研究開発された技術紹介

本研究は、脳神経外科の専門医を育成するための手術トレーニングシミュレータ(TOMモデル)を開発することを目的とした。ポリビニルアルコール(PVA)素材を使用し、生体に近似した感触を持つ臓器モデルを作製した。また、CTやMRIでの造影性を高め、手術前のシミュレーションをより正確に行える技術を開発。さらに、生産性向上技術や位置決め精度向上のための技術も開発し、精度の高い手術トレーニングが可能なモデルを完成させた。

・高造影性PVA素材造形技術
‐ 医療用造影剤を安価な材料に代替し、CTやMRIにおける造影効果を自在に制御可能
・高精度位置決め造形技術
‐ 血管モデルの位置決めガイドを作成し、未熟な技術者でも高精度な位置決めを実現
・力学特性評価技術
‐ 適正な数値範囲を特定し、数値を基にした品質保証が可能

最終目標である脳神経外科専門医認定のための実技訓練用臓器モデルとして日本脳神経外科学会に提案。
各種学会等のワークショップなどに出展し、多くの医師に体験していただいている。

脳神経外科の専門医育成に向けたトレーニングシミュレータとしてTOMモデルが完成し、日本脳神経外科学会に提案済みである。さらに、より広範なニーズに対応したシミュレータを開発し、量産化できる目途が立った。

TOMモデルは、CTやMRIで高い造影性を付与したPVA素材を使用しており、人体に近い感触を再現できる。これにより、脳神経外科の複雑な手術のシミュレーションが可能で、若手医師の技術向上に寄与する。また、位置決め技術や力学特性評価技術の向上により、解剖学的に高精度なシミュレーションが実現。短期間での組み立てが可能な点も、効率性の高いモデルとして評価されている。

開発が進められている次世代の手術室「スマート治療室」では、IoTを活用して治療室内のさまざまな医療機器の情報を統合し、医師やスタッフが手術の進行や患者の状況をリアルタイムで把握しながら治療を行うことが可能となる。これに対応した手術用トレーニングシミュレータでは、人体に近似したX線、CT、MRI造影性が重要な要素となる。今後は、ロボット支援手術やスマート治療室に適応した手術用トレーニングシミュレータの開発に注力する予定である。

今後は、脳神経外科に限らず泌尿器科や消化器外科などの多分野の医師が求めている様々な病変に対応したモデル開発が必要であり、このニーズに対応した製品開発のためには、弾性体の力学評価基礎技術が重要な役割を担うことになる。

この技術を基本として各社医療機器メーカーからの提携や連携を希望している。