胸腔模拟器的制作方法

本发明是关于一种用于胸腔镜下手术技能的培训或学习的胸腔模拟器。

背景技术：

在医疗领域中将患部或身体的特定部位进行三维可视化，如在签订知情同意书、决定治疗方案、医疗教育、医学研究等领域的需求在不断增长。特别是利用三维造型模具实现的三维可视化时，不仅是视觉，将立体形状用手进行实际接触观察，可以获得更多计算机图像无法传达的信息。

近年，通过同时喷射多种树脂来组合硬质树脂和软质树脂，采用机械性质不同的树脂制作出三维造型模具的三维打印机也已公开。使用三维打印机，与该形状结构相关的表面、其内部结构也可以再现出来。

此外，已知的有经皮手术模拟器，例如医疗临床中的切开或皮肤缝合等技术，通过接受与实际接近的技能训练研修，即使没有临床经验，也可以习得高度技能(例如，参照专利文献1)。

专利文献1所公开的经皮手术模拟器，具有凸状弯曲部的本体、载置气管(人体器官的代替物)的载置部，和将覆盖住气管的一部分的皮肤(人体皮肤的代替物)固定在本体上的皮肤固定部，和可以使载置部在弯曲部的垂直表面方向上进退的载置部変位结构。采用经皮手术模拟器，与器官被皮肤覆盖住的人体结构同样的，被皮肤覆盖住的气管的结构也得到再现。此外，弯曲部作为人体表面的代替物。代替物的表面以及内部的形状和结构、硬度或质感等都与人接近，进行与实际操作相同的模拟训练。

目前，用于胸腔镜下手术的训练或学习的，将人体的体型或质感忠实的再现，模拟有着诸多限制的人体手术环境的胸腔模拟器还未出现。

【专利文献1】特开2010-085512号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

鉴于上述状况，本发明是用于胸腔镜下手术技能训练或学习的模拟器，以提供一种高度再现人的体型或质感的，模拟有着诸多限制的人体手术环境的胸腔模拟器为目的。

解决问题的方法

为了解决上述课题，本发明的胸腔模拟器，是至少由模拟了肋骨的人体骨骼模型、和收纳人体骨骼模型的壳体构成的装置，壳体的肋骨部分上设有开口部，横隔膜的部分可以开闭，可将器官模型收纳在肋骨的人体骨骼模型内部。人体的胸腔与腹腔以横膈膜为边界、分为胸腔内脏和腹腔内脏，上述的器官模型为肺或心脏、食道或气管。

肋骨的人体骨骼模型内部的器官模型的表面及内部的形状或构成、硬度或质感等与人体接近。将与实际质感接近的软质感的肺、支气管、脉等器官模型的柔软度等质感等进行再现，可逼真的再现手术环境。

此外，人拥有第1至第12的肋骨，尽量将人体骨骼模型忠实的再现。壳体相当于人体的皮下组织或皮肤。硬度或质感等能与人体接近是最好的，如果壳体本身为硬质树脂也是可以的。

在壳体的肋骨部分设置开口部，可将胸腔镜下手术使用的钳子从肋骨的骨格间缝隙插入肋骨内部。横膈膜部分为可自由取卸且可开闭的结构，可对收纳在肋骨的人体骨骼模型内部的器官模型进行交换。

本发明涉及的胸腔模拟器中的人体骨骼模型由肋骨、胸骨、脊柱以及肩胛骨构成，当胸骨侧作为正面、背骨侧为背面时，在左右侧面的任意一侧或者两侧上，设置至少可使第3至第6肋骨露出的开口部，并且设有模拟了横隔膜的凸部的底盖部最好是可以自由装卸的。人体骨骼模型由肋骨、胸骨、脊柱以及肩胛骨构成，在左右侧面的任意一侧或者两侧上，设置至少可以让第3至第6肋骨露出的开口部是为了可以更加逼真的对有着诸多限制的人体手术环境进行模拟。

在对胸腔内脏进行手术时，很少会从胸骨、脊柱以及肩胛骨进行操作的。基本上都是从肋骨间的缝隙进行的。因此，在左右侧设置开口部。此外，人拥有第1至第12的肋骨，从第3至第6肋骨间的缝隙进入操作的较多，因此在可露出第3至第6肋骨的部位上设置开口部。

此外，设有模拟了横隔膜的凸部的底盖部可自由装卸，可对胸腔内脏的器官模型进行交换。

此外，本发明的胸腔模拟器，具备可沿着脊柱或胸骨的人体骨骼模型进行滑动的把持部，最好是将器官模型安装在把持部上，把持部滑动收纳在肋骨的人体骨骼模型内部，这样器官模型就收纳在肋骨内部。脊柱或胸骨的人体骨骼模型为笔直的挺伸的骨格，虽然多少有点凹凸，将其作为滑轨使用，使把持部可沿着脊柱或胸骨滑动。

将器官模型安装在把持部上的结构，通过将把持部滑动收纳在肋骨的人体骨骼模型内部，实现器官模型收纳在肋骨内部。

通过利用可滑动收纳在肋骨的人体骨骼模型内部的把持部，可提高器官模型的配置、固定、交换的利便性。通过交换肺等胸腔器官，实现重复使用，可以使用实际手术器械进行与实际同样的手术操作。通过更换收纳的胸腔器官，可实现应对广泛的手术技能。

此外，本发明的胸腔模拟器，具备封闭开口部的盖部件，最好是在盖部件上设有可将胸腔镜下手术中使用的手术器具插入的贯穿孔。由于胸腔镜下手术中使用的钳子等手术器具是从小径孔插入的，在盖部件上设置小径孔，达到逼真的再现胸腔镜下手术环境。

在此，壳体或盖部件最好由透光性材料构成。本来胸腔镜下手术是利用摄像机一边观察胸腔镜下一边进行手术的，当使用目的为训练或学习时，特地选用壳体为透明或半透明等有透光性的材料，这样的话从外部也可以确认到肋骨的位置、胸腔内脏的肺或心脏的位置、胸腔镜下手术使用的钳子的位置。

胸腔镜下手术的初学者可以先从胸腔的内外进行比较，熟练人员的话利用盖部件将内部遮盖住，即可进行胸腔镜下手术的训练。对本发明的胸腔模拟器的用户来说，可期待对掌握胸腔镜下手术的实际的距离感，实际尺寸都是有帮助的。

此外，关于肋骨的人体骨骼模型，为了撑开邻接肋骨间的缝隙，相当于肋软骨部位最好是由软性材料构成。胸腔镜下手术时使用的钳子等手术器具是从肋骨间的缝隙插入的。实际人的肋骨，一部分的肋软骨是可以被撑开一定大小的缝隙的，为了再现逼真的手术环境，相当于肋软骨部位采用软性材料，实现将邻接肋骨间的缝隙撑开。

本发明的胸腔模拟器中涉及的器官模型是具有生物质感的器官模型，生物质感的器官模型最好是可以膨胀收缩，还具有改变模型尺寸的功能。通过改变生物质感的器官模型的模型尺寸、实现对有拍动等动作的肺或心脏模型的手术技能训练。

在此，生物质感的器官模型，通过使用与实际质感接近的柔软性材料来提高真实感，以习得实践技术的。根据从X线CT或磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging)等医疗诊断装置获得的DICOM(医学数字影像和通信标准)数据，生成三维形状数据，以此为基础制成三维造型模型，是具备了人体各个部位(骨，器官等)质感(可视化，触感，硬度，柔软度等)的三维的生物体器官造型物。生物体质感器官模型的制造方法，例如，在国际公开文献(WO2012/132463)有记载。

本发明的胸腔模拟器中涉及的器官模型是具有生物质感的器官模型，作为优选，最好在模型表面或模型周边设置模拟血管的管件，当该管件断裂时，会有液体流出的功能。这样的结构可以模拟训练在手术中发生出血情况时的处理方法。

此外，关于本发明所涉及的胸腔模拟器，作为优选，最好是可以将生物器官的图像映射在壳体或盖部件的内壁上。将生物器官的图像映射在壳体或盖部件的内壁上，从壳体或塞盖部件的开口孔插入监视用摄像机时，可以在更逼真的临床感的图像下进行训练。此外，本发明所涉及的胸腔模拟器，作为优选，最好是使用再现了器官内部三维结构的具有生物质感的器官模型。器官内部三维结构得到再现的话，可以在训练切除操作时，达到更逼真的训练。

发明效果

本发明的胸腔模拟器，用于胸腔镜下手术的训练或学习，将人的体型或质感忠实的再现，达到模拟有着诸多限制的人体手术环境的效果。

附图说明

【图1】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的外观图

【图2】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的正面图

【图3】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的背面图

【图4】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的右侧面图

【图5】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的左侧面图

【图6】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的平面图

【图7】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的底面图

【图8】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的底盖部的斜视图

【图9】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的把持部的外观图

【图10】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的说明图1

【图11】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的其他把持部件的外观图

【图12】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的说明图2

【图13】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的手术环境的说明图1

【图14】是实施例1所涉及的胸腔模拟器的手术环境的说明图2

【图15】是实施例1所涉及的安装胸腔模拟器的盖部的安装图

【图16】在安装了实施例1所涉及的胸腔模拟器的盖部下的手术环境的说明图

【图17】其他实施例的说明图(1)

【图18】其他实施例的说明图(2)

【图19】示意的是肋骨和胸骨的人体骨骼模型

具体实施方式

以下，就本发明的实施形态一边参照图面一边进行详细说明。此外，关于本发明的范围，不限定于以下的实施功能或图示例，可以有其他的变更或变形。

【实施例1】

图1示意的是胸腔模拟器1的外观图。图2～7分别是胸腔模拟器1的正面图、背面图、右侧面图、左侧面图、平面图及底面图。

胸腔模拟器1是由模拟了肋骨2，胸骨，脊柱及肩胛骨10的人体骨骼模型，和收纳人体骨骼模型的壳体(4，5，6)构成。壳体的肋骨部分设有开口部。设有模拟了横膈膜3的凸部的底盖部4可在壳体上装卸自由，可在横膈膜部分开闭，可将肋骨的人体骨骼模型内部的肺或心脏等器官模型进行收纳。壳体的肋骨部分上的开口部，让第2至第8的肋骨露出，分别在左侧面和右侧面设置开口部。

胸骨的人体骨骼模型隐藏于壳体正面部位5的内侧。此外，脊柱的人体骨骼模型隐藏于壳体背面部位7的内侧。

另外，図2～7示意的是未收纳器官模型时的肋骨的人体骨骼模型的内部状态。此外，在壳体上面(平面)部位6上有胸骨部6a存在。

图8示意的是胸腔模拟器1所涉及的底盖部4的斜视图。在底盖部4上形成有模拟了横隔膜3的凸部，为了再现实际的胸腔内部环境，胸腔模拟器1限制了胸腔内体积。在底盖部4的周边部上形成有凹槽部4a，这样可与壳体的本体嵌合。

图9是胸腔模拟器1所涉及的把持部8的外观图。为了实现让把持部8沿着脊柱及胸骨的人体骨骼模型滑动，形成有可容纳脊柱和胸骨的凹槽部(8a，8b)。此外，在把持部8上形成有可设置器官模型的接合部8c。将把持部8滑动收纳在肋骨的人体骨骼模型内部，实现了可简单的将器官模型收纳在肋骨内部，使器官模型的配置、固定、交换变得更加容易。

如图10所示，将肺或心脏等内脏模型(20，21)安装固定在把持部8上，将把持部8沿着脊柱和胸骨滑动，使器官模型收纳在壳体内的肋骨2的内部。然后，将形成有模拟了横膈膜3凸部的底盖部4安装上，这样就构成了胸腔的内部空间。

图11示意的是胸腔模拟器1涉及的其他把持部9的外观图。为了实现让把持部9沿着脊柱11滑动，形成有可容纳脊柱的凹槽部9c。在脊柱的容纳部的左右侧设有弯曲部(9b，9c)。通过弯曲部(9b，9c)的先端部9a来调整左右张开幅度，可使肋骨2内部中的把持部9的姿势保持稳定。

如图12所示，将肺或心脏等内脏模型22加载在把持部9上，把持部9沿着脊柱11滑动，使器官模型收纳在壳体内的肋骨2的内部。然后，将形成有模拟了横膈膜3凸部的底盖部4安装上，这样就构成了胸腔内部空间。

图13和图14示意的是利用胸腔模拟器1再现了胸腔镜下的手术环境的样子。这些示意的是分别将钳子31从第3肋骨2a和第4肋骨2b间的缝隙、第4肋骨2b和第5肋骨2c间的缝隙插入，通过钳子手柄30进行胸腔器官的胸腔镜下手术的训练时的样子。

图15示意的是安装胸腔模拟器1涉及的盖部40的样子。盖部40是用来封闭胸腔模拟器侧面上的开口部的部件。如图16所示，在盖部40上设有可将胸腔镜下手术使用的钳子31插入的贯穿孔41，通过贯穿孔41将钳子31插入，通过钳子手柄30进行胸腔器官的胸腔镜下手术的训练。

胸腔模拟器1的壳体正面部位5、壳体背面部位7、壳体侧面部位及盖部40是半透明的。如上所述，胸腔镜下手术是通过摄像机一边观察胸腔镜下一边进行手术的，由于目的是为了训练或学习，因此采用半透明的壳体，这样可以从外部确认肋骨的位置、肺或心脏等胸腔内脏的位置、胸腔镜下手术用的钳子的位置。

此外，关于胸腔模拟器1涉及的肋骨2的人体骨骼模型，为了使邻接肋骨间的缝隙可以被撑开，相当于肋软骨部位采用软质树脂。因为胸腔镜下手术使用的钳子是从肋骨间的缝隙插入的，可以再现与实际人的肋骨接近的逼真的手术环境。

此外，关于收纳在胸腔模拟器1涉及的肋骨2内部的器官模型，采用已知材料和技术，表面和内部的形成或构成，硬度或质感等都与人体接近。采用与实际质感接近的软质器官模型，可再现器官的柔软度等的质感，再现逼真的手术环境。

【其他实施例】

(1)胸腔模拟器1涉及的壳体上的开口部的大小及位置，只要能露出肋骨部分，无需特别限制。此外，除了露出肋骨部分的开口部以外，将胸骨、脊柱等露出也是可以的。

(2)关于胸腔模拟器1涉及的壳体的形状，与实际人体接近的当然是最好的，如实施例1中涉及的胸腔模拟器1中的壳体只有胸腔部位，其他的有腕部或头部，或还有腹部等都是可以的。

(3)图17示意的是生物质感的器官模型可以收缩膨胀的结构。生物质感的器官模型60是采用可以伸缩的树脂材料制成的，其内部设有空洞部61。从胸腔模拟器1的外部通过管件62利用注入空气器具63往该空洞部61将空气注入，这样的话生物质感的器官模型60发生膨胀，器官模型就会变大。另一方面，从胸腔模拟器1的外部通过管件62将空洞部61内的空气放掉的话，器官模型就变小。因此，就可以再现比如心脏等的跳动，实现逼真的手术训练。

(4)图18示意的是在生物质感的器官模型60的表面或模型周边设置模拟了血管的血管模拟管件65的印象图。生物质感的器官模型60的内部设有空洞部61，充满液体。管件66与空洞部61连接，当切断血管模拟管件65时，充满在生物质感的器官模型60的空洞部61内的液体就会流出。采用这种结构，可以模拟手术中发生的出血时情况，可实现对处理这种情况时的训练。

工业应用性

本发明对训练胸腔镜下手术技能或学习的是有用的，可作为手术辅助装置或手术模拟装置使用。

图中符号说明

1 胸腔模拟器

2 2a～2c肋骨

3 横隔膜

4 底盖部

5 壳体正面部位

6 壳体上面(平面)部位

6a 胸骨部

7 壳体背面部位

8，9 把持部

10 肩胛骨

11 脊柱

20，21，22 内脏模型

30 钳子手柄

31 钳子

40 盖部

41 贯穿孔

50 肋骨

51 肋软骨

52 胸骨

53 脊柱

60 生物质感的器官模型

61 空洞部

62，66 管件

63 空气注入器具

65 血管模拟管件