JP6637116B2 - Medical three-dimensional model and manufacturing method thereof - Google Patents
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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。 The present invention relates to a medical three-dimensional model and a method for manufacturing the same.
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。
In the medical field, a medical three-dimensional model representing a bone or an organ of a living body is used. The medical three-dimensional model can be produced by, for example, a three-dimensional molding method.
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。 The medical three-dimensional model can be used, for example, in a simulated operation before actual operation of a living body. If the results of the simulated surgery can be accurately verified, practical training of the surgery becomes possible, and the actual surgery can be performed more appropriately.
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。 However, the conventional medical three-dimensional model produced by the three-dimensional molding method or the cutting of the styrene foam block is an integrally molded product. Therefore, if the cut portion obtained by the simulated operation is inside the medical three-dimensional model, it is difficult to confirm the shape, size, and position of the cut portion. In this case, the result of the simulated surgery cannot be accurately verified. Further, it takes time and cost to manufacture the conventional medical three-dimensional model.
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。 An object of the present invention is to provide a medical three-dimensional model that enables accurate verification of the result of a simulated operation and that can be manufactured in a short time and at low cost, and a method of manufacturing the same.
(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しかつ積層された複数のスライス板を備え、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は、複数のスライス板が補助部において積層方向の軸により互いに連結された状態で、補助部の積層方向の軸を中心として、他のスライス板に対して相対的に回転可能に構成される。 (1) The medical three-dimensional model according to the first invention is a medical three-dimensional model of a target part of a living body including at least a part of a bone or an organ, and has a shape configuration representing a plurality of cross-sectional shapes of the target part. A plurality of slice plates each having a unit and an auxiliary part for connection, and comprising a plurality of slice plates stacked, the shape constituent parts of the plurality of slice plates represent the shape of the target portion in a stacked state, and among the plurality of slice plates, At least some of the slice plates are rotated relative to other slice plates about the axis in the stacking direction of the auxiliary unit in a state where the plurality of slice plates are connected to each other by the axis in the stacking direction in the auxiliary unit. It is configured to be possible.
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。 According to this medical three-dimensional model, practical training for surgery is possible. Further, a medical stereo model can be used for explaining the operation to the patient. Furthermore, since this medical three-dimensional model can be manufactured inexpensively and in a short time, it becomes possible to manufacture a medical three-dimensional model having the same shape as the actual target site for each patient.
加えて、連結用の補助部が設けられるので、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。 In addition, since the auxiliary unit for connection is provided et the, even when the target site has a complex shape, by connecting a plurality of slices plate and at least a portion of the slice plate relative to the other slice plate It is easy to make it rotatable.
(2)少なくとも一部のスライス板は、当該少なくとも一部のスライス板を積層方向の軸から取り外すことにより他のスライス板から取り外し可能に設けられてもよい。 (2) At least some of the slice plates may be detachably provided from other slice plates by removing the at least some of the slice plates from the axis in the stacking direction .
(3)少なくとも一部のスライス板が補助部の積層方向の軸において連結されるとともに補助部において積層方向の軸と異なる箇所で連結された場合に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相対的に回転することが阻止されてもよい。 ( 3 ) When at least some of the slice plates are connected to each other at a position different from the axis of the auxiliary portion in the stacking direction at the auxiliary portion and at least some of the slice plates are connected to another slice plate. It may be prevented from relatively rotating with respect to .
(4)少なくとも一部のスライス板が補助部の積層方向の軸において連結されるとともに形状構成部において連結された場合に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相対的に回転することが阻止されてもよい。 (4) At least some of the slice plates rotate relative to other slice plates when at least some of the slice plates are connected at the axis of the auxiliary portion in the stacking direction and are connected at the shape configuration portion. May be prevented.
(5)少なくとも一部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てもよい。 (5) At least some of the slice plates may have a plurality of auxiliary portions that are separated from each other.
(6)少なくとも一部のスライス板が複数の補助部において連結された場合に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相対的に回転することが阻止されてもよい。 (6) When at least some of the slice plates are connected at the plurality of auxiliary portions, at least some of the slice plates may be prevented from rotating relative to other slice plates.
(7)複数のスライス板の外周端面の色は、複数のスライス板の内部の色とは異なってもよい。 (7) The colors of the outer peripheral end faces of the plurality of slice plates may be different from the colors inside the plurality of slice plates .
上記の構成によれば、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。 According to the above structure, when cutting the portion of the medical three-dimensional model in simulating sham surgery, it can be clearly seen by comparing the state of the cutting portion in a state before cutting. Therefore, the quality of the cut portion can be easily and accurately determined during and after the simulated surgery.
(8)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。 ( 8 ) The auxiliary part may be provided at a position corresponding to a part of the target part of the living body that is not cut in an actual operation.
(9)対象部位は骨の少なくとも一部を含んでもよい。 ( 9 ) The target site may include at least a part of the bone .
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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to verify the result of simulated surgery accurately using a medical three-dimensional model, it becomes possible to manufacture a medical three-dimensional model in a short time and at low cost.
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。 A medical three-dimensional model and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The medical three-dimensional model is a three-dimensional model representing a target part of a living body including at least a part of a bone or an organ. Hereinafter, a medical three-dimensional model representing a part of the pelvis will be described as an example of the medical three-dimensional model.
[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。
[1] First Embodiment (1) Configuration of Medical Stereo Model FIG. 1 is a perspective view showing a medical stereo model according to the first embodiment, and FIG. 2 is a medical stereo model of FIG. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a target part of a living body represented by
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。
In FIG. 1 and the three-dimensional
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。
The medical three-
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。
The plurality of
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。
The plurality of
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。
Further, at least one through hole H is formed in each of the plurality of
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。
In a state where the plurality of
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。
In the example of FIG. 3, two through holes H are formed in the first to
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。
Further, two through holes H are formed in the fifth to
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。
By inserting the
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。
In the three-dimensional
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。
In addition, the user pulls one connecting
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。
FIG. 4 is a perspective view showing an example of partially rotating some
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。
In this case, as shown by the thick solid line arrow in FIG. 4, the user pulls out the connecting
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。
As described above, the user rotates a part of the
(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。
(2) Example of Simulated Surgery Using Medical Three-Dimensional Model An outline of hip replacement surgery will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a basic procedure of the hip replacement surgery. 5A to 5F, the right hip bone B1 and the right femur B3 are shown by solid lines as the skeleton of the living body and its surroundings. The skin covering the right hip bone B1 and the right femur B3 is indicated by a dashed line.
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。 First, as shown in FIG. 5A, a part of the skin covering the hip joint is incised. The femoral head B31 of the right femur B3 is removed from the acetabulum B11 of the right hip bone B1 through the opening B5 formed by the incision. Thereafter, as shown in FIG. 5B, the femoral head B31 of the right femur B3 is cut, and the cut femoral head B31 is removed.
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。
Here, as shown in FIG. 5F described later, the artificial hip joint 90 mainly includes a
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。
After the femoral head B31 of the right femur B3 in FIG. 5B is removed, in order to fix the
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。
Subsequently, as shown in FIG. 5E, the
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。
The user of the medical three-
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。
FIG. 7 is a plan view showing an example of the
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。
As described above, the user rotates a part of the
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。
Thereby, as shown in FIG. 7A, the user can easily and accurately confirm the shape, size, and position of any part of the medical three-
(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。
(3) Method for Manufacturing Medical Three-Dimensional Model FIG. 8 is a flowchart showing a method for manufacturing the medical three-
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。
When manufacturing the medical three-
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。 For example, as shown in FIG. 9A, a plurality of cross sections of a living body are observed using a CT scanner in a vertical range R including a part of the right hip bone B1. Thereby, images of a plurality of cross sections within the range R are obtained. 9B to 9J show image examples of a plurality of cross sections acquired within the range R. In the images of FIGS. 9B to 9J, a cross section of the right hip bone B1 is shown substantially at the center. Further, in the images of FIGS. 9 (i) and (j), a cross section of the right femur B3 is shown together with a cross section of the right hip bone B1.
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。 Next, as shown in FIG. 8, three-dimensional data of the target part is generated based on the acquired images of the plurality of cross sections (step S12). The three-dimensional data is surface shape data indicating the shapes of the outer surface and the inner surface of the target part. Such three-dimensional data can be created in a format such as the OBJ format or the STL (Standard Triangulated Language) format.
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。
Next, based on the three-dimensional data of the target site, shape data of a plurality of
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。
Next, based on the shape data of the plurality of
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。
For example, as shown in FIG. 10, a
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。
In the example of FIG. 10, the six
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。
Finally, as shown in FIG. 8, the plurality of
(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。
(4) Effects According to the medical three-
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。
Therefore, even when the cut portion is inside the medical three-
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。
Further, the medical three-
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。
In the present embodiment, each
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。
In the present embodiment, the color of the outer peripheral end face of each of the plurality of
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。
In addition, the user can compare the medical three-
[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。
[2] Second Embodiment (1) Configuration of Medical Solid Model A medical solid model according to a second embodiment will be described while referring to differences from the medical
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。
As shown in FIG. 11, the medical three-
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。
As shown in FIG. 11 and FIGS. 12A to 12C, each of the plurality of
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。
On the other hand, the
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。
In each of the
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。
As shown in FIG. 11, the
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。
Also in the present embodiment, the medical three-
(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。
(2) Effect According to the three-dimensional
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。
In the present embodiment, through holes H1 and H2 for connecting the plurality of
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。
Since the medical three-
[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。
[3] Other Embodiments (1) In the above embodiment, the plurality of
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。
Further, as a material of the plurality of
(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。
(2) In the above embodiment, all of the plurality of
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。
In this case, by using a material suitable for each of the plurality of portions of the medical three-
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。
For example, the
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。
Further, as the plurality of different materials, a plurality of materials having different colors may be used. For example, as the material of the plurality of
(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。
(3) In the above embodiment, the plurality of
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。
When the
(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。
(4) In the second embodiment, all of the plurality of
(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。
(5) In the above embodiment, all of the plurality of
(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。
(6) In the above-described embodiment, an example has been described in which all of the medical three-
(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。
(7) In the second embodiment, each of the plurality of
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。
Furthermore, each of the plurality of
(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。
(8) In the second embodiment, the through holes H1 and H2 are formed in the
(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。
(9) In the above embodiment, the medical three-
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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be effectively used for a medical three-dimensional model representing a target part of a living body including at least a part of a bone or an organ.
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
DESCRIPTION OF
Claims (9)
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しかつ積層された複数のスライス板を備え、
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は、前記複数のスライス板が前記補助部において積層方向の軸により互いに連結された状態で、前記補助部の前記積層方向の軸を中心として、他のスライス板に対して相対的に回転可能に構成された、医療用立体モデル。 A medical three-dimensional model of a target portion of a living body including at least a part of a bone or an organ,
A plurality of slice plates each having a shape component and a connection auxiliary portion each representing a shape of a plurality of cross sections of the target portion and stacked,
The shape constituting portions of the plurality of slice plates represent the shape of the target portion in a stacked state,
At least a portion of the slice plate of the plurality of slice plate is in a state where the plurality of slices plates are connected to each other by the axis of the stacking direction in the auxiliary section, around the said stacking direction axis of the auxiliary unit, A medical stereo model that is configured to be rotatable relative to other slice plates.
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