平面と立体とを可逆変化する構造に基づいた腹腔鏡手術用臓器圧排器具の創製

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K12908
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 角江 崇 千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (40634580)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 臓器圧排 / 医療器具 / ペーパークラフト / 腹腔鏡手術

Outline of Annual Research Achievements

腹腔鏡手術は，腹部に数mm～1cm 程度の小さな穴を開け，その穴から筒状の内視鏡（腹腔鏡）や手術用の器具類を挿入して，腹腔内の組織に対して治療を行う方式である．開腹手術と比較して，手術創を微小にでき，出血や痛みを少なくできる低侵襲性の点において有利である．しかし腹腔鏡手術においては，治療部位に関係のない臓器を押しのける圧排操作が難しいという課題がある．本研究課題では，術野を狭めることなく，かつ容易に臓器を圧排できる，腹腔鏡手術用の臓器圧排器具を新規に提案する．提案する臓器圧排器具は，平面と立体とを可逆変化する構造に基づいて設計，開発する．
平成28年度に導入したレーザ加工機により，臓器圧排器具の試作における効率が大幅に向上した．それに伴い，試作器具の量産が可能にあったため，素材や仕様の異なる試作器具の評価を平成29年度に実施した．レーザ加工機導入前は困難であった樹脂の切断も容易に可能になったため，透明かつ入手の容易性からポリエチレンテレフタラート（PET）にまず焦点を絞って試作器具の量産，評価を行った．その結果，臓器圧排性能は十分であることが確認できた．一方でPETは紙ほどしならないため，今後検討予定である，臓器圧排器具を丸めて巻き取ることが極めて困難であることが実験的にも明らかになった．そこで，PET以外の透明樹脂，たとえばポリエチレンナフタレートも候補として評価，検討を進めた．並行して，将来的に「透明な紙」が素材として利用可能になることを想定して，耐水紙を用いた評価実験も実施した．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成29年度において，試作，量産した臓器圧排器具を評価し，目的とする臓器圧排器具として適した素材，仕様を選定する予定であったが，所望の性能を満たす素材の選定に難航している．臓器圧排器具の構造を改良することで前述の問題を解決できることを期待し，設計用の高性能PCを新たに導入した．また，新たな着想の芽を得るきっかけとするべく，情報収集のために研究会にも参加した．現在も引き続き，素材の選定，構造の改良と評価実験を行っている段階であり，目に見える形での成果は得られていない．

Strategy for Future Research Activity

平成30年度も継続して試作器具の評価を行い，目的とする臓器圧排器具として適した素材，仕様を選定する．新たに修士課程学生を動員して評価を進め，遅れている進捗を取り戻す．
並行して，構想段階にある臓器圧排器具の挿入・展開・摘出方法について，具体的な方策を絞り込む．すべてを同時に実現する器具をいきなり試作することは難しいと考えられるため，まずは各工程を独立に考えることとし，挿入・展開・摘出方法の評価と実現可能性について検証する．
現時点ではおおむね以下のような方式を想定している．腹部に開けた穴．あるいはその穴に通した筒状の器具（トロッカ）の直径は数mm～1cm 程度である．この径に収まるほどに，平面状態の臓器圧排器具を丸めて巻き取っておき，手術時に穴またはトロッカを介して臓器圧排器具を挿入する．体内へ挿入後は，体外から手術用器具を操作して臓器圧排器具を平面状態へと復元，さらに力を加えることで立体形状へと展開する．あるいは，光や熱に反応するような形状記憶材料を利用できれば，平面から立体への変形を，外部から力を加えることなく実行できる．本研究課題で提案する臓器圧排器具により，例えば治療部位の手前側にある臓器を圧排し，かつ器具の中空円筒型を利用した内部空間によって術野も確保し，治療に必要な手術用器具を治療部位まで容易に到達可能にできる．摘出する際には，挿入時の逆に，体外から手術用器具を操作して臓器圧排器具を巻き取って取り出す．あるいは，素材として体内に安全に吸収される材料を選んでやれば，体内から取り出す手間が省けて効率的となる．上述した挿入・展開・摘出方法の一部またはすべてを満たす材料を調査，購入し，臓器圧排器具として機能するか，その性能を実証実験によって評価する．また，素材の特性に応じて挿入・展開・摘出方法としてどのようなやり方がもっとも適しているかも検証する．