JP2013200368A - トレーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】管腔やカテーテルの視認性を低減した放射線透視画像を取得する。
【解決手段】トレーニング装置１０は、生体器官を模した模擬心臓２８、及び模擬心臓２８にカテーテル１２を送達可能とする模擬大動脈３０を備える人体モデル１４と、Ｘ線源７６からＸ線を照射して人体モデル１４を透過したＸ線に基づきＸ線透視画像を取得するＸ線撮影システム１８と、人体モデル１４とＸ線源７６の間に介在し、Ｘ線透視画像に造影される模擬心臓２８、模擬大動脈３０及びカテーテル１２の視認性を低減させるスポンジ部材２６とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カテーテル手技の訓練に用いるトレーニング装置に関する。

近年、生体内にカテーテルを導入して病変部を治療するカテーテル手技の実施機会が増加しており、これにともないカテーテル手技の習得や上達を図るために、様々なトレーニング装置が提案されている。

例えば、特許文献１に開示されているカテーテル手術シミュレータは、カテーテルを挿入可能な立体モデル（模擬体）及び模擬体を撮影する撮影装置を備え、撮影装置により再現映像を得て、この再現映像を確認しながらカテーテル手技の訓練を行うように構成されている。また、模擬体は、この模擬体に近い屈折率からなる透光性液体に浸漬されることで、模擬体の腔所（カテーテルを挿通する通路）が見えないように撮影される。

特開２００８−７０８４７号公報

ところで、医療現場において実際にカテーテル手技を実施する場合は、放射線（Ｘ線）を被写体に照射して放射線透視画像（Ｘ線透視画像）を取得し、この画像に基づきカテーテルの送達や処置が行われる。このため、カテーテル手技の訓練でも、放射線透視画像を確認しながら訓練を行うことが望ましい。

しかしながら、従来のトレーニング装置では、模擬体に放射線を照射して放射線透視画像を取得した場合、模擬体の処置対象部位や管腔、及び導入されるカテーテルが放射線透視画像に比較的鮮明に映し出されてしまう。このため、ユーザ（訓練者）は処置対象部位、管腔及びカテーテル等を容易に視認することができ、実際のカテーテル手技とは異なる環境下で訓練を行うことで、カテーテル手技の習得が遅れる一因となってしまう。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、簡単な構成によって、管腔やカテーテルの視認性を低減した放射線透視画像を取得することが可能であり、これによってユーザに対し実際のカテーテル手技に近い訓練を実施させ、カテーテル手技を効率的に習得及び上達させることができるトレーニング装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、放射線源から照射して透過した放射線に基づいて取得した放射線透視画像を確認しながら使用するトレーニング装置であって、生体器官を模した処置対象部位、及び前記処置対象部位にカテーテルを送達可能とする管腔を備える模擬体と、前記模擬体と前記放射線源の間に介在し、前記放射線透視画像に造影される前記処置対象部位、前記管腔及び前記カテーテルの視認性を低減させる固形物又は半固形物からなる低減部とを有することを特徴とする。

上記によれば、放射線透視画像に造影される処置対象部位、管腔及びカテーテルの視認性を低減させる低減部を有することで、カテーテル手技の訓練時に、処置対象部位、管腔及びカテーテルが見え難い環境をユーザに提供することができる。このため、ユーザは、実際に行われるカテーテル手技に近い環境で訓練を行うことができ、カテーテル手技を効率的に習得及び上達することができる。また、低減部が固形物又は半固形物からなることで、気体や液体等を用いる場合と比較して、低減部の取り扱い（例えば、持ち運び、セッティング及び後片付け等）が容易となる。

この場合、前記低減部は、前記放射線を吸収可能な液体を含有する多孔質体であるとよい。

このように、低減部が放射線を吸収可能な液体を含有する多孔質体であれば、低減部を透過する放射線を簡単に吸収することができ、これにより放射線透視画像に処置対象部位、管腔及びカテーテルが映り込むことを低減できる。また、多孔質体を用いることで、液体を含まない多孔質体を持ち運んで訓練のセッティングを行った後に液体を吸収させる、或いは予め液体を含ませて訓練のセッティングを行う等、取扱い時の選択性を広げることができる。

また、前記低減部は、前記放射線を吸収可能な液体を含有するゲル状の半固形物であってもよい。

このように、低減部にゲルを適用しても放射線透視画像に造影される処置対象部位、管腔及びカテーテルの視認性を低減させることができる。

さらに、前記模擬体と前記放射線源との間には、前記放射線を吸収可能な金属板が配置されることが好ましい。

このように、模擬体と放射線源との間に金属板が配置されることで、放射線源から照射される放射線を一層吸収することができ、放射線透視画像に処置対象部位、管腔及びカテーテルが映り込むことを低減することができる。さらに、金属板によってカテーテル手技の訓練を行うユーザと放射線源の間を遮り、ユーザの被爆を低減することもできる。

またさらに、前記処置対象部位及び前記管腔には、生体の血液を模し水分を含む模擬血液が流通又は貯留され、前記低減部は、水分を含有する固形物又は半固形物により前記処置対象部位及び前記管腔の外側を覆うことで、該低減部内における水分の分布を実質的に略均一化する構成とすることができる。

このように、低減部内における水分の分布を実質的に略均一化することで、低減部に照射された放射線を均一的に吸収することができる。従って、処置対象部位や管腔とその周辺部との間で、放射線の吸収量が近づくことになり、処置対象部位及び管腔の視認性をより一層低減することができる。

本発明によれば、簡単な構成によって、管腔やカテーテルの視認性を低減した放射線透視画像を取得することが可能であり、これによってユーザに対し実際のカテーテル手技に近い訓練を実施させ、カテーテル手技を効率的に習得及び上達させることができる。

本実施の形態に係るトレーニング装置を示す斜視図である。 図１のトレーニング装置の全体構成を概略的に示す側面図である。 図１の模擬心臓を概略的に示す要部拡大図である。 図４Ａは、スポンジ部材がない状態で図１の人体モデルを撮影したＸ線透視画像を概略的に示す説明図であり、図４Ｂは、スポンジ部材を配設した状態で図１の人体モデルを撮影したＸ線透視画像を概略的に示す説明図であり、図４Ｃは、図４Ｂの状態においてカテーテルから造影剤を吐出した場合のＸ線透視画像を概略的に示す説明図である。 図５Ａは、第１変形例に係る低減部を概略的に示す側面断面図であり、図５Ｂは、第２変形例に係る低減部を概略的に示す側面断面図であり、図５Ｃは、第３変形例に係る低減部を概略的に示す側面断面図であり、図５Ｄは、第４変形例に係る低減部を概略的に示す側面断面図である。

以下、本発明に係るトレーニング装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係るトレーニング装置１０を示す斜視図であり、図２は、図１のトレーニング装置１０の全体構成を概略的に示す側面図である。本実施の形態に係るトレーニング装置１０は、ユーザ（医師等の訓練者）のカテーテル手技の訓練に用いられるものである。このため、トレーニング装置１０は、実際のカテーテル手技に近い環境下で行われるように構成される。

具体的に、トレーニング装置１０は、人体を部分的に模しカテーテル１２（図４Ａ参照）の挿入が可能な処置対象部位及び管腔を有する人体モデル１４と、人体モデル１４の処置対象部位及び管腔に血液を模した模擬血液Ｂを流通させる循環部１６と、Ｘ線（放射線）を曝射（出射）しＸ線透視画像を取得するＸ線撮影システム１８とを備える。

すなわち、本実施の形態に係るトレーニング装置１０では、ユーザが人体モデル１４にカテーテル１２を導入することでカテーテル手技の訓練を行う。この際、人体モデル１４は手術台２０（又は模擬台）に載置され、Ｘ線撮影システム１８によって連続的なＸ線透視画像（動画）が取得される。ユーザは、Ｘ線透視画像を確認しつつカテーテル１２を処置対象部位に送達し所定の処置を行う。これにより、現実に近いカテーテル手技の訓練を行うことが可能となる。以下、このトレーニング装置１０について具体的に説明していく。

なお、以降の説明では、図１における人体モデル１４の図示に基づき、長手方向をＸ方向（頭部側をＸ１、下肢側をＸ２）、短手方向をＹ方向（図１中左側をＹ１、右側をＹ２）、高さ方向をＺ方向（図１中上側をＺ１、下側をＺ２）という。

トレーニング装置１０の人体モデル１４は、人体内の一部の生体器官（臓器）を模した生体器官モデル２２（模擬体）と、生体器官モデル２２を支持し人体の外形を模した基台２４と、生体器官モデル２２のＸ１側を全体的に囲うスポンジ部材２６（低減部）とにより構成される。この場合、基台２４は、図１に示すように略直方形状の台により構成され、現実的な人体の形状に再現されていないが、訓練時にはシート（図示せず）で覆われることで基台２４の多くの部分が隠される。よって、実質的には現実のカテーテル手技に近い状態が形成されることになる。

生体器官モデル２２は、人体内の心臓を模した模擬心臓２８と、模擬心臓２８に連なる模擬大動脈３０と、模擬大動脈３０に連なる模擬動脈３２（模擬大腿動脈３２ａ、模擬左外腸骨動脈３２ｂ）とを有する。模擬心臓２８は、カテーテル１２が送達され所定の処置がなされる処置対象部位である。一方、模擬大動脈３０と模擬動脈３２は人体内の血管を模しており、模擬心臓２８に対しカテーテル１２を送達可能とする管腔として構成されている。模擬心臓２８、模擬大動脈３０及び模擬動脈３２は、人体が手術台２０に横臥した状態における生体器官（心臓、大動脈及び動脈）の位置に対応するように、基台２４の所定箇所に取り付けられる。

生体器官モデル２２は、実際の生体器官と同程度の柔軟性（又は剛性）や可撓性を有するように構成されることが好ましい。生体器官モデル２２を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、シリコーンゴム（シリコーンエラストマー）や熱硬化性のポリウレタンエラストマー等のエラストマー系材料、又はシリコーンハイドロゲルやＰＶＡハイドロゲルやゼラチンなどのゲル、或いはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリメタクリル酸メチル等の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。

なお、生体器官モデル２２は、上述した模擬心臓２８、模擬大動脈３０及び模擬動脈３２等に限定されるものではなく、他の生体器官を加えて複雑に構成してもよい。また、訓練を行う処置対象部位を他の器官に代えて、それを模したものを適用してよいことは勿論である。

生体器官モデル２２を支持する基台２４は、アルミ材からなる矩形板状の基板３４を備える。基板３４は、その長辺（Ｘ方向の辺）が一般的な人体の肩から大腿部までの長さよりも長く、その短辺（Ｙ方向の辺）が一般的な人体の肩幅よりも長く形成されている。また、基板３４の下面側の四隅には、柱状の脚部３６が設けられており、この脚部３６は基板３４を手術台２０から所定高さ(例えば１５〜２０ｃｍ)に支持している。

さらに、基板３４の上面側には、略中間部とＸ２側の二隅に４本の支柱３８が立設されており、支柱３８の上部には長手方向の約半分の長さからなる上基板４０が取り付けられている。すなわち、上基板４０は、模擬心臓２８に重ならず人体の腹部から大腿部に相当する位置に設けられている。この上基板４０の上面には、模擬大腿動脈３２ａと模擬左外腸骨動脈３２ｂの一端が露出するように構成されている。

生体器官モデル２２を囲うスポンジ部材２６は、模擬心臓２８及び模擬大動脈３０の一部を覆うことが可能な直方形状に形成されている。スポンジ部材２６は、Ｚ方向の中間部において上下（上部スポンジ２６ａと下部スポンジ２６ｂ）に分離可能となっており、上部及び下部スポンジ２６ａ、２６ｂの間に生体器官モデル２２（模擬心臓２８及び模擬大動脈３０の一部）が配置される。なお、図１及び図２中では、生体器官モデル２２とスポンジ部材２６の関係性が容易に理解可能となるように、上部及び下部スポンジ２６ａ、２６ｂの間からずれた状態で生体器官モデル２２を図示している。

スポンジ部材２６は、所定の量からなる液体（本実施の形態では、水）を含有可能に構成されている。Ｘ線撮影システム１８において取得されるＸ線透視画像は、水を含有したスポンジ部材２６により、映り込む生体器官モデル２２及びカテーテル１２の視認性が低下される。このスポンジ部材２６の構成については後に詳述する。

図３は、図１の模擬心臓２８を概略的に示す要部拡大図である。模擬心臓２８は、心臓壁を模した壁部４２を備え、この壁部４２の内部には、歪な球形状からなり、ある程度の模擬血液Ｂを貯蔵し得る貯蔵空間４４が形成されている。また、模擬心臓２８には、模擬血液Ｂを貯蔵空間４４へ供給する心臓供給管４６、及び貯蔵空間４４内に貯蔵された模擬血液Ｂを外部へ排出する心臓排出管４８が接続されている。心臓供給管４６及び心臓排出管４８は、模擬心臓２８に比べて硬い樹脂材料により形成され、基板３４に固定されることで模擬心臓２８を基板３４から持ち上げた状態で支持している（図２参照）。この心臓供給管４６及び心臓排出管４８は、基板３４を貫通して下方（Ｚ２側）に延在し、配管６６を介して循環部１６に接続されている。模擬心臓２８は、心臓供給管４６から模擬血液Ｂが供給されると、模擬血液Ｂを貯蔵空間４４に貯蔵するとともに、供給圧力により模擬血液Ｂを貯蔵空間４４で環流させて、心臓排出管４８から排出させる。

なお、壁部４２の所定位置には、貯蔵空間４４から空気を排出するエア抜き孔５０が設けられ、貯蔵空間４４内に模擬血液Ｂを満たす際に、エア抜き孔５０を一時的に開放することにより不要な空気を抜き出すように構成されている。

また、模擬心臓２８は、模擬血液Ｂの供給量に応じて、その外形及び貯蔵空間４４の形状が変形可能に構成されている。例えば、心臓供給管４６を介して供給される模擬血液Ｂの圧力が高く且つ心臓排出管４８から排出する模擬血液Ｂの圧力が低い場合、すなわち模擬血液Ｂの供給量が多く排出量が少ない状態では、壁部４２が外側へ広がるように膨張して貯蔵空間４４の容積が増大する。一方、心臓供給管４６を介して供給される模擬血液Ｂの圧力が低く且つ心臓排出管４８から排出する模擬血液Ｂの圧力が高い場合、すなわち模擬血液Ｂの供給量が少なく排出量が多い状態では、壁部４２が内側へ収縮して貯蔵空間４４の容積が縮小する。このように、模擬心臓２８は、模擬血液Ｂの供給量及び排出量の差分に応じて貯蔵空間４４の容積が変動することにより膨張又は収縮する。

模擬大動脈３０は、人体の大動脈のうち上行大動脈、弓部大動脈、下行大動脈を模した形状に形成されている。ただし、模擬大動脈３０と模擬心臓２８の接続部分は閉塞されており、模擬血液Ｂが互いに流動しないように構成されている。模擬大動脈３０の所定箇所（上行大動脈に相当する部分）には、大動脈供給管５２が接続されており、この大動脈供給管５２から模擬大動脈３０内に模擬血液Ｂが供給されるように構成されている。

また、模擬大動脈３０には、左冠動脈及び右冠動脈を模した模擬左冠動脈５４ａ及び模擬右冠動脈５４ｂ(以下、まとめて模擬冠動脈５４ともいう)が上行大動脈に相当する部分に接続され、さらに鎖骨下動脈を模した模擬鎖骨下動脈５６が弓部大動脈に相当する部分に３本接続されている。

模擬大動脈３０から分枝された模擬冠動脈５４は、模擬心臓２８の壁部４２に穿設された複数の貫通孔５８を介して、模擬心臓２８内の貯蔵空間４４に接続されている。また、模擬冠動脈５４は、いずれかの箇所を意図的に狭め、或いは閉塞させることができ、これにより動脈硬化等による冠動脈の病変状態を擬似的に再現するように、すなわち擬似的な病変部とするようになされている。一方、模擬鎖骨下動脈５６は、１本が圧カモニタ６０に接続されており、他の２本は栓６２により閉塞されている（図２参照）。

また、図２及び図３に示すように、模擬大動脈３０の下流側には模擬動脈３２（模擬大腿動脈３２ａ及び模擬左外腸骨動脈３２ｂ）が接続されている。模擬大腿動脈３２ａ及び模擬左外腸骨動脈３２ｂの端部は、カテーテル１２を挿入する挿入用チューブ６４として構成されている。挿入用チューブ６４は、図示しない弁体を内部に備え、カテーテル１２が挿入されない場合に閉塞することで模擬血液Ｂの流出を遮断している。

以上のように構成される模擬大動脈３０及び模擬動脈３２に対し、大動脈供給管５２から模擬血液Ｂを供給すると、模擬血液Ｂの大部分は、模擬大動脈３０に従ってＸ２側（模擬大腿動脈３２ａ及び模擬左外腸骨動脈３２ｂ）に流れ込む。また、模擬血液Ｂの一部は、模擬大動脈３０から分枝する模擬冠動脈５４に向かい、模擬冠動脈５４、貫通孔５８を経て模擬心臓２８内（貯蔵空間４４）に流出され、貯蔵空間４４に供給される大量の模擬血液Ｂと混合される。さらに、模擬血液Ｂの他の一部は、模擬大動脈３０から分枝する模擬鎖骨下動脈５６に流入する。これにより模擬鎖骨下動脈５６に接続している圧カモニタ６０により、模擬血液Ｂの圧力が検出される。従って、訓練時には、圧カモニタ６０による検出結果を参照しながら模擬血液Ｂの供給排出量を調整することができる。例えば、圧カモニタ６０により検出する圧力を５０〜１００ｍｍＨｇ程度に設定すると、人体の血圧に近くなる。

また、模擬大動脈３０は、模擬心臓２８の壁部４２に接続されており、模擬心臓２８が膨張又は収縮する際に、その壁部４２の動きと連動して物理的に動くことになる。さらに、模擬大動脈３０は、模擬血液Ｂの圧力の変動により僅かに膨張又は収縮する。このように生体器官モデル２２は、模擬血液Ｂの圧力の変化や模擬血液Ｂの体積の増減により、模擬心臓２８、模擬冠動脈５４及び模擬大動脈３０が物理的に動くように構成されている。

以上のように構成される生体器官モデル２２には、複数の配管６６を介して循環部１６が接続される。循環部１６は、模擬血液Ｂを模擬心臓２８、模擬大動脈３０等に送り出すとともに、送り出した模擬血液Ｂを回収するように構成されている。図２示すように、循環部１６は、模擬血液Ｂを送受可能な人工心肺ポンプ６８と、人工心肺ポンプ６８に接続される配管６６（供給管７０、排出管７２）と、供給管７０の途中位置に設けられる電磁弁７４とを備える。人工心肺ポンプ６８は、充分な量の模擬血液Ｂを貯蔵するリザーバ（図示せず）を有し、このリザーバから模擬血液Ｂを吸入し、供給管７０を介して所定の流速で模擬血液Ｂを送り出す。

供給管７０は、人工心肺ポンプ６８の排出口に接続される上流側供給管７０ａを備え、下流側において２本の供給管（第１及び第２供給管７０ｂ、７０ｃ）に分岐して、心臓供給管４６及び大動脈供給管５２に接続されている。排出管７２は、心臓排出管４８に接続される第１排出管７２ａと、模擬大腿動脈３２ａ及び模擬左外腸骨動脈３２ｂに接続される第２排出管７２ｂと、第１及び第２排出管７２ａ、７２ｂを合流する下流側排出管７２ｃとからなり、下流側排出管７２ｃが人工心肺ポンプ６８に接続されている。

また、電磁弁７４は、上流側供給管７０ａの途中に取り付けられ、シーケンサ（図示せず）から供給される制御信号に従って開放又は閉塞する。これにより配管６６内の模擬血液Ｂの流通量が制御される。循環部１６は、電磁弁７４が開状態の時に模擬血液Ｂを模擬心臓２８の貯蔵空間４４内及び模擬大動脈３０内へ供給し、電磁弁７４が閉状態の時に模擬血液Ｂの供給を停止する。

このように循環部１６は、人工心肺ポンプ６８から送り出した模擬血液Ｂを、各種配管６６を介して模擬心臓２８及び模擬大動脈３０へ供給し、また模擬心臓２８及び模擬大動脈３０から排出された模擬血液Ｂを回収することにより、模擬血液Ｂを循環させる。

一方、Ｘ線撮影システム１８は、手術台２０の内部に設けられるＸ線源７６（放射線源）と、人体モデル１４の上方に配置されるＸ線検出装置７８と、Ｘ線源７６及びＸ線検出装置７８に電気的に接続される制御装置８０と、制御装置８０に接続されるモニタ８２とを備える。Ｘ線源７６は、制御装置８０の制御指示に基づき所定の線量（照射エネルギー量）からなるＸ線を人体モデル１４に照射する。Ｘ線源７６は、模擬心臓２８（処置対象部位）の下方位置に配置され、上方側の模擬心臓２８に向けてＸ線を照射するように構成されている。カテーテル手技においては、ユーザが導入したカテーテル１２の動作がリアルタイムに確認できるように、動画を得ることが望ましく、Ｘ線源７６からはＸ線が連続的に照射される。

また、Ｘ線の照射範囲は、模擬心臓２８及び模擬大動脈３０を含み、ユーザの作業位置に届かないように設定されることが好ましい。これによりユーザの被爆を低減することができる。さらに、Ｘ線の照射範囲における基板３４上には、Ｘ線の線量を低減する金属板８４が配置されている。金属板８４は、後述するスポンジ部材２６と協働してＸ線を吸収することで、生体器官モデル２２やカテーテル１２の視認性を低下させる。また、金属板８４は、生体器官モデル２２に対するＸ線の影響も低減させる。さらに、比較的大きな金属板８４が適用されることで、ユーザに対するＸ線の被爆も減らすことができる。この金属板８４を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることができる。Ｘ線源７６から照射されたＸ線は、人体モデル１４を透過した後、Ｘ線検出装置７８に入射される。

Ｘ線検出装置７８は、連続的に入射されるＸ線を順次処理してＸ線透視画像（動画）を取得する。このＸ線検出装置７８としては、例えば、Ｘ線を可視光に変換し、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｓｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサにより変換した可視光を電気信号に変換する電子カセッテ等を適用することができる。これにより、高フレームレートで可視光（すなわち、Ｘ線）を読み出すことができる。Ｘ線検出装置７８により取得されたＸ線透視画像（Ｘ線透視画像情報：電気信号）は、制御装置８０に順次送信される。

制御装置８０は、Ｘ線源７６及びＸ線検出装置７８を制御し、Ｘ線を照射させて人体モデル１４を透過したＸ線に基づきＸ線透視画像を取得する。また、制御装置８０は、取得したＸ線透視画像を接続されているモニタ８２に送信して表示させる。このＸ線撮影システム１８の制御装置８０は、例えば、周知のコンピュータ等を適用することができる。

なお、Ｘ線透視画像を取得した場合は、人体モデル１４の下側に設けられている心臓供給管４６、心臓排出管４８、大動脈供給管５２及び配管６６が映り込む可能性がある。このため、制御装置８０は、生体器官モデル２２が配置されていない状態におけるＸ線透視画像を取得しておき、生体器官モデル２２の撮影により実際に取得されるＸ線透視画像に対し差分演算を行い上記の管の映り込みを低減させる処理を行ってもよい。

ここで、トレーニング装置１０は、Ｘ線透視画像に映し出される生体器官モデル２２（模擬心臓２８や模擬大動脈３０）及び挿入されるカテーテル１２の視認性を低減する低減部８６が設けられている。本実施の形態に係る低減部８６は、固形物からなるスポンジ部材２６（多孔質体）に水分（液体）を含ませたものが採用されている。スポンジ部材２６は、模擬心臓２８と模擬大動脈３０の外側を覆い、含まれる水分（及びスポンジ部材２６）によりＸ線源７６から照射されるＸ線を吸収することができる。

スポンジ部材２６は、上述したように、上部スポンジ２６ａと下部スポンジ２６ｂに分離可能であり、その間に生体器官モデル２２を挟み込むことができる。上部スポンジ２６ａは、下部スポンジ２６ｂに対し着脱自在となっており、下部スポンジ２６ｂの上面に生体器官モデル２２を配置した後に、この下部スポンジ２６ｂの上面に取り付けられる。下部スポンジ２６ｂは、心臓供給管４６、心臓排出管４８及び大動脈供給管５２が挿通可能な形状に形成され、且つ生体器官モデル２２を所定の高さに支持するように構成されている。

スポンジ部材２６に水分を含ませる場合は、上部スポンジ２６ａと下部スポンジ２６ｂが分離した状態で個別に水分を含ませた後、手術台２０に持ち運び、基板３４（金属板８４）上にセッティングする手順を採ることができる。また、上部スポンジ２６ａと下部スポンジ２６ｂの間に生体器官モデル２２を挟んだ状態、すなわち基板３４上にセッティングを先に行った状態で、上部及び下部スポンジ２６ａ、２６ｂに水分を含ませる手順を採ってもよい。つまり、スポンジ部材２６を用いることによりセッティング手順を自由に設定することができ、訓練を行う周辺環境に応じた対応を採ることができる。

スポンジ部材２６は、生体器官モデル２２（模擬心臓２８及び模擬大動脈３０）挟み込むことで、生体器官モデル２２に密接される。これにより、スポンジ部材２６は、模擬心臓２８の膨張時に変形される模擬心臓２８の壁部４２を所定の押圧力（外圧）で内側方向に押すことになり、模擬心臓２８内に供給された模擬血液Ｂとの間で内圧と外圧を平衡させることができる。すなわち、スポンジ部材２６は、模擬心臓２８を容易に膨張させ、所定量膨張するとスポンジ部材２６の押圧力と平衡して、模擬心臓２８が必要以上に拡大しないように抑えることができる。従って、模擬心臓２８の耐久性が向上し、トレーニング装置１０の使用期間や回数等を増やすことができる。この場合、上部スポンジ２６ａと下部スポンジ２６ｂの対向面には、生体器官モデル２２を位置決め可能な型（空洞）が形成されていてもよい。これにより、生体器官モデル２２を簡単に位置決めすることができる。

スポンジ部材２６は、液体吸収性に優れるとともに、生体器官モデル２２を収容可能な柔軟性と剛性が両立するように構成されることが好ましい。この場合、天然スポンジや合成スポンジの中から適切な材料を選択し、所定の水分を吸収可能な形状（厚みや幅）を有するように形成するとよい。

模擬心臓２８や模擬大動脈３０の一部は、水分を含んだスポンジ部材２６によって覆われることで視認性が低減される。トレーニング装置１０では、循環部１６によって生体器官モデル２２の内部に模擬血液Ｂが流通しており、この生体器官モデル２２の周囲を、水分を含むスポンジ部材２６により覆うことで、スポンジ部材２６の内部における水分の分布を実質的に均一化することができる。すなわち、Ｘ線源７６から照射されたＸ線は、スポンジ部材２６に入射されると、実質的に水分の分布が均一化されたスポンジ部材２６の内部によって均一的に吸収される。その結果、Ｘ線検出装置７８が取得するＸ線透視画像に模擬心臓２８、模擬大動脈３０、カテーテル１２が映り込むことを一層抑止することができる。なお、スポンジ部材２６に吸収される液体は、水に限定されず、放射線を吸収可能な種々の液体を適用可能であることは勿論である。例えば、Ｘ線を吸収可能な水溶性の化合物（硫酸バリウム、酢酸Ｐｂ、オレイン酸Ｐｂ、及び金属キレート化合物等）を水に混合させたものやＸ線吸収係数の高い金属元素をコロイドとして分散させたものを適用することもできる。

金属板８４は、スポンジ部材２６のＺ２側（下部）に位置することになり、スポンジ部材２６と協働してＸ線を吸収する機能を有している。この場合、金属板８４を容器として構成すれば、スポンジ部材２６に含まれていた水が漏出した場合に溜めることもできる。

本実施の形態に係るトレーニング装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、その作用及び効果についてカテーテル手技の訓練との関係で説明する。なお、カテーテル手技の訓練では、模擬心臓２８の模擬冠動脈５４（模擬左冠動脈５４ａ）の狭窄を処置するものとする。

トレーニング装置１０を用いたカテーテル手技の訓練では、先ず循環部１６を駆動して、生体器官モデル２２（模擬心臓２８、模擬大動脈３０及び模擬動脈３２）に模擬血液Ｂを流通させる。これにより、生体器官モデル２２は模擬血液Ｂで満たされた状態となる。しかも、模擬心臓２８は、電磁弁７４による模擬血液Ｂの供給量の制御により、流入する模擬血液Ｂの流通量が変動して、心臓に疑似した拍動動作を行う。

次に、Ｘ線撮影システム１８を駆動して、Ｘ線源７６から人体モデル１４（模擬心臓２８及び模擬大動脈３０等）に向けてＸ線を照射し、人体モデル１４を透過したＸ線をＸ線検出装置７８により検出する。そして、Ｘ線撮影システム１８は、Ｘ線検出装置７８が検出したＸ線に基づきＸ線透視画像を生成し、該Ｘ線透視画像をモニタ８２に表示する。

このように模擬血液Ｂが循環された状態で、ユーザ（訓練者）は、上基板４０の上面から延出している模擬大腿動脈３２ａ又は模擬左外腸骨動脈３２ｂのいずれかの端部（挿入用チューブ６４）からカテーテル１２を挿入する。この場合、通常のカテーテル手技と同様に、カテーテル１２の内腔（図示せず）にガイドワイヤ９０を挿通して、このガイドワイヤ９０を生体器官モデル２２の内部に導入させていく。カテーテル１２は、先行するガイドワイヤ９０に追従して模擬大動脈３０及び模擬動脈３２に沿って移動され、その先端部が模擬大動脈３０の上流（模擬大動脈３０と模擬心臓２８の接続部付近）に送達される。

また、模擬左冠動脈５４ａを処置する訓練では、ガイドワイヤ９０を模擬左冠動脈５４ａに挿入する。図４Ａ〜図４Ｂは、ガイドワイヤ９０が模擬左冠動脈５４ａに挿入された状態におけるＸ線透視画像（モニタ８２に表示される画像）を図示している。模擬心臓２８及び模擬大動脈３０を覆うスポンジ部材２６がない状態（従来のシステム）でＸ線透視画像を取得した場合は、図４Ａに示すように、カテーテル１２やガイドワイヤ９０は勿論のこと、模擬心臓２８、模擬大動脈３０、模擬左冠動脈５４ａ及び模擬右冠動脈５４ｂに至るまで比較的鮮明に映し出されたＸ線透視画像１００が表示される。このため、ユーザは容易に生体器官モデル２２を認識することができ、カテーテル１２及びガイドワイヤ９０の送達を簡単に実施することになる。

一方、本実施の形態に係るトレーニング装置１０は、模擬心臓２８及び模擬大動脈３０の一部を覆うスポンジ部材２６を備えることで、Ｘ線源７６から照射されたＸ線がスポンジ部材２６に入射され、該スポンジ部材２６内でＸ線が一部吸収される。これにより、スポンジ部材２６から出力されたＸ線がＸ線検出装置７８に入射されると、図４Ｂに示すようなＸ線透視画像１０２が得られる。具体的には、図４Ｂ中の実線で示すようにＸ線不透過性のガイドワイヤ９０のみが視認され、図４Ｂ中の破線で示すガイドワイヤ９０以外の構成（カテーテル１２、模擬心臓２８、模擬大動脈３０、模擬左冠動脈５４ａ及び模擬右冠動脈５４ｂ）がモニタ８２画面上で薄れて視認が困難となる。これは、実際にカテーテル手技を行った場合のＸ線透視画像に近い表示となる。従って、ユーザは、このＸ線透視画像１０２を視認しても、生体器官モデル２２を容易に認識することができず、実際の手技と同様に造影剤の吐出により、カテーテル１２先端の周辺部位を視認することが要求される。

図４Ｃに示すＸ線透視画像１０４のように、カテーテル１２を介して造影剤Ａを供給すると、カテーテル１２内が造影剤Ａに満たされることでカテーテル１２が視認可能となる（図４Ｃ中の黒塗部分）。さらにカテーテル１２先端から造影剤Ａを吐出することで、カテーテル１２先端付近が造影され、模擬大動脈３０、模擬冠動脈５４等が部分的に視認可能となる（図４Ｃ中の斜線部分）。ユーザは、図４Ｃに示されるようなＸ線透視画像１０４を確認しながら訓練を行うことで、効率的にカテーテル手技を習得及び上達することができる。

なお、本実施の形態のように水分を含むスポンジ部材２６により生体器官モデル２２を覆う構成では、簡単にスポンジ部材２６を取り付けたり取り除いたりすることができる。従って、例えばカテーテル手技の訓練開始時には、スポンジ部材２６がない状態のＸ線透視画像１００（図４Ａ参照）により訓練を行い、ある程度慣れてきた段階でスポンジ部材２６を取り付けた状態のＸ線透視画像１０２、１０４（図４Ｂ及び図４Ｃ参照）により訓練を行うこともできる。

図５Ａは、第１変形例に係る低減部８６Ａを概略的に示す側面断面図であり、図５Ｂは、第２変形例に係る低減部８６Ｂを概略的に示す側面断面図であり、図５Ｃは、第３変形例に係る低減部８６Ｃを概略的に示す側面断面図であり、図５Ｄは、第４変形例に係る低減部８６Ｄを概略的に示す側面断面図である。

図５Ａに示すように、第１変形例に係る低減部８６Ａ（スポンジ部材２７）は、本実施の形態のように２つの部材で構成されるスポンジ部材２６とは異なり、複数（図５Ａ中では４つ）のスポンジ部材２７ａによって構成される。すなわち、薄いスポンジ部材２７ａを複数用意し、手技のレベル等に応じて積層量を変えることで、生体器官モデル２２やカテーテル１２の視認性を調整することができる。要するに、トレーニング装置１０では、生体器官モデル２２及びカテーテル１２が所望の視認性に低減されるようにスポンジ部材２６を配置することが重要であり、スポンジ部材２６の状態（形状や数等）は特に限定されるものではなく、種々の構成を取り得る。

図５Ｂに示すように、第２変形例に係る低減部８６Ｂ（スポンジ部材２６）は、内部に空洞部９２を有するように構成され、この空洞部９２に模擬心臓２８（処置対象部位）が配置される構成となっている。このように空洞部９２を有することで、スポンジ部材２６が模擬心臓２８を押圧することなくなるので、模擬心臓２８を自然状態（外側から大気圧がかかった状態）で拍動させることができ、例えば、模擬心臓２８を部分的に変形させるようなリアルな動作（生体の心臓の動き）を再現することもできる。

図５Ｃに示すように、第３変形例に係る低減部８６Ｃは、模擬心臓２８（処置対象部位）の外側をケース９４（上ケース９４ａ、下ケース９４ｂ）によって囲み、ケース９４内にゲル９６（半固形物）が収容される構成となっている。このゲル９６は、本実施の形態に係る低減部８６（水分を含むスポンジ部材２６）と同様に、Ｘ線源７６から照射されるＸ線を吸収可能となるように、Ｘ線吸収用の液体（例えば水）を含むように構成される。このように、低減部８６をゲル９６によって構成しても、Ｘ線透視画像に映し出される生体器官モデル２２やカテーテル１２の視認性を低減することができる。

ゲル９６を構成する材料は、特に限定されるものではないが、水と混合することで所定の硬度を有する材料を用いることが好ましく、例えば、アクリル酸ポリマー、メチレンビスアクリルアミド、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、アクリルアミド、エチレングリコール、テトラエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）、水酸化ナトリウム、アンモニウムバーサルフェート（ＡＰＳ）等を混合したものを挙げることができ、アクリルアミドの配合量を変えることでゲルの硬度を調節することができる。

図５Ｄに示すように、第４変形例に係る低減部８６Ｄは、模擬心臓２８（処置対象部位）を収容可能な容積を有する容器９８にゲル９６を収容して構成される。模擬心臓２８は、ゲル９６の内部に収容されることで、このゲル９６によってＸ線の吸収がなされ、Ｘ線透視画像に映し出される生体器官モデル２２やカテーテル１２の視認性を低減することができる。容器９８に収容されるゲル９６は、第３変形例で挙げたものを適用することができる。

このように、ゲル９６を用いて模擬心臓２８（処置対象部位）を囲うことで、ゲル９６により模擬心臓２８を隙間なく覆うことができ、模擬心臓２８とその周辺部分の水分の分布を均一化し易いという利点がある。これにより、水分の分布が均一化されたゲル９６によってＸ線を略均一に吸収することが可能となり、Ｘ線検出装置７８が取得するＸ線透視画像に模擬心臓２８、模擬大動脈３０、カテーテル１２が映り込むことを一層抑止することができる。

なお、第３及び第４変形例では、ケース９４や容器９８にゲル９６を収容する構成としているが、ゲル９６が型くずれをおこさない程度の硬さを有する場合は、ゲル９６単独で配置してもよいことは勿論である。

以上のように、本実施の形態に係るトレーニング装置１０によれば、Ｘ線透視画像に造影される生体器官モデル２２（模擬心臓２８及び模擬大動脈３０）及びカテーテル１２の視認性を低減させる低減部８６、８６Ａ〜８６Ｄを有することで、カテーテル手技の訓練時に生体器官モデル２２（模擬心臓２８及び模擬大動脈３０）及びカテーテル１２が見え難い環境をユーザに提供することができる。このため、実際に行われるカテーテル手技に近い環境下で訓練を行うことができ、カテーテル手技を効率的に習得及び上達させることができる。また、低減部８６、８６Ａ〜８６Ｄがスポンジ部材２６、２７やゲル９６からなることで、例えば、気体や液体等を用いする場合と比較して、取り扱い（持ち運び、セッティング及び後片付け等）が容易となる。

また、Ｘ線を吸収する部材としてスポンジ部材２６（すなわち固形物）を用いることで、例えば液体を使用する場合と比べて、人体モデル１４を水没させる等の作業をなくすことができ、訓練の現場での取扱いが容易となる。さらに、人体モデル１４として模擬心臓２８を拍動させる構成では、この人体モデル１４を液体中に水没させると、大きな水圧を受けて拍動がスムーズになされない可能性がある。これに対し、スポンジ部材２６に水分を含ませる構成とすることで、模擬心臓２８に圧力をかけることを抑制することができ、模擬心臓２８或いはその他の模擬器官（模擬大動脈３０）を良好に拍動させることが可能となる。

また、生体器官モデル２２とＸ線源７６との間に金属板８４が配置されることで、Ｘ線源７６から照射されるＸ線をさらに吸収することができ、Ｘ線透視画像に模擬心臓２８、模擬大動脈３０及びカテーテル１２が映り込むことを低減することができる。しかも金属板８４によってカテーテル手技の訓練を行うユーザとＸ線源７６の間を遮り、ユーザの被爆を低減することもできる。

さらに、低減部８６（スポンジ部材２６やゲル）内における水分の分布を実質的に略均一化することで、低減部８６に照射されたＸ線を均一的に吸収することができる。従って、模擬心臓２８や模擬大動脈３０とその周辺部との間で、Ｘ線の吸収量が近づくことになり、模擬心臓２８や模擬大動脈３０の視認性をより一層低減することができる。

上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

１０…トレーニング装置 １２…カテーテル
１４…人体モデル １８…Ｘ線撮影システム
２２…生体器官モデル ２６…スポンジ部材
２８…模擬心臓 ３０…模擬大動脈
３２…模擬動脈 ７６…Ｘ線源
７８…Ｘ線検出装置 ８４…金属板
８６、８６Ａ〜８６Ｄ…低減部 ９６…ゲル
１００、１０２、１０４…Ｘ線透視画像 Ｂ…模擬血液

Claims (5)

1. 放射線源から照射して透過した放射線に基づいて取得した放射線透視画像を確認しながら使用するトレーニング装置であって、
   生体器官を模した処置対象部位、及び前記処置対象部位にカテーテルを送達可能とする管腔を備える模擬体と、
   前記模擬体と前記放射線源の間に介在し、前記放射線透視画像に造影される前記処置対象部位、前記管腔及び前記カテーテルの視認性を低減させる固形物又は半固形物からなる低減部とを有する
   ことを特徴とするトレーニング装置。
2. 請求項１記載のトレーニング装置において、
   前記低減部は、前記放射線を吸収可能な液体を含有する多孔質体である
   ことを特徴とするトレーニング装置。
3. 請求項１記載のトレーニング装置において、
   前記低減部は、前記放射線を吸収可能な液体を含有するゲル状の半固形物である
   ことを特徴とするトレーニング装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のトレーニング装置において、
   前記模擬体と前記放射線源との間には、前記放射線を吸収可能な金属板が配置される
   ことを特徴とするトレーニング装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のトレーニング装置において、
   前記処置対象部位及び前記管腔には、生体の血液を模し水分を含む模擬血液が流通又は貯留され、
   前記低減部は、水分を含有する固形物又は半固形物により前記処置対象部位及び前記管腔の外側を覆うことで、該低減部内における水分の分布を実質的に略均一化する
   ことを特徴とするトレーニング装置。

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