(57)【要約】【課題】安全性を容易に確保でき、手術支援等に好適に用いることができる模型等を提供する。【解決手段】模型１は、人間の生体部位を模した模型本体３と、模型本体３を収納する中空の円柱状のケース２とを有する。模型本体３は、模型本体３と一体に形成された固定部３０を有し、模型本体３はこの固定部３０をケース２の底面に接着するなどしてケース２に固定される。ケース２は透光性を有する材質により構成され、その材質は、例えばプラスチックなど、人体に悪影響が無く、滅菌が可能なものが選定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体部位を模した模型本体と、
少なくとも一部が透光性を有するケースと、
を有し、
前記模型本体が、前記模型本体と一体に形成された固定部を有し、前記固定部により前記ケースに固定されて前記ケース内に収納されたことを特徴とする模型。
【請求項２】
前記模型本体が、３Ｄプリンタで用いられるモデル材で形成されたことを特徴とする請求項１記載の模型。
【請求項３】
前記ケースが中空の球状であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の模型。
【請求項４】
前記ケースを任意の向きで乗せて保持することが可能な設置台を有することを特徴とする請求項３に記載の模型。
【請求項５】
前記ケースが、中空の球状の外ケースと内ケースを二重に配置して構成され、外ケースと内ケースの間の隙間に、前記ケースの中心部に向けて光線を放射する光線放射装置が自重により移動可能に設けられたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の模型。
【請求項６】
前記設置台に、前記設置台で保持した前記ケースの中心部に向けて鉛直方向に光線を放射する光線放射装置が設けられたことを特徴とする請求項４に記載の模型。
【請求項７】
前記光線放射装置として、鉛直方向上方に光線を放射するものと、鉛直方向下方に光線を放射するものが前記設置台に設けられたことを特徴とする請求項６に記載の模型。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の模型と、
前記ケースに情報を投影するためのプロジェクターと、
を有することを特徴とする模型投影システム。
【請求項９】
前記情報は手術に関するものであることを特徴とする請求項８記載の模型投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、模型、および模型に投影を行う模型投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、３Ｄプリンタ等により製作した生体部位の模型を医療分野で活用するための様々な試みが行われている。例えば特許文献１には、手術計画やインフォームドコンセント等に用いる肝臓模型について記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、３Ｄプリンタで粉末を結合させて製作される医療用三次元模型について記載されている。特許文献３には、光造形機を用いて製造される医療用三次元模型が記載されている。特許文献４には、実際の脳に近い押圧時の挙動を再現した脳モデルについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平5-11689号公報
【特許文献２】特許第5216989号
【特許文献３】特許第5286352号
【特許文献４】特許第5219582号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
医療分野では、このような模型を手術室に持ち込み、手術時に参照したいニーズがある。しかしながら、模型の造形材料には手術室に持ち込む際の安全性についてリスクが懸念されるものもあり、担当医が直接手を触れた場合、化学物質による汚染の恐れがある。また生体部位のような細かい造形物の一部が手術室内で折れたり損傷したりすると、手術室が清潔に保てなくなる恐れがある。
【０００６】
例えば特許第5707303号のように、タブレット端末などをパックして手術室内に持ち込むための滅菌可能なタイプのフィルム製バッグもあるが、生体部位のような細かい造形物の場合、一部がフィルムに引っかかって折れたりする可能性があるのでこのようなバッグを適用することも難しい。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、安全性を容易に確保でき、手術支援等に好適に用いることができる模型等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決するための第１の発明は、生体部位を模した模型本体と、少なくとも一部が透光性を有するケースと、を有し、前記模型本体が、前記模型本体と一体に形成された固定部を有し、前記固定部により前記ケースに固定されて前記ケース内に収納されたことを特徴とする模型である。
【０００９】
本発明では、脳や臓器等の生体部位を模した模型本体を固定部でケースに固定し、ケース内に収納することで、滅菌処理と手術室への持ち込みが容易になり、直接手を触れることなく手術室にて模型を用いた術前の確認などを安全に行い、手術等に役立てることができる。またケース内に模型本体が外部と隔絶されて固定されているので模型本体に用いられる材料の選定範囲が広くなるうえ、手術室の汚染や模型本体の損傷などの心配もない。さらに、手術支援として事前の手術計画や患者へのインフォームドコンセントの際に参照することもでき、その他教育等に用いたりすることも可能である。また固定部は模型本体の展示姿勢に合わせて模型本体と一体に形成することで、固定部を用いて模型本体をケース内に強固に固定することができる。なお、上記した生体部位とは、脳や臓器の他、筋肉など人や動物の体の部分を広く指すものとする。
【００１０】
前記模型本体が、３Ｄプリンタで用いられるモデル材で形成されることが望ましい。
本発明は、血管のような折れやすい微細な形状を３Ｄプリンタを用いて高精度に再現するような場合に特に有効であり、手術室で模型本体が破損することがなくなる。
【００１１】
ケースは例えば中空の直方体状、円柱状、半球状などとできるが、なかでも、ケースが球状のものが望ましい。また、前記ケースを任意の向きで乗せて保持することが可能な設置台を有することが望ましい。
球状のケースを回転させてケース内の模型本体の姿勢を手術時の患者の姿勢に応じて調整することが容易になり、また上記の設置台により、ケースをどの向きとした場合でも当該向きを維持したままケースを保持することが可能になるためである。
【００１２】
前記ケースが、中空の球状の外ケースと内ケースを二重に配置して構成され、外ケースと内ケースの間の隙間に、前記ケースの中心部に向けて光線を放射する光線放射装置が自重により移動可能に設けられることも望ましい。
ケースを二重球の構成としてその隙間に上記の光線放射装置を設けることにより、手でケースを持って回転させ、模型本体の空間配置を手術時の患者の姿勢に応じて調整する際に、光線の輝点等によって模型本体に係る鉛直軸が把握でき、模型本体の空間配置を容易に調整できる。
【００１３】
前記設置台に、前記設置台で保持した前記ケースの中心部に向けて鉛直方向に光線を放射する光線放射装置が設けられることも望ましい。さらに、前記光線放射装置として、鉛直方向上方に光線を放射するものと、鉛直方向下方に光線を放射するものが前記設置台に設けられることが望ましい。
上記の光線放射装置を設置台に設けることで、設置台上に保持したケース内の模型本体に係る鉛直軸が、光線の輝点等により把握できる。また光線放射装置を上下に設けることで、模型本体が光を透過しない場合でも光線の輝点等により鉛直軸が容易に把握できる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明の模型と、前記ケースに情報を投影するためのプロジェクターと、を有することを特徴とする模型投影システムである。
【００１５】
これにより、ケースに必要な情報を表示させ手術支援や教育などに役立てることができる。本発明では複雑な形状の模型本体でなく簡単な形状のケース表面に投影を行うので、特別な技術も必要としない。
【００１６】
前記情報は、例えば手術に関するものである。
具体的には、手術に関する情報をケースに表示させ手術時や事前の手術計画、患者へのインフォームドコンセント等の手術支援に役立てることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、安全性を容易に確保でき、手術支援等に好適に用いることができる模型等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】模型１を示す図
【図２】製作システム１０を示す図
【図３】情報処理装置５のハードウェア構成を示す図
【図４】動脈３１、動脈瘤３２の３次元形状データの例
【図５】模型本体３の製作方法の概略について示すフローチャート
【図６】模型製作用の３次元形状データを生成する手順を示すフローチャート
【図７】模型製作用の３次元形状データ３００の例
【図８】模型１ａを示す図
【図９】模型本体３の空間配置の調整を示す図
【図１０】模型１ｂを示す図
【図１１】模型１ｂ’を示す図
【図１２】模型投影システム１００を示す図
【図１３】模型１ｄを示す図
【図１４】模型１ｅを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
［第１の実施形態］
（１．模型１）
図１は本発明の第１の実施形態に係る模型１を示す図である。模型１は、ケース２の底面に模型本体３を固定し、ケース２の内部に模型本体３を収納したものである。
【００２１】
ケース２は中空の直方体状の硬質のハードケースであり、内部の模型本体３が視認可能なように、少なくとも一部が透光性を有する材質により構成される。本実施形態ではケース２の六面全てが透光性を有する。ケース２の材質は、例えばプラスチックなど、人体に悪影響が無く、滅菌容易なものが選定される。
【００２２】
模型本体３は、人間の生体部位である脳や臓器を模したモデルである。なお、生体部位とは、脳や臓器の他、筋肉など人や動物の体の部分を広く指すものとする。本実施形態の模型本体３は脳の血管の一部を模したものであり、動脈３１、動脈瘤３２が表されている。
【００２３】
模型本体３は下端部に固定部３０を有する。模型本体３は固定部３０でケース２の底面に固定される。固定部３０は既知の接着剤等でケース２の底面に接着される。本実施形態では固定部３０が円盤状であるが、これに限ることない。例えば矩形板状であってもよいし、格子状であってもよい。また、模型本体３は、後述する３Ｄプリンタによって固定部３０も含めて一体に形成される。
【００２４】
（２．製作システム１０）
図２は、模型本体３を製作するための製作システム１０を示す図である。図２に示すように、製作システム１０は、情報処理装置５、３Ｄプリンタ７等を有する。
【００２５】
情報処理装置５は、模型本体３を３Ｄプリンタ７によって製作するための模型製作用の３次元形状データを生成するものである。
【００２６】
図３に情報処理装置５のハードウェア構成を示す。図に示すように、情報処理装置５は、制御部５１、記憶部５２、入力部５３、表示部５４、通信部５５等がバス５６を介して接続されたコンピュータで実現できる。ただし、情報処理装置５の構成がこれに限ることはない。
【００２７】
制御部５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成される。ＣＰＵは、記憶部５２、ＲＯＭ等の記録媒体に格納された情報処理装置５の後述する処理に係るプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス５６を介して接続された各部を駆動制御し処理を実現する。ＲＯＭは不揮発性メモリであり、プログラムやデータ等を恒久的に保持している。ＲＡＭは揮発性メモリであり、記憶部５２、ＲＯＭ等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部５１が各種処理を行うために使用するワークエリアを備える。
【００２８】
記憶部５２はハードディスクドライブ等であり、制御部５１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ等が格納される。
入力部５３は、コンピュータに対して操作指示、動作指示、データ入力等を行うためのもので、例えば、タッチパネル、キー等の入力装置を有する。
【００２９】
表示部５４は、液晶パネル等のディスプレイ装置等を有する。
通信部５５は、ネットワーク等を介した通信を媒介する通信インタフェースである。
バス５６は、各部間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
【００３０】
本実施形態では、情報処理装置５によって模型製作用の３次元形状データを生成するに際し、脳の動脈３１、動脈瘤３２などの部位の３次元形状データがＳＴＬ(Standard Triangulated Language)データなどとして情報処理装置５に予め入力され、記憶部５２等に記憶される。
【００３１】
これらの３次元形状データは、ＣＴ（Computed Tomography）やＭＲＩ（Magnetic Resonance
Imaging）などで患者等の脳をスキャンして取得されたＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and
Communications in Medicine）データから得られる。その手法については既知であるので説明を省略する。
【００３２】
図４（ａ）、（ｂ）の実線は、それぞれ脳の動脈３１、動脈瘤３２の３次元形状データの例である。各部位の３次元形状データは所定の原点を基準として定められ、相対的な位置関係が維持される。図４（ａ）、（ｂ）の点線は、それぞれ動脈３１に対する動脈瘤３２の位置、動脈瘤３２に対する動脈３１の位置を示す。
【００３３】
図２の説明に戻る。３Ｄプリンタ７は、模型製作用の３次元形状データに基づいて模型本体３の製作を行うものである。３Ｄプリンタ７としては例えばインクジェット方式によるものを用いることができる。
【００３４】
インクジェット方式の３Ｄプリンタ７は、模型製作用の３次元形状データを上下複数層に輪切りしたスライスデータに基づき、ステージ上でモデル材およびサポート材を塗布してＵＶ（Ultra Violet）光の照射によりモデル材を硬化させる工程を下層から上層へと繰り返し、モデル材を積層させる。これにより、血管等の細かい形状を高精度に表現することが可能である。
【００３５】
モデル材は模型本体３の造形材料として用いる樹脂であり、サポート材はモデル材を下方から支えるために用いる樹脂である。モデル材による模型本体３の造形後、サポート材は取り除かれる。サポート材には、洗浄等により容易に除去できるものが用いられる。
【００３６】
モデル材としてはＵＶ硬化性を有する各種のアクリル樹脂等を用いることができ、本実施形態では透光性を有するものを用いる。サポート材としては各種の樹脂、例えばウォータージェットにより除去可能なゲル状樹脂や、加熱により除去可能な低融点のワックス材、あるいは水に浸けることで除去できる水溶性樹脂を用いることができる。
【００３７】
なお、３Ｄプリンタ７は上記に限らず、スライスデータに基づいて、ノズルヘッドから溶融樹脂を塗布する工程を下層から上層へと繰り返し、樹脂（モデル材）を積層させるFDM方式(熱溶解積層法)によるものも利用可能である。その他、インクジェットヘッドにて接着剤を塗布し、石膏粉末、でんぷん粉末、樹脂粉末など（モデル材）を接着させ積層させるインクジェット粉末積層方式、レーザー走査により樹脂粉末、金属粉末、セラミック粉末など（モデル材）を選択的に焼結させるSLS方式（粉末焼結積層法）、紙や樹脂シートなど（モデル材）を積層させる紙積層法、ガルバノスキャナーやDLPプロジェクターを用いて液状光硬化性樹脂（モデル材）を硬化させる光造形方式などにより、スライスデータに基づいて造形を行うことも可能である。
【００３８】
（３．模型本体３の製作方法）
次に、模型本体３の製作方法について説明する。ここでは、まず図５を参照しながら模型本体３の製作方法の概略について説明する。図５は模型本体３の製作方法の概略について示すフローチャートである。
【００３９】
（３−１；模型本体３の製作方法の概略）
本実施形態では、前記したようにＣＴやＭＲＩなどで患者等の脳をスキャンし（Ｓ１）、コンピュータによってＤＩＣＯＭデータを取り込む（Ｓ２）。
【００４０】
そして、医師等がＤＩＣＯＭデータから得られた３次元形状データの動脈３１、動脈瘤３２をコンピュータ上で指示し、コンピュータがこれらの部位の３次元形状データを抽出する（Ｓ３）。
【００４１】
前記したように、動脈３１や動脈瘤３２の３次元形状データは情報処理装置５に入力され、記憶部５２に記憶される。情報処理装置５はこれらの３次元形状データを用いて模型製作用の３次元形状データを生成する（Ｓ４）。この生成手順については後述する。また、Ｓ４で生成された３次元形状データは前記した固定部３０を含んでいる。
【００４２】
３Ｄプリンタ７は、Ｓ４で生成された模型製作用の３次元形状データに基づき、前記のモデル材によって模型本体３を製作する（Ｓ５）。前記したように固定部３０は模型本体３と一体に形成される。最後に接着剤等を用いて模型本体３の固定部３０をケース２の底面に固定し、ケース２内に収納する（Ｓ６）ことで、模型１が完成する。
【００４３】
なお、Ｓ４の後、模型製作用の３次元形状データを画像等により可視化し、医師等によるチェックを経てＯＫならＳ５に移行し、ＮＧならＳ４に戻って再度模型製作用の３次元形状データを生成するようにしてもよい。
【００４４】
（３−２．模型製作用の３次元形状データの生成）
図６は、Ｓ４において模型製作用の３次元形状データを生成する手順を示すフローチャートである。図の各ステップは、情報処理装置５の制御部５１が実行する処理である。
【００４５】
Ｓ４において、ユーザは動脈３１や動脈瘤３２の３次元形状データを確認して模型本体３をケース２内に展示する際の基本姿勢を決定し、当該基本姿勢についての情報を情報処理装置５に入力する。情報処理装置５は基本姿勢についての情報の入力を受け付け（Ｓ４１）、これに応じて各部位の３次元形状データの向きを設定する。
【００４６】
さらに、ユーザは模型本体３の基本姿勢に応じた適当な位置および形状の固定部３０の３次元形状データを作成すべく、情報処理装置５に指示入力を行う。情報処理装置５は、ユーザの指示入力に応じて固定部３０の３次元形状データを作成する（Ｓ４２）。
【００４７】
情報処理装置５は、ユーザの指示入力により、Ｓ４１で設定された向きとした動脈３１や動脈瘤３２の３次元形状データ、およびＳ４２で作成した固定部３０の３次元形状データを、ブーリアン演算等を行うことにより統合する（Ｓ４３）。
【００４８】
以上により、模型製作用の３次元形状データが生成される。なお、Ｓ４１、４２の処理は前後しても構わない。
【００４９】
図７はこうして生成された模型製作用の３次元形状データ３００の例であり、固定部３０、動脈３１、動脈瘤３２が統合されている。この３次元形状データ３００に基づき、前記したように３Ｄプリンタ７によって模型本体３が製作される。なお、３Ｄプリンタ７による模型本体３の製作時には、モデル材の色を変えて上記の各部位を区別可能とすることもできる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態では、脳や臓器等の生体部位を模した模型本体３を固定部３０でケース２に固定し、ケース２内に収納することで、滅菌処理と手術室への持ち込みが容易になり、直接手を触れることなく手術室にて模型１を用いた術前の確認などを安全に行い、手術等に役立てることができる。またケース２内に模型本体３が外部と隔絶されて固定されているので模型本体３に用いられる材料の選定範囲が広くなるうえ、手術室の汚染や模型本体３の損傷などの心配もない。さらに、手術支援として事前の手術計画や患者へのインフォームドコンセントの際に参照することもでき、その他教育等に用いたりすることも可能である。また固定部３０は模型本体３の展示姿勢に合わせて模型本体３と一体に形成することで、固定部３０を用いて模型本体３をケース２内に強固に固定することができる。
【００５１】
また本実施形態は、血管のような折れやすい微細な形状を３Ｄプリンタ７を用いて高精度に再現するようなケースで特に有効であり、手術室で模型本体３が破損することがなくなる。
【００５２】
しかしながら、本発明はこれに限ることはない。例えば、本実施形態では生体部位の例として脳の血管を挙げて説明したが、生体部位は人や動物の体の部分であればよく、例えば肝臓等の臓器であってもよい。また脳や臓器をはじめ、筋肉、目等の器官にも本発明は適用可能である。また、ケース２は中空の直方体状に限らず、中空の半球状（ドーム状）のケースを用い、その平坦な底面に模型本体３を固定することもできる。また、後述するように中空の球状のケースを用いることも可能である。
【００５３】
次に、本発明の別の例を第２〜第４の実施形態として説明する。各実施形態はそれまでに説明した実施形態と異なる点について説明し、同様の点については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。
【００５４】
[第２の実施形態]
図８は第２の実施形態に係る模型１ａを示す図である。模型１ａは、模型本体３を中空の球状のケース２ａに固定部３０で固定し、ケース２ａの内部に模型本体３を収納したものである。
【００５５】
ケース２ａは、外ケース２１ａと内ケース２１ｂによって二重に構成される。外ケース２１ａと内ケース２１ｂは中空の球状のハードケースであり、全面が透光性を有する。外ケース２１ａと内ケース２１ｂは前記したケース２と同様の材質で形成できる。
【００５６】
外ケース２１ａの内径は内ケース２１ｂの外径より大きく、外ケース２１ａと内ケース２１ｂの間には一定幅の隙間が存在する。外ケース２１ａと内ケース２１ｂは、この隙間に設けた連結部（不図示）で連結される。
【００５７】
この隙間には、隙間内を自重により移動可能な光線放射装置２５も設けられる。光線放射装置２５は、ケース２ａの中心部に向けて光線（ビーム）２５１を放射するものである。例えば既存技術であるレーザーポインター等に用いる光線を用いても良い。光線放射装置２５の構造については既存の技術であるため省略する。
【００５８】
例えばケース２ａを鉛直面内で回転させた場合、光線放射装置２５は自重により上記の隙間内を移動して最下部に位置する。従って、光線放射装置２５は常に最下部からケース２ａの中心部に向けて鉛直方向上方に光線２５１を放射できるようになっている。
【００５９】
光線２５１が模型本体３に当たった位置、および光線２５１が模型本体３を透過して（前記したように模型本体３は透光性を有するモデル材で形成される）内ケース２１ｂの内面に当たった位置で、光線２５１の一部が反射し、これらの位置が輝点２５２、２５３として視認可能である。
【００６０】
本実施形態では、この輝点２５２、２５３等の位置から模型本体３に係る鉛直軸を把握できる。模型本体３が透光性を有しない材質で形成される場合は輝点２５２のみ視認可能となり、輝点２５２および光線放射装置２５の位置から鉛直軸が把握できる。
【００６１】
手術時の患者の姿勢により脳や臓器等の生体部位の空間配置は変わるので、手術支援のための模型１ａとしては、患者の姿勢に応じた展示ができると望ましい。本実施形態では、図９に示すように、ケース２ａを手で持って、前記の輝点２５２、２５３等により鉛直軸を把握しながらケース２ａを回転させて模型本体３の空間配置を調整し、模型本体３の鉛直軸と患者４０の脳の動脈等の鉛直軸（図の４１参照）を一致させ、患者４０の脳の動脈等の上の１点と、これに対応する模型本体３上の１点の位置を合わせる。その後、ケース２ａを鉛直軸を中心として回転させることで、手術時の患者の脳の動脈等の空間配置を模型本体３で再現する事が可能となる。
【００６２】
このように、本実施形態では、模型本体３をケース２ａで覆うことで第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、輝点２５２、２５３等の位置から模型本体３に係る鉛直軸を把握しつつ、ケース２ａを回転して模型本体３の空間配置を手術時の患者の脳の動脈等の生体部位の空間配置に容易に合わせることができる。こうして手術時の患者の生体部位の空間配置を模型本体３によって正しく再現でき、手術がやりやすくなる。
【００６３】
また模型１ａを用いることで、手術室のみならず遠隔地においても手術時の患者の生体部位の空間配置を再現でき、これを参照して遠隔地から手術装置の操作指示を行うことによる腹腔手術なども可能となる。また、事前の手術計画や患者へのインフォームドコンセントなどもこの模型１ａを用いて効果的に行うことができる。その他教育等にも利用することができ、学習効果も向上する。
【００６４】
[第３の実施形態]
図１０は第３の実施形態に係る模型１ｂを示す図である。模型１ｂは、模型本体３を固定部３０でケース２ｂに固定してケース２ｂ内に収納し、このケース２ｂを設置台８の上に乗せたものである。
【００６５】
図１０に示すように、ケース２ｂは中空の球状のハードケースによって一重に構成され、全面が透光性を有する。ケース２ｂは前記したケース２と同様の材質で形成することができる。
【００６６】
設置台８は、球状のケース２ｂを任意の向きで乗せて保持可能なものである。設置台８には光線放射装置８０が設けられる。光線放射装置８０は、設置台８で保持したケース２ｂの中心部に向けて鉛直方向上方に光線８０１を放射するものである。
【００６７】
この例では、光線８０１が模型本体３に当たった位置、および光線８０１が模型本体３を透過してケース２ｂの内面に当たった位置で光線８０１の一部が反射し、これらの位置が輝点８０２、８０３として視認可能である。そのため、本実施形態では輝点８０２、８０３等の位置から模型本体３に係る鉛直軸を把握できる。模型本体３が透光性を有しない材質で形成される場合は、輝点８０２および光線放射装置８０の位置から鉛直軸を把握できる。特に図示しないが、光線８０１が最初にケース２ｂの外面に当たった位置でも輝点は視認しうる。
【００６８】
本実施形態では、設置台８上でケース２ｂを回転させることで、第２の実施形態と同様、手術時の患者の脳の動脈等の生体部位の空間配置を模型本体３で再現する事が可能となり、第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６９】
また設置台８により、ケース２ｂをどの向きとした場合でも当該向きを維持したままケース２ｂを保持することが可能になる。なお、第２の実施形態のケース２ａを設置台８に設置することも可能であり、この場合は設置台８の光線放射装置８０を省略可能である。
【００７０】
さらに、本実施形態ではケース２ｂが一重なので簡易な構成とできる。一方、第２の実施形態の場合、ケース２ａを手で持ち上げて回転する場合でも模型本体３に係る鉛直軸を把握できる利点がある。
【００７１】
また、模型本体３が透光性を有しない材質で形成される場合などでは、図１１の模型１ｂ’に示すように、設置台８に円弧状のアーム８１を設け、その上端にあたる位置に追加の光線放射装置８２を設けてもよい。
【００７２】
光線放射装置８２は、設置台８で保持したケース２ｂの中心部に向けて鉛直方向下方に光線８２１を放射するものである。
【００７３】
この例では、ケース２ｂの内外面が空気の屈折率に近い低屈折率の材料で形成され、光線放射装置８０からの光線８０１、および光線放射装置８２からの光線８２１がケース２ｂ内に透過して模型本体３に当たった位置で輝点８０２、８２２が表示される。そのため、輝点８０２、８２２等の位置から模型本体３に係る鉛直軸を把握できる。
【００７４】
なお、以上の第２、第３の実施形態では、ケースの中心部が模型本体３の重心の位置にくるようにすることが望ましい。また、ケースはできるだけ最小化し、取り扱いやすくするのが望ましい。これにより、模型本体３の空間配置の調整が容易になる。
【００７５】
[第４の実施形態]
次に、模型に各種の情報を表示する例について、第４の実施形態として説明する。
【００７６】
図１２（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る模型投影システム１００を示す図である。模型投影システム１００は、模型１ｃに各種の情報２００を投影して表示させるものであり、模型１ｃ、プロジェクター２０および情報処理装置５０等から構成される。
【００７７】
模型１ｃは、模型本体３を中空の直方体状のケース２ｃの底面に固定部３０で固定し、ケース２ｃの内部に模型本体３を収納したものである。
【００７８】
図１２（ｂ）はケース２ｃの厚さ方向の断面を示す図である。本実施形態では、ケース本体２１の内面（または外面）に、透光性を有するフィルム状のスクリーン２６を投影用に貼り付けてケース２ｃが構成されている。このスクリーン２６としては、例えば大日本印刷株式会社製のTRANSPARENCIA（登録商標）を用いることができる。
【００７９】
ケース本体２１は前記のケース２と同様の材質で構成され、ケース２ｃの六面全てが透光性を有する。なお、この例では模型本体３の重心がケース２ｃの中心部よりやや下にあり、情報２００はケース２ｃの上部を中心とした範囲に投影される。
【００８０】
プロジェクター２０は、情報処理装置５０から入力された情報２００をケース２ｃに投影するものである。
【００８１】
情報処理装置５０は、ケース２ｃに投影する情報２００をプロジェクター２０に入力するものである。情報処理装置５０は例えば図３で説明したものと同様のハードウェア構成を有するコンピュータ等で実現できる。
【００８２】
本実施形態では、プロジェクター２０を用いたプロジェクションマッピングを行うことにより、ケース２ｃに手術に関する情報２００を投影して表示させ、手術支援を行うことができる。この情報２００としては、Ｘ線撮影やＣＴスキャンなどによる診察画像、手術手順のガイダンス、手術用の器具の説明、当該器具の利用方法のガイダンスなどがある。あるいは事前の手術計画や患者へのインフォームドコンセント用に脳や臓器等の生体部位の情報や手術時の注意などを表示することもできる。これらの情報は手術練習時などに教育用としても表示可能である。
【００８３】
その他、光線放射装置（不図示）によって模型本体３上に輝点を表示させ、当該光線放射装置と連携した模型投影システム１００により、上記の情報２００として模型本体３上の輝点に対応する部位の説明などを投影することも可能である。
【００８４】
本実施形態では模型本体３ではなくケース２ｃに投影するので、脳や臓器等の生体部位の複雑な形状に合せて投影するような高度な技術は不要である。なお、図１２（ａ）の例では直方体状のケース２ｃの一面に情報２００を投影しているが、複数のプロジェクター２０を用いてケース２ｃの複数の面に情報２００を投影させることもできる。
【００８５】
また、図１２ではケース２ｃを中空の直方体状としているが、図１３の模型１ｄに示すように中空の円柱状のケース２ｄであっても、図１４の模型１ｅに示すように中空の球状のケース２ｅであっても、内面（または外面）に上記と同様のスクリーンを設けることで、プロジェクター２０から前記した手術に関する情報２００を投影することが可能である。なお、図１３、１４では情報処理装置５０の図示を省略している。
【００８６】
投影する情報２００としては、前記した手術に関する情報のほか、交差する縦横の基準線などを投影してもよく、この基準線による空間座標や位置情報を用いてメスを入れる位置などを数値化し、且つ可視化できるので、これを頼りにメスを入れるなどして手術支援を好適に行うことができ、手術チームのコンセンサスを容易にする事もできる。このような基準線は、ケース自体に予め形成しておくことも可能である。また、第２、第３の実施形態で説明した模型のケースに対し、第４の実施形態で説明した方法で情報２００の投影を行うことも可能である。
【００８７】
以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００８８】
１、１ａ、１ｂ、１ｂ’、１ｃ、１ｄ、１ｅ；模型
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ；ケース
３；模型本体
５；情報処理装置
７；３Ｄプリンタ
８；設置台
２０；プロジェクター
２１；ケース本体
２１ａ；外ケース
２１ｂ；内ケース
２５、８０、８２；光線放射装置
２６；スクリーン
３０；固定部
３１；動脈 
３２；動脈瘤
４０；患者
４１；鉛直軸
８１；アーム
１００；模型投影システム
２００；情報
２５１、８０１、８２１；光線
２５２、２５３、８０２、８０３、８２２；輝点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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