JPWO2019107441A1 - 手術練習用模型 - Google Patents

Abstract

手術練習用模型１は、腰椎疾患を発症した腰椎を模擬した腰椎模擬部２と、腰椎の周囲に位置する筋組織を模擬した筋組織模擬部３とを備えている。筋組織模擬部３は、エラストマーまたはポリビニルアルコール、ホウ砂、および水を含むゲル状樹脂で作られており、腰椎模擬部２の周囲を覆っている。手術練習用模型１は、腰椎の近傍にある腰部の皮膚を模擬した皮膚模擬部４をさらに備えていてもよい。皮膚模擬部４は、腰部の外形を模擬した湾曲形状を有していてもよい。腰椎模擬部２はハウジング５に設けられた支持部５２に支持されていてもよく、筋組織模擬部３を構成するエラストマーまたはポリビニルアルコール、ホウ砂、および水を含むゲル状樹脂はハウジング内に充填されていてもよい。

Description

本発明は、腰椎疾患を発症した腰椎を模擬した腰椎模擬部を備えた手術練習用模型に関する。

近年、外科手術では、従来の開腹手術に変えて、低侵襲性の内視鏡手術が行わるようになってきている。内視鏡手術は、腹壁に複数個小さな穴を開け、腹腔内に内視鏡を挿入して腹腔内の映像をモニターテレビで観察しつつ、鉗子、電気メスなどを用いて行われる。内視鏡手術は開腹を必要としないことから、患者への負担が少なく術後の快復も早いという利点がある。

内視鏡手術を普及させるためには、術者の技術的な習熟度を向上させる必要がある。そこで、術者の教育を目的として、人の身体の一部（または全部）を模擬した手術練習用模型の開発が進められている（例えば、特許文献１，２を参照）。

特表２０１６−５１８６３１号公報 特表２０１３−５４４３７３号公報

ところで、現在、椎間板ヘルニアや脊柱管狭窄症などの腰椎疾患の手術にも内視鏡を利用する試みがある。椎間板ヘルニアは、椎間板内の中心部にあるゼリー状の髄核が膨隆したり突出したりして周囲の神経を圧迫することにより、下肢や腰部に痛みやしびれを引き起こす疾患である。脊柱管狭窄症は、例えば椎間板が膨隆したり椎間関節に骨棘ができたりして、脊椎にある神経（脊柱管）を囲んでいる管が狭窄する疾患である。しかしながら、腰椎疾患の手術練習用模型としては、現在、内視鏡手術を対象としたものが知られていない。

そこで、本発明は、腰椎疾患の内視鏡手術を対象とした新規な手術練習用模型を提供することを課題とする。

本発明の一態様によれば、
腰椎疾患を発症した腰椎を模擬した腰椎模擬部と、
前記腰椎の周囲に位置する筋組織を模擬した筋組織模擬部とを備え、
前記筋組織模擬部は、エラストマーまたはポリビニルアルコール、ホウ砂、および水を含むゲル状樹脂で作られており、前記腰椎模擬部の周囲を覆っている、
手術練習用模型が提供される。

本発明によれば、エラストマーまたはポリビニルアルコール、ホウ砂、および水を含むゲル状樹脂で作られた筋組織模擬部が腰椎模擬部の周囲を覆っている、腰椎疾患の内視鏡手術を対象とした新規な手術練習用模型が得られる。

本発明の実施形態に係る手術練習用模型を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る手術練習用模型を示す斜視図である。 内視鏡が挿入された状態の手術練習用模型を示す、図１に対応する側面図である。

［１．手術練習用模型］
図１と図２はそれぞれ、本発明の実施形態に係る手術練習用模型１を示す側面図、斜視図である。手術練習用模型１は、ヒトの身体の一部を模擬したものであり、椎間板ヘルニアを発症した腰椎を模擬した腰椎模擬部２、腰椎の周囲に位置する筋組織を模擬した筋組織模擬部３、および、腰椎の近傍にある腰部の皮膚を模擬した皮膚模擬部４を備えている。腰椎模擬部２は、脊柱管狭窄症など他の腰椎疾患を発症した腰椎を模擬していてもよい。

この実施形態では、腰椎模擬部２、筋組織模擬部３および皮膚模擬部４は、それぞれ、平均的なヒトの腰椎、筋組織および皮膚の機械的特性（寸法、硬度、弾性など）を再現するような形状を有し、かつそのような材料で作られている。これにより、術者が、手術練習用模型１を用いて内視鏡手術のトレーニングをするときに得られる感触を、実際の人体を手術している感覚に近づけることができる。

他の実施形態では、腰椎模擬部２、筋組織模擬部３および皮膚模擬部４は、それぞれ、具体的な患者の腰椎、筋組織および皮膚の機械的特性を再現するような形状を有し、かつそのような材料で作られていてもよい。この実施形態では、手術練習用模型１を、患者に適合するオーダーメード品とすることができる。

手術練習用模型１は、上述のとおり、ヒトの身体の一部を模擬したものであるが、ヒトの身体の他の部分を模擬した手術練習用模型に対して取り外し可能に取り付けられてもよい。これを実現するために、手術練習用模型１には雄ねじ、雌ねじ、嵌合穴（または係合穴）、嵌合突起（または係合突起）などを設けてもよい。また、手術練習用模型１を当該ヒトの身体の他の部分を模擬した模型に取り付けることにより、ヒトの全身を模擬した手術練習用模型を構成してもよい。手術練習用模型１は、持ち運び可能に作られていてよい。

以下、腰椎模擬部２、筋組織模擬部３および皮膚模擬部４の構成について、さらに具体的に説明する。

（１−１．腰椎模擬部）
上述のとおり、腰椎模擬部２は、椎間板ヘルニアを発症した腰椎を模擬している。腰椎模擬部２は、頭側端部２１と足側端部２２を有している。腰椎模擬部２は、頭側端部２１と足側端部２２との間で湾曲（生理的湾曲）している。

腰椎模擬部２は、椎骨模擬部２３、椎間板模擬部２４および神経模擬部２５を有している。椎間板模擬部２４および神経模擬部２５は、接着剤を用いて椎骨模擬部２３に固定されている。一般に、腰椎は、５つの椎骨が連結する部分であり、２つの椎骨の間には椎間板が存在する。図１、図２には、５つの椎骨模擬部２３を有する腰椎模擬部２を示している。ただし、腰椎模擬部２は、腰椎の全体を模擬している必要はなく、腰椎の一部を模擬していてもよい。つまり、腰椎模擬部２は、５つの椎骨模擬部２３を有している必要はなく、２つ以上の椎骨模擬部２３を有していればよい。さらに、腰椎模擬部２は、６つ以上の椎骨模擬部２３を有してもよい。椎骨模擬部２３が６つ以上設けられている場合（この場合、椎間板模擬部２４は５つ以上設けられる）、腰椎模擬部２は、一般には胸椎または仙椎に含まれる椎骨部分を含めて模擬しているものとする。

１つ以上の椎間板模擬部２４のうち１つ以上には、ヘルニア模擬部２６が形成されている。ヘルニアは、椎間板内の中心部にあるゼリー状の髄核が膨隆したり突出したりした部分である。

椎骨模擬部２３は、任意の材料、例えば硬質樹脂で作られていてよい。当該硬質樹脂は、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂であってもよい。椎骨模擬部２３は、３Ｄプリンタを用いて作られてもよい。椎間板模擬部２４および神経模擬部２５は、それぞれエラストマーで作られている。本明細書において、エラストマーは、弾性を有するポリマーを指す。当該エラストマーは、シリコーンであってもよい。

この実施形態では、腰椎模擬部２は、ハウジング５内に収容されている。ハウジング５は、直方体の筐形状を有しており、直方体の一面全体が開口している。ハウジング５の当該面を上面とする。上面は背中側（背中の皮膚側）の面であり、上面に対向する面（底面）５１は腹側の面である。当該底面５１には、略半月状で上側に窪みを有する支持部５２が設けられている。当該窪みは、腰椎模擬部２を受けるように適合しており、腰椎模擬部２の頭側端部２１と足側端部２２は、支持部５２に支持されている。

図３に示すように、術者は、背中（皮膚模擬部４）側から内視鏡６（および内視鏡６内に挿入される鉗子６１）を挿入して、トレーニングを行う。図３には、鉗子６１を用いてヘルニア模擬部２６を摘まんでいる状態を示している。ハウジング５の外側から内視鏡６と鉗子６１の操作を見ることができるように、ハウジング５は、透明な材料（例えば、透明な樹脂）で作られていることが好ましい。本明細書において、「透明」とは、可視光線透過率が８０％以上である場合をいう。

椎骨模擬部２３、椎間板模擬部２４、神経模擬部２５およびヘルニア模擬部２６の各表面は、互いに異なる色で着色されていてよい。例えば、椎骨模擬部２３、椎間板模擬部２４、神経模擬部２５およびヘルニア模擬部２６の各表面は、実際の人体を手術した際に見られる椎骨、椎間板、神経およびヘルニアの色を再現する色で着色されていてもよいし、視認性を向上させるために明るい色で着色されていてもよい。当該再現する色には、粘膜色や血液の色が含まれていてもよい。

（１−２．筋組織模擬部）
上述の通り、筋組織模擬部３は、腰椎の周囲に位置する筋組織を模擬している。当該筋組織は、脊柱起立筋や大腰筋であってよい。筋組織模擬部３は、腰椎模擬部２の周囲を覆っている。具体的には、筋組織模擬部３は、腰椎模擬部２が配置されたハウジング５内に充填されている。

筋組織模擬部３は、エラストマーで作られている。当該エラストマーは、シリコーンであってもよい。ハウジング５の外側から内視鏡６と鉗子６１（図３を参照）の操作を見ることができるように、当該シリコーンは、透明であることが好ましい。筋組織模擬部３は、１種類の材料で作られている必要はなく、実際の人体に適合するように、複数の材料の複合材料で作られていてもよいし、場所に応じて（例えば、腰椎模擬部２からの距離に応じて）異なる材料で作られていてもよい。

筋組織模擬部３の上面３１は、側面視で（つまり、図１の方向から見て）、平均的なヒトの腰部の外形を模擬した湾曲形状を有している。当該湾曲形状は、腰椎模擬部２の生理的湾曲に沿っていてよい。上面３１の湾曲形状は、具体的な患者の腰部の外形を模擬していてもよい。

（１−３．皮膚模擬部）
皮膚模擬部４は、腰椎の近傍にある腰部（背中側）の皮膚を模擬している。皮膚模擬部４は、筋組織模擬部３の上に設けられている。具体的には、皮膚模擬部４は、筋組織模擬部３の直接上に、ハウジング５の上面を覆うように設けられて貼り付けられている。皮膚模擬部４は、全体が、筋組織模擬部３の上面３１と同様に、側面視で（つまり、図１の方向から見て）、平均的なヒトの腰部の外形を模擬した湾曲形状を有している。当該湾曲形状は、腰椎模擬部２の生理的湾曲に沿っていてよい。皮膚模擬部４は、具体的な患者の腰部の外形を模擬していてもよい。

皮膚模擬部４は、皮膚のうち表皮と真皮を模擬する上層模擬部４１と、皮膚のうち皮下組織（皮下脂肪）を模擬する脂肪模擬部４２とを有している。上層模擬部４１と脂肪模擬部４２は、それぞれゲル状樹脂で作られている。当該ゲル状樹脂は、ポリビニルアルコール、シリコーンであってもよい。上層模擬部４１と脂肪模擬部４２は、それぞれ、１種類の材料で作られている必要はなく、実際の人体に適合するように、複数の材料の複合材料で作られていてもよいし、場所に応じて異なる材料で作られていてもよい。

［２．製造方法］
本発明の実施形態に係る手術練習用模型１の例示的な製造方法を簡単に説明する。まず、腰椎模擬部２を準備する。具体的には、例えば３Ｄ印刷により椎骨模擬部２３を作り、同じく３Ｄ印刷で作った椎間板模擬部２４、神経模擬部２５およびヘルニア模擬部２６を椎骨模擬部２３に接着剤で固定する。次に、腰椎模擬部２をハウジング５の支持部５２の上に配置する。次に、筋組織模擬部３を構成する樹脂でハウジング５内を充填し、樹脂の種類に応じて熱硬化または光硬化させる。次に、予め作った皮膚模擬部４を筋組織模擬部３の上面３１に貼り付ける。このようにして、手術練習用模型１が製造される。

［３．他の実施形態］
上述の手術練習用模型１では、筋組織模擬部は、エラストマーから形成されたが、エラストマーに代えて、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ホウ砂、および水を含むゲル状樹脂（スライム）から形成されても良い。かかるゲル状樹脂は、ポリビニルアルコール鎖の間を、ホウ酸イオンによって架橋した構造となっている。ゲル状樹脂は透明であることが好ましい。加えて、ゲル状樹脂のゼリー強度は１５０〜９００ｇとされるのがより好ましい。このようなゲル状樹脂を得るためには、ゲル状樹脂を作製する際にホウ素水溶液：ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）：水の配合比率を１０〜３０％：４０〜６０％：２０〜６０％とするのが望ましい。また、皮膚模擬部４も、ポリビニルアルコール、ホウ砂、および水を含むゲル状樹脂から形成しても良い。

本発明の範囲は、上述の実施形態の内容に限定されると理解すべきではない。また、上述の実施形態に記載された特徴を自由に組み合わせることにより、他の実施形態が構成されてよい。また、上述の実施形態には、種々の改良、設計上の変更および削除が加えられてよい。

例えば、上述の実施形態では、手術練習用模型１は、ヒトの身体の一部を模擬したものであるが、他の動物（例えば犬などの愛玩動物）の身体の一部を模擬したものであってもよい。

１ 手術練習用模型
２ 腰椎模擬部
２３ 椎骨模擬部
２４ 椎間板模擬部
２５ 神経模擬部
３ 筋組織模擬部
４ 皮膚模擬部
４１ 上層模擬部
４２ 脂肪模擬部
５ ハウジング
５２ 支持部

Claims (10)

1. 腰椎疾患を発症した腰椎を模擬した腰椎模擬部と、
   前記腰椎の周囲に位置する筋組織を模擬した筋組織模擬部とを備え、
   前記筋組織模擬部は、エラストマーで作られており、前記腰椎模擬部の周囲を覆っている、
   手術練習用模型。
2. 前記腰椎の近傍にある腰部の皮膚を模擬した皮膚模擬部をさらに備え、
   前記皮膚模擬部は、エラストマーで作られており、前記筋組織模擬部の上に設けられている、
   請求項１に記載の手術練習用模型。
3. 前記皮膚模擬部は、前記腰部の外形を模擬した湾曲形状を有している、
   請求項２に記載の手術練習用模型。
4. 前記筋組織模擬部を構成するエラストマーは、透明である、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の手術練習用模型。
5. 前記腰椎模擬部が収容されたハウジングをさらに備え、
   前記ハウジングは、前記腰椎模擬部を支持する支持部を有し、
   前記筋組織模擬部を構成するエラストマーは、前記ハウジング内に充填されている、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の手術練習用模型。
6. 腰椎疾患を発症した腰椎を模擬した腰椎模擬部と、
   前記腰椎の周囲に位置する筋組織を模擬した筋組織模擬部とを備え、
   前記筋組織模擬部は、ポリビニルアルコール、ホウ砂、および水を含むゲル状樹脂で作られており、前記腰椎模擬部の周囲を覆っている、
   手術練習用模型。
7. 前記腰椎の近傍にある腰部の皮膚を模擬した皮膚模擬部をさらに備え、
   前記皮膚模擬部は、ポリビニルアルコール、ホウ砂、および水を含むゲル状樹脂で作られており、前記筋組織模擬部の上に設けられている、
   請求項６に記載の手術練習用模型。
8. 前記皮膚模擬部は、前記腰部の外形を模擬した湾曲形状を有している、
   請求項７に記載の手術練習用模型。
9. 前記筋組織模擬部を構成するゲル状樹脂は、透明である、
   請求項６から８のいずれか１項に記載の手術練習用模型。
10. 前記腰椎模擬部が収容されたハウジングをさらに備え、
    前記ハウジングは、前記腰椎模擬部を支持する支持部を有し、
    前記筋組織模擬部を構成するゲル状樹脂は、前記ハウジング内に充填されている、
    請求項６から９のいずれか１項に記載の手術練習用模型。

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