JPH0584169B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は擬似生体構造物、特に電磁波または超
音波を用いる医療（治療）の遂行に必要なフアン
トム（擬似生体構造物）に関する。 ＜従来の技術及び問題点＞ 従来より、電磁波（加温）療法、放射線治療、
超音波療法などの遂行に必要なフアントム（擬似
生体摸型）構造物として、動物の新鮮断層また
は、これを模したこんにやく、ゼラチン（ゼリ
ー）、寒天、ゴム、澱粉糊などが提案され、一部
は既に実用されているが、なお多くの難点が指摘
されている。 まず、これらの電磁波または超音波を用いる治
療におけるフアントム（擬似生体構造物）の必要
性を下記に要約する。 放射線を病巣へ到達させるにあたり、照射線源
と病巣間に介在する正常（健常）組織を無視でき
ない。介在組織が平坦で、均一厚みを呈する場合
は、介在組織による放射線の減衰をあらかじめ考
慮し、病巣領域へ、予測どおり所望線量を到達せ
しめることができる。しかし、体表面は一般に平
坦でないため、上記介在組織を均等減衰帯（一定
の厚みの平板）として近似できず、照射治療遂行
上の難点が生じる。この難点を克服するため、体
表面（介在組織表面）の平坦化が図られる。これ
には体表面近傍を圧縮変形せしめる平坦化法も一
応は考えられるが、体表面組織の変形成形（非侵
襲平坦化）に限度があり（その効果は乏しく）、
むしろ体表面（皮膚面）上へ擬似生体組織を補
い、これを自在に成形、構築して、病巣と線源を
結ぶ方向に対する垂直平面を形成させる方法が採
られる。したがつて、この場合、擬似生体組織と
しては、任意成形可能で、体表面に密着しうる、
しかも生体組織と同等の放射線減衰効果を示す材
料が望まれる。 また、放射線の体内減衰状況の詳細をあらかじ
め検討するための模型として、生体組織同様の放
射線特性の素材が望まれる。更には、超音波を用
いる治療（温熱療法）において、超音波放出端子
（探触子）を体表面へ接触させるにあたり、探触
子・皮膚面（体表面）間に介在する少量の気泡
（空気）により、超音波の大部分が反射されるた
め、探触子・皮膚面（体表面、組織表面）間に、
空気排除材を介在させる手法が採られるが、この
空気排除材として、探触子・皮膚面の双方に密着
し、しかも生体組織と同等の超音波特性（インピ
ーダンス）を有する素材が望まれる。 超音波、ラジオ波、マイクロ波などを照射する
癌の温熱療法において、照射時の体内病巣温度
を、41.5〜43℃に所定時間維持する必要がある
が、照射条件（周波数、照射時間）と体内各部位
の温度上昇との関係をあらかじめ知る必要上、生
体模型が望まれ、この場合、生体組織と同等の熱
特性を示す素材が切望されている。 このように、超音波または電磁波を用いる治療
における擬似生体行造物の必要性は周知である。
擬似生体構造物素材としては、層殺直後の動物組
織が挙げられるが、このような新鮮な組織を、所
望の都度、即刻入手するのは困難で、またこれを
入手後、冷所に保存しても、その電磁波物性また
は超音波物性が激しく変化する（H.F.
Bowman；Ann.Rev.BiophysBioeng.、４、43
（1975）、F.K.Storm et al.；Int.J.Rediation
Oncology Biol.Phys.、８、865（1982）、関谷富
男他（柄川順編）、“癌・温熱療法”p.39（1982）
篠原出版、田中邦男他、北大応電研報、29、(3)
174（1977）、山田芳文他、北大応電研報、29、(3)
184（1977）、R.V.Damadian；US ３、789、832
（1974））。したがつて、生体組織類似物性の天然
物または人工物が探索されてきた。 一般に、生体組織は電磁波物性および超音波物
性が水に似ることから（斉藤正男；“生体工学”
p.19、20、21、24、25（1985）コロナ社、菊池善
充；“超音波医学”p.7、p.69（1980）医学書院）、
水または高含水ゲルが擬似生体構造物素材として
提案された。例えば、放射線照射において、照射
面平坦化の目的から、皮膚面に水嚢（水封入袋）
を置き、また電磁波加熱、調音波加熱等において
も、空気排除（反射・散乱防止、インピーダンス
整合）の目的から、同じく皮膚面に水嚢が開かれ
るが、この場合、水嚢は変形、移動し易く、安定
操作に難がある。この欠点を克服するため、ゼリ
ー、こんにやく、寒天などの高含水ゲルが提案さ
れた。これらは96〜98％の水分を含むことから、
生体組織に類似の物性を示し、しかも一応の形状
補保持性をも具えるが、ゼリー（ゼラチン）は軟
弱で、形くずれし易い（近田伸一（日本電子機械
工業会編）、“医用超音波機器ハンドブツク”
p.242（1985）コロナ社）。寒天も、もろくて破損
し易く、こんにやくは、製作後の離漿に因る変形
（収縮）が激しい。また、これらはいずれも、生
体組織（軟組織・水分70〜80wt％）に比し、含
水率が過大であり、この点においても、必ずしも
満足できるものではない。生体類似性を更に高め
る目的から、これらの水の一部をｎ−プロピルア
ルコール、グリセリン、ポリエチレングリコー
ル、炭酸ナトリウム、グラフアイト粉などに置き
換える試みもあるが、このような調整を図るに
は、寒天、こんにやく等の天然物の品質が不安定
で、統一規格品の安定供給に難があることも指摘
されている（近田伸一（日本電子機械工業会編）、
“医用超音波機器ハンドブツク”p.242（1985））。 前期ゼラチンの形くずれを防ぐため、ホルマリ
ン、グルタルアルデヒドなどにより架橋する試み
もあるが（E.L.Madsen et al.；Ultrasound in
Med.Biol.、８、(4)381（1982）、E.L.Madsen et
al.；Mag.Res.Imag.１、135（1982）、E.L.
Madsen et al.；Am.Assoc.Phye.Med.、５、391
（1978））、この場合、不均質ゲル化（架橋）を招
き、一定品質の成形品は得難い。カラゲナン、ア
ルギン酸などの多糖類の高含水ゲルも、寒天同
様、機械的強度に劣る。 著名な合成系高含水ゲルとしてのポリアクリル
アミドは、含水率を生体等価（70〜85％）に調整
しうる利点はあるが（山崎達男；放射線研究、
13、92（1983））、ゲル化（ラジカル架橋）が均一
に進行し難く、均質成形品は得られない。また、
このゲル自体がもろく、ピンセツトなどを用いて
取り扱う場合に破損し易い。 このように、水嚢及び天然系ゲル、合成系ゲル
のいずれにも適切な構造物素材を求め難いことか
ら、むしろ水中へ患部を浸す水浸法が採用されて
おり、例えば乳癌の場合、腹臥位において、下垂
乳房を水槽中へ浸すことにより、乳房（表面）近
傍から空気泡を確実に排除し、ここへ超お波など
を照射する。この水浸法は、乳房、四肢、腹部、
胸部、頚部に適用しうるものの、大規模な水槽を
要するなど、実際の操作に不便であるほか、顔面
（頭部）、眼球、術中諸臓器などに適用し難い。 ＜発明の目的＞ 本発明は、生体組織と同等の超音波物性と電磁
波物性を具え、柔軟で、しかも非流動性の、破損
し難い高含水ゲルからなる物理治療（電磁波また
は超音波を用いる治療）用擬似生体構造物素材を
提供する。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明によれば、けん化度95モル％以上、平均
重量度1000以上のポリビニルアルコールの濃度が
8wt％を超え、50wt％以下の水溶液を、任意形状
の成型用鋳型へ注入後、これを−10℃以下の温度
に冷却・凍結・成型し、次にこれを解凍する一連
の凍結・解凍操作を反復して累積凍結回数を１〜
８とすることにより得られる高含水ゲル、もしく
は、上記冷却・凍結体を解凍させることなく、こ
れに、脱水率（凍結体の重量減少率）3wt％以上
の真空・部分脱水を施すことにより得られる高含
水ゲルからなる物理治療用擬似生体構造素材が提
案される。 以下、本発明を更に詳細に説明する。 本発明では、物理治療用擬似生体構造物素材
を、次に述べる特定処方による高含水ゲルを用い
て製作する。 本発明に用いるポリビニルアルコールは、その
けん化度が、95モル％以上、好ましくは98モル％
以上を要する。また、ポリビニルアルコールの重
合度は1000以上を要する。 本発明では、まず、前述のポリビニルアルコー
ルを含む水溶液を調合する。ポリビニルアルコー
ルの濃度としては、8wt％を超え50wt％以下とす
る。 本発明においては、上記ポリビニルアルコール
水溶液を人体模型または人体局部体表面の形状に
適合しうる所望の成形に適した鋳型へ注入し、冷
却、凍結後、これを解凍することにより、本発明
に供しうる高含水ゲルを得ることができる。ま
た、更に機械的強度に富む素材を望む場合は、上
記凍結・解凍操作を反復して、累積凍結回数を２
〜８とすることにより、本発明に供しうる高含水
ゲル（ゴム）を得ることができる。累積凍結回数
を高めるとともに、得られる高含水ゴムの硬度も
向上するが、累積凍結回数９以降は、その効果が
ほぼ消失すること（南部昌生、高分子加工、32、
523（1983））から、上述の２〜８が経済的である。 本発明では、前述の冷却・凍結後、これに凍
結・解凍操作を反復させる替りに、凍結体を解凍
させることなく、真空・部分脱水を施してもよ
い。この場合、脱水率（凍結体の重量減少率）が
高まるとともに、ゲルの機械的強度も向上する
が、脱水率を特に著しく高めて強固なゲルを得る
ことは必要でなく、脱水率3wt％以上、好ましく
は3wt％以上で35wt％以下にとどめるのが、ゲル
の形態保持性、加工性の観点から好ましい。 ここで言う真空・部分脱水は減圧で若干脱水す
ることで、減圧の度合は特に限定されないが、た
とえば１mmHg以下、好ましくは0.1mmHg以下、
さらには0.08mmHg以下で行なうことができる。
前記成型鋳型としては、前述のとおり、生体模型
あるいは局部体表面の形状に適合しうるなど、所
望の形状が得られることの他に、特に制約はない
が、マイクロ波、ラジオ波、γ線、Ｘ線、中性
子、レーザー光線、超音波などを用いる治療の実
情に応じ、適宜、厚み（均一度または厚みの分
布）、寸法、形状などを選定できる。 本発明においては、各種生体組織の含水率に準
じ、各種のゲルを得ることができる。ゲル含水率
は、当初のポリビニルアルコール水溶液（または
懸濁液）の調合組成に依存する。ポリビニルアル
コール水溶液（または懸濁液）を凍結後、これに
部分脱水を施した場合、この脱水量を考慮するこ
とにより、ゲル含水率が算出される。部分脱水操
作を省略し、単なる凍結・解凍（またはその反
復）により得たゲルについては、当初のポリビニ
ルアルコール水溶液（または懸濁液）が、そのま
まゲル化していることから、容易にゲル含水率が
算出される。 したがつて、本発明においては、各種生体組織
の含水率、即ち皮膚（51〜69％）、尿管（58％）、
項靭（58％）、アキレス腱（63％）、舌（60〜68
％）、前立線（69〜76％）、水晶体（67〜70％）、
肝臓（70〜77％）、胃（80％）、膵臓（75％）、小
腸（80％）、骨格筋（79〜80％）、子宮（80％）、
胸腺（82％）、膀胱（82％）、腎臓（78〜81％）な
どに準じ、それぞれの擬似生体構造物が製作さ
れ、それらの電磁物性（比誘電率（透電率）、導
電率、熱伝導度、比熱、硬度）及び超音波物性
（密度、音速）もまた、それぞれの生体組織にほ
ぼ合致する特長がある。上記に列挙した諸物性の
重要性は周知のとおりであるが、密度（生体軟組
織0.98×10³〜1.1×10³〔Kgｍ^-3〕）は、Ｘ線の透過
性を左右するほか、熱拡散係数と反比例する重要
因子であり、超音波速度、超音波の透過、反射、
減衰をも支配する（関谷富男他（柄川順編）；
“癌・温熱療法”p.32（1982）篠原出版、H.S.Ho
et al.；Trans.Microwave Theory.Tech.
MTT19、224（1971）、J.B.Leonard et al、；IEE
Trans.Biomed.Eng.、BME−31、533（1984）、F.
W.Kremkau（小林利次）；“超音波診断の原理と
演習”（1981）金芳堂）。硬度（体積弾性率、生体
軟組織2.6×10³Nｍ^-2）は、やはり超音波の反射、
透過、減衰を支配し、超音波速度が体積弾性率の
１／２乗に比例することなどがよく知られている。 比誘電率（生体軟組織10MHz領域で64〜200、
1GHz領域で30〜80）は電磁波の減衰、反射、イ
ンピーダンスを支配し、例えば、発熱損失量と比
例すること、電磁波透過密度が比誘電率の1/2乗
に比例することなどが著名である（柄川順編；
“癌・温熱療法”p.21、p.63（1982））。 導電率（生体軟組織10MHz領域で0.5〜0.9、1G
Hz領域で１〜２、10GHz領域で10〔ohm^-1m^-1〕）
は、やはり電磁波の減衰、透過性、インピーダン
スを支配し、例えば透過深度は導電率の−1/2乗
に比例する。 熱伝導度（生体軟組織1MHz領域で0.5〜1.3
〔Jm^-1s^-1K^-1〕、1GHz領域で0.48〜0.66
〔Jm^-1s^-1K^-1〕）は、電磁波照射の生体の発熱と
熱拡散を支配し、この場合の生体組織温度は熱伝
導度の1/2乗に比例する。 比熱（生体軟組織3.2〜3.7〔Jg^-1K^-1〕）も、同
じく、発熱、熱拡散を支配し、生体組織温度は比
熱の−1/2乗に比例する。 生体軟組織の上記諸項目の物性値は、いずれ
も、生体組織中の含水率により必然的に決定され
ている（生体組織の諸物性が概略、水に近似す
る）ことがよく知られている（斉藤正男；“生体
工学”p.19、p.20、p.27（1985）コロナ社、菊池善
充；“超音波医学”p.7、p.69（1980）医学書院）。
本発明に用いる擬似生体構造物素材も、多量の水
を含むことから、上記諸物性をほぼ満足するが、
本発明素材においては、生体軟組織の含水率（51
〜82wt％、通常70〜80wt％）に合致させうるこ
とから、単なる純水の場合より、更に生体類似性
に優れる。もつとも、生体内には、脂肪に富む組
織の存在することも周知である。脂肪分に富む組
織を模すには、当初のポリビニルアルコール水溶
液へ脂質を混入して均一に分散させれば良く、例
えば含水率40％の脂肪組織を模すには、含水率80
％のポリビニルアルコール水溶液へ等量のレシチ
ンまたはトリステアリンなどを分散させる。更に
脂肪分の多い組織を模すには、脂肪による擬似生
体構造物（ゲル）の形態保持性低下を避ける観点
から、モノステアリン、トリステアリンなどの固
形脂肪を加熱液化後、70℃以上に加熱したポリビ
ニルアルコール水溶液へ添加して、均一に懸濁さ
せ、次に本発明の凍結操作を施す。これにより、
含水率15〜30％の脂肪酸組織相当の擬似生体構造
物が得られ、しかも、その電磁波物性及び超音波
物性は、生体脂肪組織にほぼ合致する。 本発明においては、このようにして得た含水率
の異なる人体諸組織擬似構造物を互いに張り合わ
せ（て凍結す）ることができる。この場合、接着
剤としてシアノアクリレート系を用いることもで
きるが、好ましくは、接着面に、所望含水率のポ
リビニルアルコール水溶液を塗布して接合後、こ
れに凍結・解凍を施すのが至便である。 本発明においては、成型用鋳型をあらかじめ所
望どおり製作することにより、適切に形状のゲル
が得られるほか、任意形状のゲルを得た後、これ
をはさみまたは鋭利な刃物により裁断して、所望
形状とすることも差支えない。また、あらかじ
め、鋳型内に人骨などを埋め込むか、あるいは生
成したゲルへ灼熱した鉄製丸棒を差し込むことに
より得られる腔路へ人骨などを挿入して、生体骨
格を含む組織を模すことができるほか、ゲル内に
気管、食道、胃、膀胱、肺、鼻腔、口腔、血管、
尿管、尿道などを模した空間またあは水分貯留腔
を設けることができ、空気、貯留液、血液などに
よる電磁波または超音波の反射、散乱、透過、多
重反射状況を検討するための生体等価モデルとし
ての要件をも充足する。 本発明においては、ポリビニルアルコール単一
成分がゲル素材（ゲル化成分）として用いられ
る。しかし、ポリビニルアルコールのゲル化を阻
害しない成分を、必要に応じ共存させることは、
前述の油脂添加例に示すとおり、本発明に差支え
なく、その共存量としては、例えばポリビニルア
ルコールの1/2量以下とすることができる。 上述の、ポリビニルアルコールのゲル化を阻害
しない成分としては、例えばイソプロピルアルコ
ール、グリセリン、プロピレングリコール、エチ
ルアルコールなどのアルコール類、カゼイン、ゼ
ラチン、アルブミン等の蛋白質、レシチン、モノ
ステアリン、トリステアリンなどの脂質、グルコ
ース、寒天、カラゲナンなどの糖または多糖類、
ｐ−ヒドロキシ安息香酸ブチル、フタロシアニン
青、フラバンスロンなどの有機化合物、ニツケル
塩、マンガン塩、銅塩、鉄塩、グラフアイト、活
性炭、シリカ・アルミナ、ゼオライト、けい酸カ
ルシウムなどの無機化合物、無機塩、有機酸塩な
どのほか、電磁波物性の微調整剤として周知の、
ポリエチレン粉、アルミニウム粉、アセチレンブ
ラツク、炭酸ナトリウム、食塩など（A.W.
Guy；IEEE Trans.Microwave Theory Tech.、
MTT−19、205（1971）、J.B.Leonard et al.；
IEEE Trans.Biomed.Eng.、BME−31、533
（1984）、F.K.Storm et al.；Int.J.Radiation
Oncology Biol.Phys.８、865（1982）、E.L.
Madsen et al.；Med.Phys.５、391（1978）、M.
Michle et al.；Radiology、134、517（1980）、P.
E.Schuwert；Ultrasonics，275（1982）、日本電
子機械工業会；“医療超音波機器ハンドブツク”
（1985）コロナ社）をも挙げることができる。 本発明の擬似生体構造素材にこれらを配合する
には、これらを、そのまま、または水溶液あるい
は懸濁液としてあらかじめポリビニルアルコール
水溶液へ添加後、撹拌して均一に分散させ、しか
る後、前述の凍結及びその後の処理を施すことが
できる。 ＜発明の効果＞ 本発明の、擬似生体構造物素材は、50〜92wt
％に及ぶ水分を含み、皮膚、項靭（水分58〜61
％）から、肝臓、膀胱（水分78〜82％）に至る各
種生体組織の含水率を包括しうる。 本発明の擬似生体構造物素材はこのように、多
量の水を含むにもかかわらず、37℃においても形
態保持性を有し、所望形状に成型し、保存するこ
とができる。 本発明の擬似生体構造物素材は、多量の脂肪を
含有することができ、含水率の低い生体脂肪組織
を模すことが可能である。 本発明の擬似生体構造物素材は含水率を同じく
する生体組織にほぼ合致する物性（比誘電率、導
電率、密度、熱伝導度、比熱、硬度）を示すこと
から、電磁波、超音波などを用いる物理治療（Ｘ
線照射、γ線照射、超音波照射、中性子照射、レ
ーザー光照射、ラジオ波照射、マイクロ波照射）
における生体模擬構造物素材としての要件を充足
する。 本発明の擬似生体構造物素材は、柔軟性と可逆
弾性に富み、複雑な形状の体表面または術中の臓
器表面に合わせて成型するかぎり、これらの表面
に良く密着しうるうえ、生体軟組織類似の機械的
強度をも具えることから、所定部位へ反復貼布し
て使用できる。 本発明の擬似生体構造物素材は、クロルヘキシ
ジン、オスバンなどの消毒液またはγ線照射によ
り滅菌され、これによる素材の破壊、劣化をきた
さないことから、皮膚表面はもちろんのこと、術
中諸臓器にも貼用することができる。 本発明の擬似生体構造物素材は、単にポリビニ
ルアルコール水溶液に、低温領域の熱履歴を与え
ること、あるいは凍結・減圧処理することにより
容易に得られ、生体組織に有害な酸、アルカリ、
その他の化学試薬、架橋試薬などを全く用いな
い。したがつて、製品から有害物を除くための多
大の労力を要せず、しかも、生体組織に対して不
活性で、たとえ長期間生体内に埋植しても、周囲
組織に異物反応、細胞浸潤、炎症などを認めない
ことから、皮膚表面はもちろんのこと、術中諸臓
器にも長期反復貼用できる。 本発明の擬似生体構造物素材は、内部に任意形
状の腔を設けることができ、人骨、獣骨、プラス
チツク製円筒、チユーブなどを埋め込むこともで
きるため、骨格組織、管腔組織を模すことも可能
である。 ＜実施例＞ 以下本発明の実施例につき説明する。なお、％
の表示は重量基準による。 実施例 １ 平均重合度2000、けん化度99モル％のポリビニ
ルアルコールの29％水溶液（NaCl0.9％）を、直
径15cm、高さ12cmの円柱成型用鋳型へ注入後、２
回の凍結・解凍を施して得た高含水ゲルの含水率
（70〜71％）がヒトの肝臓（水分70〜77％）、水晶
体（67〜70％）、前立腺（69〜76％）に近いこと
を確かめた。 この試料につき、電磁波物性を測定し、屠殺直
後（１時間以内）のイヌの肝臓の場合（〔 〕内）
及び純水の場合の値（（ ）内）と対比したとこ
ろ、導電率（ohm^-1m^-1、10MHz）0.7〔0.6〕
（1.5）、誘電率（10MHz）70〔64〕（79）、密度〔Kg
ｍ^-3〕1040〔1030〕（1000）、熱伝導度
〔Jm^-1s^-1K^-1〕0.8〔0.7〕（0.6）、安定比熱
〔Jg^-1K^-1〕3.7〔3.5〕（4.2）、体積弾性率〔dyne
cm^-2〕2.5×10¹⁰〔2.6×10¹⁰〕（2.0×10¹⁰）であり、
生体軟組織とよく合致した。 実施例 ２ 平均重合度1000、けん化度98モル％のポリビニ
ルアルコールの18.6％水溶液314ｇを、厚さ１cm、
直径20cmの円板成型用鋳型へ流し込み、これを−
30℃に冷却して得た凍結体を、0.1mmHgの減圧下
に、水分22ｇを除去した後、室温に戻し、含水率
80％の円板状ゲルを得、密封容器に保管した。こ
の含水率は、ヒトの骨格筋、小腸、胃、子宮、腎
臓などの含水率（78〜81％）とほぼ合致する。 次に、この円板をポリエチレン・フイルム製袋
に収めて密封し、3Mradのγ線滅菌を施した後、
開封し、その一部裁断片（10ｇ）をブイヨン培地
へ移し、７日間37℃で培養を試みだが、微生物は
検出されなかつた。他の一部裁断片（40×40×10
mm）につき、密度を測定し37℃において、1.03×
10³〔Kgｍ^-3〕を得た。これは、純水より若干高
く、生体軟組織（1.03×10³Kgｍ^-3）に合致した。
次に、この試料中の音響伝播速度を、水中超音波
全反射角検出方式により求めたところ、純水中の
音速（1500〔ｍs^-1〕）よりわずかに高く（1600〔ｍ
s^-1〕）、生体軟組織（肝1600、骨格筋1600、腎
1560、皮膚1600〔ｍs^-1〕）の場合とよく合致した。
したがつて、音響インピーダンス（密度×音速）
は、1648×10³〔Kgｍ^-2s^-1〕であり、生体軟組織
（1600〜1700×10³〔Kgｍ^-2s^-1〕）とよく整合する
生体等価素材である。シリコーン・ゴム（1100×
10³）、ポリスチレン（2460×10³）、ブタジエン・
アクリロニトリルゴム（2000×10〔³Kgｍ^-2s^-1〕）
などのインピーダンスが生体組織の値と著しく相
違するのに反し、上述の本発明の擬似生体構造物
素材の利点が明白である。 次に、上述の裁断片につき、放射圧基準の超音
波出力を測定し、減衰（吸収）係数3dBcm^-1（5M
Hz）を得た。この値は、純水の場合（0.3dBcm^-1）
に比し、はるかに生体軟組織の値（肝3dBcm^-1、
腎4.5dBcm^-1）に近く、天然ゴム（155）、シリコ
ーン・ゴム（0.8）、ブタジエン・アクリロニトリ
ルゴム（70dBcm^-1）などと比較しても、本発明
の擬似生体構造物素材の利点が明白であつた。 実施例 ３ 平均重合度2600、けん化度99モル％のポリビニ
ルアルコールの25％水溶液を、直径30cm、高さ30
cmの円柱成型用鋳型へ注入し、−40℃において凍
結後、解凍を施し、高含水ゲルを得た。その弾性
率（10⁵Nｍ^-2）は0.4で、平滑筋類似の柔軟性を
示し、可逆自在変形性に富むにもかかわらず、50
Kgcm^-2の加圧下に30分保持しても形くずれを招か
ず、寒天、カラゲナンが容易に圧潰するのと対照
的であつた。また、その引張り強度は30Kgcm^-2で
あつた。 実施例 ４ 実施例３に準じて、厚み0.3mmの高含水ゲル膜
（30×30mm）を10枚製作した。 これらをクロルヘキシジンを用いて滅菌後、無
菌的に生理食塩水により洗浄し、その１枚をウサ
ギ背部皮下に16カ月埋植したが、生体組織に炎
症、細胞浸潤などの異物反応は見られず、結合組
織の過剰増殖も見られなかつた。 同じく、雑種成犬を全身麻酔下に挿管し、調節
呼吸下に、左第４肋間を開胸して心膜を２cm切開
し、この欠損部へ、前期滅菌済試験片をテフデツ
ク糸により連続縫合した。１年後の解剖結果、本
発明の高含水ゲル周辺になんら異常なく、同じく
成犬開胸部位の胸壁に縫着した場合にも、17カ月
所見では、異物反応・癒着などは全く無かつた。 家兎（体重2.5Kg）の膝関節内側面を縦方向に
３cm切開し、大腿四頭筋内側面を縦切開して膝蓋
骨を外側へ脱臼させ、膝関節を屈曲させて関節前
部の脂肪組織を切除し、交差靭帯の切断後、後関
節嚢以外の関節嚢および半月板を切除する。次に
大腿骨関節軟骨を削除し、この軟骨に替えて、前
記滅菌済試験片を大腿骨関節面へ挿入・固定後、
膝関節150度屈曲位において大腿上部から足部ま
でギプス包帯を施し、４週後にこれを除いた。こ
の時点において、関節には軽度の腫張を認めた
が、発赤・局所熱感は無く、一次性癒合も良好
で、分泌液は見られず、膝関節は約120度屈曲位
をとり、保護跛行を示す。他動的可動範囲は150
〜90゜であつた。組織標本につき、ホルマリン固
定、パラフイン包埋、ヘマトキシリン・エオジン
染色、マロリー・アザン染色を施し、鏡検の結
果、大腿骨造形関節面は結合組織により被覆され
ており、挿入試料による反応性骨質増殖と骨髄腔
内炎症はいずれも認められなかつた。これらの諸
所見から、本発明の高含水ゲルの生体適合性の良
いことが確かめられた。 ラボナールの静注による全身麻酔を施こした体
重17Kgの雑種成犬の頭皮を脱毛後、右頭頂部に７
cmの縦皮膚切開を加えて側頭筋を剥離し、次に、
ドリルを用いて頭頂骨に穿孔し、骨鉗子を用いて
鶏卵大の骨欠損を設け、1.5×２cmの硬膜切除を
加え、この部分へ前記ヒドロゲル（高含水ゲル）
膜を当て、四隅を縫合後、筋縫合と頭皮縫合を施
した。 ８カ月後の犠牲死体から、ヒドロゲル膜及びそ
の周囲硬膜と脳実質を剔出し、肉眼観察及びヘマ
トキシリン・エオジン染色による光学顕微鏡観察
を実施したが、ヒドロゲル膜と脳表面との癒着は
認められなかつた。また、ヒドロゲル表面は被覆
様組織により包囲されていたが、軟膜への癒着は
ほとんど認められず、細胞浸潤及びグリア細胞の
増殖なども見られなかつた。 ペントバルビタールの静脈麻酔を施した体重13
Kgの雑種成犬を開胸し、左室側心膜に縫い代を残
す程度に及ぶ広範囲の切除を加え、ここに、前記
ヒドロゲル膜による組織欠損部補填を施した。 ８カ月後の犠牲死体から得られる上記補填部の
切除標本につき、肉眼・光学顕微鏡及び走査型電
子顕微鏡により観察した結果、心臓側における補
填部との癒着は全く認められず、ヒドロゲル膜表
面は、内皮様組織により被覆され、平滑であつ
た。病理組織学的にも細胞反応は無く、心臓側に
薄い内皮様組織が見られた。 体重15Kgの雑種成犬につき、開胸後、横隔膜筋
性部に欠損を作製し、前記のヒドロゲル膜により
補填した。８カ月後の犠牲死体から得た補填部切
除標本を観察した結果、補填部と肺との癒着は見
られなかつた。また、試料は薄い腺維組織に包被
されており、組織反応は見られなかつた。 実施例 ５ 平均重合度1200、けん化度99％のポリビニルア
ルコールの15％水溶液を曲率半径８mm、厚さ
（0.2mm均一）、直径13mmの曲膜成型用鋳型へ注入
後、２回の凍結・解凍を施して得た成型品をボラ
ンテイアの眼球角膜に10時間装着し、脱着後、角
膜にフルオレスチン染色を施したのち、細隙燈顕
微鏡により観察したが、角膜染色部分は見当らな
かつた。即ち、本発明擬似生体構造物素材が眼球
角膜に不活性で、生体適合性に優れることが明白
で、実施例４の知見と併せて、必要に応じ、生体
組織に接触させて用いるのに適していることが明
らかである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ けん化度95モル％以上、平均重量度1000以上
   のポリビニルアルコールを含み、且つ、該ポリビ
   ニルアルコールの濃度が8wt％を超え、50wt％以
   下の水溶液を、任意形状の成型用鋳型へ注入後、
   これを−10℃以下の濃度に冷却・凍結・成型し、
   次に、これを解凍する一連の凍結・解凍操作を反
   復して累積凍結回数を１〜８とすることにより得
   られる高含水ゲル、もしくは、上記冷却・凍結体
   を解凍させることなく、これに、脱水率（凍結体
   の重量減少率）3wt％以上の真空・部分脱水を施
   すことにより得られる高含水ゲルからなる電磁波
   治療用または超音波治療用フアントム（擬似生体
   構造物）。