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WO2015151503A1 - 胸腔シミュレータ - Google Patents

胸腔シミュレータ Download PDF

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WO2015151503A1
WO2015151503A1 PCT/JP2015/001842 JP2015001842W WO2015151503A1 WO 2015151503 A1 WO2015151503 A1 WO 2015151503A1 JP 2015001842 W JP2015001842 W JP 2015001842W WO 2015151503 A1 WO2015151503 A1 WO 2015151503A1
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WO
WIPO (PCT)
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model
rib
cavity simulator
human skeleton
chest cavity
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2015/001842
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French (fr)
Inventor
利昭 森川
欣一 渡辺
武志 安楽
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FASOTEC CO Ltd
Original Assignee
FASOTEC CO Ltd
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Publication date
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Priority to JP2016511385A priority patent/JP6183735B2/ja
Priority to EP15772214.1A priority patent/EP3128502A4/en
Priority to US15/129,985 priority patent/US10283016B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/30—Anatomical models
    • G09B23/34—Anatomical models with removable parts
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/285—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine for injections, endoscopy, bronchoscopy, sigmoidscopy, insertion of contraceptive devices or enemas
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes

Definitions

  • the present invention relates to a thoracoscopic simulator for thoracoscopic surgery training and learning.
  • the percutaneous technique simulator disclosed in Patent Document 1 includes a convex body having a curved surface part, a placement part for placing a trachea (human body organ substitute), and skin (human body) so as to cover a part of the trachea.
  • a skin fixing part that fixes the skin substitute) to the main body, and a placement part displacement mechanism that advances and retracts the placement part in the direction perpendicular to the curved surface part.
  • a configuration in which the trachea is covered with the skin is realized in the same manner as the configuration of the human body in which the skin is covered with the organ.
  • the curved surface portion is a substitute for the human body surface.
  • the present invention provides a chest cavity simulator that can faithfully reproduce a human body shape and texture and simulate a surgical environment for a human body with many restrictions, for training and learning of thoracoscopic surgery. With the goal.
  • the chest cavity simulator of the present invention is a device comprising at least a human skeleton model that simulates a rib and a casing that stores the human skeleton model, and an opening is provided in the rib portion of the casing.
  • the diaphragm portion can be opened and closed, and the organ model can be stored inside the ribs of the human skeleton model. Since the thoracic cavity and abdominal cavity of the human body are separated by the diaphragm and separated into the thoracic and visceral organs, the above organ models are the lung, heart, esophagus and trachea.
  • the internal organ model within the ribs of the human skeleton model approximates the surface and the internal shape and configuration, hardness and texture to the human body.
  • Organ models such as soft lungs, bronchi, and veins that are close to the actual texture reproduce the realistic surgical environment by reproducing the texture such as softness.
  • the casing corresponds to a human subcutaneous tissue or skin. Although the hardness and texture may be approximated to the human body, the casing itself may be a hard resin.
  • a surgical tool such as forceps used in thoracoscopic surgery can be inserted into the rib from the gap of the rib.
  • the structure of the diaphragm can be opened and closed, such as being removable, and the organ model housed inside the rib of the human skeleton model can be exchanged.
  • the human skeleton model in the chest cavity simulator of the present invention includes a rib, a sternum, a spine, and a scapula.
  • the human skeleton model is at least from the third rib on either or both sides It is preferable that an opening for exposing the 6 ribs is provided, and that the bottom lid having a convex portion simulating the diaphragm is detachable.
  • the human skeleton model is composed of ribs, sternum, spine, and scapula, and it is difficult to provide an opening that exposes at least the third to sixth ribs on either or both sides This is to more faithfully simulate the surgical environment.
  • the thoracic cavity simulator of the present invention includes a gripping member that can slide along the spine or sternum of the human skeleton model, the organ model is attached to the gripping member, and the gripping member is slidably stored inside the rib of the human skeleton model.
  • the organ model can be stored inside the rib.
  • the spine and sternum of the human body skeleton model are bones that extend straight and have some irregularities, but use them as slide rails, and slide the gripping member along the spine or sternum.
  • the organ model is attached to the grasping member, and the organ model is accommodated inside the rib by slidingly accommodating the grasping member inside the rib of the human skeleton model.
  • a grasping member that can be slidably housed inside the ribs of the human skeleton model, the convenience of placement, fixation, and replacement of the organ model can be improved. It can be used repeatedly by exchanging chest organs such as the lungs, and the same surgical operation can be performed using an actual surgical instrument. By changing the thoracic organs to be stored, it is possible to deal with a wide range of procedures.
  • the chest cavity simulator of the present invention includes a lid member that closes the opening, and a through-hole into which a surgical tool used for thoracoscopic procedures can be inserted is provided in the lid member. Since surgical tools such as forceps used in thoracoscopic surgery are instruments that are inserted through a small-diameter hole, a small-diameter hole is provided in the lid member to reproduce a realistic surgical environment for thoracoscopic surgery.
  • the casing and the lid member are preferably made of a translucent material.
  • the casing is transparent or translucent, such as transparent, and the position of the ribs from the outside, The position of the lungs and heart that have a built-in chest cavity, and the position of forceps used in thoracoscopic surgery should be confirmed.
  • beginners of thoracoscopic surgery can perform thoracoscopic surgery training by hiding the inside with a lid member. It can be expected that the user of the chest cavity simulator of the present invention is useful for grasping the actual sense of distance and actual size of thoracoscopic surgery.
  • the portion corresponding to the costal cartilage is made of a soft material so that the gap between adjacent ribs can be widened.
  • Surgical tools such as forceps used in thoracoscopic surgery are inserted through the gaps in the ribs.
  • the organ model in the chest cavity simulator of the present invention is a biological textured organ model, and the biological textured organ model can be contracted and expanded and includes means for changing the model size.
  • the model size of the living body texture organ model it is possible to train a technique for a lung or heart model having a motion such as pulsation.
  • the living body texture organ model improves the real feeling by using a soft material that approximates the actual texture and aims to acquire practical techniques.
  • DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine
  • 3D shape data is produced, and 3D modeling model is based on that.
  • a method for producing a biological texture organ model is described, for example, in an international pamphlet (WO2012 / 132463).
  • the organ model in the chest cavity simulator of the present invention is a biological textured organ model, and the biological textured organ model is provided with a tube that simulates a blood vessel on the surface of the model or around the model, and means for liquid to flow out when the tube is broken. It is preferable to provide. According to such a structure, it is possible to simulate a case in which bleeding occurs during an operation and train a coping method in that case.
  • a living organ image is mapped on the inner wall of a casing or a lid member.
  • mapping a living organ image on the inner wall of the casing it is possible to train with a more realistic image when a monitoring camera is inserted from the opening hole of the casing or the lid member.
  • the biological texture organ model is a reproduction of a three-dimensional structure inside the organ. By reproducing the internal three-dimensional structure of the organ, it becomes possible to perform a realistic training during the excision operation in the training of the procedure.
  • the chest cavity simulator of the present invention there is an effect that, for training and learning of thoracoscopic surgery, a human body shape and texture can be faithfully reproduced, and a surgical environment for a human body with many restrictions can be simulated.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the chest cavity simulator of Example 1 External view of another gripping member of the chest cavity simulator of the first embodiment
  • Explanatory drawing 2 of the chest cavity simulator of Example 1 is an explanatory diagram of the surgical environment of the chest cavity simulator according to the first embodiment.
  • Explanatory drawing 2 of the surgical environment of the chest cavity simulator of Example 1 Attachment drawing of the lid part of the chest cavity simulator of Example 1
  • Explanatory drawing of the surgical environment under attachment of the lid part of the chest cavity simulator of Example 1 Explanatory drawing of other embodiments
  • Explanatory drawing of other embodiments (2) Diagram showing human skeleton model of ribs and sternum
  • FIG. 1 shows an external view of the chest cavity simulator 1.
  • 2 to 7 show a front view, a rear view, a right side view, a left side view, a plan view, and a bottom view of the chest cavity simulator 1, respectively.
  • the chest cavity simulator 1 includes a human skeleton model that simulates the ribs 2, the sternum, the spine, and the scapula 10, and casings (4, 5, 6) that store the human skeleton model. An opening is provided in the rib portion of the casing.
  • a bottom lid portion 4 having a convex portion simulating the diaphragm 3 is detachable from the casing, can be opened and closed at the diaphragm portion, and an organ model such as a lung or heart can be stored inside the rib of the human skeleton model.
  • the opening portion in the rib portion of the casing exposes the eighth rib from the second rib of the rib, and an opening is provided on each of the left side surface and the right side surface.
  • the sternum of the human skeleton model is hidden inside the casing front part 5. Further, the spine of the human skeleton model is hidden inside the casing back surface portion 7. 2 to 7 show a state in which the organ model is not stored in the ribs of the human skeleton model. Further, a sternum portion 6 a is present on the upper surface (planar) portion 6 of the casing.
  • FIG. 8 shows a perspective view of the bottom lid portion 4 of the chest cavity simulator 1.
  • a convex portion simulating the diaphragm 3 is formed on the bottom lid portion 4, and the intrathoracic volume of the thoracic cavity simulator 1 is limited so as to reproduce the actual intrathoracic environment.
  • a concave portion 4a is formed in the peripheral edge portion of the bottom cover portion 4, and can be fitted to the casing body.
  • FIG. 9 is an external view of the gripping member 8 of the chest cavity simulator 1.
  • the gripping member 8 is formed with recesses (8a, 8b) serving as receiving portions for the spine and the sternum so as to slide along the spine and sternum of the human skeleton model.
  • the gripping member 8 is formed with an engaging portion 8c so that an organ model can be attached.
  • the built-in models (20, 21) such as the lungs and the heart are attached and fixed to the grasping member 8, and the grasping member 8 is slid along the spine and sternum so that the organ is placed inside the rib 2 in the casing.
  • the intrathoracic space is constructed
  • FIG. 11 shows an external view of another gripping member 9 of the chest cavity simulator 1.
  • the gripping member 9 is formed with a concave portion 9 c that serves as a receiving portion of the spine so that it can slide along the spine 11.
  • Arms (9b, 9c) are provided on the left and right sides of the receiving part of the spine. The left and right opening widths can be adjusted by the distal end portion 9a of the arms (9b, 9c), whereby the posture of the gripping member 9 inside the rib 2 can be stabilized.
  • a built-in model 22 such as a lung or heart is placed on the dish 9d on the grasping member 9, and the grasping member 9 is slid along the spine 11, so that the organ model is placed inside the rib 2 in the casing. Storing. And the intrathoracic space is constructed
  • FIGS. 13 and 14 show the situation of the thoracoscopic surgical environment reproduced using the chest cavity simulator 1.
  • the forceps 31 is inserted into the gap between the third rib 2a and the fourth rib 2b, and the gap between the fourth rib 2b and the fifth rib 2c, and the thoracoscopic surgery of the chest organ is trained with the forceps handle 30. Is shown.
  • FIG. 15 shows how the lid 40 of the chest cavity simulator 1 is attached.
  • the lid portion 40 is a member that closes the opening portion on the side surface of the chest cavity simulator.
  • the lid portion 40 is provided with a through hole 41 into which a forceps 31 used in a thoracoscopic procedure can be inserted, and the forceps 31 is inserted through the through hole 41. Can be trained in thoracoscopic surgery.
  • the casing front part 5, the casing back part 7, the casing side part and the lid part 40 of the chest cavity simulator 1 are translucent.
  • thoracoscopic surgery is performed while observing the thoracoscope with a camera.
  • the casing is made translucent, the position of the ribs from the outside, and the lung with a built-in chest cavity. And the position of the forceps used in thoracoscopic surgery.
  • a soft resin is used in a portion corresponding to the rib cartilage so as to widen the gap between adjacent ribs. This is because forceps used in thoracoscopic surgery are inserted through the gap between the ribs, so that a realistic surgical environment similar to that of an actual human rib can be reproduced.
  • the organ model housed inside the rib 2 of the chest cavity simulator 1 approximates the shape and configuration of the surface and the interior, the hardness and the texture, etc., to the human body using known materials and techniques. By creating a soft organ model that is close to the actual texture, it reproduces the texture such as softness and reproduces a realistic surgical environment.
  • the size and position of the opening of the casing of the chest cavity simulator 1 are not particularly limited as long as the rib portion is exposed. Moreover, in addition to the opening part which exposes a rib part, you may expose a sternum, a spine, etc. (2)
  • the shape of the casing of the chest cavity simulator 1 is preferably approximated to an actual human body. However, as in the case of the chest cavity simulator 1 of the first embodiment, not only the chest cavity site but also the arm and head, There may be an abdominal region.
  • FIG. 17 shows a configuration in which the biological texture organ model can be expanded and contracted.
  • the living body texture organ model 60 is manufactured using a stretchable resin material, and a hollow portion 61 is provided therein.
  • the biological texture organ model 60 is expanded and the model size is increased.
  • the biological texture organ model 60 is reduced and the model size is reduced. Thereby, for example, pulsations such as the heart can be reproduced, and a realistic technique can be trained.
  • FIG. 18 shows an image in which a blood vessel simulation tube 65 for simulating blood vessels is provided on the surface of the living body texture organ model 60 or around the model.
  • a hollow portion 61 is provided inside the biological texture organ model 60 and filled with a liquid.
  • the tube 66 is connected to the cavity portion 61, and when the blood vessel simulation tube 65 is broken, the liquid filled in the cavity portion 61 of the biological texture organ model 60 flows out. According to such a structure, it is possible to simulate a case in which bleeding occurs during an operation and train a coping method in that case.
  • the present invention is useful for training and learning of thoracoscopic surgery, and can be used as a surgery support device or a surgery simulation device.

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Abstract

　胸腔鏡下手術のトレーニングや学習用として、人の体型や質感を忠実に再現し、制約が多い人の身体に対する手術環境を模擬できる胸腔シミュレータを提供する。少なくとも肋骨を模擬した人体骨格モデルと、人体骨格モデルを収納するケーシングとから成る装置であり、ケーシングの肋骨部分に開孔部が設けられ、横隔膜の部分が開閉でき、人体骨格モデルの肋骨内部に臓器モデルを収納できる構成である。人体骨格モデルの肋骨内部に臓器モデルは、表面及び内部の形状や構成、硬さや質感などを人体に近似させる。ケーシングは硬さや質感などを人体に近似させるか硬質性の樹脂でもよい。ケーシングの肋骨部分に開孔部を設け、胸腔鏡下手術で用いる鉗子を肋骨の骨の隙間から肋骨内部へ挿入する。横隔膜の部分は取り外しや開閉可能な構造となっており、人体骨格モデルの肋骨内部に収納する臓器モデルを交換する。

Description

胸腔シミュレータ
　本発明は、胸腔鏡下手術のトレーニングや学習用の胸腔シミュレータに関するものである。
　医療分野における患部や身体の特定部位の３次元視覚化は、インフォームドコンセント、 診療方針の決定、医療教育、医学研究の場などでのニーズが高まっている。特に、３次元造形モデルを利用した３次元視覚化の場合、視覚だけでなく、立体形状を実際に手に触れて見ることで、コンピュータ画像では伝えきれない多くの情報を伝えることができる。
　近年、複数樹脂の同時噴射により、硬性樹脂と柔軟性樹脂を組み合わせ、機械的性質の異なる樹脂を用いた３次元造形モデルを作製できる３次元プリンタが知られており、３次元プリンタを用いて、その形状構造に関して表面や内部構造まで再現できるようになっている。
　また、切開や皮膚縫合といった、医療現場における手技について、感覚的に実際の手技に近似した研修を通して、臨床経験が無い場合でも、高度な手技の習得を可能にする経皮手技シミュレータが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
　特許文献１に開示された経皮手技シミュレータは、凸状で曲面部を有する本体と、気管（人体臓器代替物）を載置する載置部と、気管の一部を覆うように皮膚（人体皮膚代替物）を本体に固定する皮膚固定部と、載置部を曲面部の面直方向に進退させる載置部変位機構とを有する。この経皮手技シミュレータを用いることで、臓器を皮膚が覆っている人体の構成と同様に、気管を皮膚が覆っている構成が実現される。また曲面部が人体表面の代替物となる。代替物の表面及び内部の形状や構成、硬さや質感などを人体に近似させることにより、実際の手技と同様のシミュレーションを行える。
　現状、胸腔鏡下手術のトレーニングや学習用として、人の体型や質感を忠実に再現し、制約が多い人の身体に対する手術環境を模擬できる胸腔シミュレータは見当たらないのが実状である。
特開２０１０－０８５５１２号公報
　かかる状況に鑑みて、本発明は、胸腔鏡下手術のトレーニングや学習用として、人の体型や質感を忠実に再現し、制約が多い人の身体に対する手術環境を模擬できる胸腔シミュレータを提供することを目的とする。
　上記課題を解決すべく、本発明の胸腔シミュレータは、少なくとも肋骨を模擬した人体骨格モデルと、人体骨格モデルを収納するケーシングとから成る装置であって、ケーシングの肋骨部分に開孔部が設けられ、横隔膜の部分が開閉でき、人体骨格モデルの肋骨内部に臓器モデルを収納し得る構成とされる。人体における胸腔と腹腔は、横隔膜が境となり、胸腔内臓と腹腔内臓に分れるので、上記の臓器モデルは、肺や心臓、食道や気管になる。
　人体骨格モデルの肋骨内部に臓器モデルは、表面及び内部の形状や構成、硬さや質感などを人体に近似させる。実際の質感に近い軟質の肺、気管支、脈などの臓器モデルは、柔らかさなどの質感を再現させて、リアルな手術環境を再現する。
　また、人の肋骨は第１肋骨から第１２肋骨まであるが、できるだけ忠実に人体骨格モデルを再現する。ケーシングは人の皮下組織や皮膚に相当する。硬さや質感などを人体に近似させてもいいが、ケーシング自体は硬質性の樹脂でも構わない。
　ケーシングの肋骨部分に開孔部を設けることにより、胸腔鏡下手術で用いる鉗子など手術用具を肋骨の骨の隙間から肋骨内部へ挿入することができる。横隔膜の部分は取り外しできるなど開閉できる構造となっており、人体骨格モデルの肋骨内部に収納する臓器モデルを交換することができる。
　本発明の胸腔シミュレータにおける人体骨格モデルは、肋骨，胸骨，背骨および肩甲骨から成り、胸骨側を正面、背骨側を背面として場合に、左右側面のいずれか若しくは両側に、少なくとも第３肋骨から第６肋骨を露出する開孔部が設けられ、かつ、横隔膜を模擬した凸部を有する底蓋部が着脱自在であることが好ましい。人体骨格モデルは、肋骨，胸骨，背骨および肩甲骨から成り、左右側面のいずれか若しくは両側に、少なくとも第３肋骨から第６肋骨を露出する開孔部が設けるのは、制約が多い人の身体に対する手術環境をより忠実に模擬するためである。胸腔内臓に対する手術の場合、胸骨，背骨および肩甲骨からアクセスすることは少なく、肋骨の隙間からアクセスすることが殆どである。このことから、左右側面に開孔部を設ける。また、人の肋骨は第１肋骨から第１２肋骨まであるが、第３肋骨から第６肋骨の隙間からアクセスする場合が多く、第３肋骨から第６肋骨を露出する部位に開孔部を設ける。
　また、横隔膜を模擬した凸部を有する底蓋部を着脱自在にすることにより、胸腔内臓の臓器モデルを交換することができる。
　また、本発明の胸腔シミュレータは、人体骨格モデルの背骨もしくは胸骨に沿ってスライドし得る把持部材を備え、把持部材に臓器モデルが取付けられ、把持部材を人体骨格モデルの肋骨内部にスライド収納することにより、臓器モデルを肋骨内部に収納できることが好ましい。人体骨格モデルの背骨と胸骨は、真っ直ぐに伸びる骨であり、多少の凹凸はあるものの、それをスライドレールとして利用し、把持部材を背骨もしくは胸骨に沿ってスライドさせる。
　把持部材には、臓器モデルが取付けられる構成とし、把持部材を人体骨格モデルの肋骨内部にスライド収納することにより、臓器モデルを肋骨内部に収納する。
　人体骨格モデルの肋骨内部にスライド収納できる把持部材を用いることにより、臓器モデルの配置、固定、交換の利便性が向上できる。肺など胸腔臓器を交換するなどして繰り返し使用でき、実際の手術器械を用いて、実際と同じ手術操作を行うことができる。収納する胸腔臓器を変更することで、幅広い手技に対応することが可能である。
　また、本発明の胸腔シミュレータは、開孔部を塞ぐ蓋部材を備え、蓋部材に胸腔鏡下手技で用いる手術具を挿入できる貫通孔が設けられることが好ましい。胸腔鏡下手術で用いる鉗子など手術用具は小径の孔から挿通する器具であるため、蓋部材に小径の孔を設けて、胸腔鏡下手術のリアルな手術環境を再現する。
　ここで、ケーシングや蓋部材は、透光性素材から成ることが好ましい。本来、胸腔鏡下手術はカメラで胸腔鏡下を観察しながら手技を進めるが、目的がトレーニングや学習であるため、あえてケーシングを透明もしくは半透明など透光性にし、外部からも肋骨の位置、胸腔内蔵である肺や心臓の位置、胸腔鏡下手術で用いる鉗子の位置を確認できるようにする。
　胸腔鏡下手術の初心者は、胸腔内外から見比べて、上級者は蓋部材で内部を隠して、胸腔鏡下手術のトレーニングを行うことができる。本発明の胸腔シミュレータのユーザにとって、胸腔鏡下手術の実際の距離感、実態サイズの把握に役立つことが期待できる。
　また、人体骨格モデルの肋骨において、隣接する肋骨の隙間を広げられるように肋軟骨に相当する部位が軟性素材から成ることが好ましい。胸腔鏡下手術で用いる鉗子など手術用具は、肋骨の隙間から挿入する。実際の人の肋骨の場合、肋軟骨によって、多少隙間を拡げることが可能であり、リアルな手術環境を再現すべく、肋軟骨に相当する部位に軟性素材を用いて、隣接する肋骨の隙間を広げられるようにする。
　本発明の胸腔シミュレータにおける臓器モデルが生体質感臓器モデルであり、生体質感臓器モデルは縮膨張可能であり、モデルサイズが変化する手段を備えたことが好ましい。生体質感臓器モデルのモデルサイズが変化することで、拍動などの動きがある肺や心臓のモデルに対する手技を訓練することができる。
　ここで、生体質感臓器モデルは、実際の質感に近似した軟質性素材を用いてリアル感を向上させ、実践的な手技習得を図るものである。Ｘ線ＣＴやＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）などの医療診断装置から得られたＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）データを用い、３次元形状データを製作し、それをもとにして３次元造形モデルを作製するものであり、人体の各部位（骨・臓器など）の質感（可視化・感触・硬さ・柔らかさなど）を持った３次元の生体臓器の造形物である。生体質感臓器モデルの作製方法としては、例えば、国際公開パンフレット（ＷＯ２０１２／１３２４６３）に記載されている。
　本発明の胸腔シミュレータにおける臓器モデルが生体質感臓器モデルであり、生体質感臓器モデルはモデル表面あるいはモデル周辺に血管を模擬するチューブが設けられ、該チューブが破断した場合に、液体が流出する手段を備えたことが好ましい。かかる構造によれば、手術中に出血が生じるケースを模擬し、その場合の対処方法を訓練することが可能になる。
　なお、本発明の胸腔シミュレータにおいて、ケーシングや蓋部材の内壁に生体臓器画像がマッピングされることが好ましい。ケーシングの内壁に生体臓器画像がマッピングされることで、　　　ケーシングや蓋部材の開口孔から監視用カメラを挿入した際に、より臨場感のある映像で訓練することができる。また、本発明の胸腔シミュレータにおいて、生体質感臓器モデルは、臓器内部の三次元構造を再現したものであることが好ましい。臓器内部の三次元構造を再現することにより、手技の訓練で切除操作の際に、リアリティのある訓練を行うことが可能になる。
　本発明の胸腔シミュレータによれば、胸腔鏡下手術のトレーニングや学習用として、人の体型や質感を忠実に再現し、制約が多い人の身体に対する手術環境を模擬できるといった効果がある。
実施例１の胸腔シミュレータの外観図 実施例１の胸腔シミュレータの正面図 実施例１の胸腔シミュレータの背面図 実施例１の胸腔シミュレータの右側面図 実施例１の胸腔シミュレータの左側面図 実施例１の胸腔シミュレータの平面図 実施例１の胸腔シミュレータの底面図 実施例１の胸腔シミュレータの底蓋部の斜視図 実施例１の胸腔シミュレータの把持部材の外観図 実施例１の胸腔シミュレータの説明図１ 実施例１の胸腔シミュレータの他の把持部材の外観図 実施例１の胸腔シミュレータの説明図２ 実施例１の胸腔シミュレータの手術環境の説明図１ 実施例１の胸腔シミュレータの手術環境の説明図２ 実施例１の胸腔シミュレータの蓋部の取付図 実施例１の胸腔シミュレータの蓋部の取付下での手術環境の説明図 その他の実施例の説明図（１） その他の実施例の説明図（２） 肋骨および胸骨の人体骨格モデルを示す図
　以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
　図１は、胸腔シミュレータ１の外観図を示している。図２～７は、それぞれ胸腔シミュレータ１の正面図、背面図、右側面図、左側面図、平面図および底面図を示している。
　胸腔シミュレータ１は、肋骨２，胸骨，背骨および肩甲骨１０を模擬した人体骨格モデルと、人体骨格モデルを収納するケーシング（４，５，６）とから成る。ケーシングの肋骨部分に開孔部が設けられている。横隔膜３を模擬した凸部を有する底蓋部４がケーシングから着脱自在であり、横隔膜の部分で開閉でき、人体骨格モデルの肋骨内部に肺や心臓などの臓器モデルを収納できる。ケーシングの肋骨部分に開孔部は、肋骨の第２肋骨から第８肋骨を露出しており、左側面および右側面にそれぞれ開口部が設けられている。
　人体骨格モデルの胸骨は、ケーシング正面部位５の内側に隠れている。また、人体骨格モデルの背骨は、ケーシング背面部位７の内側に隠れている。
　なお、図２～７は、人体骨格モデルの肋骨内部に臓器モデルは未収納の状態を示している。また、ケーシング上面（平面）部位６には、胸骨部６ａが存在している。
　図８は、胸腔シミュレータ１の底蓋部４の斜視図を示している。底蓋部４には、横隔膜３を模擬した凸部が形成されており、実際の胸腔内の環境を再現するように、胸腔シミュレータ１の胸腔内体積を制限している。底蓋部４の周縁部には凹部４ａが形成されており、ケーシング本体と嵌合できるようになっている。
　図９は、胸腔シミュレータ１の把持部材８の外観図である。把持部材８は、人体骨格モデルの背骨および胸骨に沿ってスライドできるように、背骨と胸骨の受け部となる凹部（８ａ，８ｂ）が形成されている。また、把持部材８には、臓器モデルが取付けられるように係合部８ｃが形成されている。把持部材８を人体骨格モデルの肋骨内部にスライド収納することにより、臓器モデルを肋骨内部に簡便に収納することでき、臓器モデルの配置、固定、交換が容易になる。
　図１０に示すように、把持部材８に肺や心臓など内蔵モデル（２０，２１）を取付固定し、把持部材８を背骨および胸骨に沿ってスライドさせて、ケーシング内の肋骨２の内部に臓器モデルを収納する。そして、横隔膜３を模擬した凸部を有する底蓋部４をケーシングに取付けることにより、胸腔内空間を構築する。
　図１１は、胸腔シミュレータ１の他の把持部材９の外観図を示している。把持部材９は、背骨１１に沿ってスライドできるように、背骨の受け部となる凹部９ｃが形成されている。
背骨の受け部の左右両側にアーム（９ｂ，９ｃ）が設けられている。アーム（９ｂ，９ｃ）の先端部９ａによって左右の開き幅を調整でき、これにより肋骨２の内部における把持部材９の姿勢を安定させることができる。
　図１２に示すように、把持部材９に肺や心臓など内蔵モデル２２を皿部９ｄの上に載せ、把持部材９を背骨１１に沿ってスライドさせて、ケーシング内の肋骨２の内部に臓器モデルを収納する。そして、横隔膜３を模擬した凸部を有する底蓋部４をケーシングに取付けることにより、胸腔内空間を構築する。
　図１３および図１４は、胸腔シミュレータ１を用いて再現する胸腔鏡下手術環境の様子を示している。これらは、第３肋骨２ａと第４肋骨２ｂの隙間、および第４肋骨２ｂと第５肋骨２ｃの隙間にそれぞれ鉗子３１を挿入し、鉗子ハンドル３０で胸腔臓器の胸腔鏡下手術をトレーニングする様子を示している。
　図１５は、胸腔シミュレータ１の蓋部４０の取付けの様子を示している。蓋部４０は、胸腔シミュレータの側面の開孔部を塞ぐ部材である。図１６に示すように、蓋部４０には、胸腔鏡下手技で用いる鉗子３１を挿入できる貫通孔４１が設けられ、貫通孔４１を介して、鉗子３１が挿入され、鉗子ハンドル３０で胸腔臓器の胸腔鏡下手術をトレーニングすることができる。
　胸腔シミュレータ１のケーシング正面部位５，ケーシング背面部位７，ケーシング側面部位および蓋部４０は半透明である。上述した通り、胸腔鏡下手術はカメラで胸腔鏡下を観察しながら手技を進めるが、目的がトレーニングや学習であるため、ケーシングを半透明にし、外部からも肋骨の位置、胸腔内蔵である肺や心臓の位置、胸腔鏡下手術で用いる鉗子の位置を確認できるようにしている。
　また、胸腔シミュレータ１の人体骨格モデルの肋骨２において、隣接する肋骨の隙間を広げられるように肋軟骨に相当する部位に、軟質性樹脂を用いている。胸腔鏡下手術で用いる鉗子は肋骨の隙間から挿入するので、実際の人の肋骨と近似したリアルな手術環境を再現するためである。
　なお、胸腔シミュレータ１の肋骨２の内部に収納する臓器モデルは、既に知られた材料および技術を用いて、表面及び内部の形状や構成、硬さや質感などを人体に近似させている。実際の質感に近い軟質の臓器モデルにすることで、柔らかさなどの質感を再現させて、リアルな手術環境を再現する。
（その他の実施例）
（１）胸腔シミュレータ１のケーシングの開孔部の大きさおよび位置は、肋骨部分を露出させるものであれば特に制限されるものではない。また、肋骨部分を露出させる開孔部に加えて、胸骨、背骨などを露出させるものでもよい。
（２）胸腔シミュレータ１のケーシングの形状については、実際の人体に近似させるものが好ましいが、実施例１の胸腔シミュレータ１のケーシングのように胸腔部位のみでなくとも腕部や頭部、さらには腹腔部位があるものでもよい。
（３）図１７に、生体質感臓器モデルが縮膨張できる構成を示す。生体質感臓器モデル６０は伸縮可能な樹脂素材を用いて作製され、内部に空洞部６１が設けられている。この空洞部６１に胸腔シミュレータ１の外部からチューブ６２を介して空気注入ユニット６３から空気が送り込まれることにより、生体質感臓器モデル６０が膨張しモデルサイズが大きくなる。一方、胸腔シミュレータ１の外部からチューブ６２を介して、空洞部６１から空気が抜かれることにより生体質感臓器モデル６０が縮小しモデルサイズが小さくなる。これにより、例えば、心臓などの拍動を再現でき、リアリティのある手技を訓練することができる。
（４）図１８に、生体質感臓器モデル６０の表面あるいはモデル周辺に血管を模擬する血管模擬チューブ６５が設けられているイメージを示す。生体質感臓器モデル６０の内部に空洞部６１が設けられ、液体が充填されている。チューブ６６は空洞部６１と繋がっており、血管模擬チューブ６５が破断した場合に、生体質感臓器モデル６０の空洞部６１に充填された液体が流出するようになっている。かかる構造によれば、手術中に出血が生じるケースを模擬し、その場合の対処方法を訓練することが可能になる。
　本発明は、胸腔鏡下手術のトレーニングや学習に有用であり、手術支援装置や手術シミュレーション装置として利用できる。
　１　胸腔シミュレータ
　２，２ａ～２ｃ　肋骨
　３　横隔膜
　４　底蓋部
　５　ケーシング正面部位
　６　ケーシング上面（平面）部位
　６ａ　胸骨部
　７　ケーシング背面部位
　８，９　把持部材
　１０　肩甲骨
　１１　背骨
　２０，２１，２２　内蔵モデル
　３０　鉗子ハンドル
　３１　鉗子
　４０　蓋部
　４１　貫通孔
　５０　肋骨
　５１　肋軟骨
　５２　胸骨
　５３　背骨
　６０　生体質感臓器モデル
　６１　空洞部
　６２，６６　チューブ
　６３　空気注入ユニット
　６５　血管模擬チューブ
 

Claims (8)

  1. 　少なくとも肋骨を模擬した人体骨格モデルと、
    　該人体骨格モデルを収納するケーシングとから成る装置であって、
    　前記ケーシングの肋骨部分に開孔部が設けられ、
    　横隔膜の部分が開閉でき、
    　前記人体骨格モデルの肋骨内部に臓器モデルを収納し得る、
    　ことを特徴とする胸腔シミュレータ。
  2. 　前記人体骨格モデルが、肋骨，胸骨，背骨および肩甲骨から成り、胸骨側を正面、背骨側を背面として場合に、左右側面のいずれか若しくは両側に、少なくとも第３肋骨から第６肋骨を露出する前記開孔部が設けられ、
    　横隔膜を模擬した凸部を有する底蓋部が着脱自在である、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の胸腔シミュレータ。
  3. 　前記人体骨格モデルの背骨もしくは胸骨に沿ってスライドし得る把持部材を備え、
    　該把持部材に前記臓器モデルが取付けられ、前記把持部材を前記人体骨格モデルの肋骨内部にスライド収納することにより、前記臓器モデルを肋骨内部に収納する、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の胸腔シミュレータ。
  4. 　前記開孔部を塞ぐ蓋部材を備え、
    　該蓋部材に胸腔鏡下手技で用いる手術具を挿入し得る貫通孔が設けられた、
    　ことを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の胸腔シミュレータ。
  5. 　前記ケーシングまたは前記蓋部材が透光性素材から成る、
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の胸腔シミュレータ。
  6. 　前記人体骨格モデルの肋骨において、
    　隣接する肋骨の隙間を広げられるように肋軟骨に相当する部位が軟性素材から成る、
    　ことを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の胸腔シミュレータ。
  7. 　前記臓器モデルが生体質感臓器モデルであり、前記生体質感臓器モデルは縮膨張可能であり、モデルサイズが変化する手段を備えたことを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の胸腔シミュレータ。
  8. 　前記臓器モデルが生体質感臓器モデルであり、前記生体質感臓器モデルはモデル表面あるいはモデル周辺に血管を模擬するチューブが設けられ、該チューブが破断した場合に、液体が流出する手段を備えたことを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の胸腔シミュレータ。
     
     
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