JP2000342692A - Artificial coronary artery, coronary artery stunt performance evaluation simulator - Google Patents
Artificial coronary artery, coronary artery stunt performance evaluation simulatorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、冠動脈の狭窄およ
び閉塞部をバルーンで拡張後、その部位の内腔を維持す
るために用いられる冠動脈ステントの動的状況下におけ
る性能評価シミュレータに関する。また、本発明は、人
工冠動脈の動的状況下における性能評価シミュレータに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a simulator for evaluating the performance of a coronary artery stent used to maintain the lumen of a coronary artery after the stenosis and occlusion of the coronary artery is expanded using a balloon. Further, the present invention relates to a performance evaluation simulator under dynamic conditions of an artificial coronary artery.
【0002】[0002]
【発明が解決しようとする課題】近年、狭心症や心筋梗
塞症などの虚血性心疾患治療として様々な治療法が開発
されている。虚血性心疾患とは、心臓に栄養を送る冠状
動脈が動脈硬化によって狭窄し、心筋が血流不全に陥る
状態であり、このような虚血性心疾患に対しては、従来
のバイパス手術に変わって外科的治療を必要としない経
皮的冠動脈形成術(PTCA)が行われている。In recent years, various treatments have been developed as treatments for ischemic heart diseases such as angina pectoris and myocardial infarction. Ischemic heart disease is a condition in which the coronary arteries that nourish the heart are narrowed by arteriosclerosis and the myocardium falls into insufficiency of blood flow. Percutaneous coronary angioplasty (PTCA) has been performed without the need for surgical treatment.
【0003】このPCTAは、バルーンカテーテルを足
の付け根の動脈などから差し込んで、心臓の大動脈にお
ける病変まで挿入し、狭窄している冠動脈の内腔でバル
ーンを膨らませることによって拡張させることにより行
われる。しかしながら、このバルーンカテーテルによる
PTCAでは血管内腔面積を増大させる治療法であるた
め、開大後の血管には程度の差はあれ、内膜の剥離や冠
動脈解離が生じる。このような損傷を受けた血管には血
栓などが発現しやすく、開大された病変が急速に再閉塞
を起こす可能性があった。このため、従来は再度狭窄箇
所にPTCAを繰り返すか、あるいは切開手術を行って
いた。[0003] This PCTA is performed by inserting a balloon catheter from the artery at the base of the foot, inserting the balloon catheter into a lesion in the aorta of the heart, and inflating the balloon by inflating the balloon in the lumen of a stenotic coronary artery. . However, since PTCA using this balloon catheter is a treatment for increasing the luminal area of the blood vessel, the blood vessel after dilatation varies to some extent, and intimal detachment and coronary artery dissection occur. Thrombus and the like are likely to develop in such damaged blood vessels, and there is a possibility that the enlarged lesion may rapidly reocclude. Therefore, conventionally, PTCA was repeatedly performed on the stenosis site again, or an incision operation was performed.
【0004】このような問題を解決するためにPTCA
後冠動脈内に内腔を維持するためのコイル状あるいは円
筒メッシュ状の金属製支持物である冠動脈ステントを挿
入し、冠動脈が再び狭くなろうとする傾向に抗して、脈
管の開放性を維持することが行われている。このような
冠動脈ステントは、上述したように血管の閉塞に伴う外
圧に対する径方向の充分な支持力が必要とされる一方、
冠状動脈は心筋に覆われているので心筋が収縮する際に
は冠動脈も収縮することになるが、この際冠動脈ステン
トの柔軟性が乏しいと内側から血管を傷つけたりするお
それがあることから、ある程度の可撓性、曲げ強度など
を有する必要がある。しかしながら、これらの冠動脈ス
テントの物性について測定基準のようなものは存在せ
ず、冠動脈ステントを供給する各企業がそれぞれ動物実
験や臨床試験などを行った結果に基づき製造しているの
が現状であった。In order to solve such a problem, PTCA
Insert a coronary stent, a metal support in the form of a coil or cylinder mesh to maintain the lumen in the posterior coronary artery, to keep the vessel open while resisting the tendency of the coronary artery to narrow again That is being done. As described above, such a coronary stent requires a sufficient radial support force against external pressure caused by occlusion of a blood vessel,
Since the coronary artery is covered by myocardium, the coronary artery also contracts when the myocardium contracts.However, if the flexibility of the coronary artery stent is poor, there is a risk of damaging the blood vessel from the inside, It is necessary to have flexibility, bending strength and the like. However, there is no measurement standard for the physical properties of these coronary stents, and at present, each company that supplies coronary stents manufactures them based on the results of animal experiments and clinical tests. Was.
【0005】このような冠動脈ステントの物性測定は、
例えば、図11に示すように水Wを張った外圧槽31と空
気のみの内圧槽32とに直径3mmφ程度の管路33を横設
し、この管路33を外圧槽31内に延在させて、その一部を
冠動脈に見立てたシリコンチューブ33Aにより構成し、
このシリコンチューブ33A内に管路33に形成された挿入
部33Bから冠動脈ステント34を挿入したものであり、外
圧槽31内の水圧Pを冠動脈にかかる外圧に内圧槽32内の
空気の圧力Qを冠動脈内圧に模擬させることにより、外
圧及び内圧の変化に伴う冠動脈ステント34の物性を評価
するものである。また、これとは別に冠動脈ステントを
挿入したシリコンチューブに300mmHg程度の圧力を
かけて、その加圧の前後にわたる形状変化を観察するこ
となども行われている。The measurement of the physical properties of such a coronary stent is as follows.
For example, as shown in FIG. 11, a pipe 33 having a diameter of about 3 mmφ is horizontally provided in an external pressure tank 31 filled with water W and an internal pressure tank 32 containing only air, and the pipe 33 is extended into the external pressure tank 31. Therefore, a part thereof is constituted by a silicon tube 33A which looks like a coronary artery,
The coronary stent 34 is inserted into the silicon tube 33A from the insertion portion 33B formed in the conduit 33, and the water pressure P in the external pressure tank 31 is reduced to the external pressure applied to the coronary artery by the air pressure Q in the internal pressure tank 32. By simulating the internal pressure of the coronary artery, the physical properties of the coronary stent 34 due to changes in the external pressure and the internal pressure are evaluated. Separately, a pressure of about 300 mmHg is applied to a silicon tube into which a coronary stent has been inserted, and the shape change before and after the pressure is observed.
【0006】しかしながら、これらの方法はいずれも冠
動脈ステントに一定の圧力が加わった条件、すなわち静
的特性しか評価できず、脈動する冠動脈における動的特
性を評価できるものではなかった。However, all of these methods can evaluate only the condition in which a certain pressure is applied to the coronary stent, that is, the static characteristics, and cannot evaluate the dynamic characteristics in the pulsating coronary artery.
【0007】特に冠動脈は心筋に覆われており、心筋の
収縮に伴いそれ自身径方向に周期的に荷重が繰り返しか
かるという特異な状況に置かれることになるが、かかる
状況における冠動脈ステントの動特性を評価しうる装置
は従来なかった。もし冠動脈の実際に置かれている状況
に近い条件での冠動脈ステントの力学的特性をシミュレ
ートして、その力学的特性を評価することができれば、
冠動脈ステントの有効性、安全性の判断材料を客観的に
提供することができ、冠動脈ステントに対する幅広いニ
ーズに対応することができる。また、冠動脈の実際に置
かれている状況に近い条件に人工冠動脈を置くことがで
きれば、人工冠動脈の有効性、安全性の判断材料を客観
的に提供することができる。In particular, the coronary artery is covered with myocardium, and is placed in a unique situation in which a load is periodically and repeatedly applied in the radial direction with contraction of the myocardium. There has been no device that can evaluate the above. If we can simulate the mechanical properties of a coronary stent under conditions close to the actual situation of the coronary artery and evaluate its mechanical properties,
It is possible to objectively provide a material for judging the effectiveness and safety of the coronary stent, and to meet a wide range of needs for coronary stents. In addition, if the artificial coronary artery can be placed under conditions close to the conditions in which the coronary artery is actually placed, it is possible to objectively provide information for determining the effectiveness and safety of the artificial coronary artery.
【0008】本発明はこれらの課題に鑑みてなされたも
のであり、冠動脈ステントの動的状況下における性能評
価シミュレータを提供することを目的とする。また、本
発明は、人工冠動脈の動的状況下における性能評価シミ
ュレータを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of these problems, and has as its object to provide a simulator for evaluating the performance of a coronary stent under dynamic conditions. Another object of the present invention is to provide a performance evaluation simulator under dynamic conditions of an artificial coronary artery.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
人工冠動脈及び冠動脈ステント性能評価シミュレータ
は、人工冠動脈及び冠動脈ステントの挙動を予測するた
めの人工冠動脈及び冠動脈ステント性能評価シミュレー
タであって、所定の間隔で拍動して液体を吐出するポン
プ機構を備えた冠循環装置と、前記冠循環装置の液体流
路に設けられた冠動脈ステントが挿入される可撓性チュ
ーブと、前記可撓性チューブに近在して設けられた液体
流路の絞り機構とを有し、前記絞り機構が前記ポンプ機
構と同期可能であるものである。A simulator for evaluating the performance of an artificial coronary artery and a coronary stent according to claim 1 of the present invention is a simulator for evaluating the performance of an artificial coronary artery and a coronary stent for predicting the behavior of the artificial coronary artery and the coronary stent. A coronary circulator having a pump mechanism for pulsating and discharging a liquid at a predetermined interval; a flexible tube into which a coronary artery stent provided in a liquid flow path of the coronary circulator is inserted; A restricting mechanism for the liquid flow path provided in the vicinity of the flexible tube, wherein the restricting mechanism can be synchronized with the pump mechanism.
【0010】このため、冠循環装置の液体流路に生理食
塩水などの水を充填しておき、所定の圧力及び所定の間
隔で水が循環するようにポンプ機構を拍動させるととも
に、このポンプ機構と液体流路の絞り機構とを同期させ
ることにより、心筋の脈動に伴う血流に近似した状態を
再現することができる。そして、このような冠循環装置
に設けた可撓性チューブ内に冠動脈ステントを設置する
ことにより、その動的状況下における力学的挙動を測定
することができる。Therefore, the liquid flow path of the coronary circulation device is filled with water such as physiological saline, and the pump mechanism is pulsated so that the water circulates at a predetermined pressure and at a predetermined interval. By synchronizing the mechanism and the restricting mechanism of the liquid flow path, a state similar to the blood flow accompanying the pulsation of the myocardium can be reproduced. By installing a coronary stent in a flexible tube provided in such a coronary circulation device, it is possible to measure the mechanical behavior in a dynamic state.
【0011】また、請求項2記載の人工冠動脈及び冠動
脈ステント性能評価シミュレータは、前記請求項1にお
いて、前記ポンプ機構がエアポンプを有し、前記絞り機
構が前記液体流路に設けられた弾性チューブと、この弾
性チューブに近接した圧迫体とからなり、前記圧迫体が
前記エアポンプに連動して設けられているものである。
このため、ポンプ機構と絞り機構とを容易に同期させる
ことができるとともに、圧迫体に供給するエア量を調整
することで弾性チューブを押圧する圧力を容易に調節す
ることができ、各種条件に対応可能となっている。According to a second aspect of the present invention, there is provided an artificial coronary artery and coronary artery stent performance evaluation simulator according to the first aspect, wherein the pump mechanism has an air pump, and the throttle mechanism has an elastic tube provided in the liquid flow path. And a compression body close to the elastic tube, wherein the compression body is provided in conjunction with the air pump.
For this reason, the pump mechanism and the throttle mechanism can be easily synchronized, and the pressure for pressing the elastic tube can be easily adjusted by adjusting the amount of air supplied to the compression body, and can be adapted to various conditions. It is possible.
【0012】さらに、請求項3記載の人工冠動脈及び冠
動脈ステント性能評価シミュレータは、前記請求項1又
は2において、前記可撓性チューブがシリコンチューブ
であり、人の冠動脈に模して調整されたものである。こ
のため、人体の冠動脈に近い条件で人工冠動脈及び冠動
脈ステントの挙動をシミュレートすることができる。Further, in the simulator for evaluating the performance of an artificial coronary artery and a coronary stent according to a third aspect of the present invention, the flexible tube is a silicon tube according to the first or second aspect and is adjusted to imitate a human coronary artery. It is. Therefore, the behavior of the artificial coronary artery and the coronary stent can be simulated under conditions close to the coronary artery of the human body.
【0013】[0013]
【発明の実施形態】以下、本発明の人工冠動脈及び冠動
脈ステント性能評価シミュレータについて詳細に説明す
る。図1は、本発明の一実施例による人工冠動脈及び冠
動脈ステント性能評価シミュレータを示しており、同図
において、1は心臓の左心室にみたてたポンプであり、
このポンプ1には、所定の周期で断続的にエアを吐出・
吸入する機能を有する駆動装置2が接続されていて、生
理食塩水Wを拍出するようになっている。このポンプ1
には、それぞれ吐出弁3A及び流入弁4Aを有する吐出
口3及び吸入口4が形成されていて、これら吐出口3及
び吸入口4に液体流路5の起端及び終端がそれぞれ接続
されている。この液体流路5には、生理食塩水Wの圧力
調整用のコンプライアンスタンク6とオーバーフロータ
ンク7とが設けられていて、これら両タンク間の液体流
路5Aにはピンチコックなどによる流量調節機構8が設
けられている。また、この液体流路5には冠動脈に相当
する分岐管路9が形成されていて、この分岐管路9には
ステントの挿入部材10と可撓性チューブたるシリコンチ
ューブ11と、絞り機構12とが取り付けられている。この
絞り機構12は、弾性チューブであるゴムチューブ13と、
このゴムチューブ13に近接して設けられた圧迫体たるカ
フ14と、カフ14を位置決めする支持部材15とを有し、こ
のカフ14は前述した駆動装置2に連通している。そし
て、これらポンプ1と液体流路5と分岐管路9とにより
冠循環装置が構成されている。このような装置において
シリコンチューブ11は冠動脈に相当し、該シリコンチュ
ーブ11内には冠動脈ステント17が挿入されている。上述
したようなシミュレータにおいて、シリコンチューブ11
は、生体の冠動脈を模擬して調整されたものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The artificial coronary artery and coronary stent performance evaluation simulator of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 shows an artificial coronary artery and a coronary artery stent performance evaluation simulator according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a pump placed in the left ventricle of the heart,
The pump 1 discharges air intermittently at a predetermined cycle.
The drive device 2 having a function of inhaling is connected to pump out the physiological saline W. This pump 1
Is formed with a discharge port 3 and a suction port 4 having a discharge valve 3A and an inflow valve 4A, respectively. The start and end of the liquid flow path 5 are connected to the discharge port 3 and the suction port 4, respectively. . The liquid flow path 5 is provided with a compliance tank 6 for adjusting the pressure of the physiological saline W and an overflow tank 7, and a liquid flow path 5A between the two tanks is provided with a flow control mechanism 8 such as a pinch cock. Is provided. A branch channel 9 corresponding to a coronary artery is formed in the liquid flow path 5. The branch channel 9 includes a stent insertion member 10, a silicon tube 11 serving as a flexible tube, and a restricting mechanism 12. Is attached. The diaphragm mechanism 12 includes a rubber tube 13 which is an elastic tube,
It has a cuff 14 serving as a pressing body provided in the vicinity of the rubber tube 13 and a support member 15 for positioning the cuff 14. The cuff 14 communicates with the driving device 2 described above. The pump 1, the liquid flow path 5, and the branch conduit 9 constitute a coronary circulation device. In such a device, the silicon tube 11 corresponds to a coronary artery, and a coronary artery stent 17 is inserted into the silicon tube 11. In the simulator as described above, the silicon tube 11
Is adjusted by simulating a coronary artery of a living body.
【0014】前記構成につきその作用について説明す
る。まず、冠循環装置16を冠動脈循環の模擬回路とする
ためにポンプ1の内圧と(左心室圧(LVP)に相当)
と冠循環装置16を流れる生理食塩水Wの圧力(大動脈圧
(AoP)に相当)を調整する。これらの圧力には、そ
れぞれオーバーフロータンク7の水頭差とコンプライア
ンスタンク6内の空気圧とがそれぞれ該当する。したが
って、オーバーフロータンク7の液面高さと、コンプラ
イアンスタンク6の空気量と、流量調節機構8の絞り量
とにより調節することができる。The operation of the above configuration will be described. First, in order for the coronary circulation device 16 to be a circuit for simulating coronary artery circulation, the internal pressure of the pump 1 and the left ventricular pressure (equivalent to LVP) are set.
And the pressure of the physiological saline W flowing through the coronary circulation device 16 (corresponding to aortic pressure (AoP)). These pressures correspond to the head difference of the overflow tank 7 and the air pressure in the compliance tank 6, respectively. Therefore, it can be adjusted by the liquid level of the overflow tank 7, the air amount of the compliance tank 6, and the throttle amount of the flow rate adjusting mechanism 8.
【0015】そして、ポンプ1を起動させて生理食塩水
Wを吐出口3から図示黒塗の矢印の方向に吐出させなが
ら、駆動装置2から周期的に空気圧(図示白塗りの矢
印)をかけて生理食塩水Wを拍動させると、駆動装置2
はカフ14にも連通しているのでポンプ1の拍動に同期し
てカフ14が膨張・収縮を繰り返し、その膨張時にゴムチ
ューブ13を圧迫することになる。これにより、分岐管路
9を流通する生理食塩水Wの圧力を心臓の拍動に伴う冠
動脈の収縮に対応して変化させることにより、冠動脈圧
(CAP)を擬似的に再現することができる。Then, while the pump 1 is activated to discharge the physiological saline W from the discharge port 3 in the direction of the black arrow shown in the figure, the drive unit 2 periodically applies air pressure (white arrow in the figure). When the physiological saline W is beaten, the driving device 2
Since the cuff 14 is also communicated with the cuff 14, the cuff 14 repeatedly expands and contracts in synchronization with the pulsation of the pump 1, and presses the rubber tube 13 when the cuff 14 expands. Thus, by changing the pressure of the physiological saline W flowing through the branch conduit 9 in accordance with the contraction of the coronary artery accompanying the pulsation of the heart, it is possible to simulate the coronary artery pressure (CAP).
【0016】このような冠動脈の模擬回路において冠動
脈ステント17を評価する場合には、例えば、デジタルマ
イクロスコープカメラなどにより冠動脈ステント17とシ
リコンチューブ11との接触部分における冠動脈ステント
17の径及びシリコンチューブ11の径を断続的に測定して
冠動脈ステント17の弾性変形の度合いを判断することが
できる。また、シリコンチューブ11の径の変化から人工
冠動脈としての性能を評価することもできる。When the coronary artery stent 17 is evaluated in such a circuit for simulating the coronary artery, for example, a coronary artery stent 17 at a contact portion between the coronary artery stent 17 and the silicon tube 11 is measured by a digital microscope camera or the like.
The degree of elastic deformation of the coronary stent 17 can be determined by measuring the diameter of the silicon tube 11 and the diameter of the silicon tube 11 intermittently. Further, the performance as an artificial coronary artery can be evaluated from a change in the diameter of the silicon tube 11.
【0017】以上本発明について前記実施形態に基き説
明してきたが、本発明は前記実施形態に限られるもので
はなく、種々の変形実施が可能である。例えば、冠動脈
ステント性能評価シミュレータの液体流路5の長さは、
使用するシミュレータの大きさや各種構成要素の配置に
応じて、吐出弁3A及び流入弁4Aの水撃や乱流などに
よる圧波全体の乱れがなるべく少なくなるように適宜設
定すればよい。Although the present invention has been described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the length of the liquid channel 5 of the coronary stent performance evaluation simulator is:
Depending on the size of the simulator to be used and the arrangement of various components, it may be appropriately set so that disturbance of the entire pressure wave due to water hammer or turbulence of the discharge valve 3A and the inflow valve 4A is reduced as much as possible.
【0018】[0018]
【実施例】以下の具体的実施例に基き本発明をさらに詳
細に説明する。牛の冠動脈による試験 シリコンチューブを生体冠動脈に近いものとするため
に、牛の心臓から注意深く冠動脈を摘出し、この冠動脈
の細かな分岐を糸で結んで穴を塞いだ。次に図2に示す
ように冠動脈21の両端に三方活栓22、22Aを取り付け、
その上から糸25で縛り固定した。そして、冠動脈21の長
手方向の変形を防ぐために、三方活栓22、22Aを固定
し、一方の三方活栓22に圧力トランスデゥーサー23を他
方の三方活栓22Aにはシリンジ24を取り付けた。The present invention will be described in more detail with reference to the following specific examples.
This will be described in detail.Examination with bovine coronary arteries To make the silicon tube close to the living coronary artery
Then, carefully remove the coronary artery from the bovine heart,
The fine branch was tied with a thread to close the hole. Next shown in FIG.
Stopcocks 22 and 22A are attached to both ends of the coronary artery 21,
From above, it was tied with a thread 25 and fixed. And the length of the coronary artery 21
Fix the three-way stopcock 22, 22A to prevent deformation in the hand direction
And a pressure transducer 23 on one side stopcock 22 and the other.
A syringe 24 was attached to the three-way cock 22A.
【0019】そして、この冠動脈21にシリンジ24で少量
づつ水を注入し、その時の圧力を3回測定した。結果を
図3に示す。冠動脈模擬シリコンチューブの作製 前記「牛の冠動脈による試験」とヒトのデータ(圧力ひ
ずみ弾性係数の値)の結果に基づき、ヒトの冠動脈を模
擬できるシリコンチューブを作製した。図4はこのシリ
コンチューブの下記「模擬シリコンチューブの評価試
験」に記載の方法で測定した内圧の増加に伴う体積増加
率の関係が人間の冠動脈における圧力ひずみ弾性係数に
従うことを示している。模擬シリコンチューブの評価試験 図5に示すように作製した模擬シリコンチューブ41をコ
ネクタ41Aにより水タンク42,43に掛け渡すように取付
け、試験回路を構成した。そして、水タンク42には、三
方活栓46を介してシリンジ44と圧力トランスデゥーサー
45とを設けた。なお、46Aは水タンク41に設けられた三
方活栓46Aである。このような装置において水タンク4
2,43に水を満たし、シリコンチューブ41の内外圧差を
0mmHgに調整した後、シリンジ44から試験回路内に水
0.1mlずつ注入し、そのときの内圧を圧力トランスデ
ゥーサー45により測定し、またシリコンチューブ41の内
外圧力差とチューブの体積増加率を求めて最も人体の値
に近いものをシミュレータに取り付けた。冠動脈ステント性能評価シミュレータへの適用試験 図1に示す本実施例の冠動脈ステント性能評価シミュレ
ータにおいて、シリコンチューブ11として前述した模擬
シリコンチューブを用いて、エアポンプ駆動圧力190
mmHg、減圧条件−30mmHg、ポンプレート70bp
m、心収縮フラクション35%、大動脈圧(コンプライ
アンスタンク6内の空気圧)80〜120mmHgの条件
にて作用流体として生理食塩水を循環させ、コンプライ
アンスタンク6内の空気圧及び分岐管路9内の圧力をそ
れぞれ測定した。これらの圧力は、それぞれ生体におけ
る大動脈圧(AoP)及び冠動脈圧(CAP)に該当す
る値である(以下、単に大動脈圧(AoP)及び冠動脈
圧(CAP)とする場合あり)。結果を図6にグラフと
して示す。また、比較のために生体における大動脈圧と
冠動脈圧との関係を図7に示す。Then, a small amount of the coronary artery 21 is
Water was injected one by one, and the pressure at that time was measured three times. The result
As shown in FIG.Fabrication of silicone tube for simulating coronary artery The “test with bovine coronary artery” and human data (pressure
Model of human coronary artery based on the results of
A simulated silicone tube was made. Figure 4 shows this series.
The evaluation test of the simulated silicon tube below
Increase in internal pressure measured by the method described in
The relationship of the modulus to the elastic modulus of pressure strain in the human coronary artery
Indicates that they will follow.Evaluation test of simulated silicon tube The simulated silicon tube 41 manufactured as shown in FIG.
Attached so that it spans the water tanks 42 and 43 with the connector 41A
A test circuit was constructed. And, in the water tank 42,
Syringe 44 and pressure transducer via stopcock 46
45 and provided. In addition, 46A is a three-piece provided in the water tank 41.
The stopcock 46A. In such a device water tank 4
Fill the water into 2 and 43 and reduce the pressure difference between the inside and outside of the silicon tube 41.
After adjusting the pressure to 0 mmHg, water was injected from the syringe 44 into the test circuit.
Inject 0.1 ml at a time.
Measured with spacer 45 and inside silicon tube 41
Calculate the external pressure difference and the volume increase rate of the tube
The one close to was attached to the simulator.Application test to coronary stent performance evaluation simulator Simulation of coronary stent performance evaluation of this embodiment shown in FIG.
In the data, the simulation described above as the silicon tube 11
Air pump driving pressure 190
mmHg, reduced pressure condition -30mmHg, pump rate 70bp
m, systolic fraction 35%, aortic pressure (compliance
Air pressure in lance tank 6) 80 to 120 mmHg
Circulates physiological saline as working fluid at
The air pressure in the lance tank 6 and the pressure in the branch line 9 are reduced.
Each was measured. Each of these pressures
Aortic pressure (AoP) and coronary artery pressure (CAP)
(Hereinafter simply referred to as aortic pressure (AoP) and coronary artery
Pressure (CAP)). The results are shown in the graph in FIG.
Shown. Also, for comparison, the aortic pressure in the living body and
FIG. 7 shows the relationship with the coronary artery pressure.
【0020】図7から生体において大動脈と冠動脈の波
形はおよそ同波形を描いていることが分かる。そして、
この図7と図6とを対比すると、本発明のシミュレータ
は生体のデータを十分に模擬していることがわかる。From FIG. 7, it can be seen that the waveforms of the aorta and coronary artery in the living body are approximately the same. And
7 and 6, it can be seen that the simulator of the present invention sufficiently simulates biological data.
【0021】このシミュレータで得た心拍出量と冠動脈
流量は、3.7リットル/minのとき0.1リットル
/minであった。生体のデータによれば、正常成人の
心臓の冠動脈流量は心拍出量の4〜5%に相当するが、
本実施例では冠動脈流量は心拍出量の約2.5%となっ
ている。これは、本実施例のシミュレータでは、冠循環
を一つの分岐で模擬しているためであり、このことから
もシミュレータが心拍出量と冠動脈の関係について生体
のデータを十分に模擬しているということができる。The cardiac output and coronary artery flow rate obtained by this simulator were 0.1 liter / min at 3.7 liter / min. According to in vivo data, the coronary flow in a normal adult heart is equivalent to 4-5% of the cardiac output,
In this embodiment, the coronary artery flow is about 2.5% of the cardiac output. This is because the simulator of the present embodiment simulates coronary circulation with one branch, and from this, the simulator sufficiently simulates biological data on the relationship between cardiac output and coronary artery. It can be said.
【0022】次に本実施例のシミュレータにおける大動
脈圧(AoP)と冠動脈流量(CAF)との関係を図8
に、生体における大動脈圧と冠動脈流量との関係を図9
に示す。図9から生体では冠動脈における流量は収縮期
に減少し、拡張期にその分増加して流れることがわか
る。収縮期に冠動脈流量が減少するのは、冠動脈が心筋
により外から圧迫されるためである。この図9と図8と
を対比すれば、本実施例のシミュレータにより得られた
大動脈圧と冠動脈流量の関係は、生体のデータによるそ
れと近似する傾向を示すものであり、生体の冠動脈流を
十分に模擬しているということができる。FIG. 8 shows the relationship between the aortic pressure (AoP) and the coronary artery flow (CAF) in the simulator of this embodiment.
FIG. 9 shows the relationship between aortic pressure and coronary artery flow in a living body.
Shown in FIG. 9 shows that in the living body, the flow rate in the coronary artery decreases during the systole and increases during the diastole. The decrease in coronary artery flow during systole is due to external compression of the coronary arteries by the myocardium. 9 and 8, the relationship between the aortic pressure and the coronary artery flow obtained by the simulator of this embodiment shows a tendency similar to that based on the data of the living body. It can be said that it simulates.
【0023】これらの計測データにより本実施例による
シミュレータにより生体の冠動脈特性に近い圧流量波形
が得られることが確認できた。したがって、このシミュ
レータを用いれば生体外で冠動脈ステントの物性を評価
することが可能である。冠動脈ステントの拍動下での挙動 前述した冠動脈ステント性能評価シミュレータのシリコ
ンチューブ11(模擬シリコンチューブ)の内側に冠動脈
ステント17を挿入し、生理食塩水Wを拍動させたときの
冠動脈ステント17の径の変化率をデジタルマイクロスコ
ープカメラにより1秒あたり30コマ分ずつ冠動脈ステ
ント17とシリコンチューブ11との接触部分における冠動
脈ステント径及びシリコンチューブ11の径を測定するこ
とにより算出した。この際、シミュレータの拍動を停止
して同様に測定した冠動脈ステント17の径及びシリコン
チューブ11の径を基準値とした。結果を図10に示す。
また、冠動脈ステントの径、シリコンチューブの径の変
化率の最大値、最小値をそれぞれ7回計測し、これに基
づき平均値を算出した結果を表1に示す。According to the present embodiment, these measurement data are used.
Pressure flow waveform close to coronary artery characteristics of living body by simulator
Was obtained. Therefore, this simulation
Evaluate the physical properties of coronary stents in vitro using a lator
It is possible toBeating behavior of coronary stent Silico, a simulator for evaluating coronary stent performance
Coronary artery inside the tube 11 (simulated silicone tube)
When inserting the stent 17 and pulsing the physiological saline W
The rate of change in the diameter of the coronary stent 17
30 frames per second
Movement at the point of contact between the port 17 and the silicon tube 11
Measure the diameter of the vein stent and the diameter of the silicon tube 11.
And was calculated by: At this time, stop the pulsation of the simulator
The diameter of the coronary stent 17 and the silicon measured similarly
The diameter of the tube 11 was set as a reference value. The results are shown in FIG.
In addition, changes in the diameter of the coronary stent
The maximum and minimum values of the conversion rate were measured seven times each, and
Table 1 shows the results of calculating the average values.
【0024】[0024]
【表1】 図10及び表1から冠動脈ステントの径も拍動の影響に
より変化していることがわかる。図10とシミュレータ
の拍動周期とを比較検討したところ、この冠動脈ステン
ト径及びシリコンチューブ径の変化の周期は、シミュレ
ータの拍動周期と一致するものであった。また、冠動脈
ステント径及びシリコンチューブ径は、冠動脈圧及び冠
動脈流量の増減とほぼ等しく変化していることがわかっ
た。[Table 1] From FIG. 10 and Table 1, it can be seen that the diameter of the coronary stent also changed due to the pulsation. Comparing FIG. 10 with the pulsation cycle of the simulator, the change cycle of the coronary stent diameter and the silicon tube diameter coincided with the pulsation cycle of the simulator. In addition, it was found that the diameter of the coronary stent and the diameter of the silicon tube changed almost equally to the increase and decrease of the coronary artery pressure and the coronary artery flow rate.
【0025】次に、表1から拍動下における冠動脈ステ
ント径は、基準値(拍動停止時における冠動脈ステント
径)より約0.4〜1%程度拡張しているのがわかる。
これは、拍動時にはシリコンチューブ内はシミュレータ
の大動脈圧(80〜120mmHg)により加圧されてお
り、その分だけチューブ内径が広がるため、冠動脈ステ
ントがこれに追従して拡大するためであると考えられ
る。また、冠動脈ステント径の周期的な変形は、シリコ
ンチューブ内圧が80〜120mmHgへと最大で約40
mmHg変位しているので、冠動脈ステントも一拍中に最
大で約40mmHg分の圧低下に伴うチューブによる圧縮
を受けることになる。これにより冠動脈ステント径は一
拍ごとに周期的変形を繰り返すものと考えられる。Next, it can be seen from Table 1 that the coronary stent diameter under pulsation is expanded by about 0.4 to 1% from the reference value (diameter of coronary stent when pulsation is stopped).
This is considered to be because the inside of the silicon tube is pressurized by the aortic pressure (80 to 120 mmHg) of the simulator at the time of pulsation, and the inner diameter of the tube expands by that amount, and the coronary stent expands accordingly. Can be In addition, the cyclic deformation of the coronary artery stent diameter is limited to about 40 to a maximum of 80 to 120 mmHg in the silicon tube.
Due to the displacement of mmHg, the coronary stent is also compressed by a tube due to a pressure drop of at most about 40 mmHg in one beat. Thus, it is considered that the coronary artery stent diameter repeats periodic deformation every beat.
【0026】このように本実施例のシミュレータを用い
ることにより、冠動脈ステントのシリコンチューブに対
する追従性やシリコンチューブの径のを保持性、さらに
は長期間の拍動に伴うこれらの特性の変化などを測定す
ることにより冠動脈ステントの動的環境下におかる力学
的物性を評価することができる。また、シリコンチュー
ブを人工冠動脈とすれば、人工冠動脈の動的環境下にお
かる力学的物性を評価することもできる。As described above, by using the simulator of this embodiment, the followability of the coronary artery stent to the silicon tube, the retention of the diameter of the silicon tube, and the change of these characteristics due to long-term pulsation can be obtained. The measurement can evaluate the mechanical properties of the coronary stent in the dynamic environment. Further, if the silicon tube is used as an artificial coronary artery, it is possible to evaluate the mechanical properties of the artificial coronary artery under the dynamic environment.
【0027】以上、冠動脈ステントの力学的挙動の測定
方法の一例を示したが、本実施例のシミュレータでは、
所望とする物性に応じた測定方法を選択することによ
り、種々の冠動脈ステント及び人工冠動脈の物性を評価
することができる。As described above, an example of the method of measuring the mechanical behavior of the coronary stent has been described.
By selecting a measurement method according to desired physical properties, physical properties of various coronary stents and artificial coronary arteries can be evaluated.
【0028】[0028]
【発明の効果】本発明の請求項1記載の人工冠動脈及び
冠動脈ステント性能評価シミュレータは、人工冠動脈及
び冠動脈ステントの挙動を予測するための人工冠動脈及
び冠動脈ステント性能評価シミュレータであって、所定
の間隔で拍動して液体を吐出するポンプ機構を備えた冠
循環装置と、前記冠循環装置の液体流路に設けられた冠
動脈ステントが挿入される可撓性チューブと、前記可撓
性チューブに近在して設けられた液体流路の絞り機構と
を有し、前記絞り機構が前記ポンプ機構と同期可能であ
るものであるので、人体の冠動脈に近い動的環境下にお
ける人工冠動脈及び冠動脈ステントの力学的挙動を測定
することができる。The simulator for evaluating the performance of an artificial coronary artery and a coronary stent according to claim 1 of the present invention is a simulator for evaluating the performance of an artificial coronary artery and a coronary stent for predicting the behavior of an artificial coronary artery and a coronary stent. A coronary circulator having a pump mechanism for pulsating and discharging the liquid, a flexible tube into which a coronary stent provided in a liquid flow path of the coronary circulator is inserted, and a flexible tube close to the flexible tube. And a restricting mechanism for the liquid flow path provided therewith, and the restricting mechanism can be synchronized with the pump mechanism. Therefore, the artificial coronary artery and the coronary stent in a dynamic environment close to the coronary artery of a human body. Mechanical behavior can be measured.
【0029】また、人工冠動脈及び冠動脈ステント性能
評価シミュレータは、前記請求項1において、前記ポン
プ機構がエアポンプを有し、前記絞り機構が前記液体流
路に設けられた弾性チューブと、この弾性チューブに近
接した圧迫体とからなり、前記圧迫体が前記エアポンプ
に連動して設けられているものであるので、ポンプ機構
と絞り機構とを容易に同期させることができるととも
に、圧迫体に供給するエア量を調整することで弾性チュ
ーブを押圧する圧力を容易に調節することができ、各種
条件に対応可能となっている。Further, in the simulator for evaluating the performance of an artificial coronary artery and a coronary stent, according to claim 1, the pump mechanism has an air pump and the throttle mechanism is provided in an elastic tube provided in the liquid flow path. Since the compression body is provided in conjunction with the air pump, the compression mechanism can be easily synchronized with the pump mechanism and the amount of air supplied to the compression body. By adjusting the pressure, the pressure for pressing the elastic tube can be easily adjusted, and it is possible to cope with various conditions.
【0030】さらに、請求項3記載の人工冠動脈及び冠
動脈ステント性能評価シミュレータは、前記請求項1又
は2において、前記可撓性チューブがシリコンチューブ
であり、人の冠動脈に模して調整されたものであるの
で、人体の冠動脈に近い条件で人工冠動脈及び冠動脈ス
テントの挙動をシミュレートすることができる。Further, the simulator for evaluating the performance of an artificial coronary artery and a coronary artery stent according to a third aspect is the simulator according to the first or second aspect, wherein the flexible tube is a silicon tube and is adjusted to imitate a human coronary artery. Therefore, the behavior of the artificial coronary artery and the coronary stent can be simulated under conditions close to the coronary artery of the human body.
【図1】本発明の一実施例による冠動脈ステント性能評
価シミュレータを示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a coronary stent performance evaluation simulator according to one embodiment of the present invention.
【図2】牛の冠動脈特性の試験装置を示す平面図であ
る。FIG. 2 is a plan view showing a test apparatus for bovine coronary artery characteristics.
【図3】牛の冠動脈における体積と圧力との関係を示す
グラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between volume and pressure in a bovine coronary artery.
【図4】模擬シリコンチューブの体積の増加に伴う内圧
の増加率の測定結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a measurement result of an increase rate of an internal pressure with an increase in a volume of a simulated silicon tube.
【図5】模擬シリコンチューブの体積の増加に伴う内圧
の増加率の測定装置を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a measurement device for measuring a rate of increase in internal pressure with an increase in the volume of a simulated silicon tube.
【図6】本発明の一実施例による冠動脈ステント性能評
価シミュレータにおける大動脈圧(AoP)及び冠動脈
圧(CAP)に相当する数値の測定結果を示すグラフで
ある。FIG. 6 is a graph showing measurement results of numerical values corresponding to aortic pressure (AoP) and coronary artery pressure (CAP) in a coronary stent performance evaluation simulator according to one embodiment of the present invention.
【図7】人体における大動脈圧及び冠動脈圧の値を示す
グラフである。FIG. 7 is a graph showing values of aortic pressure and coronary artery pressure in a human body.
【図8】前記冠動脈ステント性能評価シミュレータにお
ける大動脈圧と冠動脈流量との関係を示すグラフであ
る。FIG. 8 is a graph showing the relationship between aortic pressure and coronary flow in the coronary stent performance evaluation simulator.
【図9】生体における大動脈圧と冠動脈流量との関係を
示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between aortic pressure and coronary flow in a living body.
【図10】前記冠動脈ステント性能評価シミュレータに
おける冠動脈ステントの径及びシリコンチューブの径の
変化率を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the rate of change of the diameter of the coronary stent and the diameter of the silicon tube in the coronary stent performance evaluation simulator.
【図11】従来の静的環境下における冠動脈ステント性
能評価シミュレータを示す概略図である。FIG. 11 is a schematic view showing a conventional coronary stent performance evaluation simulator in a static environment.
1 ポンプ(ポンプ機構) 2 駆動装置(ポンプ機構、エアポンプ) 5 液体流路(冠循環装置) 5A 液体流路(冠循環装置) 9 分岐管路(冠循環装置) 11 シリコンチューブ(可撓性チューブ、人工冠動
脈) 12 絞り機構 13 ゴムチューブ(弾性チューブ、絞り機構) 14 カフ(圧迫体、絞り機構) 15 支持部材(絞り機構) 16 冠循環装置 17 冠動脈ステントReference Signs List 1 pump (pump mechanism) 2 driving device (pump mechanism, air pump) 5 liquid flow path (coronary circulation apparatus) 5A liquid flow path (coronary circulation apparatus) 9 branch pipe (coronary circulation apparatus) 11 silicon tube (flexible tube) , Artificial coronary artery 12 squeezing mechanism 13 rubber tube (elastic tube, squeezing mechanism) 14 cuff (compression body, squeezing mechanism) 15 support member (squeezing mechanism) 16 coronary circulation device 17 coronary stent
Claims (3)
予測するための人工冠動脈及び冠動脈ステント性能評価
シミュレータであって、所定の間隔で拍動して液体を吐
出するポンプ機構を備えた冠循環装置と、前記冠循環装
置の液体流路に設けられた冠動脈ステントが挿入される
可撓性チューブと、前記可撓性チューブに近在して設け
られた液体流路の絞り機構とを有し、前記絞り機構が前
記ポンプ機構と同期可能であることを特徴とする人工冠
動脈及び冠動脈ステント性能評価シミュレータ。An artificial coronary artery and coronary stent performance evaluation simulator for predicting the behavior of an artificial coronary artery and a coronary stent, comprising: a coronary circulator having a pump mechanism for pulsating at predetermined intervals to discharge a liquid; A flexible tube into which a coronary artery stent provided in the liquid flow path of the coronary circulator is inserted, and a liquid flow path restricting mechanism provided close to the flexible tube; A simulator for evaluating the performance of an artificial coronary artery and a coronary stent, wherein a throttle mechanism can be synchronized with the pump mechanism.
記絞り機構が前記液体流路に設けられた弾性チューブ
と、この弾性チューブに近接した圧迫体とからなり、前
記圧迫体が前記エアポンプに連動して設けられているこ
とを特徴とする請求項1記載の人工冠動脈及び冠動脈ス
テント性能評価シミュレータ。2. The pump mechanism has an air pump, and the throttle mechanism includes an elastic tube provided in the liquid flow path and a compression body close to the elastic tube, and the compression body is interlocked with the air pump. 2. The simulator for evaluating the performance of an artificial coronary artery and a coronary stent according to claim 1, wherein the simulator is provided in a manner as described above.
であり、人の冠動脈に模して調整されたものであること
を特徴とする請求項1又は2記載の人工冠動脈及び冠動
脈ステント性能評価シミュレータ。3. The simulator for evaluating the performance of an artificial coronary artery and a coronary artery stent according to claim 1, wherein the flexible tube is a silicon tube, and is adjusted to imitate a human coronary artery.
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