JP3845746B2 - 人体模型 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡を用いて診断、手術など高度な技能が要求される分野における医者の技能修得用トレーニング等に用いる医療トレーニング用人体頭部模型に関するものであり、特に、内視鏡による鼻腔内の診断、手術など技能修得用トレーニング等に用いる人体頭部模型に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来より医療トレーニング用の人体模型としては、種々の模型が知られている。しかし、従来の医療トレーニング用の人体模型は、単に、人体の形状のみを再現した立体的な形状モデルであったため、実際の臓器と模型との機械力学的特性、具体的には硬さや弾性が大きく異なっていた。そのため、手術器具を用いたトレーニングには不向きであった。また、従来の医療トレーニング用人体模型を構成する材料については、医用画像装置による撮像可能性を考慮していないため、医用画像装置を併用したトレーニングには不向きであった。更に、従来の人体模型では、部分的な交換可能性を考慮しておらず、人体模型自身の破壊を伴うトレーニングや症例による部品交換は不可能である。また従来技術では、実際の人体の場合では悪影響を与えるような無理な力が人体模型にかかった場合に、それを検出することが不可能であった。また従来技術では、人体臓器に多く見られる中空形状などは製造上不可能である場合が多く、例え製造できたとしても、その形状を用途に合わせて随時交換するのは不可能である。これと関連して従来技術で製造される人体模型では、その一部分を一時的に透かして内部を観察することも不可能であった。更に従来技術では、前記のような製造上不可能であった部分については、製造されていない以上、その機械力学的特性を再現することも不可能である。
【０００３】
以上述べたように、従来の人体模型は実際の人体とは程遠く、従来の人体模型を用いた医療トレーニングでは、その実効を挙げることは難しかった。そのため、手術者は技術修得のためには熟練者のそばで実際の手術を観察しているしか手段がなかった。これでは、技能習得の機会は制限されるため内視鏡を用いた高度な手術は患者にとって負担が少ないにも関わらず、広く普及するには至っていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者等は上記の欠点を排除し、種々検討した結果、本発明を完成したもので、本発明の目的は、内視鏡を用いて診断、手術など高度な技能が要求される分野における医者の技能修得用トレーニング等に適した医療トレーニング用人体頭部模型を提供することである。さらに、医用画像装置による撮像を可能にし、これによって医用画像装置を併用したトレーニングをできるような医療トレーニング用人体頭部模型を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、人体の頭部の内部構造を、頭蓋骨から形状を採取し、ＣＴ画像データからの光造形モデルも参考にして再現した医療トレーニング用人体頭部模型であって、生体と類似した触感感覚を感じられるようにするために複数の材料を用いて複合させた構造であり、該人体頭部模型の一部又は複数部分を、前記部分と形状が同一又は異なる部品と交換可能であり、該交換可能部分とその周辺部分との間隙に圧力検知部を備え、該人体頭部模型に外部からかかる圧力を検出することを特徴とする医療トレーニング用人体頭部模型である。即ち、本発明は内視鏡操作トレ−ニングする者が実際の生体と類似した触感感覚を感じられるようにするために、人体模型の材料の弾性率や表面の色、粘性などを生体に近付けるだけでなく、内部構造もより正確に人体の機械的特性と合わせるために複数の材質を用いて複合させた構造とするのである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明について詳細に説明する。
本発明の医療トレーニング用人体頭部模型は、人体頭部の表面や内部構造に合わせた形状を有する人体頭部模型である。例えば、人体の頭部模型にあっては、成人男性の頭蓋骨から形状を採取し、ＣＴ画像デ−タからの光造形モデルも参考にして作成し、骨厚、副鼻腔構造など可能な限り忠実に再現されるようにした医療トレーニング用人体頭部模型とする。そして、人体の機械力学的特性とは、具体的に硬さや弾性等を意味するものであって、頭蓋と副鼻腔の骨に相当する部分は、例えばウレタン樹脂で製作し、通常の骨標本と同様にいくつかの部分に分割することが出来るようにし、鼻腔部はリアリティを増すために、例えば粘膜色に着色したシリコンゴムで粘膜部分を再現する等の手段を施すのである。そして、この頭部模型はボデイの形状をした固定部分に固定用スタンドに固定し、前後左右に可動するようにする。
【０００７】
この人体模型においては、エックス線撮影装置またはＸ線ＣＴ断層装置などの医療診断用撮影装置による前記人体頭部模型の形状計測が可能となる材質および構造を有することが好ましい。このようなＸ線ＣＴを撮影可能とするための材質としては、粘膜に相当するシリコンゴムに例えば硫酸バリウムを混入する。そして、Ｘ線ＣＴにて、例えばウレタン樹脂で制作した骨と硫酸バリウムを混入したシリコンゴムで制作した粘膜とを分離して形状計測することによってそれぞれの形状のデジタルデータを得ることができる。
【０００８】
また、この人体頭部模型は、人体頭部模型の一部又は複数部分を、前記部分と形状が同一又は異なる部品と交換可能できるようにすることが好ましい。例えば内視鏡を使用するときに大きな力が加わる恐れがある部分を含んだ分割模型に例えば薄膜型あるいは円盤型の小型圧力センサ−を装着することにより、患者の苦痛を定量的に評価することが出来るシュミレ−タとしての役割を果たすように設定することもできるからである。
【０００９】
さらに、人体の三次元形状情報を有する人体形状データ生成部と、指示部と、前記人体頭部模型と前記指示部の相対位置および方向を検出する指示部位置検出部と、人体形状表示部を備え、前記人体形状データ生成部が生成した人体形状データを、前記観察方向検出部自身で検出された前記観察方向検出部の位置および方向から観察された映像として前記人体形状表示部で表示することが好ましい。
【００１０】
【実施例及び比較例】
以下、実施例として図面を参照しながら本発明を更に詳細に説明する。ここで示す実施例は副鼻腔内の内視鏡操作トレーニングを目的とした人体模型を例としているが、この例に限定されるものではない。
図１は本発明の請求項１に関わる実施形態の一実施例を示す図である。模型の頭部は成人男性の頭蓋骨から形状を採取し、ＣＴ画像データからの光造形モデルも参考にして制作し、骨厚、副鼻腔構造など可能な限り忠実に再現されるようにする。内視鏡操作トレーニングする者が実際の生体と類似した触覚感覚を感じられるようにするために、模型材料の弾性率や表面の色、粘性などを生体に近づけるだけでなく、内部構造もより正確に人体の機械的特性と合わせるために複数の材質を用いて複合させた構造とする。例えば図１において人体模型１０１は骨格部分１０２と鼻腔部分１０３からなり、骨格部分１０２は例えば硬いウレタン樹脂で、鼻腔部分１０３は例えば粘膜色に着色したシリコンゴムで形成し、実際の人体と似た硬度を持たせる。
【００１１】
請求項２に関わる実施形態の一実施例としては、実体模型１０１に適度なＸ線吸収率を有する素材を用いる。これにより、Ｘ線ＣＴによる撮像が可能となる。例えば鼻腔部分１０３には硫酸バリウムを混入すると、図２に示すように断面１０４での断面図１０５が撮影可能である。１０６は骨格部分１０２の、１０７は鼻腔部分１０３の断層である。
【００１２】
図３は本発明の請求項３に関わる実施形態の一実施例を示す図である。ここでは人体模型１０１において鼻腔部分１０３が取り外し式になっており、これとは異なる形状の鼻腔部分１０３ｂと取り替えて骨格部分１０２に装着するものである。
図４は本発明の請求項４に関わる実施形態の一実施例を示す図である。これは、図３で示した実施例において、骨格部分１０２と鼻腔部分１０３との間隙に圧力検知装置１０８を装着することにより、鼻腔部分１０３にかかる圧力を検知し、圧力表示装置１０９に表示することができる。鼻腔部分１０３に圧力をかけるものとしては、例えば内視鏡や鉗子といった手術器具が挙げられる。
【００１３】
図５は本発明の請求項５に関わる実施形態の一実施例を示す図である。人体形状データ生成部１１０は、内部臓器を含む人体の形状データを有するものである。指示部位置検出部１１１は、人体模型１０１と指示部１１３の相対的位置・方向を計測し、人体形状表示部１１２に送信する。人体形状表示部１１２は人体形状データ生成部１１０より人体形状データを読み取り、指示部位置検出部１１１から人体模型１０１を観察した方向に対応して、人体形状データを表示する。
ここで人体形状データとして、例えば人体模型１０１をＸ線ＣＴ装置で撮影してえられた三次元形状座標情報が挙げられる。また指示部１１３として内視鏡が、指示部位置検出部１１１として位置センサーが挙げられる。また人体形状表示部１１２としては三次元コンピュータグラフィックスの表示が可能な計算機が挙げられる。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように本発明の人体頭部模型では、各請求項において以下の効果が得られる。
本発明の請求項１においては、実際の臓器との機械力学的特性が類似した人体頭部模型であるため、手術器具を用いたトレーニングに向いている。また、一部分又は複数部分を交換することで、破壊を伴うトレーニングでも破壊された部分を取り替えるだけで再利用できるほか、症例によって異なる内部構造に対応することが可能となる。さらには、人体頭部であれば人体頭部臓器に悪影響を与えかねない操作を、感知することができる。
請求項２においては、医療診断用撮影装置による撮像が可能であるため、人体頭部模型の内部構造画像を用いたトレーニングが可能となる。
請求項３においてはコンピュータグラフィックス像などにより、医療診断用撮影装置により撮影された三次元形状座標情報や実際の人体頭部模型内には製造工程その他の理由で存在しない仮想的な臓器の形状を表現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１に関わる実施形態の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の請求項２に関わる実施形態の一実施例において、Ｘ線ＣＴによって撮影された人体模型の画像の例を示す図である。
【図３】本発明の請求項３に関わる実施形態の一実施例を示す図である。
【図４】本発明の請求項４に関わる実施形態の一実施例を示す図である。
【図５】本発明の請求項５に関わる実施形態の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 人体模型 １０２ 骨格部分 １０３ 鼻腔部分
１０４ 断面 １０５ 断面図 １０６ 骨格部分の断層
１０７ 鼻腔部分の断層 １０８ 圧力検知装置
１０９ 圧力表示装置 １１０ 人体形状データ生成部
１１１ 指示部位置検出部 １１２ 人体形状表示部
１１３ 指示部
Claims (3)
- 人体の頭部の内部構造を、頭蓋骨から形状を採取し、ＣＴ画像データからの光造形モデルも参考にして再現した医療トレーニング用人体頭部模型であって、生体と類似した触感感覚を感じられるようにするために複数の材料を用いて複合させた構造であり、該人体頭部模型の一部又は複数部分を、前記部分と形状が同一又は異なる部品と交換可能であり、該交換可能部分とその周辺部分との間隙に圧力検知部を備え、該人体頭部模型に外部からかかる圧力を検出することを特徴とする医療トレーニング用人体頭部模型。
- 請求項１記載の医療トレーニング用人体頭部模型において、エックス線撮影装置またはＸ線ＣＴ断層装置により計測可能な材質である請求項１記載の医療トレーニング用人体頭部模型。
- 請求項１または２記載の医療トレーニング用人体頭部模型において、さらに、エックス線撮影装置またはＸ線ＣＴ断層装置により得られた人体頭部の三次元形状情報を有する人体形状データ生成部と、指示部と、前記人体頭部模型と前記指示部の相対位置および方向を検出する指示部位置検出部と、人体形状表示部を備え、前記人体形状データ生成部が生成した人体形状データを、前記観察方向検出部自身で検出された前記観察方向検出部の位置および方向から観察された映像として前記人体形状表示部で表示することを特徴とする医療トレーニング用人体頭部模型。
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