低コスト・簡単・簡単に作成可能

Jan 11, 2024

Scientific Reports volume 13、記事番号: 6073 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

内視鏡下で深部縫合を行うための腹腔鏡用トレーニング キットが市販されています。 しかし、以前に報告された内視鏡的経鼻経蝶形骨下垂体/頭蓋底手術（eTSS）用のトレーニングキットは市場では入手できませんでした。 さらに、以前に報告された低コストの自作キットには、非現実的であるという欠点があります。 この研究は、できるだけ本物に近い eTSS 硬膜縫合のための低コストのトレーニング キットを作成することを目的としていました。 必要なものはほとんど100円ショップや日用品で揃えました。 内視鏡の代わりにスティック型カメラが使用されました。 材料を組み立てることにより、実際の硬膜縫合の状況とほぼ同じ、シンプルで使いやすいトレーニングキットが完成しました。 eTSSでは、シンプルで使いやすい硬膜縫合トレーニングキットを低コストで作成することに成功しました。 このキットは深部縫合手術やトレーニング用手術器具の開発などへの活用が期待されます。

日本で行われる下垂体手術の件数は年間 3,000 件未満です。 中でも内視鏡的経鼻経蝶形骨下垂体・頭蓋底手術（eTSS）が最も一般的であり、症例数は年々増加しています1。 ほとんどの場合、外科医は下垂体硬膜を切開して腫瘍を除去します。 くも膜損傷がなく、脳脊髄液（CSF）の漏出もない場合は、経験的には、切除した空洞に脂肪を詰めた後にフィブリン糊を塗布するだけで十分です。 しかし、術中にCSF漏出が観察された状況では、その方法だけでは十分ではありません。 典型的な再建方法には、筋膜パッチ移植片 2、3、4、5、6、7 を含むさまざまなパッチ移植片を使用した硬膜閉鎖術や、血管新生有茎鼻中隔皮弁で欠損を覆う 8、9、10、11 が含まれます。 前者にはガスケットシール法がありますが、硬膜欠損周囲の骨縁が残っていないと使用できません。 AnastoClip は、eTSS12 における硬膜縫合の簡単な方法として報告されていますが、いくつかの制限があります。 この装置は高価であり、十分な縫合余裕がなければ適切にクリップすることができません。 したがって、多くの場合、針と糸を使用する古典的な縫合技術が必要になりますが、深い操作が必要なため難しく、技術を習得するには練習が必要です。

内視鏡下で深く縫合する腹腔鏡検査を練習するためのトレーニング キットは、低コストで独自に作成することも 13、市販されているものを購入することもできます 14、15。 一方、同様の eTSS 練習キットは市場にありません。 eTSS での縫合用の低コストのトレーニング キットの作成が報告されています 16 が、非現実的であるという欠点があります。 下垂体手術シミュレーターは硬膜縫合訓練以外の目的で存在しますが、いずれも大型で高価であるため 17,18,19,20,21 、これが技術習得の障壁となっています。 そこで本研究では、できるだけ本物に近いeTSS専用の硬膜縫合訓練キットを、可能な限り低コストで作成することを目的とした。

このポリシーは、ほとんどの外科医が PC やモニターなどの電子機器を所有しているという前提に基づいて、その他のコストを可能な限り低く抑えるように設計されました。 必要なものはほとんど100円ショップで購入したり、日用品を使用したりしました。 表 1 に、練習キットの作成に必要なアイテムとその用途を示します。

画像はスティック型カメラ (約 40 ドル、BOEOC、中国広東省) を使用して撮影され、投影用に各個人の電子デバイスに接続されました。 このカメラは、倍率範囲が 10 ～ 200 倍、焦点範囲が 10 ～ 500 mm で調整可能、解像度が最大 1280 × 720 ピクセルで、調整可能な内蔵 LED ライトも装備されています。明るさのために。 必要な手術器具は、外科医が所有する持針器か、水生植物の世話用の安価な鉗子（Gex、大阪、日本）のいずれかでした。 縫合には Surgipro™ II (Covidien Japan、東京、日本) を使用しました。

eTSS では、EndoArm 内視鏡システム (オリンパス、東京、日本) が、日本医科大学病院の鼻腔および蝶形骨洞での操作に 0° 視野のカメラとともに使用されています。 視野角 30°のカメラをトルコ鞍内部の操作に使用します (図 1A)。 同時に、内視鏡を鼻腔の下端に配置し、手術器具が相互に干渉しないようにします。 鼻腔内へのデバイスの挿入角度が水平面から約 30°になるように、患者の頭の位置を高くして調整します（図 1B）。 30°の視野角はほぼ水平に投影されるため、図 1C に示すようにスティック型カメラを配置することで目標を達成できます。

トレーニング キットの作成コンセプトを示す、頭部の正中矢状断面の模式図。 (A) 実際の手術で使用される内視鏡を用いた概念図。 鼻腔および蝶形骨洞の操作には視野 0°のカメラを備えた EndoArm 内視鏡システム (S)、トルコ鞍内の腫瘍除去には視野 30°のカメラ (T) を使用しました。 。 (B) 実際の手術における位置の概念図。 (C) トレーニングキット用スティック型カメラの設置場所の検討。 イラストは BioRender.com で作成されました。

基本フレームワークを組み立てるために、まな板スタンドを準備し、2 つのドアストッパー (15°傾斜) と 2 つの 50 cc 注射器を切断しました (図 2A)。 これに続いて、アイテムが組み立てられました (図 2B)。 スティック型カメラを搭載した時点で当初のコンセプトは達成されました。 残りの材料を準備し、図 3A に示すように切断しました。 計量スプーンの底をくり抜き、計量部分を白く塗装して蝶形骨洞を再現しました。 次に、これらの材料を基本フレームワークに接続しました (図 3B)。 総費用は 10 ドル未満でした。

トレーニングキットに使用する基本フレームワークの素材です。 (A) 基本枠組みの資料。 左パネル、切断前。 右パネル、カット後。 (B) 組み立て後。 当初のコンセプトは達成されたことに注意してください。

トレーニングキットに使用されるその他の材料。 (A) その他のオブジェクトのマテリアル。 左パネル、切断前。 右パネル、カット後。 計量スプーンの底をくり抜き、計量部分を塗料で白く着色して蝶形骨洞を再現しました。 (B) 組み立て後。

図 4A はトレーニング手順を示しています。 通常の内視鏡が設置されている位置に紙ストローを設置することで、より実際の手術に近い操作性を実現します。 注射器と計量スプーンにより器具の通路が狭くなっているため、より本物の手術状況に近くなります。 スティック型カメラで撮影した画像を図4Bに示します。 30° ビューでは、鼻腔から内視鏡を挿入したときの 0° ビューと比較して、トルコ鞍の硬膜を下から見上げることができます。

器具を使ったトレーニング。 (A) 左パネル、器具を使用したトレーニング。 右パネル、拡大図。 (B) スティック型カメラで撮影した画像。 上部パネルと下部パネル、それぞれ 0° と 30° のビュー。

完成したトレーニングキットを使用して縫合実習を行いました。 実際の内視鏡手術と同様に、モニターに表示される画像は平面的です。 したがって、使いこなすには経験が必要ですが、練習することで外科医はこの装置に慣れることができます。 2 つの典型的な練習シーンを図 5A、B に示します。

実際のトレーニング。 上のパネルは練習のイメージ。 下のパネルは、想定される手術野です。 (A) 横一文字に切開された下垂体硬膜の縫合糸。 (B) 遊離グラフトを使用した下垂体硬膜の大きな切開の縫合。

図５Ａは、下垂体硬膜の縫合糸が横一文字に切開されている状況を示している。 これを練習すると、たとえば、ラトケ裂嚢胞の開窓手術における硬膜縫合に役立ちます。 縫合糸を硬膜に通し、体外で結紮し、深い手術野に送る、簡単な引き結び技術が使用されました22。

図 5B は、下垂体硬膜を広く切開した拡張経蝶形骨手術野を示しています。 このような状態では硬膜が収縮することが多く、硬膜を縫合することは通常不可能です。 したがって、大腿筋膜などの遊離グラフトがアンダーレイ上に配置され、縫合されます。 今回は、正方形に切ったニトリル手袋を遊離グラフトの代用として使用します。 そのため実際の大腿筋膜移植とは感覚が若干異なりますが、移植と硬膜の縫合には有用な手技です。

本研究では、内視鏡下経鼻下垂体手術における硬膜縫合術の低コストかつシンプルで使いやすいトレーニングキットを作成しました。 練習にかかる総費用は、スティック型カメラの費用も含めて 50 ドル未満でした。 生きている患者と同じように鼻腔が伸びていないなどの小さな違いはあるものの、実際の手術とほぼ同じ状況が作成されました。 硬膜の素材にはパラフィルムを使用しており、剥がしやすく、針を刺す感覚も本物の硬膜に非常に近かったです。 ただし、鉗子で強く引っ張ると伸びて変形してしまうという欠点があります。 したがって、他の優れた材料を使用する方が良い解決策となります。 このキットは硬膜縫合の練習に役立ちますが、トルコ鞍の硬膜縫合は完全に防水できない場合が多いため、実際の手術では髄液の漏出を防ぐために脂肪移植片やフィブリン糊などの補助材料が必要です。

下垂体硬膜を縫合する際、視野30°の内視鏡カメラを鼻腔の下端に設置します。 下垂体外科医の中には、30°内視鏡の代わりに 0°内視鏡を使用する人もいます。 このような場合、研修生は紙ストローを取り外し、鼻腔を模した注射器にスティック型カメラを挿入します。 つまり、このトレーニング キットは 0° と 30° の視野の両方で使用できます。

低価格でシンプルで使いやすいトレーニングキットですが、実際の手術と同じように角度が緻密に計算されています。 EndoArm は主に、eTSS で 0° および 30° の視野を持つカメラで使用されます。 さらに、前頭蓋底方向の観察には 70° の視野を持つカメラが使用されることもあります。 図 6 に示すように、このトレーニング キットは、70° の視野を持つカメラを使用して EndoArm の視覚をシミュレートすることもできます。 したがって、実際の手術用内視鏡と同じ角度で観察できることから、このシンプルで使いやすいトレーニングキットは、縫合訓練だけでなく、優れた縫合用手術器具の開発にも活用できると考えられます。 つまり、高価な機種を使用した手術装置の開発報告もある 23,24 が、そのような高級機種を使用しなくても開発できる可能性がある。

前頭蓋底の観察。 このトレーニング キットは、70° の視野を持つカメラを使用して EndoArm の視覚をシミュレートすることもできます。 イラストは BioRender.com で作成されました。

eTSSにおける硬膜縫合用の持針器は非常に高価ですが、練習用であれば鉗子先端のグリップ力がしっかりしていれば安価な鉗子でも代用可能です。 トレーニングには安価な持針器でも十分ですが、感触が異なるため、実際の手術と同じものを使用することができれば望ましいと考えられます。 同様に、訓練でも実際の手術と同じ縫合糸を使用することが望ましいです。 トレーニングのたびに簡単な引き結び法で縫合していると、縫合糸がどんどん短くなってしまうのが問題です。 多数の縫合糸が利用可能であれば、それが望ましいでしょう。 入手は困難ですが、針1本でトレーニングは可能です。 実習は針を刺す工程と、簡単な引き結び法を用いた結紮の工程に分けられます。 結紮だけなら凧糸などの安価な糸で練習できます。

この研究のトレーニング キットは、すでに下垂体手術に熟練した脳神経外科医によって作成されました。 そのため、経験の浅い若手外科医の実習効果を評価することができないという限界があった。 トレーニングの前後に縫合に必要な時間を測定することが好ましい場合があります。 ただし、実際の手術における縫合時間は患者の鼻腔の大きさなどの解剖学的要因に影響され、迅速な手術よりも正確な縫合が信頼できることが重要であるため、この方法は適切ではない可能性があります。 しかし、このキットを使って練習することで、経験の浅い若い外科医でも深部縫合手術に慣れることができると期待されます。 固有の主観にもかかわらず、このトレーニングキットを使用して練習することにより、実際の手術で縫合を行う際のストレスが軽減され、縫合時間が短縮されたことがわかりました（データは示されていません）。

結論として、eTSS における硬膜縫合のためのシンプルで使いやすいトレーニング キットをわずかな費用で作成することに成功しました。 今後、このキットが広く普及し、多くの下垂体外科医が縫合術を実践し、下垂体外科のレベル向上に貢献することを願っております。 また、高級機種を使わずに手術器具の開発にも使用できることが期待されます。

この研究中に生成または分析されたすべてのデータは、この公開記事に含まれています。

服部裕也 ほか日本の全国入院患者データベースを用いた下垂体外科の疫学。 アクタ・ニューロチル。 (ウィーン) 162、1317–1323。 https://doi.org/10.1007/s00701-020-04270-4 (2020)。

論文 PubMed Google Scholar

北野 M. および種田 M. 拡張経蝶形骨手術における大きな硬膜欠損の水密閉鎖のための硬膜下パッチ移植技術。 脳神経外科 54、653–660。 https://doi.org/10.1227/01.neu.0000108780.72365.dc (2004) (議論 660–651)。

論文 PubMed Google Scholar

Leng, LZ、Brown, S.、Anand, VK & Schwartz, TH ミニマルアクセス内視鏡頭蓋底手術における「ガスケットシール」水密閉鎖。 脳神経外科 62、ONSE342-343。 https://doi.org/10.1227/01.neu.0000326017.84315.1f (2008) (議論 ONSE343)。

論文 PubMed Google Scholar

石井裕也 ほか内視鏡鼻内頭蓋底手術用の筋膜パッチワーク閉鎖。 脳神経外科。 黙示録38、551－556。 https://doi.org/10.1007/s10143-015-0614-6 (2015) (ディスカッション 556–557)。

論文 PubMed Google Scholar

Garcia-Navarro, V.、Anand, VK & Schwartz, TH 拡張鼻内内視鏡頭蓋底手術用のガスケットシール閉鎖：大規模な症例シリーズにおける有効性。 世界の脳神経外科。 80、563–568。 https://doi.org/10.1016/j.wneu.2011.08.034 (2013)。

論文 PubMed Google Scholar

登坂正人ほか拡張内視鏡的経蝶形骨経結核経平面アプローチのための単層筋膜パッチワーク閉鎖：深部縫合技術と予備結果。 世界の脳神経外科。 155、e271–e284。 https://doi.org/10.1016/j.wneu.2021.08.051 (2021)。

論文 PubMed Google Scholar

原 哲 他内視鏡鼻内手術中の脳脊髄液漏出に対する粘膜弁と組み合わせた縫合技術を使用した頭蓋底修復術。 世界の脳神経外科。 84、1887 ～ 1893 年。 https://doi.org/10.1016/j.wneu.2015.08.025 (2015)。

論文 PubMed Google Scholar

ハダッド、G.ら。 内視鏡による拡張鼻内アプローチ後の新しい再建技術: 血管茎鼻中隔皮弁。 喉頭鏡 116、1882 ～ 1886 年。 https://doi.org/10.1097/01.mlg.0000234933.37779.e4 (2006)。

論文 PubMed Google Scholar

カッサム、AB et al. 有茎鼻中隔皮弁を使用した頭蓋底の内視鏡的再建。 脳神経外科 63、ONS44-52。 https://doi.org/10.1227/01.neu.0000297074.13423.f5 (2008) (議論 ONS52–43)。

論文 PubMed Google Scholar

堀口 和也 ほか鼻中隔皮弁を使用した内視鏡的鼻内頭蓋底再建術：手術結果と以前の再建術との比較。 脳神経外科。 黙示録33、235－241。 https://doi.org/10.1007/s10143-010-0247-8 (2010) (ディスカッション 241)。

論文 PubMed Google Scholar

マッコール、エドら。 内視鏡による頭蓋底手術後の鼻中隔皮弁を使用した再建プロトコルの長期有効性。 世界の脳神経外科。 81、136–143。 https://doi.org/10.1016/j.wneu.2012.08.011 (2014)。

論文 PubMed Google Scholar

Teramoto, S.、Tahara, S.、Hattori, Y.、Morita, A. 内視鏡的鼻腔内アプローチによる改良型非貫通クリップ装置を使用した頭蓋底硬膜閉鎖術: テクニカル ノート。 ニューロール。 医学。 チル。 (東京) 60, 514–519。 https://doi.org/10.2176/nmc.tn.2020-0103 (2020)。

論文 PubMed Google Scholar

Wong, J.、Bhattacharya, G.、Vance, SJ、Bistolarides, P. & Merchant, AM 外科教育用の低コスト腹腔鏡シミュレーターの構築と検証。 Ｊ．Ｓｕｒｇ． 教育する。 70、443–450。 https://doi.org/10.1016/j.jsurg.2013.02.004 (2013)。

論文 PubMed Google Scholar

キャバン、AM et al. 居住者教育用のモジュールとして折りたたみ式ボックストレーナーを使用。 ヨハネ 17, 440–444。 https://doi.org/10.4293/108680813x13693422521430 (2013)。

論文 PubMed PubMed Central Google Scholar

徳安 哲 ほか鉗子操作の感覚を追求した内視鏡手術用トレーニングシステム。 J.ロボット。 メカトロン。 30、772–780 (2018)。

記事 Google Scholar

Xie, T.、Zhang, X.、Gu, Y.、Sun, C. & Liu, T. 内視鏡鼻内手術中の縫合および結び目技術を使用した頭蓋底修復のための低コストの段階的トレーニング モデル。 ユーロ。 アーチ。 耳鼻咽喉科。 275、2187–2192。 https://doi.org/10.1007/s00405-018-5024-2 (2018)。

論文 PubMed Google Scholar

奥田 哲 ほか内視鏡下鼻内経蝶形骨手術の鶏卵と頭蓋骨モデルは、研修生の穴あけスキルを向上させます。 Acta Neurochir (ウィーン) 156、1403–1407。 https://doi.org/10.1007/s00701-014-2035-7 (2014)。

論文 PubMed Google Scholar

清藤 伸 ほか統合された3次元コンピュータグラフィックス人体頭部モデルの開発。 オペラ。 脳神経外科。 (ヘイガーズタウン) 20、565–574。 https://doi.org/10.1093/ons/opab012 (2021)。

論文 PubMed Google Scholar

エレディア・ペレス、SA et al. ロボットによる経蝶形骨脳腫瘍切除術の仮想現実シミュレーション: マスター/スレーブ システムにおける動的モーション スケーリングの評価。 内部。 J.Med. ロボット。 15、e1953。 https://doi.org/10.1002/rcs.1953 (2019)。

論文 PubMed Google Scholar

Shen、Z.ら。 内視鏡下鼻内経蝶形骨下垂体手術用の 3D プリントモデルの製造手順。 テクノロジー。 ヘルスケア 28、131–150。 https://doi.org/10.3233/thc-209014 (2020)。

論文 PubMed PubMed Central Google Scholar

ウェン、G.ら。 基本的な操作スキルを向上させるための、内視鏡下鼻内経蝶形骨手術用の実践的な 3D プリント シミュレーター。 チャイルズ・ネルフ。 システム。 32、1109–1116。 https://doi.org/10.1007/s00381-016-3051-0 (2016)。

論文 PubMed Google Scholar

石井裕子、田原晋、大山和也、北村拓也、寺本亜紀 簡単なスリップノット: 深い縫合糸のための新しい簡単な結び方技術。 アクタ・ニューロチル。 (ウィーン) 153、1543 ～ 1545 年。 https://doi.org/10.1007/s00701-011-0988-3 (2011)。

論文 PubMed Google Scholar

Marinho, MM、Harada, K.、Morita, A.、Mitsuishi, M. SmartArm: 制約された作業スペース向けの多用途手術ロボット システムの統合と検証。 内部。 J.Med. ロボット 16、e2053。 https://doi.org/10.1002/rcs.2053 (2020)。

論文 PubMed Google Scholar

森田 明 他医用工学と微小脳神経外科: 応用と将来。 ニューロール。 医学。 チル。 (東京) 56, 641–652。 https://doi.org/10.2176/nmc.ra.2016-0107 (2016)。

論文 PubMed Google Scholar

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この研究は、JFE（日本内視鏡研究推進財団）助成金の助成を受けて行われました。 著者らは、図 1 と図 6 の作成に BioRender (https://biorender.com) を使用しました。

服部勇次郎氏と石坂英太郎氏も同様に貢献しました。

〒113-8603 東京都文京区千駄木1-1-5 日本医科大学大学院医学系研究科 脳神経外科学

Yujiro Hattori, Eitaro Ishisaka, Shigeyuki Tahara, Koji Suzuki & Akio Morita

日本医科大学大学院医学系研究科解剖神経生物学分野

Yujiro Hattori

順天堂大学医学部脳神経外科

Shinichiro Teramoto

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概念化、YH および EI。 方法論、YH、EI、S.Ta.、KS、S.Te. 執筆 - オリジナルおよび最終草案の準備、YH および EI。 執筆—レビュー＆編集、S.Ta. そしてS.Te。 監修、AM 著者全員が原稿をレビューしました。

服部勇次郎氏への対応。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガー ネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

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転載と許可

服部裕也、石坂英治、田原真司 ほか内視鏡下経鼻下垂体・頭蓋底手術における硬膜縫合術の低コストでシンプルで使いやすいトレーニングキットを開発。 Sci Rep 13、6073 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-32311-2

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受信日: 2022 年 7 月 3 日

受理日: 2023 年 3 月 25 日

公開日: 2023 年 4 月 13 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-32311-2

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