專利名稱：立體模型的制作方法
技術(shù)區(qū)域本發(fā)明關(guān)于立體模型。更詳細(xì)地說，關(guān)于再現(xiàn)被檢體的血管等體腔的立體模型。
背景技術(shù)：
再現(xiàn)腦血管的硅橡膠制立體模型作為日內(nèi)瓦大學(xué)模型是已知的。該腦血管模型在透明硅橡膠制長方體中將腦血管作為腔所而再現(xiàn)，該腔所連通至模型表面而開口。通過向該開口連接搏動(dòng)流泵而流入液體，在體外狀態(tài)下能夠模擬腦動(dòng)脈瘤、硬膜動(dòng)靜膜畸形、血管狹窄等病變。另外，通過該開口也能夠進(jìn)行向腦血管中插入導(dǎo)管或塞拴物質(zhì)的訓(xùn)練。
該腦血管模型是以死體為基礎(chǔ)而作成的，相應(yīng)于腦血管腔所的形狀是現(xiàn)成固定的。
另一方面，在特開平5-11689號(hào)公報(bào)、特公平8-18374號(hào)公報(bào)、實(shí)開平6-13805號(hào)公報(bào)、特開2002-40928號(hào)公報(bào)、特開2001-5377號(hào)公報(bào)等中記載了基于CT掃描器等得到的被檢體斷層圖象數(shù)據(jù)，形成立體生物體模型的方法。
按照這些方法，通過利用照相裝置等間隔地照相得到的多個(gè)斷層照相數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過光造型來形成具有和作為對象的諸器官相同形狀的立體模型。因此，在得到充分的斷層照相數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)，無論在怎樣的部位，都能夠形成包含直至其內(nèi)部形狀的定制立體模型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人等為了按定制作成上述的腦血管模型，而反復(fù)進(jìn)行了研究，認(rèn)為可能無法應(yīng)用基于已述專利文獻(xiàn)中介紹的斷層圖象數(shù)據(jù)而形成立體模型的方法。
在此，當(dāng)使用該形成方法嘗試腦血管模型的作成時(shí)，碰到了以下的問題。
為了在醫(yī)療現(xiàn)場以體外狀態(tài)使用腦血管模型，對模型要求高透明性和類似生物體組織的彈性和柔軟性。但是，實(shí)行上述形成方法中使用的光造型以外的疊層造型法的材料，不滿足這樣的要求。
另外，立體模型的造型體積一變大或者造型精度一變高，在層疊造型中需要的時(shí)間就飛躍地增大。因此，在用現(xiàn)有技術(shù)形成方法將醫(yī)療現(xiàn)場要求的腦血管模型層疊造型時(shí)，就需要很多的時(shí)間。因而，模型作成成本變高，并且往往不能適用于要求緊急作成模型的場合。
本發(fā)明人等為了解決上述問題的至少一個(gè)，反復(fù)進(jìn)行了銳意研究，找到了下述的本發(fā)明。即，立體模型的制造方法，該方法包括基于被檢體的斷層圖象數(shù)據(jù)，將血管等體腔模型層疊造型的工序、用立體模型形成材料圍繞該體腔模型的周圍，使該立體模型形成材料固化的工序、以及去除上述體腔模型的工序。
按照本發(fā)明，由于在層疊造型工序中，形成血管等體積比較小的區(qū)域(體腔模型)，因此能夠縮短它所要的時(shí)間。
另外，用立體模型形成材料圍繞層疊造型的體腔模型而形成立體模型的厚度部分，因此通過任意地選擇該立體模型形成材料，就能夠形成適應(yīng)醫(yī)療現(xiàn)場要求的立體模型。例如，使用硅橡膠，就能夠形成透明而且具有近似生物體的彈性和柔軟性的腦血管模型(立體模型)。
附圖簡單說明

圖1是表示在本發(fā)明的實(shí)施例中層疊造型的體腔模型的斜視圖。
圖2是表示附加在體腔模型上的導(dǎo)引部分的斜視圖。
圖3是表示實(shí)施例的立體模型的斜視圖。
圖4表示其他實(shí)施例的立體模型。
圖5表示附加在其他實(shí)施例的立體模型上的標(biāo)識(shí)。
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施例的醫(yī)療用模型的斜視圖。
圖7表示同一醫(yī)療用模型的使用方式。
圖8是表示其他實(shí)施例的立體模型的斜視圖。
圖9是表示其他實(shí)施例的立體模型的斜視圖。
圖10是表示圖9立體模型的制造方法的模式圖。
具體實(shí)施例方式
以下，詳細(xì)地說明本發(fā)明的各要素。
被檢體的斷層圖象數(shù)據(jù)被檢體以人體的整體或者一部分作為對象，但也可以以動(dòng)物或植物作為斷層照相的對象。并且不排除死體。
斷層圖象數(shù)據(jù)稱做成為用于實(shí)行層疊造型的基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。一般由利用X射線CT裝置、MRI裝置、超聲波裝置等得到的斷層照相數(shù)據(jù)來構(gòu)筑三維形狀數(shù)據(jù)，將該三維形狀數(shù)據(jù)分解成二維作為斷層圖象數(shù)據(jù)。
以下，說明斷層圖象數(shù)據(jù)生成的一例。
在此，關(guān)于以一面沿體軸方向平行移動(dòng)，一面等間隔地?cái)z象而得到的多個(gè)二維圖象作為輸入數(shù)據(jù)(斷層照相數(shù)據(jù))使用的情況加以說明，但即使以利用其他的攝象方法得到的二維圖象或者三維圖象作為輸入圖象時(shí)，進(jìn)行同樣的處理，也能夠得到腔所的三維形狀數(shù)據(jù)。被輸入的各二維圖象，首先根據(jù)攝象時(shí)的攝象間隔被正確地迭加。接著，在各二維圖象上，通過指定與圖象濃度值有關(guān)的閾值，從各二維圖象中僅抽出作為體腔模型對象的腔所區(qū)域，另一方面從迭加的二維圖象中削除其他區(qū)域。借此，以迭加二維圖象的形式提供相當(dāng)于腔所區(qū)域的部分三維形狀，將該各二維圖象的輪廓線進(jìn)行三維內(nèi)插，再構(gòu)成三維曲面形式，由此生成作為對象的腔所的三維形狀數(shù)據(jù)。再者，在此情況下，通過指定與濃度值有關(guān)的閾值，首先從輸入圖象中進(jìn)行腔所區(qū)域的抽出，但與該方法不同，通過指定給予腔所表面的特定濃度值，從輸入圖象中抽出腔所表面，通過三維內(nèi)插，也能夠直接地生成三維曲面。另外，在進(jìn)行通過閾值指定的區(qū)域抽出(或者利用特定濃度值指定的表面抽出)后，也可以進(jìn)行輸入圖象的迭加。另外，也可以按照多邊形近似進(jìn)行三維曲面的生成。
再者，上述三維形狀數(shù)據(jù)，在該三維形狀數(shù)據(jù)的生成中、或者生成后，實(shí)施形狀的修正或變更是可能的。例如，附加在斷層照相數(shù)據(jù)中不存在的構(gòu)造，或附加稱為支承體的支承構(gòu)造，或者部分去除斷層照相數(shù)據(jù)中的構(gòu)造，或變更腔所的形狀等是可能的，借此，能夠自由地修正或者變更在立體模型內(nèi)部形成的腔所形狀。進(jìn)而，在腔所內(nèi)部設(shè)置非層疊造型區(qū)域也是可能的，將在下面說明的內(nèi)部形成中空結(jié)構(gòu)，制作設(shè)置非層疊造型區(qū)域的體腔模型時(shí)，生成在腔所的內(nèi)部設(shè)置這種非層疊造型區(qū)域的三維形狀數(shù)據(jù)。再者，這些處理也可以在層疊造型系統(tǒng)，或者在適合層疊造型系統(tǒng)的軟件上進(jìn)行。
接著，根據(jù)需要，將生成的腔所三維形狀數(shù)據(jù)變換成適合體腔模型層疊造型中使用的層疊造型系統(tǒng)的形式，向所使用的層疊造型系統(tǒng)，或者適合所使用的層疊造型系統(tǒng)的軟件輸送。
層疊造型系統(tǒng)(或者適合層疊造型系統(tǒng)的軟件)中，在進(jìn)行層疊造型時(shí)體腔模型的配置或?qū)盈B方向等各種設(shè)定項(xiàng)目的設(shè)定的同時(shí)，為了層疊造型中的形狀保持等目的，在必須支撐的地方附加(如果不必要就不要附加)支承體(支承構(gòu)造)。最后，根據(jù)層疊造型時(shí)的造型厚度切片(slice)這樣得到的造型用數(shù)據(jù)，由此生成在層疊造型中直接利用的切片數(shù)據(jù)(斷層圖象數(shù)據(jù))。再有，與上述的順序相反，在進(jìn)行分割數(shù)據(jù)的生成后，也可以進(jìn)行支撐體的附加。另外，在借助所使用的層疊造型系統(tǒng)(或者適合層疊造型系統(tǒng)的軟件)自動(dòng)地生成分割數(shù)據(jù)情況下，可以省略該順序。但是，即使在這種情況下，也可以進(jìn)行層疊造型厚度的設(shè)定。關(guān)于支撐體的附加也是同樣的，在利用層疊造型系統(tǒng)(或者適合層疊造型系統(tǒng)的軟件)自動(dòng)地生成支撐體的情況下，不需要用手動(dòng)生成(也可以用手動(dòng)生成)。
上述的例子中，從斷層照相數(shù)據(jù)構(gòu)造三維形狀數(shù)據(jù)，但作為數(shù)據(jù)，從最初提供三維形狀數(shù)據(jù)的情況下，將其進(jìn)行二維分解，也能夠得到在其后層疊造型工序中使用的斷層圖象數(shù)據(jù)。
在該圖象處理中，可以收集或者追加生物體信息。
在此，所謂生物體信息是指眼球、鼻、骨等生物體組織的形狀或者位置或者其方向(朝向)。這樣的生物體信息可通過形成該生物體組織的三維數(shù)據(jù)形狀，對此進(jìn)行圖象處理而能夠得到。即，將斷層照相數(shù)據(jù)(二維圖象)進(jìn)行圖象處理，構(gòu)成三維形狀數(shù)據(jù)，進(jìn)一步地形成斷層圖象數(shù)據(jù)時(shí)，在該斷層圖象數(shù)據(jù)中就能夠包含與血管等體腔有關(guān)的數(shù)據(jù)和與眼球等其他生物體信息有關(guān)的數(shù)據(jù)。這樣的生物體信息可以在作成三維數(shù)據(jù)時(shí)，操作者用手動(dòng)追加。
本發(fā)明，以血管等體腔作為對象，在此，所謂體腔是指存在于諸器官(骨骼、肌肉、循環(huán)器官、呼吸器官、消化器官、泌尿生殖器官、內(nèi)分泌器官、神經(jīng)、感覺器官等)的腔所，以及通過這些諸器官或體壁等的幾何配置而構(gòu)成的腔所。因此，“體腔”包括心臟內(nèi)腔、胃內(nèi)腔、腸內(nèi)腔、子宮內(nèi)腔、血管內(nèi)腔、輸尿管內(nèi)腔等諸器官的內(nèi)腔，或口腔、鼻腔、咽門、中耳腔、體腔、關(guān)節(jié)腔、圍心膜等。
層疊造型所謂層疊造型是指基于斷層圖象數(shù)據(jù)形成薄層，通過依次反復(fù)地進(jìn)行該操作，而得到所要求的造型。
用立體模型形成材料圍繞層疊造型的體腔模型，然后還必須從此上分解去除。為了容易去除，在層疊造型中使用的材料規(guī)定為低熔點(diǎn)的材料，或者最好規(guī)定為容易溶解于溶劑的材料。作為這樣的材料，可以使用低熔點(diǎn)的熱固性樹脂或者蠟等。即使在所謂的光造型法(包括在層疊造型中)中廣泛使用的光固化性樹脂，其分解如果是容易的，就能夠在此使用。
上述體腔模型，在下面的工序中用立體模型形成材料圍繞時(shí)，如果是具有能夠耐從外部施加的壓力等外力的強(qiáng)度，就能夠使其內(nèi)部成為中空結(jié)構(gòu)而薄壁化。借此，不僅減低在層疊造型中要求的時(shí)間或伴隨造型的成本，而且在以后的溶出過程中能夠使體腔模型的溶出簡單。
作為具體的層疊造型方式，例如可舉出粉末燒結(jié)方式、熔融樹脂噴出方法、熔融樹脂擠出方式等。
粉末燒結(jié)方式的層疊造型中，在平面狀敷設(shè)的粉末材料上，基于斷層圖象數(shù)據(jù)，通過掃描激光等加熱用射束，使粉末的表面熔融，而使粉末相互結(jié)合，來形成燒結(jié)的粉末薄層。此時(shí)同時(shí)進(jìn)行和已經(jīng)燒結(jié)的下層薄膜的結(jié)合。接著，再次向上面供給新的粉末的薄層，按在反復(fù)進(jìn)行該過程，依次形成粉末燒結(jié)層的同時(shí)進(jìn)行層疊的方式進(jìn)行層疊造型，由此進(jìn)行體腔模型的層疊造型。
熔融樹脂噴出型的層疊造型中，一邊基于斷層圖象數(shù)據(jù)使噴嘴頭在平面上進(jìn)行掃描，一邊從噴嘴噴出或者滴下熔融的造型材料，發(fā)生堆積固化而形成薄層，按在與依次形成該薄層的同時(shí)進(jìn)行層疊的方式進(jìn)行層疊造型，由此進(jìn)行體腔模型的層疊造型。
熔融樹脂擠出型的層疊造型中，從細(xì)噴嘴擠出造型材料，一邊按描繪該細(xì)線狀材料的方式，從噴嘴送出而使其固化，一邊基于斷層圖象數(shù)據(jù)使噴嘴頭在面上掃描，而形成薄層，通過按層疊薄層的方式進(jìn)行層疊造型，進(jìn)行體腔模型的層疊造型。
利用層疊造型制成的體腔模型，在層疊造型后，施加表面研磨或附加表面涂層等各種加工(去除加工和附加加工)是可能的，借此，能夠修正或者變更體腔模型的形狀。作為這些加工的一個(gè)環(huán)節(jié)，當(dāng)制作體腔模型時(shí)，在附加了層疊造型后必須去除的支撐體的情況下，預(yù)先進(jìn)行支撐體的去除。
通過用其他的材料涂布體腔模型的表面，能夠防止體腔模型材料的部分成分或者全部成分向立體模型形成材料中擴(kuò)散。除此之外，通過物理處理(熱處理、高頻處理等)或者化學(xué)處理體腔模型表面，也能夠防止該擴(kuò)散。
優(yōu)選體腔模型通過表面處理，使表面的臺(tái)階高差圓滑化。由此立體模型的內(nèi)腔表面變得圓滑，變得更能夠再現(xiàn)實(shí)際的血管等體腔內(nèi)表面。作為表面處理的方法，可舉出使體腔模型的表面接觸溶劑、進(jìn)行加熱使表面熔融、進(jìn)行涂布以及同時(shí)使用這些方法的。
如已所述，在得到生物體信息時(shí)，最好與體腔模型同時(shí)作成表示該生物體信息的標(biāo)識(shí)。因?yàn)橐种屏酥圃旃ば驍?shù)的增加。
立體模型的形成用立體模型形成材料圍繞體腔模型的一部分或者整體并使其固化，通過去除體腔模型，形成立體模型。即，體腔模型在后續(xù)工序中作為所謂的失蠟用消失模型而使用。所謂失蠟用消失模型是在稱為失蠟鑄造法的精密鑄造法中使用的模型，用微粒耐火材料或陶瓷耐火材料涂布該模型的周圍，在燒成后熔融該模型而去除，由此以制造用于鑄造具有和上述消失模型同一形狀的鑄件的鑄型為目的而使用的。但是，本發(fā)明不是以上述鑄型制造為目的而使用由層疊造型制成的體腔模型，是用立體模型形成材料充滿其周圍整體或者周圍的特定部分，使該立體模型形成材料固化而形成立體模型后，僅去除存在于立體模型內(nèi)部的體腔模型，由此以制造在內(nèi)部具有保持和作為對象的腔所相同形狀或結(jié)構(gòu)的空洞的立體模型為目的而使用。
根據(jù)該模型的用途適宜地選擇立體模型形成材料。例如，硅橡膠(硅氧烷彈性體、硅氧烷凝膠)或熱固性聚氨酯彈性體等彈性體或者凝膠，還有，硅樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、不飽和聚酯、酚醛樹脂、尿素樹脂等熱固性樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯等熱塑性樹脂，可以單獨(dú)使用，或者組合數(shù)種使用。這些材料的固化方法使用眾所周知的方法。
在以腦血管模型作為立體模型對象時(shí)，優(yōu)選采用透明而且具備近似生物體組織的彈性和柔軟性的材料。作為這樣的材料，可舉出硅橡膠(硅氧烷彈性體或者硅氧烷凝膠)。另外，因?yàn)楣柘鹉z具有和生物體組織同等的接觸特性，所以成為插入導(dǎo)管等醫(yī)療器具，適合于試行手術(shù)的材料。
可以由數(shù)層形成立體模型形成材料。例如，可以用具有更近似生物體組織的特性(彈性、柔軟性等)的材料形成腔所的周圍，用耐久性高的材料形成外周。
立體模型的外形可以任意地形成。例如，在用形成材料填滿體腔模型的周圍時(shí)，可以使用預(yù)先準(zhǔn)備的、所要求形狀的外型(用體腔模型和形成材料填滿該外型的內(nèi)部)，但也可以不使用外型，在體腔模型的表面附著溶膠或者粉末狀形成材料，通過使其固化而形成立體模型(浸漬成型、薄殼成型)。在使用外型時(shí)，為了準(zhǔn)備以后除去外型，希望使用和使用的上述形成材料親和力低的材料。但是，也可以不進(jìn)行外型的去除，而作為最終得到的立體模型的一部分。
在利用外型形成立體模型的外部形狀的情況下，通過使外型的成型面形狀和內(nèi)含作為對象的腔所的諸器官等的外部形狀一致，同時(shí)使腔所和內(nèi)含該腔所的諸器官等的外部形狀再現(xiàn)是可能的。
立體模型的外部形狀，不必要和內(nèi)含作為對象的腔所的諸器官等的外部形狀一致，也可以用其他的形狀(例如立方體形狀等)取代。例如，在使用具有透明性的形成材料進(jìn)行立體模型的制造時(shí)，通過在該立體模型的外部形狀上設(shè)置平面，就能夠提高在該立體模型內(nèi)部再現(xiàn)的腔所的可辨識(shí)性。這里所說的平面包括對腔所辨識(shí)不引起實(shí)質(zhì)性障礙的范圍內(nèi)的曲面或凹凸面。另外，由于以該平面作為下面，因此立體模型的載置穩(wěn)定性提高。
另外，對于立體模型的外部形狀，在由形成材料的固化而形成后，也可以進(jìn)行各種的去除加工或附加加工，借此達(dá)到平滑化，或在形狀上能夠給予修正或變更。
再現(xiàn)了血管的體腔模型是規(guī)定立體模型的腔所的體腔模型，為了向該腔所插入導(dǎo)管等，使體腔模型的端部在立體模型的表面露出，在立體模型中腔所的端部要開口。
根據(jù)體腔模型的形態(tài)，往往不向立體模型的表面露出，但在此情況下，也可以使柱狀的導(dǎo)引部分從體腔模型的端部伸出，使其向立體模型的表面露出。進(jìn)一步，也可以在立體模型形成后，從立體模型表面至埋設(shè)在其中的體腔模型的端部穿設(shè)孔。
不使用鑄型也能夠形成立體模型。例如，使立體模型形成材料在體腔模型的表面形成膜狀。在體腔模型(實(shí)心)是再現(xiàn)血管的體腔模型時(shí)，從該膜狀的立體模型去除體腔模型時(shí)，就形成該血管的中空模型。
用立體模型形成材料將體腔模型的一部分圍繞成膜狀，殘余部分可以使用鑄型，用立體模型形成材料圍繞成厚的壁厚。
在此，使用鑄型的塊狀立體模型不能使血管等體腔的動(dòng)態(tài)特性再現(xiàn)。另一方面，膜狀立體模型使血管等體腔的動(dòng)態(tài)特性大體上忠實(shí)地再現(xiàn)是可能的，但單獨(dú)不能維持形狀，因而操作變得困難。因此，優(yōu)選使塊狀立體模型的一部分形成膜狀。例如，可以在塊狀立體模型內(nèi)設(shè)置空隙部分，使位于該空隙部分內(nèi)的血管等體腔形成膜狀。例如，在腦血管模型中，使該空隙部分對應(yīng)蛛網(wǎng)膜下腔，使必須進(jìn)行觀察或?qū)Ч苁中g(shù)模擬的血管存在于該蛛網(wǎng)膜下腔內(nèi)。由此，在觀察時(shí)，使該血管的動(dòng)態(tài)特性真實(shí)地再現(xiàn)成為可能，在導(dǎo)管手術(shù)中，更真實(shí)模擬變得可能。
在同時(shí)形成表示生物體信息的標(biāo)識(shí)和體腔模型時(shí)，也用立體模型形成材料圍繞該標(biāo)識(shí)的一部分或者整體。在用同一材料形成標(biāo)識(shí)和體腔模型的情況下等，在不優(yōu)選和體腔模型同時(shí)去除標(biāo)識(shí)時(shí)，標(biāo)識(shí)也可以成為用立體模型形成材料完全覆蓋的狀態(tài)。
體腔模型的去除作為型芯埋設(shè)在立體模型形成材料中的體腔模型，在立體模型形成材料固化后被去除。去除的方法根據(jù)體腔模型的形成材料適宜地選擇，只要對立體模型不產(chǎn)生影響，就沒有特別的限制。
作為去除體腔模型的方法，可以采用(a)通過加熱而熔融的加熱熔融法、(b)利用溶劑進(jìn)行溶解的溶劑溶解法、(c)并用由加熱引起的熔融和由溶劑引起的溶解的混合法等。使用這些方法使體腔模型進(jìn)行選擇性流動(dòng)，向立體模型的外部溶出而將其去除。
在體腔模型的層疊造型中使用的材料和立體模型的形成材料之間，依賴于使用已述的加熱熔融法、溶劑溶解法或者混合法的哪一種，有著以下那樣相互關(guān)聯(lián)的制約條件。
(1)在利用加熱熔融法進(jìn)行體腔模型的溶出時(shí)，需要滿足下述(1-1)和(1-2)兩方的制約條件。
(1-1)體腔模型形成材料通過加熱發(fā)生熔融。
(1-2)立體模型形成材料，在比制約條件(1-1)中記載的形成材料的熔融溫度低的溫度能夠固化、而且在固化后具有比制約條件(1-1)中記載的形成材料的熔融溫度高的耐熱溫度。
該加熱熔融法中，通過加熱至比體腔模型造型材料的熔融溫度高，比固化后的立體模型形成材料的耐熱溫度低的溫度，使立體模型內(nèi)部的體腔模型進(jìn)行選擇性熔融而流動(dòng)。在溶出前，體腔模型處于和立體模型，或根據(jù)外型去除的順序，與外型成為一體的狀態(tài)，但在滿足上述制約條件(1-1)和(1-2)兩方的情況下，通過利用加熱器等加熱這些構(gòu)造的整體或者一部分，使體腔模型選擇性熔融是可能的。再者，立體模型的加熱從立體模型外部進(jìn)行也是可能的，但在立體模型內(nèi)部或?qū)盈B造型模型內(nèi)部配置加熱電極，或通過從外部照射激光、高頻波等，等等，從立體模型內(nèi)部進(jìn)行加熱也是可能的。于是，在該狀態(tài)下使體腔模型向立體模型的外部溶出而進(jìn)行去除。在該體腔模型溶出時(shí)，可以利用重力或離心力等遠(yuǎn)程力，或通過施加沖擊或振動(dòng)而產(chǎn)生的慣性等，但通過在體腔模型露出的部分施加外壓(正壓、負(fù)壓)，或使其他的液體流入腔所內(nèi)部，來促進(jìn)溶出也是可能的。另外，立體模型內(nèi)部的體腔模型(特別是在溶出后殘留在立體模型內(nèi)部的體腔模型的一部分)，在固相狀態(tài)下，通過施加直接外力，或施加沖擊或振動(dòng)，而進(jìn)行直接握持等，也可以向立體模型的外部排除之。此時(shí)，也可以將立體模型內(nèi)部的體腔模型分解成多個(gè)部分。
作為可應(yīng)用該加熱熔融法的體腔模型的形成材料，除了各種熱塑性樹脂(熱塑性塑料)(最好是熔融時(shí)的流動(dòng)性高的(熔融時(shí)粘度低的))或蠟(油脂或石蠟等)，或者低熔點(diǎn)金屬或冰(水)等以外，只要在低于在立體模型成型中使用的形成材料的耐熱溫度的溫度下發(fā)生熔融，就能夠使用各樣的材料。再者，這些形成材料的選擇，需要根據(jù)立體模型中使用的形成材料的特性來決定(也可以根據(jù)形成材料的特性選擇形成材料)。
(2)在利用溶劑溶解法進(jìn)行體腔模型的溶出時(shí)，需要滿足下述(2-1)和(2-2)兩方的制約條件。
(2-1)體腔模型形成材料溶解于溶劑(存在這樣的溶劑)。
(2-2)立體模型形成材料對制約條件(2-1)中記載的溶劑中的至少一種溶劑(以下稱為特定溶劑)具有耐溶劑性。
溶劑溶解法是通過借助溶劑使存在于立體模型內(nèi)部的體腔模型發(fā)生選擇性溶解而流動(dòng)，從立體模型內(nèi)部溶出而去除的方法，只要是滿足上述制約條件(2-1)和(2-2)兩方的情況，其應(yīng)用是可能的。
該溶劑溶解法中，通過使用根據(jù)上述制約條件(2-2)提供的特定溶劑，使立體模型內(nèi)部的體腔模型發(fā)生選擇性溶解而流動(dòng)。在溶出前，體腔模型處于和立體模型，或根據(jù)外型去除的順序，與外型成為一體的狀態(tài)，但在滿足上述制約條件(2-1)和(2-2)兩方的情況下，通過使這些構(gòu)造整體或者包含體腔模型露出的部分的一部分與上述特定溶劑接觸，使體腔模型發(fā)生選擇性溶解是可能的。于是，在該狀態(tài)下，使體腔模型向立體模型外部溶出而去除。在該體腔模型的溶出時(shí)，和加熱熔融法的情況相同，除了可利用重力或離心力等遠(yuǎn)程力、或通過施加沖擊或振動(dòng)而產(chǎn)生的慣性等以外，通過對體腔模型露出的部分施加外壓(正壓、負(fù)壓)，或使其他液體流入腔所內(nèi)部等，也能夠促進(jìn)溶出。另外，立體模型內(nèi)部的體腔模型(特別在溶出后殘留在立體模型內(nèi)部的體腔模型的一部分)，在固相狀態(tài)下，通過施加直接外力，或施加沖擊或振動(dòng)而進(jìn)行直接握持等，也可以向立體模型外部排除。此時(shí)，可以將立體模型內(nèi)部的體腔模型分解成多個(gè)部分。
作為可應(yīng)用該溶劑溶解法的體腔模型的形成材料，使用氰基丙烯酸酯(溶于丙酮)或淀粉(溶解于水等)等粘結(jié)物質(zhì)、或甲苯磺酰胺樹脂(溶解于丙酮等)、聚乙烯醇(溶解于水等)等具有溶劑可溶解性的各種樹脂、蠟(油脂或石蠟等)等是可能的。再者，在實(shí)施溶劑溶解法的情況下，在立體模型中使用的形成材料，需要對在體腔模型溶解中使用的溶劑具有耐溶劑性，在體腔模型中使用的形成材料的選擇，可以根據(jù)立體模型中使用的形成材料的特性來決定(也可以根據(jù)形成材料的特性選擇形成材料)。
按照本發(fā)明人的研究還可以證實(shí)，如果將立體模型中體腔模型露出的部分浸漬在溶劑槽中，由于滲透壓的關(guān)系，在體腔模型溶解的同時(shí)，向其內(nèi)部吸引溶劑，直至處于比溶劑界面更上位置的體腔模型也依次地發(fā)生溶解。證實(shí)了，在此情況下，與體腔模型中立體模型露出的部分以外的部分完全被埋在立體模型內(nèi)的情況相同。
(3)在利用混合法進(jìn)行體腔模型的溶出時(shí)，需要滿足下述(3-1)和(3-2)兩方的制約條件。
(3-1)體腔模型的形成材料，通過加熱發(fā)生熔融，而且溶解于溶劑(存在這樣的溶劑)。
(3-2)立體模型形成材料，在低于制約條件(3-1)中記載的形成材料的熔融溫度的溫度下能夠固化，而且在固化后，在具有高于制約條件(3-1)中記載的造型材料熔融溫度的耐熱溫度的同時(shí)，對制約條件(3-1)中記載的溶劑中的至少一種溶劑(特定溶劑)具有耐溶劑性。
混合法是通過并用先前詳述的加熱熔融法和溶劑溶解法，使存在于立體模型內(nèi)部的體腔模型從立體模型內(nèi)部溶出，進(jìn)行去除的方法，只要滿足上述制約條件(3-1)和(3-2)兩方，其應(yīng)用就是可能的。在該混合法中的體腔模型的加熱方法和溶解方法，可以任意組合已述的加熱熔融法和溶劑溶解法中說明的方法。
例如，該混合法中，通過以任意的順序?qū)嵤?1)通過加熱使體腔模型從立體模型內(nèi)部溶出的過程和(2)利用溶劑使體腔模型從立體模型內(nèi)部溶出的過程(或者通過以任意的順序數(shù)次實(shí)施各工序)，從立體模型內(nèi)部去除上述體腔模型。
在混合法中，以任意的順序，根據(jù)需要數(shù)次實(shí)施上述的各工序是可能的，例如，通過利用加熱使體腔模型熔融而流動(dòng)，使體腔模型的大半從立體模型內(nèi)部溶出后，使立體模型冷卻至室溫，通過向由先前溶出而形成的立體模型內(nèi)部的空洞區(qū)域注入按照上述制約條件(3-2)給予的特定溶劑，利用表面張力等再次使殘留在立體模型內(nèi)部的體腔模型的一部分流動(dòng)，和注入的溶劑一起向立體模型的外部溶出等也是可能的。
作為可應(yīng)用該混合法的體腔模型的形成材料，可以使用可應(yīng)用上述加熱熔融法和上述溶劑溶解法雙方的材料，使用甲苯磺酰胺樹脂等熱塑性樹脂(熱塑性塑料)或蠟(油脂或石蠟等)等是可能的。
如果采用通過加熱進(jìn)行體腔模型熔融的加熱熔融法或混合法，就不有賴于體腔模型的露出面積，伴隨熱擴(kuò)散向立體模型內(nèi)部的進(jìn)行，按非接觸方式使層疊造型模型整體發(fā)生熔融而流動(dòng)是可能的，使在溶劑溶解法那樣，通過物理接觸從接觸區(qū)域逐漸地溶解體腔模型的情況下很難溶出的那樣復(fù)雜的形狀，例如長寬比高的細(xì)管狀腔所等容易地再現(xiàn)是可能的。
在以上雖然說明了采用加熱熔融法和溶劑溶解法及混合法使體腔模型從立體模型內(nèi)部溶出的方法，但除這些方法以外，從露出部分向體腔模型施加直接外力，或從立體模型的外部施加沖擊力或振動(dòng)等，或通過直接握持等，從立體模型內(nèi)部排除體腔模型也是可能的。并且此時(shí)，將立體模型內(nèi)部的體腔模型分解成多個(gè)部分，而從立體模型內(nèi)部取出分解的各部分也是可以的。再者，在使用該方法進(jìn)行體腔模型的去除時(shí)，通過使內(nèi)部為中空而制作體腔模型，能夠使體腔模型的分解變?nèi)菀住?br> 對于腔所在內(nèi)部再現(xiàn)的立體模型，將作為立體模型化對象的腔所分割成多個(gè)，對分割的各腔所實(shí)施本發(fā)明的制造方法，由此來制作使各腔所在內(nèi)部再現(xiàn)的立體模型，將相應(yīng)于得到的各個(gè)腔所的立體模型進(jìn)行組合，由此得到使作為立體模型化對象的腔所整體再現(xiàn)的立體模型也是可能的。在此情況下，對應(yīng)各腔所的立體模型采用各自不同的制造方法進(jìn)行制造也是可能的。但是，本發(fā)明以對應(yīng)于各個(gè)腔所的被分割成多個(gè)的立體模型及其制造方法作為本發(fā)明的對象。
擴(kuò)散去除工序根據(jù)體腔模型形成材料及立體模型形成材料的選擇是怎樣，或者立體模型成型條件或者體腔模型去除條件是怎樣，體腔模型材料的全部或者一部分向立體模型形成材料中擴(kuò)散的情況，通過本發(fā)明人等的研究已清楚。如果發(fā)生這樣的擴(kuò)散，立體模型腔所的周圍就會(huì)產(chǎn)生霧濁，辨識(shí)性降低。
因此本發(fā)明的目的之一是從立體模型內(nèi)部去除該擴(kuò)散的體腔模型材料。
立體模型由特別是硅橡膠等具有彈性的材料構(gòu)成的情況下，在溶出過程中通過加熱使體腔模型熔融時(shí)，如果體腔模型造型材料的一部分成分向立體模型內(nèi)部擴(kuò)散，就有可能在立體模型內(nèi)部產(chǎn)生濁霧等。
該霧濁的發(fā)生，被認(rèn)為起因于在通過加熱使體腔模型熔融時(shí)，形成材料的成分發(fā)生氣化(蒸發(fā))，向立體模型內(nèi)部擴(kuò)散而發(fā)生的。在體腔模型溶出后，殘留在立體模型內(nèi)部的該擴(kuò)散成分，在許多情況下(除了擴(kuò)散成分和立體模型構(gòu)成材料發(fā)生化學(xué)結(jié)合的情況等以外)，通過再次加熱立體模型，使之再次發(fā)生氣化(蒸發(fā))是可能的。在立體模型內(nèi)部發(fā)生氣化的擴(kuò)散成分的一部分，通過擴(kuò)散從立體模型內(nèi)部向立體模型外部排出，因而借此可從立體模型內(nèi)部去除擴(kuò)散成分。進(jìn)而，在立體模型內(nèi)部發(fā)生氣化的擴(kuò)散成分通過冷卻，其一部分，根據(jù)情況其全部，向立體模型表面析出，借此從立體模型內(nèi)部去除擴(kuò)散成分也是可能的，在擴(kuò)散去除過程中，通過利用這些方法，從立體模型內(nèi)部去除擴(kuò)散成分。作為形成材料使用彈性體等交聯(lián)聚合物時(shí)，通過選擇使用交聯(lián)密度高的材料，來提高利用這些方法的擴(kuò)散去除效果是可能的。
另外，立體模型內(nèi)部的擴(kuò)散成分，特別是色素等，由于加熱而分解的情況很多，借此去除由擴(kuò)散而產(chǎn)生的霧濁或者發(fā)生變色也是可能的。但是，立體模型的加熱，需要在低于構(gòu)成立體模型的材料的耐熱溫度的范圍內(nèi)進(jìn)行，該方法僅能夠在擴(kuò)散成分可在該溫度范圍內(nèi)分解的場合應(yīng)用。
該擴(kuò)散去除工序，可以在去除體腔模型后實(shí)行，也可以在該去除期間實(shí)行。另外，也可以分別在去除期間和去除后實(shí)行。
生物體信息的標(biāo)識(shí)在以定制立體模型為目的的本發(fā)明中，往往要求再現(xiàn)的血管等體腔和其他生物體組織的對應(yīng)關(guān)系、被檢體的方向及其他生物體信息。
斷層圖象數(shù)據(jù)除了與血管等體腔有關(guān)的信息還包含其他的生物體信息，因此能夠從此抽出該其他的生物體信息。例如，從斷層圖象數(shù)據(jù)形成包含其他生物體信息的三維影象，用目視比較立體模型和該影象，就能夠在立體模型的表面或者內(nèi)部形成表示該生物體信息的標(biāo)識(shí)。例如，作為生物體信息，以被檢體的方向作成上下左右的文字或者記號(hào)，可以記載在立體模型的表面。除此之外，也可以與該生物體信息合并或者單獨(dú)地記載斷層圖象數(shù)據(jù)的特定信息(被照相者姓名、照相日期、照相醫(yī)院、照相條件等)。
如已經(jīng)所述，通過解析斷層圖象數(shù)據(jù)，該標(biāo)識(shí)也能夠和體腔模型合并形成。在將體腔模型層疊造型時(shí)也合并形成該標(biāo)識(shí)，然后通過去除，能夠在立體模型的一部分上殘留該標(biāo)識(shí)的形狀，或者能夠埋入立體模型中。另外，該標(biāo)識(shí)和體腔模型同時(shí)向外部排出，此后，在形成的空洞部位注入著色的硅橡膠等，也能夠?qū)⒋诵纬蓸?biāo)識(shí)。
作為這樣的標(biāo)識(shí)，在表示被檢體的方向(朝向)時(shí)，可以采用在表面記載了表示被檢體的方向的記號(hào)或者文字的立方體、箭頭、縮微被檢體等。
作為該生物體信息，可以變更對應(yīng)于在立體模型中血管等體腔以外的生物體組織(骨組織、眼球等)部分的顏色。另外，該生物體組織也可以成為腔所。進(jìn)而該生物體組織的形狀還可以從立體模型分離。另外，也可以在立體模型中描繪該生物體組織的外殼。
醫(yī)療模型本發(fā)明人最初制成了長方體的立體模型。在此情況下，從邊緣部分不能正確地辨識(shí)腔所的樣子(即，血管的形狀)。
因此，為了從立體模型除去邊緣，所以將其制成球形時(shí)，整體成為透鏡，辨識(shí)腔所形狀變得更困難。
本發(fā)明作為其他的目的，解決了立體模型的這樣的問題，提供辨識(shí)性優(yōu)良的模型。
本發(fā)明人為了解決這樣的問題，反復(fù)進(jìn)行了銳意研究，而找到了以下的發(fā)明。即，在和立體模型的形成材料基本上相等折射率的透光性流動(dòng)體中浸漬立體模型。
由此，在視覺上立體模型和透光性流動(dòng)體成為一體，因而例如即使在立體模型中有邊緣，或立體模型具有曲面，如果透光性流動(dòng)體的視野面(被觀察面)具備平面性的話，就不產(chǎn)生腔所的觀察障礙。這里所謂平面也可以包括基本上不引起腔所的觀察障礙程度的曲面和/和凹凸。
即，透光性流動(dòng)體填充在箱體(盒體)中，在其中整體或者部分地浸漬立體模型。然后，變動(dòng)該立體模型，使立體模型中的被要求觀察的部位朝向該箱體的觀察面(平明)。即使在該要求觀察部位的方向有邊緣，也由于該透光性流動(dòng)體而使其邊緣消失，在箱體的觀察面能夠清晰地觀察。
以下，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
實(shí)施例1為了得到與作為立體模型化對象的腦血管及患部腦動(dòng)脈形狀有關(guān)的三維數(shù)據(jù)，一邊向照相區(qū)域血管內(nèi)部投入造影劑，一邊用具有0.35×0.35×0.5mm空間分辨率的螺旋形掃描式X射線CT裝置對患者的頭部進(jìn)行照相。由照相得到的三維數(shù)據(jù)，為了使三維CAD軟件能接受，再次形成沿體軸方向等間隔排列的500張具有512×512分辨率的256灰度等級的二維圖象(斷層照相數(shù)據(jù))后，以沿照相方向使對應(yīng)于各二維圖象的圖象數(shù)據(jù)一致的順序，利用內(nèi)置在上述X射線CT裝置中的驅(qū)動(dòng)器向5.25英寸光磁盤保存。
接著，利用與個(gè)人計(jì)算機(jī)外部連接的5.25英寸光磁盤驅(qū)動(dòng)器，使上述圖象數(shù)據(jù)向計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)裝置讀入，利用市售的三維CAD軟件從該圖象數(shù)據(jù)生成在層疊造型中必要的STL形式(以三角形拼片的集合體表現(xiàn)三維曲面的形式)的三維形狀數(shù)據(jù)。該變換根據(jù)照相間隔迭加輸入的二維圖象，借此構(gòu)筑以濃度值作為標(biāo)量的三維標(biāo)量場，通過在該標(biāo)量場上指定給予血管內(nèi)表面的特定濃度值，作為等值面(特定標(biāo)量值的界面)構(gòu)筑血管內(nèi)腔的三維形狀數(shù)據(jù)后，對構(gòu)筑的等值面進(jìn)行三角形多邊形近似的處理。
再者，在該階段，在三維形狀數(shù)據(jù)上加以附加數(shù)據(jù)，使導(dǎo)引部分3從體腔模型的端部突出(參照圖1)。如圖2所示，該導(dǎo)引部分3是中空柱狀的構(gòu)件。由于具備中空部31，因此能夠謀求縮短層疊造型時(shí)間。在該導(dǎo)引部分3的前端進(jìn)行擴(kuò)徑，該部分露出立體模型表面，形成大直徑的開口部15(參照圖3)。
接著，生成的STL形式的三維形狀數(shù)據(jù)向熔融樹脂噴出方式的層疊造型系統(tǒng)輸送，在決定造型系統(tǒng)內(nèi)的模型配置或?qū)盈B方向、層疊厚度的同時(shí)，對模型附加支撐體。
這樣生成的層疊造型用數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)上切片成規(guī)定的層疊造型厚度(13μm)，而生成許多切片數(shù)據(jù)。然后，基于這樣得到的各切片數(shù)據(jù)，通過加熱使以對甲苯磺酰胺和對乙基苯磺酰胺作為主成分的造型材料(熔點(diǎn)約100度，容易溶解于丙酮)熔融而噴出，在每一面層疊形成具有與各切片數(shù)據(jù)一致形狀的指定厚度的樹脂固化層而進(jìn)行層疊造型。在最終層形成后，通過去除支撐體，制成圖1所示的腦血管內(nèi)腔區(qū)域的層疊造型模型(體腔模型)1。
該體腔模型1再在80℃的水槽中浸漬大約30分鐘。借此，體腔模型1的表面發(fā)生分解，而變得圓滑。
另一方面，通過機(jī)械加工制成為成型立體模型外部形狀而使用的外型。該外型的內(nèi)部成型面制成立方體形狀，構(gòu)成外型的構(gòu)件能夠組裝·分離。在該鑄塑成型用外型的內(nèi)部配置體腔模型1后，通過將模型端部粘結(jié)在外型內(nèi)面上，使兩者固定而制成鑄型。
在這樣制成的鑄型內(nèi)部流入利用加熱短時(shí)間能夠聚合固化的透明性高的雙液混合型液體狀硅氧烷彈性體，在75℃的恒溫層內(nèi)加熱1小時(shí)進(jìn)行聚合固化，形成圖3所示的立體模型11。然后，在確認(rèn)得到充分的固化后，依次分離取出構(gòu)成外型的構(gòu)件。
這樣得到的長方體形狀的立體模型11在120℃的恒溫層內(nèi)加熱1小時(shí)，使存在于立體模型11內(nèi)部的體腔模型1熔融，而向立體模型11外部的溶出。再者，該溶出從體腔模型1端部露出立體模型11的部分(開口部15)進(jìn)行。利用加熱熔融的形成材料溶出后，使塊體整體冷卻至室溫，向通過層疊造型模型的溶出而在立體模型11內(nèi)部形成的空洞部中注入丙酮。借此，使殘留在立體模型11內(nèi)部的體腔模型形成材料溶解，而使溶液化的造型材料向立體模型外部溶出。由此，從立體模型11內(nèi)部完全去除體腔模型1，得到在內(nèi)部再現(xiàn)腦血管內(nèi)腔13的立體模型11。
最后，為了排除在體腔模型1熔融時(shí)向立體模型11材料部分12擴(kuò)散的上述造型材料的成分，上述立體模型11再次在設(shè)定在120℃的恒溫層內(nèi)加熱1小時(shí)，使上述成分蒸發(fā)，借此進(jìn)行去除。
具有這樣制成的腦血管內(nèi)腔13的立體模型11，由于作為形成材料使用透明度高的硅氧烷彈性體，因此具有高的透明性，進(jìn)一步通過使外部形狀成為長方體形狀而設(shè)置平面14，通過目視，容易而且正確地辨識(shí)在立體模型11內(nèi)部再現(xiàn)的腦血管內(nèi)腔13的形狀或構(gòu)造、以及再現(xiàn)患部的腦動(dòng)脈瘤的形狀。所制成的腦血管的立體模型，進(jìn)一步通過向其內(nèi)部注入潤滑液，對于作為醫(yī)療器具的導(dǎo)管的插入，表現(xiàn)和實(shí)際的腦血管手術(shù)時(shí)非常好的近似的插入感覺或操作感覺。
實(shí)施例2該實(shí)施例的立體模型41是球體，具有腦血管內(nèi)腔43(參照圖4)。該立體模型41的制造方法及形成材料，除了外型的形狀外，和實(shí)施例1是相同的。
在該實(shí)施例的立體模型41中，在內(nèi)部埋設(shè)立方體形狀的標(biāo)識(shí)45。在該標(biāo)識(shí)45的各面記載患者的臉的方向。球體的立體模型41，其位置是不穩(wěn)定的，因此通過設(shè)置標(biāo)識(shí)45，變得能夠正確地把握其腦血管內(nèi)腔43的取向。
該標(biāo)識(shí)45所表示的方向，從由斷層圖象數(shù)據(jù)抽出的眼球和骨組織的位置，通過計(jì)算機(jī)處理而特別指定。以按特別指定的方向配置的方式，該標(biāo)識(shí)45和體腔模型同時(shí)進(jìn)行層疊造型。該標(biāo)識(shí)45埋設(shè)在立體模型41內(nèi)，因此在體腔模型的去除工序中不發(fā)生分解。操作者用手操作也能夠形成該標(biāo)識(shí)45。
在圖5中示出其他方式的標(biāo)識(shí)46。該標(biāo)識(shí)46以箭頭表示方向。通過設(shè)置箭頭的顏色或者粗細(xì)的變化，能夠表示具體的方向。例如，如果使右側(cè)是綠色、使左側(cè)是紅色、使上側(cè)是黑色，即使立體模型發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，也能夠特別指定腦血管內(nèi)腔的朝向。
實(shí)施例3在圖6中介紹實(shí)施例的醫(yī)療用模型51。該醫(yī)療用模型51具備實(shí)施例2說明的球體形狀立體模型41、箱體53和填充在箱體53內(nèi)的透光性流動(dòng)體54。
箱體53整體是用透明板(丙烯酸材料板等)形成的。上側(cè)蓋部55用折頁56結(jié)合在側(cè)壁上，是可開閉的。透光性流動(dòng)體54是具有和硅橡膠制立體模型41相同折射率的透明液體。在該實(shí)施例中，作為該透光性流動(dòng)體54，使用具有等折射率的硅油。另外，向水中溶解折射率調(diào)節(jié)劑，也能夠得到所要求的透光性流動(dòng)體。
立體模型41是球體，因此其整個(gè)面成為凸透鏡，不能正確地辨識(shí)內(nèi)部的腦血管腔所。如果這樣的立體模型41浸漬在透光性流動(dòng)體54中，立體模型41的形成材料和透光性流動(dòng)體54具有同樣的折射率，因此在立體模型41表面的光折射消失，在該表面的透鏡效應(yīng)消失。因此，通過箱體53能夠觀察到實(shí)際尺寸大小的腦血管腔所。在實(shí)施例中，箱體53的觀察面上刻印備注。在圖6中，為了說明，在箱體53內(nèi)記載了立體模型41的外殼形狀，但實(shí)際上幾乎無法辨識(shí)立體模型41的外殼形狀。
在圖6的例子中，在箱體53上設(shè)置用于固定立體模型41的制動(dòng)裝置61、61，以及用于使立體模型41旋轉(zhuǎn)的滾輪71、73。制動(dòng)裝置61、61具備壓縮螺旋彈簧62和球狀支撐部63，將立體模型41向滾輪71、73側(cè)推壓，因而，使立體模型41穩(wěn)定地停止。滾輪71、73通過使其旋轉(zhuǎn)，使立體模型41向各自的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。滾輪71、73可以分別連接連桿74、75，從箱體53外部旋轉(zhuǎn)。
在箱體53中，如圖7所示，設(shè)置開口80，通過該開口，向在立體模型41中形成的腦血管腔所的任意端部插入導(dǎo)管83成為可能。
實(shí)施例4在圖8中示出其他實(shí)施例的立體模型91。該立體模型91是在圖1體腔模型1中除去導(dǎo)引部分3，對其涂布硅橡膠，形成大約1mm的厚度，然后用和實(shí)施例1相同的方法去除體腔模型而得到的。該涂布方法是，向硅橡膠槽浸漬體腔模型1，取出后一邊使體腔模型1旋轉(zhuǎn)，一邊進(jìn)行干燥。使用這樣的立體模型91，腦血管會(huì)更為真實(shí)地再現(xiàn)，對于導(dǎo)管手術(shù)的試行等更為有效。
實(shí)施例5在圖9中示出其他實(shí)施例的立體模型101。該立體模型101，在塊狀本體部102內(nèi)具有空隙部(對應(yīng)于蛛網(wǎng)膜下腔)103，在該空隙部103內(nèi)血管部分105與圖8同樣地形成膜狀。按照這樣構(gòu)成的立體模型101，外部輪廓形成塊狀，因而在操作容易的同時(shí)，需要仔細(xì)觀察的血管部分105是膜狀，因此其動(dòng)態(tài)特性能更真實(shí)地再現(xiàn)，而且導(dǎo)管手術(shù)也變得能夠更真實(shí)地試行。
可以象以下那樣形成圖9所示的立體模型101。
首先，使用和圖8實(shí)施例相同的方法使立體模型材料在體腔模型周圍形成膜狀。
另一方面，使位于空隙部103內(nèi)的血管沿三維方向擴(kuò)大約3倍的體腔模型形成中空，向其中插入已述的膜狀立體模型(在其內(nèi)部體腔模型作為芯材存在)。在該實(shí)施例中，一旦分割已擴(kuò)大的體腔模型110，就向其中安置膜狀的立體模型113，再構(gòu)筑分解的體腔模型110。在圖9中記載體腔模型110的分割線。然后，用和體腔模型相同或者同種的填充材料填充已擴(kuò)大的體腔模型110的開口部和膜狀立體模型113之間。將這樣的組裝體安置在長方體外框內(nèi)，在該外框內(nèi)填充硅氧烷彈性體。硅氧烷彈性體固化后，和實(shí)施例1同樣地使體腔模型材料消失，再進(jìn)行已擴(kuò)散到立體模型內(nèi)的體腔模型材料的去除。由此，在膜狀模型113的內(nèi)部成為中空的同時(shí)，在對應(yīng)于體腔模型110的部分形成空隙部103。再者，在體腔模型110上形成突起111，該突起向立體模型外部露出。從該露出部分能夠使體腔模型材料向外部排出。
在該實(shí)施例中，擴(kuò)大血管部分105而形成對應(yīng)于空隙部103的體腔模型110。鑒于空隙部103是提高血管部分105動(dòng)態(tài)特性自由度的，空隙部103的形狀沒有特別的限制。因此，可以使空隙部103的形狀簡單。例如，可以成為球形、橢圓形等。其結(jié)果，能夠?qū)Ⅲw腔模型110設(shè)計(jì)成容易分割·再構(gòu)筑的形狀。另外，以膜狀立體模型113作為型芯也能夠使體腔模型110進(jìn)行鑄型成型。另外，基于斷層照相數(shù)據(jù)形成蛛網(wǎng)膜下腔的立體形狀，從該立體形狀也可以形成體腔模型。進(jìn)一步地，也可以現(xiàn)成準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)蛛網(wǎng)膜下腔，以此作為體腔模型使用。
空隙部103最好制成能夠填充水等透明液體。因?yàn)樵诳障恫?03中如果不填充任何透明的液體，光在空隙部103的周壁發(fā)生漫反射，其內(nèi)部的血管部分105就變得不能辨識(shí)。為了提高血管部分的辨識(shí)性，優(yōu)選在空隙部103填充和立體模型形成材料基本上相同的折射率的硅油。從排出體腔模型110材料的開口部104能夠向空隙部103注入這樣的透明液體。通過在水中配合折射率調(diào)節(jié)劑而形成的具有和立體模型形成材料基本上相同折射率的透明液體也能夠使用。
通過在空隙部103中填充硅油等液體，空隙部103成為更接近真實(shí)蛛網(wǎng)膜下腔的，在血管部分動(dòng)態(tài)特性變得更真實(shí)的同時(shí)，導(dǎo)管手術(shù)也變得能夠更真實(shí)地試行。
本發(fā)明不受上述發(fā)明的實(shí)施方式和實(shí)施例的說明的任何限制。在不脫離權(quán)利要求范圍的記載，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易想到的范圍進(jìn)行的種種的變形方式都包括在本發(fā)明內(nèi)。
權(quán)利要求
1.立體模型的制造方法，該制造方法包括基于被檢體的斷層圖象數(shù)據(jù)將血管等體腔模型層疊造型的工序、用立體模型形成材料圍繞該體腔模型的周圍，使該立體模型形成材料固化的工序、以及去除上述體腔模型的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，去除上述體腔模型的工序中，使上述體腔模型溶解于溶劑中、用熱使上述體腔模型熔融，或者并用使上述體腔模型溶解于溶劑中和用熱使其熔融。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，在上述體腔模型的一部分或者整體中，上述立體模型形成材料形成薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，還包括使上述體腔模型表面變得圓滑的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，還包括與去除上述體腔模型的同時(shí)或者在其去除之后，去除擴(kuò)散到上述立體模型形成材料中的上述體腔模型材料的擴(kuò)散去除工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，上述擴(kuò)散去除工序通過加熱進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，上述體腔模型層疊造型的工序，通過對粉末狀造型材料上掃描激光、從噴嘴噴出或者滴下造型材料、或者從噴嘴擠出造型材料而進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，還包括基于上述被檢體的斷層圖象數(shù)據(jù)，形成表示該被檢體的生物體信息和/或斷層圖象數(shù)據(jù)特定信息的標(biāo)識(shí)的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，上述標(biāo)識(shí)和上述體腔模型一起用上述立體模型形成材料圍繞，該標(biāo)識(shí)殘留在上述立體模型內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，以露出上述體腔模型的方式，用上述立體模型形成材料圍繞該體腔模型，將該體腔模型露出的部分浸漬在溶劑中，而將該體腔模型溶解去除。
11.立體模型，由透光性材料構(gòu)成，在其內(nèi)部具有使基于被檢體的斷層圖象數(shù)據(jù)而形成的血管等體腔再現(xiàn)的腔所。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的立體模型，其特征在于，還具有表示上述被檢體的生物體信息的標(biāo)識(shí)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的立體模型，其特征在于，上述生物體信息是解析上述斷層圖象數(shù)據(jù)而得到的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的立體模型，其特征在于，上述生物體信息顯示上述被檢體的取向。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的立體模型，其特征在于，上述生物體信息包含文字信息，上述斷層圖象數(shù)據(jù)特定信息包含被照相者姓名、醫(yī)院名、照相日期和/或照相條件等。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的立體模型，其特征在于，上述透光性材料形成膜狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的立體模型，其特征在于，具有上述透光性材料形成為膜狀的部分和形成為立體(solid)狀的部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的立體模型，其特征在于，上述形成為膜狀的部分位于形成為立體狀的部分的空隙部分內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的立體模型，其特征在于，在上述空隙部分填充透光性液體。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的立體模型，其特征在于，上述液體具有和上述透光性材料基本上相同的折射率。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的立體模型，其特征在于，形成用于向上述空隙部分填充液體的填充口。
22.醫(yī)療用模型，其特征在于，具備和上述權(quán)利要求11所述的立體模型形成材料基本上相同折射率的透光性流動(dòng)體，上述立體模型浸漬在上述流動(dòng)體中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的醫(yī)療用模型，其特征在于，還具備上述透光性流動(dòng)體的箱體，具備使上述立體模型相對上述箱體而固定的裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的醫(yī)療用模型，其特征在于，具備使上述立體模型變動(dòng)的裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的醫(yī)療用模型，其特征在于，上述立體模型是球體。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的醫(yī)療用模型，其特征在于，上述流動(dòng)體和上述立體模型的顏色是不同的。
全文摘要
基于被檢體的斷層圖象數(shù)據(jù)將血管等體腔模型層疊造型，用立體模型形成材料圍繞該體腔模型的周圍，使該立體模型形成材料固化，此后使體腔模型熔融或者溶解被去除，就形成所要求的立體模型。
文檔編號(hào)G09B23/00GK1653504SQ03810619
公開日2005年8月10日 申請日期2003年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月10日
發(fā)明者福田敏男, 新井史人, 池田誠一, 根來真 申請人:財(cái)團(tuán)法人名古屋產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究所