3Dゲルプリンターによる経皮的結石破砕術のトレーニングキット開発と手技の獲得

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K12161
• Research Institution: Jichi Medical University
• Principal Investigator: 山崎 正博 自治医科大学, 医学部, 助教 (10790925)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古川 英光 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (50282827) ; 藤村 哲也 自治医科大学, 医学部, 教授 (50376448) ; 川上 勝 山形大学, 有機材料システムフロンティアセンター, 准教授 (70452117) ; 高山 達也 自治医科大学, 医学部, 准教授 (90324350)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: PNL / 手術 / 教育 / 3Dプリンター

Outline of Annual Research Achievements

経皮的尿路結石破砕術(PNL)における患者オリジナルな手術前トレーニングキットを開発すために、まずは3Dプリンターを使用して腎臓模型を作製した。サンプルの腎臓データを基に、ハイドロゲルを材料として施行した。水成分が多いハイドロゲルにより腎臓の透明度が高く保つことができ、尿管内に色のついた液体を注入しても外側から十分に視認できることがわかった。またグリセリンを混ぜることで弾性力を調整できることが確認でき、収縮が可能な腎盂を作製することができた。適正な材質を選択することで当初から予定していた、透明度・弾性力を保持した腎臓を作製することができた。
さらに、超音波で腎臓模型の映りを確認し、より人体の腎臓に近づけるために質量が少ないナイロンを混ぜる実験を施行した。ナイロンの量に応じて腎臓の輝度を調整できることが確認でき、人体の腎臓に近い腎臓模型が作製できた。単純な構造をした腎臓モデルであれば今回の材料・手法で十分に作製することが可能であった。
今後、実際の患者データを用いてより複雑な構造をした患者オリジナルな模型がこれまでと同様に作製できるかを確認する予定としている。
一方腎臓周囲の皮膚・皮下組織・筋肉・脂肪といった組織をどのように再現することがトレーニングキットとして良いか、現在評価している。各々を別の材料で作製し、結合することを考えていたが、費用や作製に要する時間などを考慮してよりシンプルな構造にすべきか検討している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

腎臓モデルは作製することができたが、湾曲している周囲の構造をいかに再現するかに時間を要している。

Strategy for Future Research Activity

よりシンプルな形でキットを作製する、より忠実にキットを作製する、2パターンを同時並行で進める方針とした。2通りの作り方を用意することで次年度内には初期タイプのトレーニングキットが作製可能と考えている。

Causes of Carryover

患者オリジナルなキットを各々作製する際に高額な費用がかかると考えている。
まだ患者オリジナルなキットを作製する前段階のため費用が少なくすみ、次年度使用額が生じた。