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1948年(昭和23年)青森県三戸郡五戸町生まれ。
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幼い時から絵が得意で、高校時代は美術の教師に東京藝術大学に進学し、画家を目指さないかと言われるほどだった。
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しかし高校時代には画家と飛行機を作る技術者という夢があり将来の進路に悩んでいた。
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そんな時に週刊誌の記事に「交通事故の多発により脳を損傷し死亡する人が多くなっており日本にはもっと優秀な脳外科医が必要」と書いてあったのを読み、脳外科医を目指した。
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1967年に北海道大学医学部に入学。
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1973年に北海道大学医学部卒業後に北海道大学医学部脳神経外科学教室に入局。
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その後道内の旭川、釧路、美唄などの関連施設で6年研修した。
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旭川赤十字病院で研修中は、毎晩顕微鏡を使いネズミの血管を縫う練習をした。
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その後函館の国立療養所に脳神経外科を新設するために赴任した。
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1980年、伊藤善太郎に弟子入りをするために国立療養所から秋田脳血管研究所へ転勤した。
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伊藤善太郎の死後1985年に、北海道大学に戻り脳神経外科助手になった。
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その後は、藤田保健衛生大学の佐野公俊に手術の相談や指導などを受けるようになる。
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そして旭川赤十字病院脳神経外科部長になり「人生を手術する」モットーに自分の力が必要と言われれば日本中の病院に足を運び、脳血管手術や脳腫瘍の摘出手術などを手がけ脳動脈瘤のクリッピング手術では年間300件・累計20,000近い手術を行い、「脳血管に関わる手術で日本一」「匠の手を持つ脳外科医」と呼ばれるようになって、全国から患者がくるようになった。
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(他方では、よきライバルである福島孝徳また絵の才能を生かし医学の専門書の脳手術のイラストや手術器具の開発にも力をいれ特に上山式ハサミは今や全国の脳外科医が使っており脳外科手術のイラストも医学の専門書に使われている。
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脳腫瘍の権威福島孝徳もTVで「もし僕が脳血管の手術を受けるなら上山先生にしてもらう」と話し上山医師の腕を認めている。
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2007年には福島孝徳記念脳脊髄クリニックの手術スタッフに加わる予定。