JP6360003B2 - 医療用立体モデルおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、医療用立体モデルおよびその製造方法に関する。

医療分野においては、生体の骨または臓器等を表す医療用立体モデルが用いられる。医療用立体モデルは、例えば立体造形法により作製することができる。また、特許文献１には、発泡スチロールブロックを切削加工することにより骨実体モデル（医療用立体モデル）を作製する方法が記載されている。

特開２０１１−２５３００９号公報

医療用立体モデルは、例えば生体の実際の手術前における模擬手術に用いることができる。模擬手術の結果を正確に検証することができれば、手術の実用的な訓練が可能となり、実際の手術をより適切に行うことが可能になる。

しかしながら、上記の立体造形法または発泡スチロールブロックの切削加工により作製される従来の医療用立体モデルは一体成形品である。そのため、模擬手術による切削部分がその医療用立体モデルの内部にあると、切削部分の形状、寸法および位置を確認することは難しい。この場合、模擬手術の結果を正確に検証することはできない。また、従来の医療用立体モデルの製造には時間およびコストがかかる。

本発明の目的は、模擬手術の結果を正確に検証することを可能にするとともに短時間で安価に製造可能な医療用立体モデルおよびその製造方法を提供することである。

（１）第１の発明に係る医療用立体モデルは、骨または臓器の少なくとも一部を含む生体の対象部位の医療用立体モデルであって、対象部位の複数の断面の形状をそれぞれ表す形状構成部および連結用の補助部をそれぞれ有する複数のスライス板と、複数のスライス板が積層された状態で複数のスライス板を連結する第１の連結軸とを備え、複数のスライス板の形状構成部は、積層された状態で対象部位の形状を表し、複数のスライス板のうち少なくとも一部のスライス板の補助部は、積層された状態で第１の連結軸が一定のクリアランスをもって挿通される第１の貫通孔を有し、少なくとも一部のスライス板が他のスライス板に対して第１の連結軸を中心として回転可能に構成される。

この医療用立体モデルによれば、手術の実用的な訓練が可能となる。また、患者への手術の説明に医療用立体モデルを用いることができる。さらに、この医療用立体モデルは安価にかつ短時間で製造することができるので、患者ごとに実際の対象部位と同じ形状を有する医療用立体モデルを製造することも可能となる。

加えて、第１の貫通孔が複数のスライス板の補助部に形成されるので、対象部位が複雑な形状を有する場合であっても、複数のスライス板を連結しかつ少なくとも一部のスライス板を他のスライス板に対して回転可能に構成することが容易になる。

（２）複数のスライス板のうち少なくとも一部のスライス板は、積層された状態で第２の連結軸が挿通される第２の貫通孔をさらに有してもよい。

この場合、第１の貫通孔に第１の連結軸が挿通されるとともに、第２の貫通孔に第２の連結軸が挿通されることにより、複数のスライス板の回転が阻止される。それにより、対象部位の形状を表す状態で複数のスライス板を容易に保持することができる。
（３）第２の貫通孔は、少なくとも一部のスライス板の形状構成部に形成されてもよい。

（４）複数のスライス板のうち一部のスライス板は、他のスライス板とは異なる材料で形成されてもよい。

この場合、医療用立体モデルの複数の部分にそれぞれ適した材料を用いることにより、切削の容易化、切削後の状態の確認の容易化、または低コスト化が可能となる。

（５）複数のスライス板の外周端面は、母材の色とは異なる色を有してもよい。

上記の構成によれば、複数のスライス板が板状部材から切り出して作製される場合に、外周端面の色が母材の色とは異なる。そのため、模擬手術において医療用立体モデルの一部を切削した場合に、切削部分の状態を切削前の状態と比較して明確に確認することができる。したがって、模擬手術中および模擬手術後に、切削部分の状態の良否を容易かつ正確に判断することができる。

（６）複数のスライス板のうち一部のスライス板は互いに固着されてもよい。

この場合、回転不要な部分のスライス板が固着されることにより、医療用立体モデルの取り扱いが容易になる。
（７）複数のスライス板の各々は、互いに離間した複数の補助部を有し、複数の補助部は、第１の連結軸が挿通される第１の貫通孔をそれぞれ有し、複数の補助部の第１の貫通孔に複数の第１の連結軸が挿通されてもよい。
（８）補助部の少なくとも一部は、最上段のスライス板から最下端のスライス板にかけて上下方向に平行な軸に沿って直線状に並んでもよい。
（９）補助部は、生体の対象部位のうち実際の手術において切削されない部分に対応する位置に設けられてもよい。
（１０）補助部には最上段のスライス板から最下段のスライス板にかけて直線状に連通するように第１の貫通孔が形成されてもよい。

（１１）複数のスライス板のうち少なくとも一部のスライス板は透明であってもよい。

この場合、使用者は、模擬手術前、模擬手術中および模擬手術後に、透明なスライス板の部分を通して医療用立体モデルの内部の状態を容易かつ正確に確認することができる。

（１２）複数のスライス板は、レーザーカッターを用いて切断されることにより切断面が熱により変色する材料で形成されてもよい。

この場合、複数のスライス板を板状部材から切り出して作製する際にレーザーカッターを用いることにより、複数のスライス板の各々の外周端面をレーザーの熱で変色させることができる。したがって、塗装作業を要することなく、安価かつ容易に医療用立体モデルの内表面および外表面の色を各スライス板の母材の色と異ならせることができる。それにより、模擬手術において医療用立体モデルの一部を切削した場合に、切削部分に母材の色が表れる。その結果、低コスト化を妨げることなく、切削部分を視覚的かつ正確に確認することが可能となる。

（１３）第２の発明に係る医療用立体モデルの製造方法は、骨または臓器の少なくとも一部を含む生体の対象部位の医療用立体モデルの製造方法であって、対象部位の複数の断面の画像を取得する工程と、複数の断面の画像に基づいて、対象部位の複数の断面の形状をそれぞれ表す形状構成部および連結用の補助部をそれぞれ有する複数のスライス板を板状部材から切り出す工程と、複数のスライス板が積層された状態で連結軸を一定のクリアランスをもって挿通可能となる貫通孔を、少なくとも一部のスライス板の補助部に形成する工程と、複数のスライス板を積層するとともに、貫通孔に連結軸を挿通することにより、少なくとも一部のスライス板を他のスライス板に対して連結軸を中心として回転可能にする工程とを含む。

その医療用立体モデルの製造方法によれば、立体造形法を用いることなく、板状部材の切削加工および穿孔加工により第１の発明に係る医療用立体モデルを安価にかつ短時間で製造することができる。

本発明によれば、医療用立体モデルにより模擬手術の結果を正確に検証することが可能になるとともに、医療用立体モデルを短時間で安価に製造することが可能になる。

第１の実施の形態に係る医療用立体モデルの斜視図である。 図１の医療用立体モデルにより表される生体の対象部位を説明するための模式図である。 図１の医療用立体モデルの一部分解斜視図である。 医療用立体モデルにおいて一部のスライス板を部分的に回転させる例を示す斜視図である。 人工股関節置換術の基本手順を示す説明図である。 切削による模擬手術後の医療用立体モデルの斜視図である。 模擬手術前および模擬手術後のスライス板の一例を示す平面図である。 医療用立体モデルの製造方法を示すフローチャートである。 図８に示される医療用立体モデルの製造方法の具体例を説明するための図である。 図８に示される医療用立体モデルの製造方法の具体例を説明するための図である。 第２の実施の形態に係る医療用立体モデルの斜視図である。 図１１の医療用立体モデルを構成する複数のスライス板のうちの一部を示す平面図である。

本発明の一実施の形態に係る医療用立体モデルおよびその製造方法について図面を参照しつつ説明する。医療用立体モデルは、骨または臓器の少なくとも一部を含む生体の対象部位を表す立体モデルである。以下では、医療用立体モデルの一例として骨盤の一部を表す医療用立体モデルについて説明する。

［１］第１の実施の形態
（１）医療用立体モデルの構成
図１は第１の実施の形態に係る医療用立体モデルを示す斜視図であり、図２は図１の医療用立体モデル１により表される生体の対象部位を説明するための模式図である。図２では、生体の腰部およびその周辺の骨格として骨盤Ｂ０、右大腿骨Ｂ３および左大腿骨Ｂ４が示される。骨盤Ｂ０は右寛骨Ｂ１および左寛骨Ｂ２を含む。図２にドットパターンで示すように、図１の医療用立体モデル１は、右寛骨Ｂ１のうち寛骨臼Ｂ１１およびその近傍部分を表す。

図１ならびに後述する図３、図４、図６および図１１の医療用立体モデル１において、図２の寛骨臼Ｂ１１を表す部分に符号Ｂ１１が付される。図１（ａ）には、図２の寛骨臼Ｂ１１を有する右寛骨Ｂ１の一部を太い点線矢印ＡＲ１の方向に見たときの医療用立体モデル１が示される。図１（ｂ）には、図２の寛骨臼Ｂ１１を有する右寛骨Ｂ１の一部を太い点線矢印ＡＲ２の方向に見たときの医療用立体モデル１が示される。

図１（ａ），（ｂ）の医療用立体モデル１は、例えば骨盤Ｂ０に人工股関節を取り付ける手術（以下、人工股関節置換術と呼ぶ。）の模擬手術に用いることができる。図３は、図１の医療用立体モデル１の一部分解斜視図である。図３に示すように、医療用立体モデル１は、複数のスライス板１１および少なくとも１本の連結軸２１により構成される。本実施の形態では、医療用立体モデル１は複数本の連結軸２１を有する。

複数のスライス板１１は、一定の厚み（例えば、３ｍｍ程度）を有し、生体の対象部位（本例では、右寛骨Ｂ１の一部）の複数の断面の形状をそれぞれ表す。また、複数のスライス板１１は、予め定められた位置関係に従って積層された状態で生体の対象部位の形状を表す。

複数のスライス板１１は、一定の厚みを有する木製の板状部材からレーザーカッターを用いて切り出される。ここで、木製の板状部材は例えば淡黄色を有する。木製の板状部材においては、レーザーカッターを用いて切断される場合に、切断面がレーザーの熱により黒色に変色する。それにより、複数のスライス板１１の各々の外周端面の色は、図３にハッチングで示すように、スライス板１１の母材の色（淡黄色）とは異なる。また、複数のスライス板１１の各々には、予め定められた固有の識別番号が付されている。識別番号の詳細は後述する。なお、図３および後述する図４および図７では、識別番号の図示を省略する。

さらに、複数のスライス板１１の各々には、少なくとも１個の貫通孔Ｈが形成されている。本実施の形態では、複数のスライス板１１の各々に少なくとも２個（図３の例では２個または４個）の円形の貫通孔Ｈが形成されている。複数の貫通孔Ｈは共通の内径を有する。複数の連結軸２１は円形断面を有する棒状部材である。連結軸２１の外径は貫通孔Ｈの内径よりも小さい。

複数のスライス板１１が予め定められた位置関係に従って積層された状態で、複数のスライス板１１の各貫通孔Ｈが直線状に連通する。複数のスライス板１１の各貫通孔Ｈに複数の連結軸２１が一定のクリアランスをもって挿通される。それにより、複数のスライス板１１が予め定められた位置関係を保持するように互いに連結される。

図３の例では、上から１段目〜３段目のスライス板１１に２個の貫通孔Ｈが形成され、４段目のスライス板１１に４個の貫通孔Ｈが形成されている。１段目〜４段目のスライス板１１を連結するように、１段目〜４段目のスライス板１１の２個の貫通孔Ｈに２本の連結軸２１がそれぞれ挿通される。

さらに、５段目〜８段目のスライス板１１に２個の貫通孔Ｈが形成されている。４段目〜８段目のスライス板１１を連結するように、４段目から８段目のスライス板１１の２個の貫通孔Ｈに２本の連結軸２１がそれぞれ挿通される。図３では、９段目以下のスライス板１１の連結状態の図示は省略する。

複数のスライス板１１の各貫通孔Ｈに連結軸２１が挿通されることにより、積層された複数のスライス板１１が対象部位の形状を表すように位置決めされる。本実施の形態の医療用立体モデル１は、複数のスライス板１１および複数の連結軸２１から容易かつ正確に組み立てることができる。

本実施の形態の医療用立体モデル１においては、各貫通孔Ｈに連結軸２１が一定のクリアランスをもって挿通されているので、使用者は、各連結軸２１を貫通孔Ｈから容易に引き抜くことができる。

また、使用者は、２本の連結軸２１のうち１本の連結軸２１をスライス板１１から引き抜くことにより一部のスライス板１１を他のスライス板１１に対して１本の連結軸２１を中心として相対的に回転させることができる。

図４は、医療用立体モデル１において一部のスライス板１１を部分的に回転させる例を示す斜視図である。図４の例では、１４段目のスライス板１１を一のスライス板１１Ａと呼び、１３段目のスライス板１１を他のスライス板１１Ｂと呼ぶ。また、一のスライス板１１Ａと他のスライス板１１Ｂとを連結する２本の連結軸２１を連結軸２１ａ，２１ｂと呼ぶ。

この場合、図４に太い実線の矢印で示すように、使用者は、連結軸２１ａを他のスライス板１１Ｂの貫通孔Ｈから引き抜くことにより、他のスライス板１１Ｂおよびその上部のスライス板１１を一のスライス板１１Ａおよびその下部のスライス板１１に対して連結軸２１ｂを中心として相対的に回転させることができる。

上記のように、使用者は、一部のスライス板１１を他のスライス板１１に対して相対的に回転させること、または一部のスライス板１１を他のスライス板１１から取り外すことにより、複数のスライス板１１を部分的に分解することができる。したがって、生体の対象部位における所望の部分の形状、寸法および位置を容易かつ正確に確認することができる。

（２）医療用立体モデルを用いた模擬手術の一例
人工股関節置換術の概略を説明する。図５は、人工股関節置換術の基本手順を示す説明図である。図５（ａ）〜（ｆ）では、生体の腰部およびその周辺の骨格として、右寛骨Ｂ１および右大腿骨Ｂ３が実線で示される。また、右寛骨Ｂ１および右大腿骨Ｂ３を覆う皮膚が一点鎖線で示される。

最初に、図５（ａ）に示すように、股関節を覆う皮膚の一部が切開される。切開により形成された開口部Ｂ５を通して、右寛骨Ｂ１の寛骨臼Ｂ１１から右大腿骨Ｂ３の大腿骨頭Ｂ３１が外される。その後、図５（ｂ）に示すように、右大腿骨Ｂ３のうち大腿骨頭Ｂ３１が切断され、切断された大腿骨頭Ｂ３１が除去される。

ここで、後述する図５（ｆ）に示すように、人工股関節９０は、主としてソケット９１、人工骨頭９２およびステム９３から構成される。ソケット９１は、半球形状を有し、寛骨（本例では、右寛骨Ｂ１）に固定されることにより人工の寛骨臼Ｂ１１として機能する。なお、ソケット９１は、例えば金属製のアウターカップおよび樹脂製のインナーカップから構成される。ステム９３は、略棒形状を有し、大腿骨（本例では、右大腿骨Ｂ３）の一部として機能する。

図５（ｂ）の右大腿骨Ｂ３の大腿骨頭Ｂ３１が除去された後、右寛骨Ｂ１に図５（ｄ）のソケット９１を固定するために、図５（ｃ）に示すように、寛骨臼Ｂ１１がリーマー８０により切削される。その後、図５（ｄ）に示すように、切削された寛骨臼Ｂ１１の部分に必要に応じてねじまたは骨セメント等を用いてソケット９１が固定される。

続いて、図５（ｅ）に示すように、右大腿骨Ｂ３の内部に上方からステム９３が挿入される。ステム９３は、その上端部が右大腿骨Ｂ３の上端部からわずかに突出する状態で固定される。この状態で、ステム９３の上端部に人工骨頭９２が取り付けられる。その後、図５（ｆ）に示すように、右寛骨Ｂ１に固定されたソケット９１に人工骨頭９２が取り付けられる。それにより、人工骨頭９２がソケット９１内に摺動可能に収容される。最後に、開口部Ｂ５が閉じられることにより人工股関節置換術が終了する。

医療用立体モデル１の使用者は、人工股関節置換術の模擬手術として、寛骨臼Ｂ１１の切削（図５（ｃ）参照）を模擬的に実施することができる。図６は、切削による模擬手術後の医療用立体モデル１の斜視図である。人工股関節置換術の模擬手術により、医療用立体モデル１の寛骨臼Ｂ１１を表す部分がリーマー（図示せず）により切削される。この場合、図６に白抜きの太い矢印で示すように、リーマーによる切削部分にスライス板１１の母材の色（淡黄色）が表れる。

図７は、模擬手術前および模擬手術後のスライス板１１の一例を示す平面図である。図７（ａ）に模擬手術前のスライス板１１の平面図が示され、図７（ｂ）に模擬手術後のスライス板１１の平面図が示される。図７（ｂ）では、スライス板１１のうちリーマーによる切削部分が白抜きの太い矢印で示される。

上記のように、使用者は、一部のスライス板１１を他のスライス板１１に対して相対的に回転させること、または一部のスライス板１１を他のスライス板１１から取り外すことにより、複数のスライス板１１を部分的に分解することができる。

それにより、使用者は、図７（ａ）に示すように、模擬手術前の医療用立体モデル１の任意の部分の形状、寸法および位置を容易かつ正確に確認することができる。また、図７（ｂ）に示すように、模擬手術後の医療用立体モデル１の切削部分の形状、寸法および位置を容易かつ正確に確認することができる。例えば、使用者は、切削深さ、切削部分の大きさ、切削部分の向き、切削位置等を容易かつ正確に確認することができる。このように、使用者は、模擬手術の結果を正確に検証することができるので、手術の実用的な訓練が可能になる。

（３）医療用立体モデルの製造方法
図８は、医療用立体モデル１の製造方法を示すフローチャートである。図９および図１０は、図８に示される医療用立体モデル１の製造方法の具体例を説明するための図である。

医療用立体モデル１を製造する場合、まず生体の対象部位について複数の断面の画像が取得される（ステップＳ１１）。複数の断面の画像は、例えばＣＴ（コンピュータ断層撮影）スキャナ、ＭＲＩ（磁気共鳴画像）スキャナまたは超音波断層検査装置等を用いて対象部位の複数の断面を観察することにより取得することができる。

例えば、図９（ａ）に示すように、右寛骨Ｂ１の一部を含む上下方向の範囲Ｒについて、ＣＴスキャナを用いて生体の複数の断面が観察される。それにより、範囲Ｒ内の複数の断面の画像が取得される。図９（ｂ）〜（ｊ）に範囲Ｒ内で取得される複数の断面の画像例が示される。図９（ｂ）〜（ｊ）の画像においては、略中央部に右寛骨Ｂ１の断面が示される。さらに、図９（ｉ），（ｊ）の画像においては、右寛骨Ｂ１の断面とともに右大腿骨Ｂ３の断面が示される。

次に、図８に示すように、取得された複数の断面の画像に基づいて、対象部位の立体データが生成される（ステップＳ１２）。立体データは、対象部位の外表面および内表面の形状を示す表面形状データである。このような立体データは、例えばＯＢＪ形式またはＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式等のフォーマットで作成することができる。

次に、対象部位の立体データに基づいて、対象部位の複数の断面の形状を表す複数のスライス板１１の形状データがそれぞれ生成される（ステップＳ１３）。このとき、各スライス板１１の厚みが適宜設定される。

次に、複数のスライス板１１の形状データに基づいて、ステップＳ１３で設定された厚みを有する木製の板状部材から複数のスライス板１１から切り出される（ステップＳ１４）。また、各スライス板１１に、複数の貫通孔Ｈが形成されるとともに当該スライス板１１に固有の識別番号が付される（ステップＳ１５）。ステップＳ１４，Ｓ１５は、この順で行われてもよいし、逆の順で行われてもよい。または、ステップＳ１４，Ｓ１５は、同時に行われてもよい。スライス板１１の切り出し、貫通孔Ｈの形成および識別番号の付与は、レーザーカッターを用いて行われる。

例えば、図１０に示すように、一定の厚みを有する木製の板状部材４０が用意される。用意された板状部材４０から、複数（本例では２４個）のスライス板１１が切り出される。また、各スライス板１１に少なくとも１個（図１０の例では２個または４個）の貫通孔Ｈが形成される。さらに、各スライス板１１に識別番号が付される。図１０の例では、点線で取り囲まれた番号が識別番号の例である。識別番号は、例えば複数のスライス板１１を予め定められた位置関係に従って積層するための積層の順番を表す。

図１０の例では、上から１段目で左端から右に６番目までの６個のスライス板１１が、図９（ｂ）〜（ｇ）に示される画像の断面をそれぞれ表す。また、２段目で左端から右に３番目までの３個のスライス板１１が、図９（ｈ）〜（ｊ）に示される画像の断面をそれぞれ表す。

最後に、図８に示すように、複数のスライス板１１および複数の連結軸２１が識別番号に基づいて組み立てられ、複数のスライス板１１が複数の連結軸２１により連結される（ステップＳ１６）。それにより、医療用立体モデル１が完成する。

（４）効果
本実施の形態に係る医療用立体モデル１によれば、使用者は、生体の対象部位の実際の手術前に、当該医療用立体モデル１に実際の手術と同様の切削による模擬手術を施すことができる。模擬手術後、使用者は、一部のスライス板１１を他のスライス板１１に対して相対的に回転させること、または一部のスライス板１１を他のスライス板１１から取り外すことにより、複数のスライス板１１を部分的に分解することができる。

したがって、切削部分が医療用立体モデル１の内部にある場合でも、使用者は、模擬手術後の切削部分の形状、寸法および位置を容易に確認することができる。また、複数のスライス板１１を分解することによりＣＴスキャナ等により取得される断面の画像と同等の断面の形状を各スライス板１１により確認することが可能となる。それにより、模擬手術の結果を正確に検証することができるので、手術の実用的な訓練が可能となる。また、患者への手術の説明に医療用立体モデル１を用いることができる。

さらに、上記の医療用立体モデル１は、立体造形法を用いることなく、木製の板状部材４０の切削加工および穿孔加工により安価にかつ短時間で製造することができる。したがって、患者ごとに実際の対象部位と同じ形状を有する医療用立体モデル１を製造することも可能となる。

本実施の形態においては、各スライス板１１は他のスライス板１１と少なくとも２本の連結軸２１により連結される。この場合、複数のスライス板１１が相対的に回転することが阻止される。それにより、対象部位が表された状態で複数のスライス板１１を容易に保持することが可能となっている。

本実施の形態においては、複数のスライス板１１が木製の板状部材からレーザーカッターを用いて切り出されることにより、複数のスライス板１１の各々の外周端面の色が母材の色から変色する。したがって、塗装作業を要することなく、安価かつ容易に医療用立体モデル１の内表面および外表面の色を各スライス板１１の母材の色と異ならせることができる。それにより、模擬手術において医療用立体モデル１の一部をリーマー８０により切削した場合に、切削部分に母材の色が表れる。その結果、低コスト化を妨げることなく、切削部分を視覚的かつ正確に確認することが可能になる。

また、使用者は、実際の手術を行う際に模擬手術後の医療用立体モデル１を観察可能な位置に配置することにより、医療用立体モデル１と生体の対象部位とを対比することができる。この場合、使用者は、実際の対象部位の正確な形状を医療用立体モデル１から直感的に認識することができるとともに、対象部位の切削すべき位置および大きさを直感的に認識することができる。その結果、実際の手術にかかる時間を短縮することができるとともに精度の高い手術を実施することができる。

［２］第２の実施の形態
（１）医療用立体モデルの構成
第２の実施の形態に係る医療用立体モデルについて、第１の実施の形態に係る医療用立体モデル１と異なる点を説明する。図１１は第２の実施の形態に係る医療用立体モデルの斜視図であり、図１２は図１１の医療用立体モデル１を構成する複数のスライス板１１のうちの一部を示す平面図である。

図１１に示すように、本実施の形態に係る医療用立体モデル１は、複数のスライス板１１および連結軸２１１，２１２を含む。図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）には、図１１の複数のスライス板１１のうち上から１段目、２段目および３段目のスライス板１１の平面図がそれぞれ示される。本実施の形態においても、複数のスライス板１１の各々には識別番号が付される。図１１および図１２（ａ）〜（ｃ）では、識別番号の図示を省略する。

図１１および図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数のスライス板１１の各々は、形状構成部１１０および補助部１２０を有する。複数のスライス板１１の形状構成部１１０は、生体の対象部位の複数の断面の形状をそれぞれ表す。また、複数のスライス板１１の形状構成部１１０は、複数のスライス板１１が予め定められた位置関係に従って積層された状態で、図１１に太い点線で示すように、生体の対象部位の形状を表す。

一方、各スライス板１１の補助部１２０は、形状構成部１１０の一部から予め定められた方向に突出するように形成されている。また、複数の補助部１２０の少なくとも一部は、複数のスライス板１１が予め定められた位置関係に従って積層された状態で、最上段のスライス板１１から最下段のスライス板１１にかけて上下方向に平行な軸に沿って直線状に並ぶ。これらの補助部１２０は、生体の対象部位のうち実際の手術において切削されない部分に対応する位置に設けられる。

複数のスライス板１１の補助部１２０の各々には、最上段のスライス板１１から最下段のスライス板１１にかけて直線状に連通するように貫通孔Ｈ１が形成されている。また、複数のスライス板１１の補助部１２０の各々には、最上段のスライス板１１から最下段のスライス板１１にかけて直線状に連通するように貫通孔Ｈ２が形成されている。

図１１に示すように、複数の貫通孔Ｈ１に連結軸２１１が一定のクリアランスをもって挿通され、複数の貫通孔Ｈ２に連結軸２１２が一定のクリアランスをもって挿通される。それにより、複数のスライス板１１が予め定められた位置関係を保持するように互いに連結される。

本実施の形態においても、医療用立体モデル１は、第１の実施の形態に係る医療用立体モデル１と同じ製造方法により製造される。したがって、複数のスライス板１１は、一定の厚みを有する木製の板状部材からレーザーカッターを用いて切り出される。

（２）効果
本実施の形態に係る医療用立体モデル１によれば、使用者は、連結軸２１１，２１２を引き抜くことにより、複数のスライス板１１を分解することができる。また、使用者は、連結軸２１２（または連結軸２１１）を引き抜くことにより、図１１に太い実線の矢印で示すように、一部のスライス板１１を他のスライス板１１に対して連結軸２１１（または連結軸２１２）を中心として相対的に回転させることができる。したがって、使用者は、生体の対象部位における所望の部分の形状、寸法および位置を容易かつ正確に確認することができる。

本実施の形態においては、複数のスライス板１１を連結するための貫通孔Ｈ１，Ｈ２が、形状構成部１１０ではなく補助部１２０に形成される。したがって、生体の対象部位が複雑な形状を有する場合であっても、複数のスライス板１１を少ない本数の連結軸２１１，２１２で連結しかつ少なくとも一部のスライス板１１を他のスライス板１１に対して回転可能に構成することが容易になる。

本実施の形態に係る医療用立体モデル１は、第１の実施の形態に係る医療用立体モデル１と同じ製造方法により製造されるので、安価にかつ短時間で製造することができる。

［３］他の実施の形態
（１）上記の実施の形態では、複数のスライス板１１は、木製の板状部材を加工することにより作製されるが、本発明はこれに限定されない。複数のスライス板１１の材料としては、木に代えてポリウレタン等の樹脂材料を用いることもできる。複数のスライス板１１の材料として樹脂材料を用いることにより、軽量かつ加工が容易な医療用立体モデル１を実現することができる。

また、複数のスライス板１１の材料としては、木に代えて透明なガラスまたは透明な樹脂等の透明材料を用いることができる。この場合、使用者は、模擬手術前、模擬手術中および模擬手術後に、透明なスライス板１１を通して医療用立体モデル１の内部の状態を容易かつ正確に確認することができる。特に、医療用立体モデルに人工関節等の他の部材を取り付ける場合には、使用者は、透明なスライス板１１の部分を通して他の部材の取り付け状態を容易かつ正確に確認することができる。

（２）上記の実施の形態では、複数のスライス板１１の全てが木製の板状部材を加工することにより作製されるが、本発明はこれに限定されない。複数のスライス板１１のうち一部のスライス板１１が他のスライス板１１とは互いに異なる材料で形成されてもよい。互いに異なる複数の材料として、木、樹脂材料、透明材料等を用いることができる。

この場合、医療用立体モデル１の複数の部分にそれぞれ適した材料を用いることにより、切削の容易化、切削後の状態の確認の容易化、または低コスト化が可能となる。

例えば、複数のスライス板１１のうち切削対象となるスライス板１１を切削が容易なポリウレタン等の低い強度を有する材料により形成し、他のスライス板１１を木等の安価な材料により形成してもよい。それにより、切削の容易化とともに低コスト化が可能となる。あるいは、複数のスライス板１１のうち切削対象となるスライス板１１を透明な材料により形成し、他のスライス板１１を木等の安価な材料により形成してもよい。それにより、切削後の状態の確認の容易化とともに低コスト化が可能となる。

また、互いに異なる複数の材料として、互いに異なる色を有する複数の材料が用いられてもよい。例えば、複数のスライス板１１の材料として、母材の色が互いに異なる複数の木が用いられてもよい。また、複数のスライス板１１の材料として、互いに異なる色を有する複数のアクリル樹脂が用いられてもよい。これらの場合、医療用立体モデル１の複数の部分にそれぞれ適した色のスライス板１１を用いることにより、例えば切削箇所の確認の容易化が可能となる。

（３）上記の実施の形態では、複数のスライス板１１がレーザーカッターにより木製の板状部材４０から切り出されるが、本発明はこれに限定されない。複数のスライス板１１は、レーザーカッターではなく切削工具を用いた切削加工により切り出されてもよいし、ウォータージェット切断により切り出されてもよい。

スライス板１１が切削加工またはウォータージェット切断により板状部材４０から切り出される場合には、複数のスライス板１１の各々の外周端面の色が母材の色から変色しない。このように、板状部材４０から複数のスライス板１１を切り出す際にそれらの切断面が変色しない場合には、複数のスライス板１１を切り出した後、各スライス板１１の外周端面（切断面）が母材の色とは異なる色で塗装されてもよい。それにより、模擬手術後の切削部分の状態を視覚的かつ正確に確認することが可能になる。

（４）第２の実施の形態では複数のスライス板１１の全てが連結軸２１１，２１２により連結されるが、本発明はこれに限定されない。第２の実施の形態の医療用立体モデル１において、連結軸２１１，２１２のうちのいずれか一方は設けられなくてもよい。この場合、複数のスライス板１１の全ては１本の連結軸により連結される。それにより、医療用立体モデル１の部品点数が低減されるとともに、医療用立体モデル１の組み立てが容易になる。

（５）上記の実施の形態では、複数のスライス板１１の全てが複数の連結軸２１，２１１，２１２により着脱可能に連結されるが、本発明はこれに限定されない。医療用立体モデル１を構成する複数のスライス板１１のうち一部のスライス板１１は互いに固着されてもよい。例えば、模擬手術により切削されない一部のスライス板１１が、接着剤等を用いて互いに固着されてもよい。この場合、医療用立体モデル１の取り扱いが容易になる。

（６）上記の実施の形態では、医療用立体モデル１の全てが主として複数のスライス板１１により構成される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。医療用立体モデル１のうち、模擬手術により切削されない部分、すなわち模擬手術後に分解する必要のない部分が、一体成形品により構成されてもよい。一体成形品は、例えば立体造形法またはＮＣ（Numerical Control）工作機械を用いた加工方法により作製することができる。この場合、医療用立体モデル１の取り扱いが容易になる。

（７）第２の実施の形態においては、複数のスライス板１１の各々は１個の補助部１２０を有するが、本発明はこれに限定されない。複数のスライス板１１の各々は、互いに離間する２個の補助部１２０を有してもよい。この場合、一方の補助部１２０に貫通孔Ｈ１を形成し、他方の補助部１２０に貫通孔Ｈ２を形成してもよい。

さらに、複数のスライス板１１の各々は、互いに離間する３個以上の補助部１２０を有してもよい。この場合、各補助部１２０に１個以上の貫通孔を形成し、各補助部１２０の各貫通孔に連結軸を挿通してもよい。

（８）第２の実施の形態においては、複数のスライス板１１の補助部１２０に貫通孔Ｈ１，Ｈ２が形成されるが、本発明はこれに限定されない。複数のスライス板１１の補助部１２０に貫通孔Ｈ１が形成され、複数のスライス板１１の形状構成部１１０に貫通孔Ｈ２が形成されてもよい。

（９）上記の実施の形態においては、生体の骨盤Ｂ０の一部を表す医療用立体モデル１について説明したが、本発明に係る医療用立体モデル１により表される生体の対象部位は上記の例に限定されない。医療用立体モデル１は、脳、心臓、肝臓または腎臓等の生体の臓器を表すように構成されてもよい。

本発明は、骨または臓器の少なくとも一部を含む生体の対象部位を表す医療用立体モデルに有効に利用することができる。

１ 医療用立体モデル
１１，１１Ａ，１１Ｂ スライス板
２１，２１１，２１２，２１ａ，２１ｂ 連結軸
４０ 板状部材
８０ リーマー
９０ 人工股関節
９１ ソケット
９２ 人工骨頭
９３ ステム
１１０ 形状構成部
１２０ 補助部
Ｂ０ 骨盤
Ｂ１ 右寛骨
Ｂ２ 左寛骨
Ｂ３ 右大腿骨
Ｂ４ 左大腿骨
Ｂ５ 開口部
Ｂ１１ 寛骨臼
Ｂ３１ 大腿骨頭
Ｈ，Ｈ１，Ｈ２ 貫通孔

Claims (10)

1. 骨または臓器の少なくとも一部を含む生体の対象部位の医療用立体モデルであって、
   前記対象部位の複数の断面の形状をそれぞれ表す形状構成部および連結用の補助部をそれぞれ有する複数のスライス板と、
   前記複数のスライス板が積層された状態で前記複数のスライス板を連結する第１の連結軸とを備え、
   前記複数のスライス板の前記形状構成部は、積層された状態で前記対象部位の形状を表し、
   前記複数のスライス板のうち少なくとも一部のスライス板の前記補助部は、積層された状態で前記第１の連結軸が一定のクリアランスをもって挿通される第１の貫通孔を有し、前記少なくとも一部のスライス板が他のスライス板に対して前記第１の連結軸を中心として回転可能に構成された、医療用立体モデル。
2. 前記複数のスライス板のうち少なくとも一部のスライス板は、積層された状態で第２の連結軸が挿通される第２の貫通孔をさらに有する、請求項１記載の医療用立体モデル。
3. 前記第２の貫通孔は、少なくとも一部のスライス板の前記形状構成部に形成される、請求項２記載の医療用立体モデル。
4. 前記複数のスライス板のうち一部のスライス板は、他のスライス板とは異なる材料で形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の医療用立体モデル。
5. 前記複数のスライス板の外周端面は、母材の色とは異なる色を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の医療用立体モデル。
6. 前記複数のスライス板のうち一部のスライス板は互いに固着されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の医療用立体モデル。
7. 前記複数のスライス板の各々は、互いに離間した複数の前記補助部を有し、
   前記複数の補助部は、前記第１の連結軸が挿通される前記第１の貫通孔をそれぞれ有し、前記複数の補助部の前記第１の貫通孔に複数の前記第１の連結軸が挿通される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の医療用立体モデル。
8. 前記補助部の少なくとも一部は、最上段のスライス板から最下端のスライス板にかけて上下方向に平行な軸に沿って直線状に並ぶ、請求項１〜７のいずれか一項に記載の医療用立体モデル。
9. 前記補助部は、生体の対象部位のうち実際の手術において切削されない部分に対応する位置に設けられる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の医療用立体モデル。
10. 前記補助部には最上段のスライス板から最下段のスライス板にかけて直線状に連通するように前記第１の貫通孔が形成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の医療用立体モデル。

Images