Neurological Surgery 脳神経外科44巻8号

2016年08月発行

研究

緊急クリッピング術に対応した脳動脈瘤立体モデルの作製

著者： 紺野武彦¹ 益子敏弘¹ 小熊啓文¹ 金子直樹¹ 大谷啓介¹² 渡辺英寿¹

所属機関： ¹自治医科大学医学部脳神経外科 ²青森県立中央病院脳神経外科

ページ範囲：P.651 - P.660

Ⅰ．はじめに
　脳動脈瘤手術では，術前画像で脳動脈瘤と周囲の血管との解剖学的構造を知ることが必須である．古くから行われている脳血管撮影に加え，今日ではコンピュータ技術の発達により3-dimensional computed tomography angiography（3D-CTA), magnetic resonance angiography（MRA), 3-dimensional rotational angiography（3D-RA）などのコンピュータグラフィックス（CG）が容易に得られるようになり，術前画像として欠かせないものとなっている．さらに，CGの発展としてバーチャルリアリティ（VR）技術を利用した術前シミュレーションや手術トレーニング方法も報告されている^7,9)．
　しかし，CGの3次元投射画像から立体的な血管構造を把握するためには，コンピュータ上で回転や移動，サイズ変更などをマウス操作で行う必要があり，複雑な立体構造を直感的に把握できるとは言いがたい．また，偏光メガネやVR端末ゴーグルを利用した立体視手法も存在するが，真の立体感に乏しい．われわれは立体構造を直感的に把握するためには，視覚だけでなく触覚など複数の知覚を動員し，それらが相互に関与することで理解ができる「真の立体」が有用と考えている⁶⁾．
　画像データから迅速に立体モデルを作製する技術はrapid prototyping（RP）と呼ばれ，医療分野においてもさまざまな目的で使用されている⁴⁾．RPにはいくつかの方法があるが，最近ではABSなどの樹脂を用いた熱溶解積層方式の3Dプリンターの低価格化が進み，パーソナルユースでも注目されている²⁾．
　RP技術を脳動脈瘤手術シミュレーションに用いた報告はいくつかみられるが^1,3,10,11)，作製を外部業者に委託するため数日から数週間の時間を要することと，費用も高額であることから，時間に余裕のある待機手術には対応できても緊急性の高い破裂脳動脈瘤手術には対応困難であった．そこで本研究では，低価格で導入しやすい小型3Dプリンターを使用して自施設内で立体モデルを作製し，さらには作製時間を短縮させる工夫も加えて，より早くモデルを得ることができるシステムを構築した．このシステムで脳動脈瘤立体モデルを作製し，破裂脳動脈瘤緊急手術への臨床応用を試みるとともに有用性を検討した．

参考文献

1) D'Urso PS, Thompson RG, Atkinson RL, Weidmann MJ, Redmond MJ, Hall BI, Jeavons SJ, Benson MD, Earwaker WJ：Cerebrovascular biomodelling：a technical note. Surg Neurol 52：490-500, 1999

2) 土井章男：医工連携を歩く［第35回］3Dプリンタの造形技術と医療分野への応用．映像情報Medical 45：1004-1011, 2013

3) Kimura T, Morita A, Nishimura K, Aiyama H, Itoh H, Fukaya S, Sora S, Ochiai C：Simulation of and training for cerebral aneurysm clipping with 3-dimensional models. Neurosurgery 65：719-725；discussion 725-726, 2009

4) 小林正弘，中島龍夫：ラピッドプロトタイピングの医療への応用．精密工学会誌70：179-182, 2004

5) Mashiko T, Otani K, Kawano R, Konno T, Kaneko N, Ito Y, Watanabe E：Development of three-dimensional hollow elastic model for cerebral aneurysm clipping simulation enabling rapid and low-cost prototyping. World Neurosurg 83：351-361, 2015

6) 森　健策：Ⅲ．オートプシー・イメージング（Ai）における教育・研修の取り組み12．3Dプリンタによる臓器モデル作製—作製方法から診断応用法まで．インナービジョン29：71-73, 2014

7) Stadie AT, Kockro RA, Reisch R, Tropine A, Boor S, Stoeter P, Perneczky A：Virtual reality system for planning minimally invasive neurosurgery. Technical note. J Neurosurg 108：382-394, 2008

8) 渡辺英寿，益子敏弘：3Dプリンターによるデジタルものづくり入門（その4）動脈瘤・血管モデルと脳モデル．脳外速報24：90-93, 2014

9) Wong GK, Zhu CX, Ahuja AT, Poon WS：Craniotomy and clipping of intracranial aneurysm in a stereoscopic virtual reality environment. Neurosurgery 61：564-568；discussion 568-569, 2007

10) Wurm G, Tomancok B, Pogady P, Holl K, Trenkler J：Cerebrovascular stereolithographic biomodeling for aneurysm surgery. Technical note. J Neurosurg 100：139-145, 2004

11) Wurm G, Lehner M, Tomancok B, Kleiser R, Nussbaumer K：Cerebrovascular biomodeling for aneurysm surgery：simulation-based training by means of rapid prototyping technologies. Surg Innov 18：294-306, 2011