデルの両者を用いた手術シミュレーションを行う。心理実験および神経生理学実験を計画に従い本格的に行う。すでに予備実験では予想された結果を得たので、客観的なデータを出すべく、症例数を増やす予定である。
研究計画の変更はない。また、解決すべき新たな課題もない。

次年度使用額が生じた理由

機器の一部が未購入のため。また、消耗品の年度内必要量が予定よりも少なかったため。

次年度使用額の使用計画

次年度に使用する。具体的には、3Dスキャナー購入および3Dモデルの材料購入など。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Training in Cerebral Aneurysm Clipping Using Self-Made 3-Dimensional Models.2017

    • 著者名/発表者名
      Mashiko T, Kaneko N, Konno T, Otani K, Nagayama R, Watanabe E.
    • 雑誌名

      Journal of Surgical Education

      巻: 74(4) ページ: 681-689

    • DOI

      10.1016/j.jsurg.2016.12.010. Epub

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Manufacture of patient-specific vascular replicas for endovascular simulation using fast, low-cost method.2016

    • 著者名/発表者名
      Kaneko N, Mashiko T, Ohnishi T, Ohta M, Namba K, Watanabe E, Kawai K
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1038/srep39168.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preoperative Three-Dimensional Diagnosis of Neurovascular Relationships at the Root Exit Zones During Microvascular Decompression for Hemifacial Spasm.2016

    • 著者名/発表者名
      Ohtani K, Mashiko T, Oguro K, Takemura A, Hatayama T, Sasaki T, Watanabe E.
    • 雑誌名

      World Neurosurgery

      巻: 92 ページ: 171-178

    • DOI

      10.1016/j.wneu.2016.05.005.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 緊急クリッピング術に対応した脳動脈瘤立体モデルの作製2016

    • 著者名/発表者名
      紺野武彦、益子敏弘、小熊啓文、金子直樹、大谷啓介、渡辺英寿
    • 雑誌名

      脳神経外科

      巻: 44 ページ: 651-660

    • DOI

      10.11477/mf.1436203350.

    • 査読あり
  • [学会発表] 脳圧排トレーニングに用いる実体モデルの開発2016

    • 著者名/発表者名
      益子敏弘、大谷啓介、新井文博、山口崇、渡辺英寿、川合謙介
    • 学会等名
      日本脳神経外科学会 第75回学術総会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡)
    • 年月日
      2016-09-29 – 2016-10-01
  • [学会発表] 脊髄脂肪腫における術前3D実体モデルの有用性2016

    • 著者名/発表者名
      大谷啓介、五味玲、益子敏弘、川合謙介
    • 学会等名
      日本脳神経外科学会 第75回学術総会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡)
    • 年月日
      2016-09-29 – 2016-10-01
  • [学会発表] 3Dプリンターによる緊急クリッピング術に対応した脳動脈瘤実体モデルの開発2016

    • 著者名/発表者名
      紺野武彦、益子 敏弘、小熊 啓文、金子 直樹、大谷 啓介、渡辺 英寿、川合 謙介
    • 学会等名
      日本脳神経外科学会 第75回学術総会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡)
    • 年月日
      2016-09-29 – 2016-10-01
  • [学会発表] 3Dプリンターを応用した脳動脈瘤塞栓術マイクロカテーテル形成トレーニング2016

    • 著者名/発表者名
      難波克成、益子敏弘、他
    • 学会等名
      日本脳神経外科学会 第75回学術総会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-09-29 – 2016-10-01
  • [学会発表] 頭蓋底手術の術前検討におけるハイブリッド3D実体モデルの有用性2016

    • 著者名/発表者名
      大谷啓介、山口 崇、益子敏弘、川合謙介
    • 学会等名
      第21回日本脳腫瘍の外科学会
    • 発表場所
      虎ノ門ヒルズフォーラム(東京)
    • 年月日
      2016-09-09 – 2016-09-10
  • [学会発表] 前交通動脈瘤クリッピングのアプローチ検討に用いる立体モデルの試作2016

    • 著者名/発表者名
      益子敏弘、金子直樹、紺野武彦、小熊啓文、大谷啓介、渡辺英寿
    • 学会等名
      第41回日本脳卒中学会総会
    • 発表場所
      ロイトン札幌(札幌)
    • 年月日
      2016-04-14 – 2016-04-16
  • [学会発表] 内頚動脈瘤のクリッピング術―3Dモデルを用いたシミュレーションとreal-time 3D映像配信―2016

    • 著者名/発表者名
      山口崇,横田英典,益子敏弘,小黒恵司,川合謙介,渡辺英寿
    • 学会等名
      第45回日本脳卒中の外科学会学術集会
    • 発表場所
      ロイトン札幌(札幌)
    • 年月日
      2016-04-14 – 2016-04-16
  • [備考] 自治医科大学脳神経外科;研究活動;3Dモデル・手術シミュレーション

    • URL

      http://www.jichi.ac.jp/brain/reserch/3d.html

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公開日: 2018-01-16  

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