JPWO2016158222A1 - カテーテル・シミュレーター用容器、及びこの容器内に収容される心臓モデル - Google Patents

Abstract

カテーテル・シミュレーター用容器１０は、側壁１１〜１４と底面１５によって液体を収容する収容部１０ａを規定する。側壁には、収容部１０ａに液体を満たした状態で設置される四腔型モデル、冠動脈モデル、ＴＡＶＩモデルのいずれかの心臓モデルであっても保持可能な接続部１１ａ、１１ｃと、前記心臓モデルに一体形成された模擬血管に対して、前記容器の外部からカテーテルを挿入するための導入部１１ｄ、１２ａ、１３ａとが形成されている。

Description

本発明は、カテーテル・シミュレーター用容器、及びこの容器内に収容される心臓モデルに関する。

従来、医療現場では、心臓等の臓器の検査や治療を行う目的で、腕や足の動脈からカテーテルを挿入し臓器に到達させる方法が用いられている。このカテーテル手技に関しては、操作技術の習得や上達を図るために、種々のシミュレーターが提案されており、コンピュータ・シミュレーターによる訓練に加えて、近年は、実際のカテーテル操作の感触により近い訓練が実現できるシミュレーターが発案されている。

例えば、特許文献１では、生体器官と同程度の弾性等を有する模擬臓器および模擬血管を用いて、模擬血液（液体）を循環させるトレーニング装置（シミュレーター）を開示している。このシミュレーターは、液体を循環させることで、訓練に伴う準備や後始末にかかる手間を減らすと共に、Ｘ線撮像に基づくカテーテル操作の訓練を実施可能としている。さらに、心臓モデル（模擬心臓）を拍動（周期的な収縮運動）させることで、拍動した状態における冠動脈に対するカテーテル手技を訓練することができ、より現実に近い訓練を実施可能としている。

また本発明者らは、先の特許出願（特許文献２）において、より現実に近い訓練を、より簡便な構成で実現するカテーテル・シミュレーターを提案している。先の特許出願に係るカテーテル・シミュレーターは、冠動脈に生じる不自然な模擬血液（液体）の流れを抑制すると共に、心臓モデルを拍動させるための必要部品（電磁弁、圧力センサ、電磁弁コントローラー等）を極力減らし、Ｘ線撮像システムを必須としない構成（目視による訓練も実施可能）となっている。

特開２０１４−１７００７５号 ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／０７９６８３号

上記した特許文献１に開示されたカテーテル・シミュレーターでは、冠動脈に対して大動脈側から液体（模擬血液）を供給する構造となっているため、実際の心臓部分の血流とは異なる状況となってしまう。この結果、人体と同様の冠動脈内血流、およびその血流速度の実現が難しくなり、実際に行われる冠動脈カテーテル検査・手術と同じ状況下で訓練することができない。また、心臓の本体に供給管と排出管を接続して、本体内で液体を循環させており、更には、冠動脈からも液体を本体内に供給する構造となっているため、本体内で不自然な流れが生じたり、冠動脈に逆戻りする流れが発生したりしてしまう。このため、冠動脈にカテーテルを挿入する際に、実際の人体では見られない不自然な流れに対処する必要が生じる。

また従来技術では、心臓モデルを拍動させるために、心臓モデルに流入する液体の供給量を周期的に変動させている。この供給量を制御するために電磁弁、圧力センサ、電磁弁コントローラー等の部品を用いており、シミュレーターの構造が複雑になるという問題がある。

上記した従来技術の問題は、先の特許出願（特許文献２）で提案した発明によって解決することができるものの、先に提案したカテーテル・シミュレーターでは、拍動流を生成するポンプが必要とされ、容器内に設置される心臓モデルについても、冠動脈に対する技術の向上を意図したものとなっており、改良すべき余地がある。

すなわち、心臓に対するカテーテル操作は、心臓表面の冠動脈以外にも、心臓の内部に対して行うことがあり、このような複数パターンのカテーテル手技についても、より簡便に訓練できるようにすれば、医師の技術の向上に役立つものと考えられる。具体的には、検査や手術の態様に応じた心臓モデルを準備しておき、各心臓モデルを最適な状態にセットしてカテーテル手技が訓練できれば、様々なタイプの心臓疾患に応じて、効果的に使用者の技量を向上することが可能である。

本発明は、上記した実情に着目してなされたものであり、様々なカテーテル操作訓練を簡便に行うことを可能にするカテーテル・シミュレーター用容器を提供することを目的とする。また、本発明は、そのようなカテーテル・シミュレーター用容器に設置され、各種カテーテル手技をシミュレーションすることが可能な心臓モデルを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明は、側壁と底面によって液体を収容する収容部を規定するカテーテル・シミュレーター用容器であって、前記収容部に液体を満たした状態で設置される四腔型モデル、冠動脈モデル、ＴＡＶＩモデルのいずれかの心臓モデルであっても保持可能な接続部と、前記心臓モデルに一体形成された模擬血管に対して、前記容器の外部からカテーテルを挿入するための複数の導入部とが形成されていることを特徴とする。

上記したカテーテル・シミュレーター用容器には、心臓モデルを保持する接続部が設けられている。前記各心臓モデルには前記容器の接続部と接続する端部が形成されており、前記端部が、前記容器の接続部に接合されると、前記心臓モデルは液体が満たされた前記容器に浮遊した状態で保持される。なお、ここでの「端部」とは、心臓モデルの本体の外側に、容器に対して接続するための用途として、予め心臓の本体に一体形成される部分であり、実際の人体の心臓には存在しない要素である。

前記心臓モデルの端部を前記容器の接続部に対して脱着すると、同一の容器を使用したまま、各種心臓モデル（四腔型モデル、冠動脈モデル、ＴＡＶＩ（Transcatheter Aortic Valve Implantation；経カテーテル的大動脈弁置換術）モデル）を切替えてシミュレーション可能となる。
例えば、冠動脈モデルを前記容器に接続して、前記容器内に充填された液体中に浮遊される状態で設置し、冠動脈造影のカテーテル手技を訓練後、前記容器内から前記冠動脈モデルを取外し、次にＴＡＶＩモデルを前記容器に接続して、前記液体内に浮遊状態で設置すると、前記液体が充填された同一の容器を使用したままの状態で、連続的に、経カテーテル的大動脈弁置換術のシミュレーションが実施できる。このように、本発明に係るカテーテル・シミュレーション用容器を用いると、目的のシミュレーションに応じて各種心臓モデルを切替えることによって、簡便に、様々な心臓カテーテル操作訓練を連続的に行えるようになる。

上記した心臓モデルは、人体の心臓に近い弾力性を有する材料で形成されており、トレーニング者は、シミュレーションの目的に応じて、四腔型モデル、冠動脈モデル、ＴＡＶＩモデルのいずれか一つを選択的に使用する。前記冠動脈モデル、前記ＴＡＶＩモデルを用いる場合には、拍動流を生成するポンプを前記容器の外部から接続し、これらの心臓モデルに拍動流を流入させることが好ましい。これらの心臓モデルを用いてシミュレーションする冠動脈造影や経カテーテル的大動脈弁置換術等は、一般的に、カテーテル操作時に拍動の影響を大きく受ける。このため、前記冠動脈モデル、前記ＴＡＶＩモデルにおいて人体の心臓と同様な拍動を模擬し、トレーニング者に対して、より現実に近い状況を提供することが望ましい。

一方、前記四腔型モデルを使用する場合には、前記外部ポンプを接続しなくてもよい。前記四腔型モデルを用いてシミュレーションする検査や手術は、主に不整脈に対するアブレーションや、心筋生検、右心カテーテル検査であって、一般的に、カテーテル操作時に拍動の影響をあまり考慮する必要がないためである。すなわち、本発明に係るカテーテル・シミュレーション容器と前記四腔型モデルを用いると、前記外部ポンプを接続しない状態であっても、前記四腔型モデルを用いたシミュレーションが実施可能となる。この場合、前記ポンプや前記ポンプの作動に必要な電力供給等に制約されずに訓練を実施することができる。

ただし、トレーニング者の選択によっては、前記四腔型モデルの使用下であっても、前記ポンプを前記容器に接続した状態でシミュレーションすることも可能である。例えば、上述したように、前記冠動脈モデルの使用後に、前記四腔型モデルを連続的にシミュレーションする場合、これらの心臓モデルを切替える際に前記ポンプの脱着を行わず、そのままシミュレーションを継続することもできる。すなわち、前記ポンプの使用は、シミュレーションの種類や内容、順番等に応じて、トレーニング者が自在に選択することができる。このように本発明に係るカテーテル・シミュレーション用容器は、各種心臓モデルを切替られると共に、必要に応じてポンプの使用も選択できるように構成されている。

上記したカテーテル・シミュレーション用容器には、その容器専用に製造された心臓モデル（四腔型モデル、冠動脈モデル、ＴＡＶＩモデル）が設置される。
本発明に係る心臓モデルの一つである四腔型モデルは、心臓本体と、前記心臓本体に繋がる大静脈（上大静脈、下大静脈）と、前記容器の接続部と接続可能な端部（サポート部）とを有し、これら各部は一体的に形成されている。前記心臓本体の内部には、人体の心臓と同様、右心房、右心室、左心房、左心室等が形成されている。この四腔型モデルは、前記心臓本体の表面に人体の心臓に存在する冠動脈は備えていなくても良い。

前記四腔型モデルを用いると、心臓内部に対するカテーテル手技、例えば、心臓内部の電気的異常部位を検出するためのマッピング等の電気生理学的検査、前記異常部位を焼灼するためのアブレーション治療、病気が疑われる部分の組織を病理検査目的で採取する心筋生検、心臓内部の圧力や心拍出量を測定するための右心カテーテル検査等に関するカテーテル・シミュレーションが実施できる。

本発明に係る心臓モデルの一つである冠動脈モデルは、心臓本体と、前記心臓本体の表面の冠動脈と、前記心臓本体の頭側と繋がる大動脈と、前記心臓本体の心尖部（心臓本体の尾側）に設けられた端部（流入管）とを有し、これらは一体的に形成されている。前記流入管の先端は開口しており、前記容器の接続部に接続されると共に、前記ポンプから送り出される拍動流を前記心臓本体に流入させる経路となる。前記心臓本体の内部は空洞であり、前記心臓本体の表面には、人体の心臓と同様に、冠動脈が形成されている。前記ポンプから供給された拍動流は、前記流入管から前記心臓本体に流入し、空洞である前記心臓本体内部を通過して、一部が前記冠動脈に流入し、残りの部分は前記大動脈に到達する。

このようにして前記心臓本体の内部及び前記冠動脈には、前記拍動流が流入し、人体の心臓と同様な鼓動によって液体が供給されると、拍動下の冠動脈に対するカテーテル手技、例えば、冠動脈造影、冠動脈形成術等に関するシミュレーションが実施可能となる。

前記ＴＡＶＩモデルは、心臓本体と、前記心臓本体の頭側と繋がる大動脈と、前記心臓本体の心尖部（心臓本体の尾側）に設けられた端部（流入管）とを有し、これらは一体的に形成されている。前記心臓本体の内部には、人体の心臓と同様、右心房、右心室、左心房、左心室等が形成されている。上記した冠動脈モデル同様に、前記流入管の先端は開口しており、前記容器の接続部に接続されると共に、前記ポンプから送り出される拍動流を前記心臓本体に流入させる経路となる。前記心臓本体の内部には、前記拍動流が流入し、人体の心臓と同様な鼓動によって液体が供給される。このようにして前記ポンプから前記ＴＡＶＩモデルに拍動流が供給されると、拍動下の心臓内部に対するカテーテル治療（経カテーテル的大動脈弁置換術等）が行えるようになる。

前記ＴＡＶＩモデルは、前記右心房、右心室、左心房、左心室が形成されておらず、心臓本体の内部は空洞であっても良い。心臓本体の頭側と繋がる大動脈が、人体同様に、心臓本体の内部に突き出ており、その先端に大動脈弁が形成されていれば、ＴＡＶＩモデルのシミュレーション対象とする経カテーテル的大動脈弁置換術が実施できる。

本発明のカテーテル・シミュレーター用容器及び前記容器に設置される各種心臓モデルによれば、検査や手術の態様に応じた複数パターンのカテーテル手技をより簡便に実施可能となる。

本発明に係るカテーテル・シミュレーター用容器の一実施形態を示す図。 図１に示すカテーテル・シミュレーター用容器に、本発明に係る心臓モデルの一つである右心系モデルを設置した場合の一実施形態を示す図。 本発明に係る心臓モデルの一つである右心系モデルの一例を示す図。 本発明に係る心臓モデルの一つである冠動脈モデルの一例を示す図。 本発明に係る心臓モデルの一つであるＴＡＶＩモデルの一例を示す図。 本発明に係る心臓モデルの一つであるＴＡＶＩモデルの別の一例（第２の実施形態）を示す図。 本発明に係る心臓モデルの一つであるＴＡＶＩモデルの別の一例（第３の実施形態）を示す図であり、（ａ）は大動脈弁を装着した状態における全体図、（ｂ）は大動脈弁を取り外した状態における大動脈の開口と大動脈弁の部分図。 図７のＴＡＶＩモデルにおいて、（ａ）は取り外した大動脈弁の拡大図、（ｂ）は流入管の開口からＴＡＶＩモデル内部を見た斜視図であって、大動脈の開口近傍の拡大図。 図８に示す大動脈弁と大動脈の接続構造の主要部を示す図。 図８（ａ）の大動脈弁において、内部に支持部を備えた実施形態を示す断面図。 第２及び第３の実施形態のＴＡＶＩモデルと共に使用可能な延長部材の斜視図。 本発明に係るカテーテル・シミュレーター用容器の一使用形態を示す全体概略図。 図１２に示すカテーテル・シミュレーター用容器に配設された二股コックの分解図。 二股コックの別の実施形態を示す分解図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係るカテーテル・シミュレーター用容器の一実施形態を示す図である。最初に、図１を参照して、カテーテル・シミュレーター用容器について説明する。

本実施形態のカテーテル・シミュレーター用容器１０は、四面の側壁１１〜１４及び底面１５によって水、電解水などの液体（図示せず）を収容する収容部１０ａを規定する容器として構成される。前記側壁には、前記収容部１０ａに液体を満たした状態で心臓モデル（図３の四腔型モデル（本実施形態における右心系モデル２０）、図４の冠動脈モデル３０、図５のＴＡＶＩモデル４０、図６のＴＡＶＩモデル８０又は図７のＴＡＶＩモデル１００）を接続して保持可能な接続部１１ａ、１１ｃと、前記心臓モデルに一体形成された模擬血管に対して、前記容器１０の外部からカテーテルを挿入する導入部１１ｄ、１２ａ、１３ａと、前記収容部１０ａ内の液体を拍動流生成ポンプ６０（図１２参照；以下ポンプと称する）に排出する排出口１１ｂが形成されており、例えば図１に示すような位置関係で配設される。なお、前記接続部１１ａ、１１ｃは、前記容器１０の外部からカテーテルを挿入する導入部の役割も兼ねる。

前記側壁１１〜１４及び前記底面１５は、液体及び心臓モデルを安定的に収容可能な強度を有する材料によって作製されており、前記側壁１１〜１４及び前記底面１５の形状は、短形形状、丸みを帯びた形状、それらを組合せた形状等、前記液体及び前記心臓モデルを安定的に収容できる形状であれば良い。また、前記側壁１１〜１４及び前記底面１５の材料は透明性を有することが好ましい。側壁や底面が透明性を有することで、シミュレーションの際、前記容器１０内に設置された心臓モデルや、前記容器１０の外部から挿入するカテーテル等の挙動を目視によって観察することが可能となる。このような強度を有し、透明性のある材料は、例えばアクリル、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ポリスチレン等が挙げられる。

なお、トレーニング者が視認できる材料で前記容器１０を作製した場合でも、カメラを設置してモニタ等に表示したり、或いは、Ｘ線による透視をしてモニタ等に表示すれば、カテーテルの挙動をモニタ上のみで把握するシミュレーションを実施でき、より現実に近い状態を実現することも可能である。訓練の段階や内容に応じて、目視認識、モニタ表示確認、Ｘ線撮像の使用を選択できる。

前記容器１０の上方は、開口しており、ここに開閉可能な蓋を配設しても良い。これにより、収容部１０ａに液体を充填する作業、心臓モデルを液体内に設置する作業等、訓練の準備や後始末をする際に、容器上面の開口を介して効率的に作業することができる。

本実施形態において、前記接続部１１ａ、１１ｃは略円筒状に構成され、前記側壁１１を貫通し、前記容器１０の外部に向けて、それぞれ突出している。この場合、前記接続部１１ａ、１１ｃには、前記容器収容部１０ａ側に突出する保持突起１１ｆ、１１ｇを形成しておくことが好ましく、これにより、心臓モデルの端部を差し込んで心臓モデルを容易に接続（保持）することが可能となる。なお、本実施形態の接続部１１ａには、前記容器１０の外側に突出した先端に、上述したポンプ６０の供給管６３（図１２参照）が接続される。このため、前記接続部１１ａ及び保持突起１１ｆには、前記ポンプ６０から送られる液体を通過させる連通孔が形成されており、ポンプ６０が作動した場合、ポンプ６０からの液体流入口の役割も果たす。また、接続部１１ｃは、カテーテルの導入部としての機能を備えているため、接続部１１ｃ及び保持突起１１ｇには、カテーテルが挿通される連通孔が形成されている。

前記接続部１１ａ、前記排出口１１ｂは共に、開閉用のバルブ１１Ｖ（接続部１１ａ側のみ図示）を有する。この閉塞用のバルブ１１Ｖは、シミュレーション終了後に、前記容器１０から前記ポンプ６０を取外す際、閉塞することで、前記収容部１０ａ内の液体が前記容器１０の外部に漏れ出ることを防ぐ。

前記接続部１１ｃには、トレーニング者によって操作されるカテーテルを容器１０の外部から導入する導入管５０が接続される。また、前記側壁１１には、カテーテル導入管５１を接続する導入部１１ｄが設けられている。前記接続部１１ｃ及び前記導入部１１ｄは略円筒状に構成され、前記側壁１１を貫通し、前記容器１０の外部に突出している。前記接続部１１ｃ及び前記導入部１１ｄは、前記容器１０の外側で操作可能な接続機構を有する。接続機構は、例えば、導入管を差し込んで操作部材（ナット）１９を回転すると、前記導入管５０、５１を固定・解放できる構造となっており、前記導入管の脱着操作が容易に行えるようになっている。なお、前記導入管５０、５１は、前記接続部、導入部に接続された際、前記収容部１０ａ内に先端が突入していても良い。また、上記した接続部１１ａ、１１ｃ及び導入部１１ｄは必ずしも同一側壁上に配置される必要はない。

前記側壁１１には、前記側壁１１の強度を補強する補助板１６を接着しても良い。前記補助板１６によって強度補強を図ると、前記側壁１１全体を厚くして強度を増す場合に比べて、容器１０全体を軽量化できる。前記補助板１６を側壁１１に貼り合せることによって、通過するカテーテル等の視認性が低下してしまう場合には、側壁１１のうち強度の増強が必要な面のみ、側壁の厚さを大きくしても良い。また、側壁については凹凸のない平板状にすることが好ましく、これにより光の屈折がなくなり、内部の視認性が向上する。

本実施形態において、前記側壁１２には、トレーニング者によって操作されるカテーテルを容器１０の外部から導入する導入管５２と接続する導入部１２ａが設けられており、同様に前記側壁１３には、カテーテル導入管５３と接続する導入部１３ａが設けられている。これらの導入部１２ａ、１３ａは、同一の側壁上に配置されていても良い。

実際のシミュレーションにおいては、前記容器内１０ａに水などの液体を充填し、心臓モデルを液体中に浮遊した状態で設置する。心臓モデルが浮遊状態になることで、トレーニング者がカテーテル操作時に、より現実に近い感触が得られるようになる。すなわち前記容器の側壁に設けられた接続部１１ａ、１１ｃに接続（保持）することで心臓モデルを液体中に浮遊した状態にすることができる。なお、側壁に接続部を設けることなく、例えば、専用ホルダを前記容器の底面に設置し、前記心臓モデルを下から支えるようにして液体中に保持するようにしても良い。

前記容器１０に収容する要素は、人体の心臓と同じ大きさの心臓モデル、及びそれを浮遊させるだけの液体だけで済むため、前記容器１０は小型化可能となる。本実施例における前記容器１０の外形寸法は、２０ｃｍ×２０ｃｍ×１５ｃｍ程度となっており、前記容器に充填が必要な液体（水）の量はおおよそ３Ｌ〜６Ｌ程度で済む。前記容器１０を小型化すると、シミュレーションの実施場所のスペースの無駄を省くことができ、前記容器１０及び前記容器１０を用いたカテーテル・シミュレーターの収納性、運搬性が向上できる。また、前記容器の収容部１０ａに充填する水量が６Ｌ以内で済むことから、水道が利用不可な場所であっても、タンク等で水を運搬することでシミュレーションを実施可能となり、実施場所の選択肢が広がる。さらに、水が充填された容器の重量は、トレーニング者が一人で取扱いが可能な程度に軽量であるため、補助者の制約なしに、シミュレーションの準備や片づけをすることも行えるようになる。

後述するように、トレーニング者は、使用する心臓モデルやシミュレーションの内容によって、前記導入管５０〜５３の中から、カテーテルを導入する導入部（接続部）を選択する。前記導入管５０〜５３は、容器１０の外部側の先端部に、カテーテル導入端子を有し、前記導入端子は、前記導入管５０〜５３に満たされた液体が、外部へ漏洩しないような機能（弁機能）を有すると共に、トレーニング者がカテーテルを前記導入管５０〜５３へ導入し、かつそこから引抜きができるような構造を有する。本実施形態において、前記導入管５０は、前記導入部１１ｃを通じて、前記冠動脈モデル３０（図４）、前記ＴＡＶＩモデル４０（図５）、８０（図６）又は１００（図７）にそれぞれ形成された大動脈３２、４５、８２、１０２に接続される。同様に、前記導入管５１は、前記導入部１１ｄを通じて前記右心系モデル２０（図３）に形成された下大静脈２２に、前記導入管５２は、前記導入部１２ａを通じて前記冠動脈モデル３０、前記ＴＡＶＩモデル４０にそれぞれ形成された右鎖骨下動脈３４、４６に、前記導入管５３は、前記導入部１３ａを通じて前記右心系モデル２０、前記ＴＡＶＩモデル４０にそれぞれ形成された上大静脈２３、４３にそれぞれ接続される。

次に、図２及び図３を参照して、容器１０の収容部１０ａに、本発明に係る心臓モデルの一つである右心系モデル２０（四腔型モデルの一実施形態）を設置した場合の態様について説明する。
カテーテルを心臓内部に到達させる際には、心臓に通じる太い血管（大静脈）に繋がる右心室系（右心房、右心室）からカテーテルを挿入するのが一般的であり、前記右心系モデル３０は心臓内部のカテーテル検査、手術等のシミュレーション用に形成されたものである。

図３に示すように、本実施形態の右心系モデル２０は、人体の心臓を模した本体２０Ａを備えており、前記本体の内部は、人体の心臓と同様に、右心房２０Ａ１、右心室２０Ａ２、左心房（図示せず）、左心室２０Ａ４が形成されている。前記右心房２０Ａ１には大静脈（下大静脈２２、上大静脈２３）が、前記右心室２０Ａ２には肺動脈２４が繋がっている。前記下大静脈２２、前記上大静脈２３は、カテーテル導入路となるため、前記容器１０に形成されたカテーテル導入部１１ｄ、１３ａに接続可能な程度に十分長く形成されている。前記下大静脈２２、前記上大静脈２３の各先端部は開口しており（開口部２２ａ、２３ａ）、それぞれ前記容器１０に形成された前記導入部１１ｄ、１３ａに接続されて、カテーテルの導入口となる。

前記下大静脈２２は、鼠径部を走行する大腿静脈に至っており、鼠径部から導入されるカテーテルの導入路となり、前記上大静脈２３は、首の付け根を走行する内頸静脈から導入されるカテーテルの導入路となる。前記右心系モデル２０を用いたシミュレーション対象である心臓内部の検査や手術では、カテーテルを導入する血管は、大腿静脈が一般的であり、患者の状況等によって、内頸静脈が選択されることもあるため、実情に即した二通りの導入経路を選択可能としている。

前記右心系モデル２０の本体２０Ａの尾側（端部）には、前記容器１０と接続するサポート部２１が形成されている。前記サポート部２１は、人体には存在しないが、本実施形態においては、図３に示すように二つの略直方体を繋げたような形状をしている。前記サポート部２１の端部に形成された凹部２１ａ、２１ｂが前記容器１０の接続部１１ａ、１１ｃの各保持突起１１ｆ、１１ｇに接続され、前記右心系モデル２０を、前記容器１０に安定的に固定する機能を有する。これにより、前記右心系モデル２０は、容器の収容部１０ａに充填した液体中に浮遊するように、前記接続部１１ａ、１１ｃによって保持される。

上述したように、前記右心系モデル２０を用いる場合には、前記したポンプ６０を接続して、液体を循環させる必要はなく、容器１０に充填された液体が、右心系モデル内に満たされていれば良い。このため、前記サポート部２１の凹部２１ａは、本体２０Ａの内部に連通していなくても良い。

次に、図４を参照し、本実施形態における冠動脈モデル３０について説明する。
図４に示すように、前記冠動脈モデル３０は、人体の心臓を模した本体３０Ａを備えている。人体の心臓は、右心房、右心室、左心房、左心室を備えているが、前記本体３０Ａはこのような内部構造は備えておらず、内部は空洞となっている。

図４に示すように、前記本体３０Ａの頭側には、人体の心臓と同様、大動脈３２が設けられている。また、本体３０Ａの尾側に形成された心尖部には流入管（端部）３１が設けられている。前記流入管３１は人体には存在しないが、本実施形態においては、ポンプ６０（図１２参照）から送られてくる液体（拍動流）を本体３０Ａ内に流入させる経路となる。前記流入管３１から本体３０Ａ内に流入した液体は、一定の方向性をもって空洞内部を通過し、そのままの流れで前記大動脈３２に到達する。

前記本体３０Ａの表面には、人体の心臓と同様、細く複雑な形状をもつ多数の冠動脈３３が形成されている。前記冠動脈３３は、前記大動脈３２の根元から分岐しており、本体３０Ａの表面に沿うように設けられている。なお、本実施形態では、前記冠動脈３３の先端領域に排出口３３ａが形成されており、前記冠動脈３３に流入した液体は前記排出口３３ａから外部（本体３０Ａの外部）に排出される。

上記した大動脈３２の経路上には、人体において大動脈と接続する血管の模擬体が設けられていることが好ましい。本実施形態においては、図４に示すような模擬血管、具体的には、人体と同様な、右鎖骨下動脈３４、総頸動脈３５、３６、および、左鎖骨下動脈３７が設けられている。前記右鎖骨下動脈３４は、腕から導入されるカテーテルの導入路であり、トレーニング者が操作するカテーテルは前記右鎖骨下動脈３４から前記大動脈３２へ到達し、更に、その根元から分岐する冠動脈３３に挿入される。また、図４において、本体３０Ａの裏側に延びる大動脈３２は、鼠径部を走行する大腿動脈に至っており、鼠径部から導入されるカテーテルの導入路となる。
なお、上記した冠動脈モデル３０は、流入管３１の開口３１ａが接続部１１ａの保持突起１１ｆに接続されるとともに、大動脈３２の開口３２ａが接続部１１ｃの保持突起１１ｇに接続されることで液体中に浮遊するように保持される。そして、この状態で流入管３１を介して外部ポンプから拍動流が流入される。

次に、図５を参照し、本実施形態におけるＴＡＶＩモデル４０について説明する。図５に示すように、前記ＴＡＶＩモデルは、人体の心臓を模した本体４０Ａを備えており、前記本体４０Ａの内部は、右心房４０Ａ１、右心室４０Ａ２、左心房（図示せず）、左心室４０Ａ４が形成されている。人体の心臓と同様に、前記右心房４０Ａ１には大静脈（下大静脈４２、上大静脈４３）が、前記右心室２０Ａ２には肺動脈４４が、前記左心室４０Ａ２には大動脈４５が繋がっている。尚、大動脈には、図４で示す冠動脈モデル３０のように、左鎖骨下動脈３７、総頸動脈３５、３６を備えていてもよい。また、大動脈４５と左心室４０Ａ４の接続部には大動脈弁が配置されているが、実施形態に応じ弁をつけないことも可能である。前記大動脈４５、前記下大静脈４２、前記右鎖骨下動脈４６、前記上大静脈４３は、カテーテル導入路となるため、前記容器１０に形成された接続部１１ｃ、カテーテル導入部１１ｄ、１２ａ、１３ａに接続可能な程度に十分長く形成されている。前記大動脈４５、前記下大静脈４２、前記右鎖骨下動脈４６、前記上大静脈４３の各先端部は開口しており（開口部４５ａ、４２ａ、４６ａ、４３ａ）、図５に示すように、前記接続部１１ｃ、前記導入部１１ｄ、１２ａ、１３ａに接続されてカテーテルの導入口となる。

図５に示すように、心臓本体の尾側に形成された心尖部には流入管４１が設けられている。前記流入管４１は人体に存在しないが、上述した冠動脈モデル３０と同様に、本実施形態においては、ポンプ６０（図１２参照）から送られてくる液体（拍動流）を本体内に流入させる経路となる。前記流入管４１から本体内に流入した液体は、主に左心室４０Ａ４から大動脈４５へと流入し、一部は冠動脈、残りは大動脈から総頸動脈や鎖骨下動脈、下行大動脈へと流れる。尚、図はＴＡＶＩモデルの骨格となる部分のみを簡単に表現しているが、図４に示すように冠動脈３３や総頸動脈３５、３６、鎖骨下動脈３４、３７を備えていてもよい。また、この際、冠動脈分枝部（入口部）は大動脈弁の頭側に位置する。
前記大動脈４５、下大静脈４２はそれぞれ、鼠径部を走行する大腿動脈、大腿静脈に至っており、鼠径部から導入されるカテーテルの導入路となる。前記上大静脈４３は、首の付け根を走行する内頸静脈から導入されるカテーテルの導入路となる。前記ＴＡＶＩモデル４０を用いたシミュレーション対象である経カテーテル的大動脈弁置換術等では、カテーテルを導入する部位は、大腿動脈または心尖部が一般的であるが、患者の状況等によって、鎖骨下動脈、大腿静脈や内頸静脈が選択されることもあるため、実情に即した導入経路を追加可能としている。例えば、心尖部からのアプローチの場合、流入管４１は、以下に詳述するように同時にカテーテルの挿入経路として利用することになるが、この際、ポンプから開口部４１ａにつなぐ間にカテーテルを挿入できるよう、新たにカテーテル導入部を設けるか、二股に分かれた管をつないでもよい。

図６は、ＴＡＶＩモデルの別の実施形態（第２の実施形態であるＴＡＶＩモデル８０）を説明する図である。
図６に示すように、前記ＴＡＶＩモデル８０は、人体の心臓を模した本体８０Ａの内部に右心房、右心室、左心房、左心室が形成されておらず、空洞である。前記本体８０Ａの内部を空洞とすることで、上記した冠動脈モデル３０と同様に、ポンプ６０から流入した拍動流によって、本体８０Ａが拍動しやすくなる利点がある。カテーテルが左心室から大動脈までの内部のみを移動するものであって、他の右心房、右心室、左心房の内部を移動するシミュレーションではないため、前記本体８０Ａの内部にはこれらのしきり、すなわち、心房中隔、心室中隔、三尖弁、僧帽弁が形成されていなくても大きな支障とはならない。一体となった空洞を左心室と見立ててシミュレーションすることが可能である。

人体の心臓と同様に、前記本体８０Ａの頭側には、大動脈８２が設けられている。この大動脈８２は、前記本体８０Ａの頭側から本体８０Ａの内部に突き出ており、その先端には人体同様に大動脈弁８２Ａが形成されている。前記大動脈弁８２Ａは、人体において大動脈８２と左心室の境界に位置するが、本実施形態では左心室が形成されていないため、大動脈８２は左心室がある場合に想定される位置付近まで本体８０Ａの内部に突き出ており、その先端に大動脈弁８２Ａが形成されている。

前記大動脈弁８２Ａは、人体と同様に、右冠尖８２Ａ１、左冠尖８２Ａ２、無冠尖８２Ａ３の三つの弁尖を有する。前記大動脈弁８２Ａは、これら３つの弁尖が花びらのように根元で繋がっている形状であって、各弁尖８２Ａ１、８２Ａ２、８２Ａ３は丸みを帯びた花びら状となっている。各弁尖の底部には３色の異なる点印（赤、黄色、緑）が描かれており、医療従事者の共通認識に従って、各弁尖と色が１対１で対応づけられたものとなっている。これらの点印は、目視下でカテーテルを導入し、模擬する際の目印となる。さらに、これらの点印にＸ線不透過の素材を使用することで、Ｘ線透視下でも、いわゆる不透過マーカーとして、模擬する際の目印とすることができる。なお、マーカーの形状は目印として認識できれば良く、図のような点印に限定されない。各弁尖の底部以外にも、弁輪部に同様の処理を行い目印とすることもできる。この部分もＸ線不透過の素材を使用することで、多くの大動脈弁狭窄症でみられる石灰化した状況を再現することができる。

また、本体８０Ａの尾側に形成された心尖部には流入管（端部）８１が設けられている。前記流入管８１は人体には存在しないが、本実施形態においては、前記ポンプ６０から送られてくる液体（拍動流）を本体８０Ａ内に流入させる経路となる。前記本体８０Ａの表面には、人体の心臓と同様、冠動脈８３が形成されており、上述した冠動脈モデル３０と同様なシミュレーションを行うことも可能である。前記冠動脈８３は、ＴＡＶＩモデルによる経カテーテル的大動脈弁置換術等のシミュレーションに必須ではないため形成されていなくても良いが、あることが望ましい。経カテーテル的大動脈弁置換術では、合併症として冠動脈閉塞が発生することがあり、当該手術においては、冠動脈の造影を行ない、その閉塞状態を確認することがある。

上記した大動脈８２の経路上には、人体において大動脈と接続する血管の模擬体が設けられていることが好ましい。本実施形態においては、図６に示すような模擬血管、具体的には、人体と同様な、右鎖骨下動脈８４、総頸動脈８５、８６、および、左鎖骨下動脈８７が設けられている。また、図６において、本体８０Ａの裏側に延びる大動脈８２は、鼠径部を走行する大腿動脈に至っており、鼠径部から導入されるカテーテルの導入路となる。なお、心尖部アプローチの場合には、流入管８１の開口８１ａからカテーテルが導入される。この場合、前記開口８１ａは、上述したように前記ポンプ６０からの拍動流の流入口となると共に、心尖部アプローチにおけるカテーテル導入口にもなる。

図５のＴＡＶＩモデル４０又は図６のＴＡＶＩモデル８０については、流入管の開口４１ａ、８１ａの径を冠動脈モデル（図４の流入管の開口３１ａ）よりも大きくすることで、留置したステントバルブを心尖部側から容易に取り出せるようにすることができる。

図７〜８はＴＡＶＩモデルの別の実施形態（第３の実施形態であるＴＡＶＩモデル１００を説明する図である。
図７に示すように、前記ＴＡＶＩモデル１００は、上記したＴＡＶＩモデル８０と同様に、人体の心臓を模した本体１００Ａの内部に右心房、右心室、左心房、左心室が形成されておらず、空洞である。前記本体１００Ａの内部を空洞とすることで、ポンプ６０から流入した拍動流によって、本体１００Ａが拍動しやすくなる利点がある。カテーテルが左心室から大動脈までの内部のみを移動するものであって、他の右心房、右心室、左心房の内部を移動するシミュレーションではないため、前記本体１００Ａの内部にはこれらのしきり、すなわち、心房中隔、心室中隔、三尖弁、僧帽弁が形成されていなくても大きな支障とはならない。一体となった空洞を左心室と見立ててシミュレーションすることが可能である。

人体の心臓と同様に、前記本体１００Ａの頭側には、大動脈１０２が設けられている。この大動脈１０２は、前記本体１００Ａの頭側から本体１００Ａの内部に突き出ており、その先端は開口１０２ｂとなっている。前記開口１０２ｂに対して、着脱可能な大動脈弁１１０が装着される。前記大動脈弁１１０は人体において、大動脈１０２と左心室の境界に位置するが、本実施形態では左心室が形成されていないため、大動脈１０２は左心室がある場合に想定される位置付近まで本体１００Ａの内部に突き出ており、その先端に大動脈弁１１０が装着されるように構成されている。

人体においては、第２実施形態の前記ＴＡＶＩモデル８０のように、大動脈の先端に大動脈弁が一体的に繋がっているが、本実施形態のＴＡＶＩモデル１００においては、大動脈弁１１０はそれ以外の部分とは別々に形成されており、着脱可能となっている。このため、様々な症例、患者固有の状況に合わせた大動脈弁１００を準備しておくと、大動脈弁１００のみを交換することによって、様々な大動脈弁に対するシミュレーションを簡便に実施することができるようになる。前記ＴＡＶＩモデル８０の場合、大動脈弁に合わせてＴＡＶＩモデル全体を複数形成し、設置の際も、モデル全体を入れ替える必要があるが、前記ＴＡＶＩモデル１００の場合には、大動脈弁のみを複数準備すればよく、また設置の際も、大動脈弁のみを着脱交換すればよい。製造コスト、作業効率、保管スペース等の多くの点で効率的である。

また大動脈弁１１０を着脱可能とすることで、後述するように、シミュレーション終了時に大動脈弁１１０に留置されたステンドバルブ（人工弁付ステント）を容易に取り外せるようになる。以下、図７（ｂ）〜図９を参照して、大動脈１０２及び大動脈に対して着脱される大動脈弁１１０について説明する。

図７（ｂ）に示すように、前記大動脈弁１１０は、人体の大動脈弁を模した右冠尖１１０Ａ１、左冠尖１１０Ａ２、無冠尖１１０Ａ３の各弁尖を具備する弁尖部１１０Ａ、これらの弁尖が花びらのように繋がる前記弁尖部１１０Ａの根元であって環状の弁輪部１１４、弁輪部１１４と繋がり、着脱時にユーザーの持ち手となる筒状の左室流出路部１１２を備える。前記大動脈弁１１０は、前記弁尖部１１０Ａを前方にして、前記流入管の開口１０１ａから心臓本体１００Ａの内部に差し込まれ、大動脈の開口１０２ｂに挿入される。挿入後、前記弁輪部１１４が開口１０２ｂの周縁部１０２ｃと接続されることによって、前記大動脈弁１１０は大動脈１０２の先端に固定、装着される。

ここで、後述するように、前記弁輪部１１４と開口１０２ｂの周縁部１０２ｃは、それぞれに接着されたインナーリング１２０の突起１１４Ｂと、アウターリング１３０の突起１０２Ｂを回転して重ね合せて接続される構造となっている。このため、挿入時には、弁輪部１１４側の突起１１４Ｂが、大動脈１０２側の内側内面に形成された突起１０２Ｂに接触しないように挿入する必要がある。図８に示すように、大動脈弁１１０及び大動脈１０２の外面に目印（図の黒丸）をつけて黒丸印を合わせるように挿入したり、周縁部１０２ｃ上に突起１０２ｆを形成して、この突起１０２ｆに前記突起１１４Ｂが接触しないように挿入することによって、大動脈弁１１０を正しい向きで挿入することができる。

次に、図８及び図９を参照し、前記弁輪部１１４を前記大動脈の開口周縁部１０２ｃと接続する構造について説明する。前記弁輪部１１４の外周には、インナーリング１２０が固定されており、大動脈１０２の開口１０２ｂの周縁部１０２ｃの内側内周面には、アウターリング１３０が固定されている。前記インナーリング１２０は、環状の母体１２０Ａと、母体１２０Ａの外周に形成され、断面が略長方形状の突起１１４Ｂを有し、前記大動脈弁１１０の弁輪部１１４の外側に接着、固定される。前記突起１１４Ｂは、前記母体１２０Ａの外周上の下部に、中心角８０°程度の長さで、対向する２箇所に形成されており、突起１１４Ｂの端部の一方は、図に示すように周方向に連続形成された凸部１１４Ｄ、凹部１１４Ｅを備えている。一方、前記アウターリング１３０は、環状の母体１３０Ａと、母体１３０Ａの内周に沿って形成され、断面が略長方形状の突起１０２Ｂを有し、前記大動脈１０２の開口１０２ｃの周縁部１０２ｃの内側内周面に固定される。前記突起１０２Ｂは、前記母体１３０Ａの内周上の上部に、中心角９０°程度の長さで、対向する２箇所に形成されており、前記突起１０２Ｂの端部の一方は、図に示すように凸部１０２Ｅを備えている。

なお、アウターリング１３０は、大動脈１０２の開口１０２ｂの周縁部１０２ｃの内側内周面に円周溝１０２ｅを形成し、その部分に埋め込まれる。この場合、アウターリング１３０は、大動脈１０２の材料よりも硬い硬質樹脂（例えば、エポキシ系、ウレタン系の硬質樹脂）で形成されている。このように硬質のアウターリング１３０を埋め込むことで、大動脈弁１１０を大動脈１０２に接続する際、開口部分の変形を防止して両者を外れにくくする効果を奏する。

次に、大動脈弁１１０の外側に固定された前記インナーリング１２０を、大動脈の開口１０２ｃの内側に固定された前記アウターリング１３０に回転して係合する方法について説明する。図９の点線矢印で示すように、インナーリング１２０の突起１１４Ｂをアウターリングの突起１０２Ｂに、円周上で重ならないように挿入し、その後時計回りに９０°程度回転させると、突起１０２Ｂの下部に突起１１４Ｂが位置するようになる。ここで、アウターリングの母体１３０Ａの内周面には、前記凸部１０２Ｅから周方向にわずかに離れた位置に停止具１３０Ｂが形成されており、この停止具によってインナーリング１２０が９０°程度回転した位置で突起１１４Ｂが停止するように設計されている。またその際、前記突起１１４の先端の凹部１１４Ｅが、前記突起１０２Ｂの凸部１０２Ｅに嵌合し、前記突起１１４の先端の凸部１１４Ｄが、前記突起１０２Ｂの凸部１０２Ｅと前記停止具１３０Ｂとの隙間に固定される。

このように凸部と凹部を嵌合接続して、固定することによって、装着された大動脈弁の安定性を向上することが出来る。大動脈弁１１０と大動脈１０２が係合する部分は、導入するカテーテルに押されたり、ポンプから流入する拍動流の圧力を受けたりするため、その接続が安定していることが好ましい。また、大動脈弁１１０を装着、固定した際、上述した各弁尖（右冠尖１１０Ａ１、左冠尖１１０Ａ２、無冠尖１１０Ａ３）の位置が人体と同様になるように、前記弁輪部１１４に対するインナーリング１２０の円周方向の固定位置、大動脈１０２の開口１０２ｂの周縁部１０２ｃの内側内周面に対するアウターリング１３０の円周方向の固定位置を設計しておくことが好ましい。本実施形態では、前記突起１１４Ｂ及び１０２Ｂの円周方向の長さは中心角８０〜９０°の円周分で、突起の数はそれぞれ円周上に２箇所であるが、その長さや数は特に限定されるものでなく、上記したように、突起１０２Ｂと突起１１４Ｂが大動脈弁の装着時に重なり合う構造であれば良い。

前記突起１０２Ｂと前記母体１３０Ａの連続部の一部にはスリット１０２Ｄが設けられており、これによって、前記凸部１１４Ｄが前記凸部１０２Ｅに接触した際に、前記凸部１０２Ｅが（図９の上方方向に）若干持ち上がるようになっている。このため前記凸部１１４Ｄは、前記凸部１０２Ｅに接触後も回転し、突起１０２Ｂの端部を変位させた後、前方の停止具１３０Ｂに達することができるように構成されている。これにより、大動脈の装着時に節度感を持たせることができ、ユーザーに正確な装着位置を把握させることができる。

インナーリング１２０又はアウターリング１３０には、着色を施しておくことが好ましい。これによって大動脈弁１１０を着脱する際に、大動脈の所定位置と位置合わせとなる目印となるほか、目視下でカテーテルを導入し、ステントバルブ留置を模擬する際の位置の目安にもすることができる。また、着色部分にＸ線不透過の素材を使用すると、Ｘ線透視下においても、いわゆる不透過マーカーとして、模擬する際の目印となる。周縁部１０２ｃ及び開口１０２ｂの代わりに大動脈弁１１０の弁輪部１１４および突起１１４Ｂに着色、あるいはＸ線不透過の素材を用いてもよい。ＴＡＶＩモデルのシミュレーション対象となるカテーテル手技が必要となる大動脈弁狭窄症等においては、通常、患者の弁輪部は石灰化した状況にありＸ線不透過であることから、これによって、人体と同様の状況を再現することが可能となる。さらに、弁尖部１１０Ａや大動脈１０２についても、その表面にＸ線不透過性を有する物質を塗布したり、弁輪部１１０Ａの形成素材にＸ線不透過性を持たせることによって、人体と同様の石灰化の状況を再現でき、Ｘ線透過下におけるシミュレーションを、より一層現実に近いものとすることが可能となる。なお、このようなＸ線不透過性の素材には、例えば、ハイドロキシアパタイトやカルシウム成分又は金属成分を含む物質が挙げられる。

図１０は、大動脈弁１１０内部に支持部（表面の摩擦力を向上する凹凸）１１６を備える実施形態を示す。この実施形態においては、図に示すように、大動脈弁１１０の弁輪部１１４の内壁に、弁輪部１１４の内周に沿って略三角形状の支持部１１６が多数形成されている。前記支持部１１６は人体には存在しないが、カテーテル操作により留置したステントバルブを確実に固定、支持することができる利点がある。具体的には、ステントバルブ留置の施術等を行う患者の大動脈弁は、石灰化等によって表面がざらついていたり、弁自体の硬度が高いため、ステントバルブは固定されやすいが、心臓モデルを用いるシミュレーションでは、大動脈弁の表面は滑らかで、弁自体の硬度もそれほど高くないため、留置したステントバルブが滑って拍動流の流れに沿って動いてしまうことがある。大動脈弁１１０の内壁に、それよりも表面摩擦力を向上する前記支持部１１６を形成することでこのような問題を解消できる。

図７（ａ）に示すように、本体１００Ａの尾側に形成された心尖部には流入管（端部）１０１が設けられている。前記流入管１０１は人体には存在しないが、本実施形態においては、前記ポンプ６０から送られてくる液体（拍動流）を本体１００Ａ内に流入させる経路となる。前記本体１００Ａの表面には、人体の心臓と同様、冠動脈１０３が形成されており、上述した冠動脈モデル３０と同様なシミュレーションを行うことも可能である。前記冠動脈１０３は、ＴＡＶＩモデルによる経カテーテル的大動脈弁置換術等のシミュレーションに必須ではないため形成されていなくても良いが、あることが望ましい。経カテーテル的大動脈弁置換術では、合併症として冠動脈閉塞が発生することがあり、当該手術においては、冠動脈の造影を行ない、その閉塞状態を確認することがある。また、事前に冠動脈内にガイドワイヤを挿入しておくことで、閉塞した際の対処が可能となる。

前記流入管１０１の内径は、前記大動脈弁１１０の外径よりも大きく形成することが好ましい。これによりステントバルブが留置された大動脈弁１１０を取り出す際、その経路となる流入管１０１内を大動脈弁１１０が容易に通過できるようになる。大動脈弁１１０は人体を模した大きさであることが好ましく、前記流入管１０１の内径を調整することによって、大動脈弁１１０の外径より大きくすることが好ましい。

上記した大動脈１０２の経路上には、人体において大動脈と接続する血管の模擬体が設けられていることが好ましい。本実施形態においては、図７（ａ）に示す模擬血管、具体的には、人体と同様な、右鎖骨下動脈１０４、総頸動脈１０５、１０６、および、左鎖骨下動脈１０７が設けられている。また、図７（ａ）において、本体１００Ａの裏側に延びる大動脈１０２は、鼠径部を走行する大腿動脈に至っており、鼠径部から導入されるカテーテルの導入路となる。なお、心尖部アプローチの場合には、流入管１０１の開口１０１ａからカテーテルが導入される。この場合、前記開口１０１ａは、上述したように前記ポンプ６０からの拍動流の流入口となると共に、心尖部アプローチにおけるカテーテル導入口にもなる。

上記したＴＡＶＩモデル４０、８０又は１００を用いたシミュレーションにおいて、大動脈弁に留置するステントバルブは、形状記憶合金で形成され、体温に近い温度（３０℃〜４０℃近辺）で拡張し、留置されるシステムを採用しているものがある。この場合、前記容器１０の温度を人の体温と同程度に維持可能な恒温槽の機能（容器１０に設置されるヒーター等）を付加することで、実際の手術と同様なシミュレーションを実施することができる。

なお、ＴＡＶＩモデル８０又は１００を用いる場合、心臓本体８０Ａ又は１００Ａの内部が空洞であることから、ポンプ６０から流入した拍動流が心臓本体の内部で散逸してしまい、拍動流が大動脈弁８２Ａ（１１０）に集中しにくいことがある。次に、その課題を解消する延長部材１４０について説明する。図１１は延長部材１４０の斜視図であり、延長部材１４０は筒状の延長部１４４と、延長部１４４とねじ嵌合すると共に、前記容器１０の保持突起１１ｆ及びＴＡＶＩモデル８０（１００）の流入管８１（１０１）と接続する筒状の基部１４２を有する。図に示すように基部１４２は外周面上に凹凸があり、流入管８１（１０１）に挿入した際、外れにくいように構成されている。

基部１４２の内部には、その内部を貫通し、ねじ溝が形成された内壁を備える開口１４２ｃが形成されている。前記延長部１４４の端部の一方１４４ｂにはねじ山が形成されており、このねじ山が前記開口１４２ｃのねじ溝と回転嵌合することによって、基部１４２と延長部１４４が接続される。延長部１４４の内部には貫通開口１４４ｃが形成されており、基材１４２と延長部１４４とが接続されると、この開口１４４ｃと前記開口１４２ｃとが連通するようになる。

このようにして基材１４２と延長部１４４とを繋いだ延長部材１４０を、前記保持突起１１ｆに接続し、その後流入管８１（１０１）を基部１４２の外側に装着すると、ポンプ６０から送り出された拍動流は、開口１４２ｃを介して開口１４４ｃ内を通過後、延長部１４４のもう一方の端部１４４ａから排出し、ＴＡＶＩモデル８０（１００）の心臓本体８０Ａ（１００Ａ）に流入する。すなわち、心臓本体８０Ａ（１００Ａ）における拍動流の流入口は、延長部材１４０を用いることによって、流入管８１（１０１）の付け根から前記端部１４４ａに移動するため、より大動脈弁８２Ａ（１１０）に近づくようになる。心臓モデルに流入する拍動流の流入口をより大動脈弁８２Ａ（１１０）に近づけることによって、拍動流を散逸させることなく大動脈弁８２Ａ（１１０）に集中させることが可能となる。

前記開口１４２ｃ内の前記端部１４４ｂの位置は、ねじ嵌合により調整可能であり、これによって心臓モデルに流入する拍動流の流入口（端部１２４ｂ）の位置を可変できるように構成されている。これによりシミュレーションに使用するＴＡＶＩモデルの大きさや拍動流の圧力等に応じて、前記端部１２４ｂの位置を調整することができ、大動脈弁８２Ａ（１１０）に対する拍動流の集中度合いを最適化できる。

図１２は、二股コック７０を備えたカテーテル・シミュレーター用容器１０の使用態様を示す図である。各ＴＡＶＩモデルにおいて上記した心尖部アプローチをシミュレーションする場合、図１２に示すように、前記容器１０の接続部１１ａに二股に分れた管（二股コック７０）を繋ぐと良い。これにより、一つの開口４１ａ、８１ａ又は１０１ａによって、拍動流の流入とカテーテルの導入が実現できるようになる。図７において、前記容器１０は、供給管６３及び排出管６１を介してポンプ６０と接続されており、前記供給管６３と前記容器の接続部１１ａの間には前記二股コック７０が介在している。

図１２に示すように、前記容器１０は固定台２００に設置しても良い。挿入されるカテーテル、ガイドワイヤ、その他デバイスによっては、トレーニング者がこれらの挿入時に加える圧力によって、容器１０が移動してしまうため、固定台２００で固定することによって、このような事態を防止できる。前記固定台２００は、容器１０の保持、固定に十分な強度を持ち、容器１０に充填する液体に耐性を持つ素材（硬化ウレタンフォーム等）により形成されていれば良い。安定性があれば、形状は特に限定されないが、図１２のように板状とした場合、板面上に窪みを形成して容器１０を設置することができる。これにより、液体の満たされた容器１０が重しとなり、固定台２００が動きにくくなり、安定した操作が可能となる。また、固定台２００の上に、カテーテルの導入路を挟持、固定する固定部９１を形成しても良い。これにより、トレーニング者がカテーテル等の挿入時に圧力を加えやすくなる。

また、同様の理由によって、前記容器１０内に設置された心臓モデルが、容器１０の保持突起１１ｆ、１１ｇから外れてしまうことがある。その場合には、心臓モデルを保持突起１１ｆ、１１ｇに接続後、固定用リング（図示せず）によって接続を補強したり、心臓モデルを保持台（図示せず）によって固定したりすることによって、上記した事態を防ぐことが出来る。

次に、図１３〜図１４を参照して、前記二股コック７０について説明する。前記二股コック７０の本体７０Ａは、前記ポンプ６０からの液体（拍動流）が流入する流入管７１、カテーテルの導入路７２、前記カテーテルの導入路７２に設置され、一方向弁として機能するダックビルバルブ７４、ダックビルバルブ７４に隣接するシリコンゴムパッキン７６、シリコンゴムパッキン７６に隣接し、外部からカテーテルを挿入するカテーテル導入口７８ａを備えるエンドプレート７８を有する。前記流入管７１は前記導入路７２に対して直交するように配設されており、前記流入管７１の開口７１ａは、前記ダックビルバルブ７４の下流側で前記カテーテル導入路７２の内部に連通している。このため、前記流入管７１を通過した拍動流は、開口７１ａを介して前記導入路７２に流入する。なお、前記流入管７１は、前記ダックビルバルブ７４の下流側で前記カテーテル導入路７２の内部に連通するように導入路７２に配設されていれば良く、必ずしも導入路７２に対して直交するように配設される必要はない。

前記導入路７２の一端７２ａには、ネジ状の凹凸が形成されており、前記容器１０の接続部１１ａにネジ螺合によって接続される。これによって前記流入管７１から導入路７２に流入した液体は、前記一端７２ａを介して、前記容器１０内のＴＡＶＩモデル４０、８０又は１００に流れ込む。

前記導入路７２の内部において、前記流入管７１が直交配設される箇所と前記エンドプレート７８との間には、前記ダックビルバルブ７４及びシリコンゴムパッキン７６が配設されている。前記ダックビルバルブ７４は開口時にカテーテルの挿入を許容するものであって、前記シリコンゴムパッキン７６には、カテーテルが挿通する孔７６ａが形成されている。これらは、前記導入路７２に流入した液体がカテーテル導入口７８ａの外部に漏出しないよう逆止弁として機能しつつ、かつ、カテーテルの挿抜を許容する役割を果たす。

前記ダックビルバルブ７４の断面は鳥のくちばし状であるため、断面略円状のカテーテルが導入されると、両者間に隙間が生じ、この際、前記流入管７１の液体がダックビルバルブ７４から漏出してしまう。この漏出した液体を前記シリコンゴムパッキン７６で流出防止することによって、前記導入路７２に流入した液体がカテーテル導入口７８ａから外部に漏出しないよう逆止弁として機能させることができる。具体的には、前記シリコンゴムパッキン７６に形成されたカテーテル貫通孔７６ａの径を、カテーテルの径より小さく設計することによって、カテーテルを貫通孔７６ａに密着させて隙間をなくす事が出来、ダックビルバルブ７４から漏出した液体をシリコンゴムパッキン７６によって流出防止可能である。

一方、シミュレーション終了後にカテーテルを引き抜いた場合には、ダックビルバルブ７４が前記カテーテル導入路７２内の液圧によって自動閉口するため、前記カテーテル導入管７２内の液体がダックビルバルブ７４で遮断され、その結果カテーテル導入口７８ａから外部への液体流出が制限されたまま保たれる。液体流出防止のための機構として、カテーテル導入口７８aの部分に蓋または栓をつけてもよい。

なお、二股コック７０については、カテーテルの挿通部とポンプ６０からの流入口が一致する場合において、カテーテルの心臓モデルへの挿入を許容し、かつ、ポンプ６０から送り込まれる液体がカテーテル挿入部側に漏れないような逆止弁構造を有するものであればよく、内部に設置される弁体や液体の漏れを防止する機構については、クロススリットバルブを用いる等、適宜、変形することが可能である。

図１４は二股コック９０にクロススリットバルブ９４を用いた例を示している。前記二股コック９０の本体９０Ａは、前記ポンプ６０からの液体（拍動流）が流入する流入管９１、カテーテルの導入路９２、前記カテーテルの導入路９２に設置され、一方向弁として機能するシリコン製のクロススリットバルブ９４、クロススリットバルブ９４に隣接するバルブユニット９６、バルブユニット９６に隣接し、外部からカテーテルを挿入するカテーテル導入口９８ａを備えるエンドプレート９８を有する。前記流入管９１は前記導入路９２に対して直交するように配設されており、前記流入管９１の開口９１ａは、前記クロススリットバルブ９４の下流側で前記カテーテル導入路９２の内部に連通している。このため、前記流入管９１を通過した拍動流は、開口９１ａを介して前記導入路９２に流入する。なお、前記流入管９１は、前記クロススリットバルブ９４の下流側で前記カテーテル導入路９２の内部に連通するように導入路９２に配設されていれば良く、必ずしも導入路９２に対して直交するように配設される必要はない。

前記導入路９２の一端９２ａには、ネジ状の凹凸が形成されており、前記容器１０の接続部１１ａにネジ螺合によって接続される。これによって前記流入管９１から導入路９２に流入した液体は、前記一端９２ａを介して、前記容器１０内のＴＡＶＩモデル４０、８０又は１００に流れ込む。

前記導入路９２の内部において、前記流入管９１が直交配設される箇所と前記エンドプレート９８との間には、クロススリットバルブ９４及びバルブユニット９６が配設されている。前記バルブユニット９６は、内部にスリット入シリコンプレート９６Ａを備えており、このシリコンプレート９６Ａと前記クロススリットバルブ９４及びエンドプレート９８の間には、図１４のようにプラスチックスペーサー９６Ｂ及びプラスチックスペーサー９６Ｂ間の密着度を高めるためのゲル９６Ｃが設けられている。前記バルブユニット９６の各構成部材（シリコンプレート９６Ａ、プラスチックスペーサー９６Ｂ、ゲル９６Ｃ）には、カテーテルの挿抜を許容する孔が形成されている。前記クロススリットバルブ９４と前記スリット入りシリコンプレート９６Ａを組み合わせることによって、前記導入路９２に流入した液体がカテーテル導入口９８ａの外部に漏出しないよう逆止弁としての効果を実現でき、かつ、カテーテルの挿抜を許容することができる。なお、前記スリット入りシリコンプレート９６Ａは、図１４の実施例では２枚構成（スリットの形状が横スリット、縦スリットの各１枚構成）としているが、これに限定されず、スリットの形状やプレートの枚数については複数通りの組合せが可能である。

上記した心臓モデル（右心系モデル２０、冠動脈モデル３０、ＴＡＶＩモデル４０、８０又は１００）は、実際の人体の心臓に近い弾力性を有する材料によって形成されており、シミュレーションの際、現実に近いカテーテル操作時の感触を得ることができる。また、前記冠動脈モデル３０、前記ＴＡＶＩモデル４０、８０又は１００を用いたシミュレーション時には、心尖部から大動脈に向けて拍動流を流入させると、弾力性のある心臓本体が膨張と伸縮を繰り返し、実際の心臓のように、血液（液体）を送り出すことが可能となる。このような弾力性を有する材料は、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ポリウレタン、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、シリコンやこれらに類する材料、その他の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を単独で、或いは複数組み合わせたもの等が挙げられる。これにより、人体の臓器に近い触手感覚にてカテーテル操作を訓練することが可能となる。

また、前記心臓モデル（右心系モデル２０、冠動脈モデル３０、ＴＡＶＩモデル４０、８０又は１００）については、透明又は半透明の材料によって作製することで、トレーニング者は、挿入されるカテーテル、ガイドワイヤ、その他のデバイスの動きを、直接、目視によって観察することができ、さらに、カテーテルから注入される注入剤が示す挙動を視覚的に認識することが可能となる。すなわち、手元での操作とカテーテル先端の動きをリンクさせながら、心臓カテーテル検査、治療をシミュレーションすることが可能となる。なお、トレーニング者が視認できる材料で前記心臓モデルを作製した場合でも、前記心臓モデルが目視できないように容器１０にカバー等を被せたり、或いは、Ｘ線による透視をしてモニタ等に表示すれば、カテーテルの挙動をモニタ上のみで把握することも可能である。

また、上記した各心臓モデル（右心系モデル２０、冠動脈モデル３０、ＴＡＶＩモデル４０又は８０）は、人工的な継ぎ目を有さず、一体的に製造されることが好ましい。これにより、継ぎ目によって人体には見られない血流が発生することを防止でき、また、カテーテル挿入時に、継ぎ目によって視界が遮断されることを防止できるほか、Ｘ線透視下での不自然な陰影の出現が生じない。

上述したような性質を満たす材料を用いて、心臓モデルを形成する方法として、例えば、本出願人が発明した光学的造形法（日本特許第５２３６１０３号）を用いることが可能である。前記造形法を用いると、人体臓器の撮影データ（心臓ＣＴデータ）に基づいて、患者毎の高精度な心臓モデルを比較的低コストで短期間のうちに形成できる。このため、トレーニング者は、実際の手術に先立って、患者固有の血管構造や疾患部位を考慮した、カテーテル操作を模擬訓練することが可能となる。また、検査や手術の前に患者に最適なカテーテルや各種のデバイスを選択検討する等、実際のカテーテル操作前の事前準備としても、本発明に係るカテーテル・シミュレーターを活用可能となる。これにより、カテーテルの入れ替えに伴う血管損傷や脳塞栓症などといったリスクの低減、患者の血管の解剖学的特性に合ったカテーテルを選ぶことで得られる手術成績の向上、さらに、カテーテルをはじめとする不要な医療機器の使用を抑えることによる医療費の抑制などにも寄与すると考えられる。

なお、上記した光学的造形法によって心臓モデルを形成した場合、人体に近い状態が再現できるため、心臓モデルの表面は平滑でなく、人体同様に軽微な凹凸が含まれる。この場合、上述したような透明または半透明の材料によって作製した場合であっても、前記凹凸面に可視光が乱反射するため、視認性が低下してしまうことがある。この場合には、心臓モデルの形成後に、同一の材料を表面にコーティングして前記凹凸面を平滑化することによって、乱反射を低減し、視認性を改善することが出来る。

前記ＴＡＶＩモデル１００は、着脱可能な大動脈弁１１０を有するため、大動脈弁１１０とそれ以外の部分は別々に形成されるが、上記した他の心臓モデルと同様の理由で、極力人工的な継ぎ目を有さず、上記光学的造形法やコーティング手法等で形成されることが好ましい。本実施形態においては、図９に示したインナーリング１２０、アウターリング１３０はエポキシ樹脂によって、それ以外の部分はシリコンによって形成されている。インナーリング１２０、アウターリング１３０の形成材料はエポキシ樹脂に限定されず、ウレタン等、心臓モデルのその他の部分の形成材料（本実施例におけるシリコン）より硬質の材料であればよい。

次に、カテーテル・シミュレーション用容器１０及び各心臓モデル（右心系モデル２０、冠動脈モデル３０、ＴＡＶＩモデル４０、８０又は１００）の使用方法について、説明する。
前記右心系モデル２０を用いる場合、図２に示すように、準備として前記容器１０に液体を充填した状態で前記容器１０の収容部１０ａに右心系モデル２０を設置する。この際、前記本体の内部に空気が入らないように、液体中で、前記サポート部の端部２１ａ、２１ｂを、それぞれ前記容器の接続部１１ａ、１１ｃに接続して保持する。また、前記下大静脈２２の先端部２２ａを前記容器の導入部１１ｄに、前記上大静脈２３の先端部２３ａを前記容器の導入部１３ａに接続する。

以上の準備を行い、カテーテルの操作訓練を開始する。本実施形態では、カテーテルを首の付け根の内頸静脈から挿入する場合と、鼠径部の大腿静脈から挿入する場合の二通りのシミュレーションが実施できる。トレーニング者が、前記内頸静脈からカテーテル挿入を模擬する場合には、カテーテルは導入管５３を介して、上大静脈２３から導入される。前記上大静脈２３から導入されたカテーテルは、右心房２０Ａ１に入り、右心室２０Ａ２に到達する。一方、トレーニング者が、前記大腿静脈からカテーテル挿入を模擬する場合には、カテーテルは導入管５１を介して、下大静脈２２から導入される。前記下大静脈２２から導入されたカテーテルは、右心房２０Ａ１に入り、右心室２０Ａ２に到達する。

カテーテルが前記右心房２０Ａ１、右心室２０Ａ２に到達した後は、対象の検査や手術に応じたシミュレーション、例えば、カテーテルの先端部に装着した電極により心電図を計測し、処置部を検出するマッピングや、カテーテル先端部の電極により疾患部を電気的に焼灼するアブレーション治療、病理検査の為に、疾患が疑われる部分の心臓の筋肉を摘んで採取する心筋生検等、心臓内部の圧力や心拍出量を測定するための右心カテーテル検査等、心臓内部のカテーテル操作を実施する。

次に、前記冠動脈モデル３０を用いる場合について説明する。
この場合にはまず、拍動流を生成するポンプ６０を本発明に係るカテーテル・シミュレーション用容器１０と接続する。その際、前記ポンプ６０から供給される液体の流れが、前記容器１０の接続部１１ａから流入するように、前記ポンプ６０の供給管６３を前記容器１０の外側に突出した前記接続部１１ａの先端に接続する。また、前記容器の収容部１０ａから前記ポンプ６０へ排出される液体が、前記排出口１１ｂから前記外部ポンプ６０へ流出するように、前記排出口１１ｂに前記ポンプ６０の排出管６１を接続する。

このようにして前記容器１０と前記ポンプ６０を接続後、準備として前記容器１０に液体を充填した状態で前記容器の収容部１０ａに前記冠動脈モデル３０を設置する。この際、前記冠動脈モデル３０に空気が入らないように、液体中で、前記冠動脈モデル３０の流入管３１を前記容器の接続部１１ａの保持突起１１ｆに接続するとともに、大動脈３２の先端の開口部３２ａを前記容器の接続部１１ｃの保持突起１１ｇに接続し、さらに、右鎖骨下動脈３４の先端の開口部３４ａを前記容器の導入部１２ａに接続する。以上の準備を行い、前記冠動脈モデル３０を液体中に浮遊する状態で保持すると、前記ポンプ６０から流入する拍動流によって、実際の心臓と同じように拍動させることが可能となる。

前記冠動脈モデル３０に接続されるポンプ６０は、液体に拍動流を生起させるように間欠的に駆動される。前記ポンプ６０は、容器１０に充填された液体を前記排出口１１ｂから受け入れ、所定の圧力で前記導入管３１に送り出して、容器１０内の液体を還流させる機能を備えている。例えば、駆動モーターによってピストンを往復駆動し、液体を送り出すような循環型のポンプで構成することが可能である。この場合、往復駆動されるピストンのストロークを変えることで、１回の拍動で送り出す液体の量（血圧に対応する）を変更することができ、ピストンの１往復の時間を変えることで、心臓モデルの鼓動の周期（心拍数に対応する）を変えることができる。具体的には、最大で３００ｍｍＨｇの圧を毎分２０〜２００回出力することで、実際の人体に近い拍動流を生成することが可能となる。同様の拍動流はローブポンプ、チューブポンプなどの容積変化型のポンプでも生成することができる。なお、ポンプの液体を送り出す圧は、３００ｍｍＨｇを超えると、実際の人体の心臓の拍動とは異なる状態になることから、最大で３００ｍｍＨｇとなるように設定しておくことが好ましい。すなわち、０ｍｍＨｇ〜３００ｍｍＨｇの範囲で調整することにより、患者毎（患者の症例毎）に応じた拍動状態に設定することができる。

実際の心臓に対するカテーテル操作をシミュレーションするに際しては、想定し得る人体の拍動を考慮すると、心拍数２０〜２００ｂｐｍ（beat per minute）であれば十分であり、実際の心臓手術では、心拍数が４０〜１００ｂｐｍ程度の範囲で行なわれることが殆どと考えられるため、ポンプ６０の能力としては、毎分２０〜２００回の拍動流を心臓モデルに送り込める仕様であれば良く、ポンプの負荷を考慮した場合、少なくとも毎分４０〜１５０回の拍動流を心臓モデルに送り込めるものであれば効果的なシミュレーションを行うことが可能となる。

前記ポンプ６０から送り出され、流入管３１を介して前記冠動脈モデル３０の本体３０Ａ内に流入した液体は、一部が冠動脈３３に流入し、残りの部分は大動脈３２に到達する。前記冠動脈３３に流入した液体は、前記冠動脈３３の先端に設けられた排出口３３ａから、前記心臓モデル３０の外部に排出され、容器１０に充填された液体に合流する。一方、前記大動脈３２に流入した液体は、前記大動脈３２の経路上に設けられた血管である頸動脈３５、３６、左鎖骨下動脈３７を介して、容器２０中に排出され、前記容器２０に充填された液体に合流する。前記冠動脈３３、前記頸動脈３５、３６、前記左鎖骨下動脈３７の各先端開口部から容器１０に排出された液体は、前記排出口１１ｂから流出し、ポンプ６０に循環する。この場合、排出口１１ｂに異物を除去するフィルタ（図示せず）を配設することが好ましい。このようなフィルタを配設することで、シミュレーション中に容器内に異物等が混入しても、排出口部分で除去され、ポンプ６０の動作に支障をきたすことはない。

前記冠動脈モデル３０を用いる場合、このように模擬血流を発生させた状態で、カテーテルの操作訓練を開始する。本実施形態では、カテーテルを腕の動脈から挿入する場合と、鼠径部の動脈から挿入する場合の二通りのシミュレーションが実施できる。トレーニング者が腕の動脈からのカテーテル挿入を模擬する場合には、カテーテルは導入管５２を介して、右鎖骨下動脈３４から導入される。前記右鎖骨下動脈３４から導入されたカテーテルは、頸動脈３５に入り込み、前記頸動脈３５を通過して大動脈３２に到達する。その後、カテーテルを更に挿入して行くと、カテーテルは、前記大動脈３２内を通り、本体３０Ａとの接続部付近で分岐する冠動脈３３の導入口（冠動脈入口部に相当）に位置する。この際、トレーニング者は、左右の冠動脈の内、挿入対象（治療対象）となる冠動脈３３を目視しながら入口部を把握し、対象となる冠動脈入口部にカテーテルが係合するように操作を行なう。すなわち、トレーニング者は、細く形状が複雑な冠動脈３３に対して、治療が必要となる冠動脈を目視しながらカテーテルを操作して入口部に係合させ、続いて治療に要するガイドワイヤを目的の部位まで進入させ、そのガイドワイヤに沿わせてバルーンカテーテルによる血管拡張や、ステント（金属の筒）を留置するなどの実際のカテーテル検査・手術（冠動脈造影検査・冠動脈形成術）に則した訓練ができる。

一方、トレーニング者が、鼠径部の動脈からのカテーテル挿入を模擬する場合には、カテーテルは導入管５０を介して、大動脈３２の尾側先端（鼠径部に相当する部分）から導入される。カテーテルは、前記大動脈３２内を通り、前記大動脈３２と本体３０Ａとの接続部付近に設けられた冠動脈３３の導入口に到達する。この場合、カテーテルの導入路は大動脈３２の経路上のみであるが、その経路上に、頸動脈３５、３６および右鎖骨下動脈３７との分岐点が存在するため、カテーテルを操作するに際して、各模擬血管との位置関係等を確認しながら冠動脈入口部に相当する前記導入口に到達させる訓練ができる。トレーニング者は、上記腕の血管で行う場合と同様に、カテーテル検査・手術のトレーニングが行える。

次に、ＴＡＶＩモデル４０を用いる場合について説明する。
まず、上述した冠動脈モデル３０を使用する場合と同様に、前記ポンプ６０をカテーテル・シミュレーション用容器１０と接続する。その際、前記ポンプ６０から供給される液体の流れが、前記容器１０の接続部１１ａから流入するように、前記ポンプ６０の供給管６３を前記容器１０の外側に突出した前記接続部１１ａの先端に接続する。また、前記容器の収容部１０ａから前記ポンプ６０へ排出される液体が、前記排出口１１ｂから前記ポンプ６０へ流出するように、前記排出口１１ｂに前記排出管６１を接続する。

このようにして前記容器１０と前記ポンプ６０を接続後、準備として前記容器１０に液体を充填した状態で前記容器の収容部１０ａに前記ＴＡＶＩモデル４０を設置する。この際、前記ＴＡＶＩモデル４０に空気が入らないように、液体中で、前記ＴＡＶＩモデル４０の流入管４１を前記容器の接続部１１ａの保持突起１１ｆに接続するとともに、大動脈４５の先端部４５ａを前記容器の接続部１１ｃの保持突起１１ｇに接続し、さらに下大静脈４２の先端の開口部４２ａを前記容器の導入部１１ｄに、上大静脈４３の先端の開口部４３ａを前記容器の導入部１３ａにそれぞれ接続する。
以上の準備を行い、前記ＴＡＶＩモデル４０を液体中に浮遊する状態で保持すると、前記ポンプ６０から流入する拍動流によって、実際の心臓と同じように拍動させることが可能となる。前記ポンプ６０は、上述した通り、冠動脈モデル３０と接続する場合と同様の仕様によって、液体に拍動流を生起させるように間欠的に駆動される。

前記ポンプ６０から送り出され、流入管４１を介して前記ＴＡＶＩモデル４０の本体に流入した液体は、主に左心室４０Ａ４から大動脈４５へと流入し、一部は冠動脈、残りは大動脈から総頸動脈や鎖骨下動脈、下行大動脈へと流れる。尚、図はＴＡＶＩモデルの骨格となる部分のみを簡単に表現しているが、図４に示すように冠動脈３３や総頸動脈３５、３６、鎖骨下動脈３４、３７を備えていてもよい。

前記ＴＡＶＩモデル４０を用いる場合、このように模擬血流を発生させた状態で、カテーテルの操作訓練を開始する。本実施形態では、主に鼠径部の動脈および静脈から挿入する場合、心尖部から挿入する場合、鎖骨下動脈からカテーテルを挿入する場合、首のつけ根の静脈から挿入する場合のシミュレーションが実施できる。鼠径部の動脈からカテーテルを導入する場合、カテーテルは、前記導入管５０を介して前記大動脈４５の尾側先端に挿入後、前記大動脈４５の経路上を心臓本体に向かって進行し、左心室４０Ａ２との接続部付近に到達する。前記左心室４０Ａ２の接続部には、実際の人体では、血流の逆流を防ぐための大動脈弁が存在しており、大動脈弁が硬化して、血液の通過できる面積が狭くなる大動脈弁狭窄症等に対する処置として、大動脈弁を人工弁にする手術（ＴＡＶＩまたはＴＡＶＲ；経カテーテル的大動脈弁置換術）が行われる。本実施形態においては、大動脈弁を取り付けた構造であるため、ＴＡＶＩを模擬するにあたっては、折り畳んだ人工弁をカテーテルによって前記大動脈４５と前記左心室４０Ａ２の接続部付近に到達させ、その後、人工弁をカテーテルによって拡張させて、所定の位置に固定する訓練ができる。また、人工弁を搭載したカテーテルの代わりに、バルーンカテーテルのみを操作し、大動脈弁のところでバルーンを膨らませることで弁を拡げる治療、すなわちバルーン大動脈弁形成術（ＢＡＶ：Balloon Aortic Valvuloplasty）も可能である。

心尖部からのアプローチを模擬する場合には、カテーテルは流入管４１を介して、左心室４０Ａへ導入され、大動脈弁付近に至る。また、鎖骨下動脈からのアプローチを模擬する場合には、カテーテルは右鎖骨下動脈４６を介して、大動脈４５へ導入され、大動脈弁付近に至り、以降は鼠径部の動脈からのアプローチとほぼ同じ流れでシミュレーションを行うことが可能である。

一方、トレーニング者が、首の付け根の静脈からのカテーテル挿入を模擬する場合には、カテーテルは導入管５３を介して、上大静脈４３から導入され、右心房４０Ａ１に到達する。同様に、鼠径部の静脈からカテーテルを導入する場合には、カテーテルは導入管５１を介して、下大静脈４２から導入され、右心房４０Ａ１に到達する。いずれの場合においても、前記右心房４０Ａ１に到達したカテーテルは、その後、右心房内部を通過して、前記右心房４０Ａ１の先に形成された右心室４０Ａ２に入る。前記右心房４０Ａ１と前記右心室４０Ａ２の境界には、人体同様に、血液の逆流を防止する三尖弁（図示せず）が設けられている。さらに、カテーテルが前記右心室４０Ａ２を通過すると、肺動脈４４に到達する。前記右心室４０Ａ２と前記肺動脈４４の境界には、人体同様に、血液の逆流を防止する肺動脈弁（図示せず）が設けられている。トレーニング者は、本実施形態におけるＴＡＶＩモデルを用いると、これらの三尖弁および肺動脈弁についても、上述した大動脈弁と同様のカテーテル処置のシミュレーションが行える。

次に、ＴＡＶＩモデルの第２の実施形態８０を用いる場合について説明する。
まず、上述したＴＡＶＩモデル４０を使用する場合と同様に、ポンプ６０をカテーテル・シミュレーション用容器１０と接続後、事前準備として前記容器１０に液体を充填した状態で前記容器の収容部１０ａに前記ＴＡＶＩモデル８０を設置する。この際、前記ＴＡＶＩモデル８０に空気が入らないように、液体中で、前記ＴＡＶＩモデル８０の流入管８１を前記容器の接続部１１ａの保持突起１１ｆに接続するとともに、大動脈８２の先端部８２ａを前記容器の接続部１１ｃの保持突起１１ｇに接続する。なお、上述した延長部材１４０を用いる場合には、前記延長部材の基部１４２を前記保持突起１１ｆに接続後に、ＴＡＶＩモデル８０を設置する。この場合、前記流入管８１は前記基部１４２に接続する。
以上の準備を行い、前記ＴＡＶＩモデル８０を液体中に浮遊する状態で保持すると、前記ポンプ６０から流入する拍動流によって、実際の心臓と同じように拍動させることが可能となる。前記ポンプ６０は、上述した通り、冠動脈モデル３０、ＴＡＶＩモデル４０と接続する場合と同様の仕様によって、液体に拍動流を生起させるように間欠的に駆動される。

前記ポンプ６０から送り出され、流入管８１を介して前記ＴＡＶＩモデル８０の本体に流入した液体は、心臓本体８０Ａから大動脈弁８２Ａを通過して、大動脈８２へと流入する。前記大動脈８２に流入した液体は、一部が冠動脈８３に流入し、前記冠動脈８３の先端に設けられた排出口８３ａから、前記ＴＡＶＩモデル８０の外部に排出され、容器１０に充填された液体に合流する。一方、前記大動脈８２に沿って流れる液体は、前記大動脈８２の経路上に設けられた血管である頸動脈８５、８６、鎖骨下動脈８４、８７を介して、容器１０中に排出され、前記容器１０に充填された液体に合流する。前記冠動脈８３、前記頸動脈８５、８６、前記鎖骨下動脈８４、８７の各先端開口部から容器１０に排出された液体は、前記排出口１１ｂから流出し、ポンプに循環する。

前記ＴＡＶＩモデル８０を用いる場合、このように模擬血流を発生させた状態で、カテーテルの操作訓練を開始する。本実施形態では、主に鼠径部の動脈から挿入する場合、心尖部から挿入する場合のシミュレーションが実施できる。鼠径部の動脈アプローチは、患者の身体に対する負担が少なくて済むが、心臓に達するまでの経路が長いため、血管の蛇行が複雑であったり、血管に石灰化が見られたりする場合にはカテーテルの導入路として適さない。その場合には、心臓に針を刺してカテーテル導入口を開口する心尖部アプローチが有力な手段となる。

鼠径部の動脈からカテーテルを導入する場合、カテーテルは、前記導入管５０を介して前記大動脈８２の尾側先端に挿入後、前記大動脈８２の経路上を心臓本体に向かって進行し、大動脈弁８２Ａ付近に到達する。この大動脈弁が硬化して、血液の通過できる面積が狭くなる大動脈弁狭窄症等に対する処置として、大動脈弁を人工弁に置き換える手術（ＴＡＶＩまたはＴＡＶＲ；経カテーテル的大動脈弁置換術）が行われる。ＴＡＶＩを模擬するにあたっては、折り畳んだ人工弁をカテーテルによって大動脈弁８２Ａ付近に到達させ、その後、人工弁をカテーテルによって拡張させて、所定の位置に固定する訓練ができる。また、人工弁を搭載したカテーテルの代わりに、バルーンカテーテルのみを操作し、大動脈弁のところでバルーンを膨らませることで弁を拡げる治療、すなわちバルーン大動脈弁形成術（ＢＡＶ：Balloon Aortic Valvuloplasty）も可能である。

なお、目視によるシミュレーションの場合、上述した大動脈弁８５Ａの３つの弁尖の底面に描かれた点印によって、人工弁を拡張させたり、バルーンを膨らませたりする位置の目安とすることができる。初学者にとっては有効な補助手段となる。Ｘ線透視下等でシミュレーションを行う場合には、これらの点印にＸ線不透過の素材を使用することで、Ｘ線透視下でも、いわゆる不透過マーカーとして、模擬する際の目印とすることができる。さらに、造影剤を注入することで、大動脈弁８５Ａとカテーテルの位置関係を把握し、人工弁を拡張させたり、バルーンを膨らませたりする位置を確認する。

一方、心尖部からのアプローチを模擬する場合には、カテーテルは流入管８１を介して、心臓本体８０Ａへ導入され、大動脈弁８２Ａ付近に至る。それ以降は鼠径部の動脈からのアプローチとほぼ同じ流れでシミュレーションを行うことが可能である。この場合、上述した二股コック７０によって、流入管８１から拍動流の流入を維持しつつ、流入管８１からカテーテルを導入する。

次に、ＴＡＶＩモデルの第３の実施形態１００を用いる場合について説明する。
まず、上述したＴＡＶＩモデル４０又は８０を使用する場合と同様に、ポンプ６０をカテーテル・シミュレーション用容器１０と接続後、事前準備として前記容器１０に液体を充填した状態で前記容器の収容部１０ａに、前記ＴＡＶＩモデル１００を設置する。

設置に際しては、前記ＴＡＶＩモデル１００に空気が入らないように、液体中で、前記ＴＡＶＩモデル１００の流入管１０１を前記容器の接続部１１ａの保持突起１１ｆに接続するとともに、大動脈１０２の脚側の先端部１０２ａを前記容器の接続部１１ｃの保持突起１１ｇに接続する。なお、上述した延長部材１４０を用いる場合には、前記延長部材の基部１４２を前記保持突起１１ｆに接続後、ＴＡＶＩモデル１００を設置する。この場合、前記流入管１０１は前記基部１４２に接続する。

ここで、ＴＡＶＩモデル１００には、容器設置前に前記大動脈弁１１０が装着されているが、シミュレーションを継続的に行い、大動脈弁１１０の着脱を繰り返す場合には、ＴＡＶＩモデル１００が設置された状態で前記流入管１０１を保持突起１１ｆ（延長部材１４０を用いる場合には前記基部１４２）から外して、前記流入管１０１の開口１０１ａから大動脈弁１１０のみ（内部に留置されたステントバルブを含む場合もある）を取り出し、その後、次のように大動脈弁１１０のみを前記開口１０１ａから挿入して、装着しても良い。

その場合、前記大動脈弁１１０は、ユーザーによって前記左室流出路部１１２を保持された状態で、前記弁尖部１１０Ａを前方にして前記流入管の開口１０１ａから心臓本体１００Ａの内部に入り、大動脈の開口１０２ｂに挿入される。挿入後、前記弁輪部１１４が開口１０２ｂの周縁部１０２ｃと接続されることによって、前記大動脈弁１１０は大動脈１０２の先端に固定、装着される。固定方法については前述のとおりである。

以上の準備を行い、前記ＴＡＶＩモデル１００を液体中に浮遊する状態で保持すると、前記ポンプ６０から流入する拍動流によって、実際の心臓と同じように拍動させることが可能となる。前記ポンプ６０は、上述した通り、冠動脈モデル３０、ＴＡＶＩモデル４０又は８０と接続する場合と同様の仕様によって、液体に拍動流を生起させるように間欠的に駆動される。

前記ポンプ６０から送り出され、流入管１０１を介して前記ＴＡＶＩモデル１００の本体に流入した液体は、心臓本体１００Ａから大動脈弁１１０を通過して、大動脈１０２へと流入する。大動脈弁１１０は着脱可能であるが、ポンプからの液流によって脱着しないように固定されている。前記大動脈１０２に流入した液体は、一部が冠動脈１０３に流入し、前記冠動脈１０３の先端に設けられた排出口１０３ａから、前記ＴＡＶＩモデル１００の外部に排出され、容器１０に充填された液体に合流する。一方、前記大動脈１０２に沿って流れる液体は、前記大動脈１０２の経路上に設けられた血管である頸動脈１０５、１０６、鎖骨下動脈１０４、１０７を介して、容器１０中に排出され、前記容器１０に充填された液体に合流する。前記冠動脈１０３、前記頸動脈１０５、１０６、前記鎖骨下動脈１０４、１０７の各先端開口部から容器１０に排出された液体は、前記排出口１１ｂから流出し、ポンプに循環する。

前記ＴＡＶＩモデル１００を用いる場合、このように模擬血流を発生させた状態で、カテーテルの操作訓練を開始する。本実施形態では、主に鼠径部の動脈から挿入する場合、心尖部から挿入する場合のシミュレーションが実施できる。鼠径部の動脈アプローチは、患者の身体に対する負担が少なくて済むが、心臓に達するまでの経路が長いため、血管の蛇行が複雑であったり、血管に石灰化が見られたりする場合にはカテーテルの導入路として適さない。その場合には、心臓に針を刺してカテーテル導入口を開口する心尖部アプローチが有力な手段となる。

鼠径部の動脈からカテーテルを導入する場合、カテーテルは、前記導入管５０を介して前記大動脈１０２の先端部１０２ｂに挿入後、前記大動脈１０２の経路上を心臓本体に向かって進行し、大動脈弁１１０Ａ付近に到達する。大動脈弁１１０Ａ付近に到達後は、上述したＴＡＶＩモデル８０のシミュレーション同様に、ＴＡＶＩやＢＡＶの施術を模擬することができる。一方、心尖部からのアプローチを模擬する場合には、カテーテルは流入管１０１を介して、心臓本体１００Ａへ導入され、大動脈弁１１０Ａ付近に至る。それ以降は鼠径部の動脈からのアプローチとほぼ同じ流れでシミュレーションを行うことが可能である。この場合、上述した二股コック７０によって、流入管１０１から拍動流の流入を維持しつつ、流入管１０１からカテーテルを導入する。

なお、ＴＡＶＩモデル８０における大動脈弁８２Ａの目印（弁尖の点印）と同様に、前述した大動脈弁１１０の目印（弁輪部の目印）によって、人工弁を拡張させたり、バルーンを膨らませたりする位置の目安としたり、造影剤を注入することで、大動脈弁１１０とカテーテルの位置関係を把握したりすることができる。また、弁尖の辺縁部に線状に目印をつけたり、弁尖の点印と弁輪部の目印の両方を施し、併用できるようにしても良い。

シミュレーション終了後は、ステントバルブ（図示せず）が留置された大動脈弁１１０をＴＡＶＩモデル１００から取り外し、手元で大動脈弁からステントバルブを取り外すことができる。取り外しに際しては、流入管１０１の開口１０１ａから手を差し込み、前記左室流出路部１１２を保持して回転することによって、嵌合を解除後、再び流入管１０１内を戻ってＴＡＶＩモデル１００の外部に取り出す。手の代わりに、鉗子・ハサミ・クリップ等で同様の作業を行っても良い。

一方、大動脈弁が着脱可能でないＴＡＶＩモデル４０、８０では、ステントバルブを取り外すために、前記流入管４１、８１から柄の長い鉗子・ハサミ・クリップ等を挿入して、先端のクリップを大動脈弁付近に到達させてステントバルブを挟み、ステントバルブを掴んだクリップ先端を引き戻して、流入管内を通過させ、ＴＡＶＩモデル外部に引き出す作業を行う。この際、前述した形状記憶合金製のステントバルブ等では、ステントバルブが大動脈弁を径方向に押し広げるように大動脈弁の内面に密着しているため、ハサミ・クリップで掴んでも容易に取り外せないことがある。ＴＡＶＩモデル１００では、ステントバルブが留置された大動脈弁ごと取り出すことによって、手元でステントバルブを取り外せるようになるため、操作性の向上が図れる。

以上のように、上述したカテーテル・シミュレーター用容器１０によれば、検査や手術の態様に応じた複数パターンの心臓カテーテル手技を、より簡便に、連続的に訓練可能となる。また、シミュレーションの種類や内容、順番等に応じて、トレーニング者が前記容器に接続する心臓モデルを切替えることで、同一の容器を用いたまま、前記容器に充填された液体を入れ替える必要なく、様々なタイプの心臓疾患に対するカテーテル操作を訓練することができる。また、本実施形態では、前記容器に接続する心臓モデルに応じて、外部の拍動流生成ポンプの接続、使用を選択することができ、各種心臓モデルを切替えられると共に、外部ポンプの使用も選択できるように構成されている。これにより、心臓の拍動の影響が大きいカテーテル処置に対しては、心臓モデル内に拍動流を流入させ、現実に近い拍動下でのシミュレーションを行うことができる。

また、前記容器１０は、前記容器１０の側壁に設けた接続部１１ａ、１１ｃにて心臓モデルを浮遊した状態で保持できるため、他に専用ホルダ等を必要とせず、小型軽量化が可能である。これにより、シミュレーションの実施場所の選択肢が広がり、また、補助者の制約なしに、トレーニング者が一人でシミュレーションの準備や片づけをすることもできるようになる。

このような容器に収容される心臓モデル（冠動脈モデル２０、右心系モデル３０、ＴＡＶＩモデル４０、８０又は１００）によれば、心臓表面の冠動脈に対する処置、冠動脈造影、冠動脈形成術等のカテーテル手技だけでなく、心臓内部の疾患に対するマッピング、アブレーション治療、心筋生検のための組織採取等のカテーテル操作や、経カテーテル的大動脈弁置換術等を、連続的にシミュレーション可能となる。心臓の拍動の影響が大きい冠動脈に対する処置や経カテーテル的大動脈弁置換術等に対しては、外部ポンプを使用することで、心臓モデル内に流入する拍動流によって、現実に近い拍動下でのシミュレーションを行うことができる。

また、上述した各種心臓モデルは、実際の患者のＣＴ画像に基づいて、或いは、個々の症例に基づいて作製することができるため、症例ごとの術前シミュレーションを行うことができる。本発明では、心臓モデルを簡単に入れ替えることができるため、医学生や研修医等の初学者に対しては練習用の汎用モデルとしてトレーニングする環境を提供できる一方、熟練者に対しても難易度の高い症例のトレーニングに用いることができる。すなわち、事前に撮影された心臓ＣＴデータを基にして心臓モデルを成型し、実際の術前に、シミュレーションすることが可能となる。

以上、本発明に係るカテーテル・シミュレーター用容器、及び前記容器内に収容される各種心臓モデルの実施形態の一例を示したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。例えば、容器や二股コックの形状、接続部及び導入部の配設位置等については、適宜変形することが可能である。

１０ カテーテル・シミュレーター用容器
１１ａ、１１ｃ 接続部
１１ｂ 排出口
１１ｄ、１２ａ、１３ａ カテーテル導入部
１５ 底面
１６ 補助板
２０ 右心系モデル
２０Ａ１ 右心房
２０Ａ２ 右心室
２０Ａ４ 左心室
２１ サポート部
３０ 冠動脈モデル
３１ 流入管
３３ 冠動脈
４０ ＴＡＶＩモデル
４０Ａ１ 右心房
４０Ａ２ 右心室
４０Ａ４ 左心室
４１ 流入管
６０ 拍動流生成ポンプ
７０ 二股コック
７１ 流入管
８０ ＴＡＶＩモデル
８０Ａ 心臓本体
８１ 流入管
８２ 大動脈
８２Ａ 大動脈弁
８２Ａ１、８２Ａ２、８２Ａ３ 弁尖
１００ ＴＡＶＩモデル
１００Ａ 心臓本体
１０１ 流入管
１０２ 大動脈
１０２ｂ 大動脈の開口
１０２ｃ 大動脈の開口周縁部
１０２Ｂ 大動脈の開口周縁部の突起
１０２Ｅ 大動脈の開口周縁部の突起の凸部
１１０ 大動脈弁
１１０Ａ 弁尖部
１１２ 左室流出路部
１１４ 弁輪部
１１４Ｂ 弁輪部の突起
１１４Ｅ 弁輪部の突起の凹部
１１６ 支持部
１２０ インナーリング
１３０ アウターリング
２００ 固定台

Claims (16)

1. 側壁と底面によって液体を収容する収容部を規定するカテーテル・シミュレーター用容器であって、
   前記収容部に液体を満たした状態で設置される四腔型モデル、冠動脈モデル、ＴＡＶＩモデルのいずれかの心臓モデルであっても保持可能な接続部と、
   前記心臓モデルに一体形成された模擬血管に対して、前記容器の外部からカテーテルを挿入するための導入部とが形成されていることを特徴とするカテーテル・シミュレーター用容器。
2. 前記接続部は収容部内に向けて突出していることを特徴とする請求項１に記載のカテーテル・シミュレーター用容器。
3. 前記側壁に排出口が形成され、
   前記接続部は外部のポンプから送られる液体を通過させる連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカテーテル・シミュレーター用容器。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のカテーテル・シミュレーター用容器に設置される四腔型の心臓モデルであって、
   前記心臓モデルは弾力性のある材料によって、内部に右心房、右心室、左心房、左心室を有するように形成されると共に、前記接続部と接続可能なサポート部が形成されていることを特徴とする心臓モデル。
5. 請求項３に記載のカテーテル・シミュレーター用容器に設置される冠動脈型の心臓モデルであって、
   前記心臓モデルは弾力性のある材料によって、表面に冠動脈を有するように形成されると共に、前記接続部と接続可能な流入管が形成されていることを特徴とする心臓モデル。
6. 請求項３に記載のカテーテル・シミュレーター用容器に設置されるＴＡＶＩ型の心臓モデルであって、
   前記心臓モデルは弾力性のある材料によって、内部に右心房、右心室、左心房、左心室を有するように形成されると共に、
   前記接続部と接続可能な流入管が形成されていることを特徴とする心臓モデル。
7. 請求項３に記載のカテーテル・シミュレーター用容器に設置されるＴＡＶＩ型の心臓モデルであって、
   前記心臓モデルは弾力性のある材料によって形成された心臓本体と、前記心臓本体の内部に突出した大動脈と、前記大動脈の先端に位置する大動脈弁と、前記接続部と接続可能な流入管とを有することを特徴とする心臓モデル。
8. 前記大動脈の先端に位置する大動脈弁は着脱可能であることを特徴とする請求項７に記載の心臓モデル。
9. 前記大動脈弁は弁尖を有しており、前記弁尖は目印を備えていることを特徴とする請求項７又は８のいずれか１項に記載の心臓モデル。
10. 前記着脱可能な大動脈弁は弁尖と、弁尖の根元である環状の弁輪部と、弁輪部と繋がり着脱時に持ち手となる左室流出路部とを備えることを特徴とする請求項８又は９に記載の心臓モデル。
11. 前記弁輪部はその外側にインナーリングを備えており、
    前記大動脈はその開口周縁部の内側に、前記インナーリングと接続するアウターリングを備えており、
    前記インナーリングの突起は凹部を具備しており、
    前記アウターリングの突起は、前記凹部と接続する凸部を具備している
    ことを特徴とする請求項１０に記載の心臓モデル。
12. 前記インナーリング又はアウターリングはは、大動脈弁を大動脈の所定位置と位置合わせをする目印を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の心臓モデル。
13. 前記大動脈弁は内部に支持部を備えていることを特徴とする請求項７から１２のいずれか１項に記載の心臓モデル。
14. 前記心臓モデルは、形成に用いられた材料と同一の材料によってコーティングされた表面を有することを特徴とする請求項４から１３のいずれか１項に記載の心臓モデル。
15. 前記外部のポンプから送られる液体を通過させる連通孔を有する接続部と接続される二股コックを有し、
    前記二股コックは、カテーテルが導入され一方向弁が配設される導入路と、前記一方向弁の下流側で前記導入路に外部のポンプから液体を流入させる流入管と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載のカテーテル・シミュレーター用容器。
16. 請求項１から３又は１５のいずれか１項に記載のカテーテル・シミュレーター用容器を固定する固定台。

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