StereoAim ST4000　位置決め機能搭載 ステレオタキシック装置 StereoAim ST4000

PopNeuron社のStereoAim ST4000は、小動物研究のための位置決め機能付ステレオタキシック装置です。ヘキサポッド機構による高い安定性と位置決め精度を実現し、より正確な脳内のターゲッティングを行うことができます。 機械的機構を全てステージの下に集約した設計により、動物が常に最上部に設置されます。研究者の作業スペースが広がり、カルシウムイメージングや多光子顕微鏡など、上方に大型機器を組み合わせた実験にも最適です。ヒーティング機能付トッププレートは、イヤーバー／バイトバー／ヘッドポストなど多様な固定方法に対応します。 さらに、スマートフォンで頭蓋の画像10〜20枚撮影するだけで、画像をPCへ自動送信し、頭蓋表面を3D再構成します。3Dアルゴリズムにより自動で頭蓋をフラットにするため、マニュアル調整や麻酔時間、失敗リスクを大幅に低減します。 StereoAim ST4000は、精密性・再現性・作業効率を1台に集約した次世代のステレオタキシック装置です。

特徴

• 自動化された迅速なスカルフラット（頭蓋の水平出し）が可能
• 最新のコンピュータビジョン技術と3D再構成技術を搭載
• スマートフォンで撮影した画像から3D頭部画像の再構成が可能
• 高精度でのスカルフラット後、目的の脳領域を容易にターゲット可能
• 定位座標（stereotaxic coordinates）をソフトウェアに入力可能
• ヘキサポッド設計により、最大荷重10kgまで可能
• トッププレートにヒーティング機能を標準装備

アクセサリー

ベースプレート （Large、Small）

アルミニウム製ベースプレートは、ステレオタキシック装置用の汎用性に優れたプレートです。精密加工されたブレッドボード設計と、規格化されたねじ穴グリッドにより、各種機器をフレキシブルに設置することができます。

堅牢なプラットフォームにより、マニピュレーター、センサー、イメージング装置、各種専用機器などを、必要な場所へ正確に配置・固定できます。高剛性の高品質アルミニウムで製作されており、優れた安定性を確保しつつ、無菌手術環境に求められる滅菌・清拭手順にも対応します。

ブレッドボード構造により、作業空間はカスタマイズ可能なエコシステムとなり、手技要件の変化、新しい機器の組み合わせ、術者それぞれの好みに合わせて柔軟にアレンジできます。

（穴規格： 1/4-20）

ダイナミックアームレスト

Dynamic StereoAim Armrest（ダイナミック・ステレオエイム アームレスト）は、繊細な手技における腕の疲労を軽減し、手技の精度を高めるために設計された、安定性と人間工学を両立したサポートプラットフォームです。術者の前腕を、ボールベアリング機構で調整可能なクレードルにより支え、手の震えや筋負担を抑制しながら、ミリメートル精度のナビゲーションに不可欠な安定した手のコントロールを維持します。

本アームレストはアルミニウム製で、軽量でありながら優れた耐久性を備えています。さらに完全に消毒可能な構造のため、手技間の徹底した洗浄・消毒が行え、無菌管理基準の維持に貢献します。

術者の腕を快適で解剖学的に自然な位置に固定することで、精度を損なうことなく長時間の手技を可能にします。その結果、手術精度の向上、術者疲労の低減、そして複雑なステレオタキシック介入においても、器具操作の安定性を一貫して確保し、より良いアウトカムへつなげます。

ダイナミックアームレストはボールベアリングジョイントで角度調整ができ、術者の腕を快適に支えるU字型クレードルを備えています。

スタティックアームレスト

StereoAim Static Armrest（ステレオエイム スタティック　アームレスト）は、繊細な手技における腕の疲労を軽減し、手術精度を高めるために設計された、安定性と人間工学を両立したサポートプラットフォームです。術者の前腕を最適な位置で支えることで、ミリメートル精度の手術に不可欠な安定した手のコントロールを維持しつつ、手の震えや筋負担を低減します。

本アームレストはアルミニウム製で、軽量でありながら優れた耐久性を備えています。さらに完全に消毒可能な構造のため、手技間の徹底した洗浄・消毒が行え、無菌管理基準の維持に貢献します。

術者の腕を解剖学的に自然な位置で支持することで、精度を損なうことなく長時間の手技を可能にします。その結果、複雑なステレオタキシック介入においても器具操作の安定性を一貫して確保し、手術精度の向上、術者疲労の低減、アウトカムの改善へとつながります。

本スタティックアームレストの先端は固定のボール型の構造を採用しています。

ステレオタキシック装置（定位脳手術装置）とは？

生体の動物や人間において、脳のごく小さな領域を確実かつ高精度に見つけて狙うことは容易ではありません。脳は均一な一つの器官ではなく、異なる役割を担う多くの区画（サブディビジョン）から成り立っています。視覚・聴覚・嗅覚に関わる領域、運動を制御する領域、複雑な思考を司る領域など、多種多様な領域が存在します。

これらの多くは非常に小さく、たとえばラットやマウスでは1ミリメートルにも満たないことがあります。また、目的の領域が脳の深部に位置し、まったく別の機能を担う複数の脳領域の下に埋もれている場合もあります。そのため、電極、注入用ピペット、光ファイバーなどのツールで特定の標的領域を狙うには、極めて高い精度が求められます。場所によっては、ツールの角度がわずか1度ずれただけで標的領域を完全に外してしまうことさえあります。意図した標的を外すと、ツールが本来とは異なる脳領域に到達し、想定していた機能とはまったく別の機能を持つ領域に置かれてしまう可能性があります。

ステレオタキシック装置は、このような脳領域の正確なターゲティングを支援するためのツールです。最も一般的な方法は、頭蓋骨外側のランドマーク（骨縫合など）と、頭蓋内の脳領域の位置との間に確立されている対応関係を利用します。頭蓋上面で最もよく用いられる2つのランドマークはブレグマ（Bregma）とラムダ（Lambda）です。

一般的な神経外科的手技では、研究者は動物の頭部を確実に固定するステレオタキシック装置を用います。ブレグマとラムダを外科的に露出させ、両者が同一の水平面上にくるように調整して**「スカルフラット（skull-flat）」を行います。多くの場合、これに加えて頭蓋の内外側（左右）方向（medio-lateral）の水平出しも含まれます。実際には、ブレグマとラムダのZ座標**を（多くは手動で）測定し、その後マニピュレーターで（手動の）調整を行います。十分な精度に達するまで、測定と調整を何度も繰り返す必要があります。その後、標的脳領域はスカルフラットを基準として記述されます。たとえば「x度回転させ、この位置に穿孔し、ツールをxxマイクロメートル進める」という方法です。

従来型ステレオタキシック装置の課題

この従来手法にはいくつかの課題があります。まず、マニュアルでの調整に相当な時間を要する点です。これは動物が麻酔下に置かれる時間の増加につながり、結果として手技中の死亡率にも影響します。また、多くの装置は完全な手動式で、マニピュレーターを手で動かす必要があります。そのため、微小な揺れ（ジッター）、摩擦、慣性が入り込み、完全なスカルフラット（頭蓋水平）を達成することは非常に困難です。

さらに、スカルフラットを行った後は標的脳領域の座標が必要になります。つまり、その種・年齢・系統において、同じ脳領域を狙った実績（データの蓄積）が求められます。しかし、これは多くの種や年齢群では存在しないことがほとんどで、その場合はパイロット試験で座標を決定しなければなりません。

最後に、たとえアトラス（脳地図）システムや座標が利用できたとしても、アトラスの仮想座標系における位置を、生体脳上の対応座標へ変換する手法は**未成熟（原始的）**です。このような高度な技術の欠如は、ステレオタキシー的に比較的単純な介入（例：背側アプローチで大きな皮質領域を狙う）であれば許容できる場合もあります。しかし、小さく深部にある脳領域を標的とする多くの実験では、失敗率が大きくなり得るため許容できません。

たとえ研究室が比較的高い成功率で目的領域を狙える技術を持っていたとしても（例：非常に熟練したメンバーがいる場合）、その成功が特定の個人の「職人技」や“魔法の手”に依存してしまうのは問題です。これは、当該人物にアクセスできない他のラボにとって再現性を大きく損なうことになります。さらに同じラボであっても、その人物が離れた途端に、自分たちの実験結果の再現が難しくなる可能性があります。

StereoAim ST4000は、これらの課題をどのように克服するのか

PopNeuronのST4000ステレオタキシック装置は、小動物用途のハイエンド半自動システムであり、従来のマニュアル機の弱点を補い、問題の多くを解決しました。

本装置の最大の特徴は、ヘキサポッド（スチュワート・プラットフォーム）です。ヘキサポッドは、動物の頭蓋を確実に固定するための複数のアタッチメント（イヤーバー、バイトバー、ヘッドポスト）に対応し、ヒートパッドも統合しています。6軸による制御で、動物を安定かつ高精度に位置決めでき、自動スカルフラット（頭蓋水平出し）を実現します。

3D再構成アルゴリズムが、頭蓋および頭蓋位置を数百のランドマークに基づいて解析し、再構成された頭蓋がスカルフラットに対してどの位置にあるかを算出します。続いて、その計算結果に基づきヘキサポッドを駆動し、動物をスカルフラット位置へ移動させます。

このように、スカルフラットはわずか数秒で自動的に完了し、1〜2点のランドマークではなく、数百点の解析に基づいて行われます。

セットアップ例