JP6868239B2 - 硬膜モデル - Google Patents

Description

本発明は硬膜モデルに関する。

従来から、外科手術等の手技練習用には種々のモデルが提案されている。例えば、ハイドロゲル材料からなる層が複数積層した積層体からなる臓器モデルが提案されている（例えば特許文献１参照）。これは、手技練習用臓器モデルとして好適であることが開示されている。
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。

特開２０１６−６４７７号公報

しかしながら、従来から提案されている硬膜モデルでは、手術シミュレータ等で用いるために必要な手技に耐え得ることが不十分であり、更なる改良が求められていた。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、従来の硬膜モデルよりも実際の硬膜に特性が類似する硬膜モデルを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記従来技術を鑑み、鋭意研究を重ねた結果、シリコーンを用いた硬膜モデルを着想した。
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、手術シミュレータ等で用いるために必要な手技に耐え得る。

実施例１の硬膜モデルの写真である。 実施例１の硬膜モデルの拡大写真である。 実施例１の硬膜モデルの断面写真である。 実施例２の硬膜モデルの拡大写真である。 実施例３に用いた型の説明図及び写真と、実施例３の硬膜モデルの写真である。 実施例４の硬膜モデルの作製のために、コンピュータにより描いた立体図である。 実施例４の硬膜モデルの展開図である。 実施例４の硬膜モデルの写真である。（Ａ）は、正面からの写真を示す。 （Ｂ）は、背面からの写真を示す。（Ｃ）は、側面からの写真を示す。 医師Ａの官能試験の結果を示す表である。 医師Ｂの官能試験の結果を示す表である。 医師Ｃの官能試験の結果を示す表である。

本発明における好ましい実施の形態を説明する。
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。

本発明の硬膜モデルにおいて、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いてもよい。そして、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態様とすることができる。
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、前記シート体の表面に筋状の凹凸が形成されている態様を採用できる。このようにすると、人体の硬膜の異方性が再現できる。
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。

以下、本発明を詳しく説明する。
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〕
繊維を含むシートとしては、セルロースを含有する紙が用いられる。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。

シート体の厚さは、特に限定されない。シート体の厚さは、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、シート体の厚さは、シート体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。シート体が、複数の繊維シートからなる場合には、複数の繊維シートの厚さの合計をシート体の厚さとする。

シート体は、複数の繊維シートが重なって形成されている場合には、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が、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同じであっても異なっていてもよい。
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。

複数の繊維シートでは、一の繊維シートに含まれる繊維の主たる配向方向が、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ことが好ましい。主たる配向方向が異なっている態様とすると、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。例えば、２枚の繊維シートを用いた場合に、一の繊維シートの主たる配向方向と、他の繊維シートの主たる配向方向とがなす角を例えば３０度〜９０度にすることができる。このように、主たる配向方向を交差するようにすると、硬膜モデルの特定方向に対する伸びが抑えられる。

シート体の表面に筋状の凹凸が形成されていることが好ましい。筋状の凹凸によって、硬膜モデルの異方性がよりよく再現可能となる。
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。

シート体の形状は、特に限定されない。シート体は、例えば、３次元構造体の外面を覆う展開図状にすることができる。シート体を展開図状にし、このシート体にシリコーンを付着させて、組み立てることにより、３次元的な硬膜モデルを容易に得ることができる。

〔シリコーン〕
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〕
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。

〔硬膜モデルの製造方法〕
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。

〔本実施形態の硬膜モデルの効果〕
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。

以下、実施例により更に具体的に説明する。
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。

＜硬膜モデルの評価＞
（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。

（官能評価）
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。

２．実施例２
＜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。

＜硬膜モデルの評価＞
（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。

３．実施例３
＜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。

４．実施例４
＜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。

５．実施例の効果
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。

本発明の硬膜モデルは、針を膜に挿入し、糸の張力を張る際においても裂けることがなく、針の挿入感が実際の生体膜に近似するため、硬膜モデルとして非常に有用である。
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。

１…クレープ紙
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 (5)

1. 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って、
   前記シート体がセルロースを含有する紙であり、
   ３次元形状を形成するための展開図状にされている、硬膜モデル。
2. 前記紙が、和紙、上質紙、クラフト紙、及びクレープ紙からなる群より選択される、請求項１に記載の硬膜モデル。
3. 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又は請求項２に記載の硬膜モデル。
4. 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から請求項３のいずれか一項に記載の硬膜モデル。
5. 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から請求項４のいずれか一項に記載の硬膜モデル。

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