JP2018072393A - 硬膜モデル - Google Patents
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Abstract
Description
ところで、人体の硬膜は、繊維質であり、特定のある方向では固く、特定のある方向では柔軟であるという異方性を示す。従来から、硬膜モデルが検討されているが、硬膜モデルでは、異方性を再現するために硬さの分布を工夫したものがある。
そして、この硬膜モデルは、従来の硬膜モデルよりも生体膜に類似しているという事実を見いだした。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。すなわち、本発明の硬膜モデルは、繊維を含むシート体に、シリコーンを付着させた硬膜モデルである。
本発明の硬膜モデルにおいて、前記シート体の繊維が主に所定方向に配向していることが好ましい。このようにすると、人体の硬膜の異方性が再現できる。
ここで、「繊維が主に所定方向に配向している」とは、繊維体が観察可能な倍率で光学顕微鏡を用いてシート体を観察した場合に、視野に見える複数の繊維のうち半数以上が略同じ特定方向に向いて配向していることを意味する。
このように主たる配向方向の異なる複数の繊維シートを重ねると、人体の硬膜モデルとしての再現性を高めることができる。
本発明の硬膜モデルにおいて、3次元形状を形成するために展開図状にされている態様を採用できる。この硬膜モデルは、組み立てることにより3次元の形状にできるから、より、忠実に硬膜を再現できる。
本発明の硬膜モデルは、3次元型の外面に、繊維を含むシート体を押し当てた状態で、前記シート体の周りにシリコーンを付着させて固める硬膜モデルの製造方法により製造できる。この製造方法によれば、3次元の形状を有する硬膜モデルを容易に製造できる。
本発明は、繊維を含むシート体に、シリコーンを付着させた硬膜モデルである。
シート体は、繊維を含んでいる。このシート体は、単独又は2種以上(複数の)の繊維シートからなるものであってもよい。繊維シートに用いる繊維の材質は、特に限定されない。繊維の材質は、例えば、天然有機物繊維、合成樹脂繊維、無機質繊維等が挙げられる。天然有機物繊維としては、セルロース、パルプ、羊毛等が挙げられる。合成樹脂繊維としては、アクリル、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、レーヨン、アセテート、ビニロン、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。無機質繊維としては、ガラス、石綿、チタン酸カリウム、アルミナ、シリカ、炭素等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
繊維シートとしては、例えば、織布、不織布、編布等が用いられる。
繊維シートとしては、セルロースを含有する紙が好ましく、紙としては、和紙、上質紙、クラフト紙、クレープ紙が好適に挙げられる。特に、クレープ紙を用いることが好ましい。紙を用いた硬膜モデルは、縫合することが可能であり、手術手技のトレーニング用として有用である。
ここで、「繊維の主たる配向方向」とは、繊維体が観察可能な倍率で光学顕微鏡にて繊維シートを観察した場合に、視野に見える複数の繊維のうち半数以上が向いている特定の配向方向を意味する。
筋状の凹凸がシート体の略全面に形成されていることが好ましい。略全面に筋状の凹凸が形成されることで、硬膜モデルの広い範囲において異方性を再現できるからである。
この観点からは、シート体には、複数の凹凸が形成された紙が好ましく、例えば、クレープ紙が好適に用いられる。
シリコーンは、結合の主骨格にケイ素と酸素が交互に結びついたシロキサン結合(Si−O−Si)を有し、そこに有機基が結びついた樹脂である。例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)が好適に用いられる。
硬膜モデルの厚さは、シート体とシリコーンとの合計の厚さとなる。この硬膜モデルの厚さは、特に限定されない。硬膜モデルの厚さは、例えば100〜1000μm、好ましくは400〜600μmとすることができる。この範囲では、人体の硬膜モデルとしての再現性が高くなる。なお、硬膜モデルの厚さは、硬膜モデルを切断した際の断面を光学顕微鏡で観察することにより求められる。
〔硬膜モデルの形状〕
硬膜モデルの形状は、特に限定されない。硬膜モデルの形状は、モデルとする硬膜の部位の形状を考慮して適宜選択できる。例えば、鼻中隔モデルの形状にすることもできる。
〔硬膜モデルのその他の成分〕
硬膜モデルには、適宜、その他の成分を含有させることができる。例えば、着色剤を含有させることができる。着色剤を含有させることで、人体の硬膜に近い色とすることができ、モデルとしての再現性を向上させることができる。
本発明の硬膜モデルの製造方法は特に限定されない。例えば次の方法を好適に採用することができる。容器内にシート体を置き、容器内にポリジメチルシロキサンに硬化剤を加えたものを流し込んで、硬化させる製造方法を採用することができる。
また、次の方法も採用することができる。3次元型の外面に、シート体を押し当てた状態で、シリコーンをシート体の周りに流し込み固める製造方法も採用することができる。この製造方法によれば、3次元的な硬膜モデルを容易に得ることができる。
本実施形態に係る硬膜モデルは、実際の硬膜モデルと特性が類似する。よって、手術シミュレーション等に有用である。
本実施形態に係る硬膜モデルは、より生体膜に類似した特性を有し、さらに、簡便な作製手順で作製可能であり、保管が容易で、しかも、十分な耐久性を有する。
1.実施例1
<硬膜モデルの作製>
以下の手順により、硬膜モデルを作製した。
シリコーン樹脂としては、ポリジメチルシロキサン(PDMS)を用いた。具体的な作成手順は、次のようである。まず、SILPOT184(東レダウコーニング社)とCATALYST SILPOT184(東レダウコーニング社)とを10:1(質量比)の割合で混合し、撹拌した。
一方、平らな底面を有する容器内にクレープ紙(シングレックス社製、商品名クレープペーパー)を一枚入れた。この容器内にPDMS溶液を流し込んだ。この状態で、室温で約1日間保管して、PDMSを硬化させた。このようにして、図1〜図3に示す、クレープ紙にシリコーンが付着した硬膜モデルを作製した。
(外観)
図1〜図3に硬膜モデルの写真を示す。図1は、硬膜モデルの外観を示す写真である。図1では、符号1はクレープ紙を示し、符号3はPDMSを示す。本実施例の硬膜モデルでは、透明なPDMSを通して、内部のクレープ紙が透けて見えている。図2は、図1を拡大した写真である。図2の符号5は、1枚のクレープ紙とPDMSが複合された状態を示している。クレープ紙の繊維が主に特定方向、すなわち、図2の上下方向に配向していることが確認できる。図3は、硬膜モデルの断面を示す写真である。図3では、符号1はクレープ紙を示し、符号3はPDMSを示す。クレープ紙の表面に透明なPDMSが付着している様子が観察される。
手術経験のある医師により、実施例1の硬膜モデルを評価した。実施例1の硬膜モデルは、縫合することが可能であり、手術手技のトレーニング用として適しているとの評価であった。すなわち、手術シミュレータで用いるために必要な手技に耐え得るとの評価であった。また、実施例1の硬膜モデルは、一定の方向(図1〜図2における左右方向)に伸びやすく、一定方向(図1〜図2における上下方向)に伸びにくい性質を有していた。この伸びやすい方向は、クレープ紙の繊維が主に配向している方向に交差した方向であった。このように、実施例1の硬膜モデルは、異方性を有していた。
図9〜11には、実際の手術器具を用いて官能試験を行い、3名の医師にアンケートを行った結果を示す。評価は各項目について5段階であり、数字の大きい方が良い評価を示す。アンケートの結果、本実施例の硬膜モデルは、従来の硬膜モデルと比べて、手術手技のトレーニング用に適しているとの高い評価であった。
<硬膜モデルの作製>
クレープ紙を2枚重ねて用いた以外は、実施例1と同様にして硬膜モデルを作製した。なお、一のクレープ紙の繊維の主たる配向方向と、他のクレープ紙の繊維の主たる配向方向とは、交差するように(略直角に)した。
(外観)
図4に拡大写真を示す。図4の符号7は、2枚のクレープ紙とPDMSが複合された状態を示している。倍率は、図2と同様である。図4では、クレープ紙の繊維が交差する2方向に配向していること、すなわち、図4の上下方向に配向した繊維と、左右方向に配向した繊維とが存在することを確認できる。
(官能評価)
手術経験のある医師により、実施例2の硬膜モデルを評価した。実施例2の硬膜モデルは、縫合することが可能であり、手術手技のトレーニング用として適しているとの評価であった。すなわち、手術シミュレータで用いるために必要な手技に耐え得るとの評価であった。また、実施例2の硬膜モデルは、いずれの方向にも伸びにくい性質を有していた。
<硬膜モデルの作製>
以下の手順により、硬膜モデルを作製した。その様子を図5に示す。図5に示すように、油粘土11により型を作製した。この型は、凹部を有しており、この凹部の形状は、頭蓋モデル9の前面又は後面の凸形状に沿ったものである。なお、符号13は、アクリル板を示す。型の凹部に、頭蓋モデルの前面又は後面を合わせると、両者の間に0.1〜1mmの隙間ができるようにした。
型にクレープ紙(シングレックス社製、商品名クレープペーパー)一枚と、実施例1と同様にして調製したPDMS溶液とを入れた。そして、頭蓋モデルを、型の凹部に押しつけるようにした。この状態で、60〜80℃の雰囲気で30〜60分間加熱して、PDMSを硬化させた。このようにして、図5の符号5で示す、クレープ紙にシリコーン(PDMS)が付着した3次元の硬膜モデルが作製された。
<硬膜モデルの評価>
図5に示す3次元の硬膜モデルは、表面に皺が入るものの触った感触が人体の硬膜と類似していた。
<硬膜モデルの作製>
以下の手順により、硬膜モデルを作製した。
まず、作製する3次元の硬膜モデルの形状をコンピュータグラフィックによって描いた(図6参照)。そして、これから、図7に示す展開図を得た。この展開図の形状をしたクレープ紙(シングレックス社製、商品名クレープペーパー)を用意し、このクレープ紙を用いて、実施例1と同様にして、クレープ紙にシリコーンが付着した硬膜モデルを作製した。更に、硬膜モデルを組み立てて、図8に示す立体的な硬膜モデルに仕上げた。
なお、予め展開図の形状をしたクレープ紙を用いるのではなく、実施例1と同様に平面状(2次元状)の硬膜モデルを形成した後に、展開図の形状に切断等により加工してもよい。
<硬膜モデルの評価>
図8に示す3次元の硬膜モデルは、表面に皺が少ない硬膜モデルであった。この硬膜モデルは、触った感触が人体の硬膜と類似していた。
実施例に係る硬膜モデルは、実際の硬膜と特性が類似する。よって、手術シミュレータで用いるために必要な手技に耐えることができる。
本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。
この硬膜モデルを用いることで、手術のシミュレータへの応用が可能である。この硬膜モデルは、特に脳手術の際に切断したり、縫合したりする手技の練習用としての需要は高い。
また、手術用器具の性能評価をするためにも有用である。
3…PDMS
5…1枚のクレープ紙とPDMSが複合された状態
7…2枚のクレープ紙とPDMSが複合された状態
9…頭蓋モデル
11…油粘土
13…アクリル板
Claims (6)
- 繊維を含むシート体に、シリコーンを付着させた硬膜モデル。
- 前記シート体の繊維が主に所定方向に配向している請求項1に記載の硬膜モデル。
- 前記シート体は、複数の繊維シートが重なって形成されており、
前記複数の繊維シートのうちの一の繊維シートに含まれる繊維の主たる配向方向は、前記複数の繊維シートのうちの他の繊維シートに含まれる繊維の主たる配向方向と異なっている請求項1又は2に記載の硬膜モデル。 - 前記シート体の表面に筋状の凹凸が形成されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬膜モデル。
- 3次元形状を形成するための展開図状にされている請求項1〜4のいずれか1項に記載の硬膜モデル。
- 3次元型の外面に、繊維を含むシート体を押し当てた状態で、前記シート体の周りにシリコーンを付着させて固める硬膜モデルの製造方法。
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