JP4681242B2 - カテーテル検査シミュレーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、カテーテル検査を模擬したカテーテル検査シミュレーションシステムに関する。

このような分野の技術として、下記の特許文献１の公報がある。この公報には、心臓カテーテルの挿入練習用の心臓血管模型が開示されている。この心臓血管模型によって、カテーテルを挿入して操作する訓練や、造影剤を注入する訓練等ができるようになっている。また特許文献２には、血管モデルを用いてカテーテルの挿入及び操作を訓練するためのカテーテル操作シミュレータが示されている。このシミュレータでは、カテーテルに触圧センサが設けられており、カテーテルの血管モデルに対する触圧が検知されるようになっている。そして、カテーテルによって血管モデルに所定以上の圧力がかかると警告音を発する警告手段を備えている。カテーテル操作シミュレータはこのように構成されているので、カテーテルを過剰の圧力で操作しないよう訓練できるようになっている。

また、特許文献３〜５には、カテーテル検査の訓練装置が記載されている。この装置によれば、カテーテル操作時の触感が訓練者にフィードバックされるため、カテーテル操作を訓練することができる。
実開平５−５０４７７号公報 特開２０００−１０４６７号公報 特開２０００−４２１１７号公報 特開２０００−４２１１８号公報 特開２０００−４７５６８号公報

カテーテル検査では、カテーテルを操作することに加えて、カテーテル操作中にカテーテルのセンサから検出される心内心電図やＸ線画像等の生体情報を適時観察して、適切な対処を行わなくてはならない。しかしながら、従来のシミュレータでは、カテーテル操作の訓練はできたとしても、カテーテル検査中にどのような生体情報が検出されていくのか示されないため、訓練者にとって生体情報の検出状況まで学習できない。

そこで、本発明は、カテーテル検査中において検出される生体情報の検出状況を学習することができるカテーテル検査シミュレーションシステムを提供することを目的とする。

本発明に係るカテーテル検査シミュレーションシステムは、カテーテルが挿入可能であって、心臓を模擬した心臓モデルと、前記心臓モデル内に挿入された前記カテーテルの位置を判定するカテーテル位置判定手段と、前記カテーテル位置判定手段によって判定された前記カテーテルの位置に対応して模擬的に生体情報データを生成する模擬データ生成手段と、前記生体情報データを表示する表示部とを備え、前記心臓モデルは透明な材質で形成されており、前記カテーテル位置判定手段は、前記心臓モデルを撮像する撮像手段を有し、前記撮像手段によって撮像された前記心臓モデルの画像を処理することによって、前記心臓モデル内に挿入された前記カテーテルの電極位置を判定し、前記模擬データ生成手段は、前記カテーテル位置判定手段によって判定された前記カテーテルの電極位置に対応して模擬的に心内心電図データを生成することを特徴とする。

このカテーテル検査シミュレーションシステムによれば、心臓モデルにカテーテルを挿入していくと、カテーテル位置判定手段は心臓モデル内におけるカテーテルの位置を判定する。また、模擬データ生成手段は、カテーテル位置判定手段によって判定されたカテーテルの位置に対応して模擬的に生体情報データを生成する。そして、その生体情報データは表示部によって表示される。したがって、心臓モデルへカテーテルを挿入していくと、挿入されたカテーテルの位置に対応して、表示部に生体情報データが表示されるため、医師等の訓練者は、カテーテル検査の訓練にあたって、生体情報データの検出状況を臨場感よく学習することができる。
また、心臓モデルは透明な材質で形成されているため、心臓モデル内に挿入されているカテーテルが透けて見える。したがって、カテーテル位置判定手段は、心臓モデル内におけるカテーテルの位置を、撮像手段によって撮像された画像を処理することにより判定することができる。
さらに、心臓モデル内にカテーテルを挿入していくと、模擬データ生成手段によってカテーテルの電極位置に対応して模擬的に心内心電図データが生成され、表示部に表示される。そのため、訓練者等は、カテーテル検査の訓練にあたって、心内心電図データの検出状況を臨場感よく学習することができる。

ここで、心臓モデルへ連通する血管モデルをさらに備えることが好適である。この構成を採用することにより、血管からカテーテルを挿入して心臓の検査を行う心臓カテーテル検査のシミュレーションが可能となる。

さらに、血管モデルに形成される前記カテーテルを挿入する挿入口に設けられ、カテーテルが血管モデルから心臓モデルへ挿入された挿入長さを検出するための挿入長検出手段をさらに備え、カテーテル位置判定手段は、挿入長検出手段により検出された挿入長さに基づいて、カテーテルの先端が心臓モデル内にあると判定すると、心臓モデルの画像を処理することにより心臓モデル内におけるカテーテルの電極位置を判定することがよい。この構成を採用することにより、挿入長検出手段によって、挿入口からのカテーテルの挿入長さが検出されるため、カテーテル位置判定手段は、心臓モデル内におけるカテーテルの位置を判定することができる。

あるいは、カテーテル検査シミュレーションシステムにおいて、模擬データ生成手段は、カテーテル位置判定手段によって判定されたカテーテルの電極位置に対応して模擬的に人体のＸ線画像データを生成すると好適である。この構成を採用することにより、心臓モデル内にカテーテルを挿入していくと、模擬データ生成手段によってカテーテルの位置に対応して模擬的に人体のＸ線画像データが生成され、表示部に表示される。そのため、訓練者等は、カテーテル検査の訓練にあたって、Ｘ線画像データの検出状況を臨場感よく学習することができる。

また、心臓モデルは、水が注入された透明な水槽に浸されて、心臓モデルには水が充填されていると好適である。この構成を採用することにより、心臓モデルは、水槽に注入された水によって包囲されているため、心臓モデルが水によって包囲されていないときよりも、心臓モデルにおける光の反射が抑制されて、心臓モデルを撮像手段によって確実に撮像することができる。また、心臓モデル内に充填された水から心臓モデル内に挿入するカテーテルに対する抵抗感によって、実際のカテーテル検査においてカテーテルを挿入し操作する際に手技者が手に受ける感触をより近似的に再現することができる。

さらに、心臓モデルには、心臓モデル内で発生する気泡を取り除くための小孔が形成されていると良い。この構成を採用することにより、このカテーテル検査シミュレーションシステムを用いてカテーテル検査のシミュレーションを行う間に発生する心臓モデル内の気泡を取り除くことができる。そのため、心臓モデルを撮像手段によって鮮明に撮像することができる。

また、心臓モデルは、赤外線を出射する照明器によって照射され、撮像手段は、赤外線領域を撮像すると良い。この構成により、カテーテル検査シミュレーションシステムの周辺からの外乱光に影響を受けることなく、撮像手段は、心臓モデルを確実かつ鮮明に撮像することができる。

本発明によれば、カテーテル検査中において検出される生体情報の検出状況を学習することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適なカテーテル検査シミュレーションシステムについて詳細に説明する。

図１は、カテーテル検査シミュレーションシステム１におけるカテーテルシミュレータ２の側面図であり、図２はカテーテルシミュレータ２の平面図であり、図３及び図５はカテーテルシミュレータ２の側面図である。また、図４は、カテーテルシミュレータ２における水槽６の側面図である。

図１〜図５に示すように、複数本のフレーム３によって直方体状に架台４が組まれており、その架台４内には、アクリル製で透明の水槽６が支持部材７及び支持フレーム８によって保持されている。したがって、水槽６は、ジャッキ９により上下移動が可能となっている。また、水槽６は、円筒状に形成されており、水槽６の両端面は、円環状の固定部１１により固定されている。そのため、水槽６内の水が漏れないようになっている。架台４の底には、水槽６に水を供給し排水するための給排水ポンプ１２が設置されており、給排水ポンプ１２にチューブを接続して、水槽６への水の供給及び水の排水を行うことができるようになっている。

水槽６内には台座１３が敷設され、台座１３上には、ガラス製の臓器モデル１４が配置されている。臓器モデル１４は、心臓を模擬した心臓モデル１６と、心臓モデル１６へ連通する血管を模擬した血管モデル１７により構成されている。心臓モデル１６内には、カテーテルが挿入可能なように左心房、左心室、右心房、右心室の部屋（空間）が形成されている。また、血管モデル１７には、大腿静脈が模擬された大腿静脈モデル部１７ａや上行大静脈が模擬された上行大静脈モデル部１７ｂ等の血管モデル部を有しており、各血管モデル部１７ａ，１７ｂ等も、カテーテルが挿入可能なように中空状に形成されている。これらの心臓モデル１６及び血管モデル１７は、人体の心臓や血管の平均的な大きさで形成されている。なお、大腿静脈モデル部１７ａ、上行大静脈モデル部１７ｂ、及び心臓モデル１６は連通している。また、臓器モデル１４に水槽６内に注入された水が充填されるように、各血管モデルの端部には挿通口１８が形成されている。また、水槽６内には水中ポンプ１９が配置されている。そして、水中ポンプ１９にはチューブ２１の一端が接続され、チューブ２１の他端が一つの挿通口１８に接続されている。このように構成されることで、水中ポンプ１９からの給水が臓器モデル１４に充填できるようにもなっている。

心臓モデル１６には、水を充填してカテーテル検査シミュレーションを行う間に心臓モデル１６内において発生する気泡を取り除くために、複数の小孔１５を散在させて形成しておくとが好ましい。この構成により、ＣＣＤカメラ２８，２９によって臓器モデル１４を鮮明に撮像することができる。また、水槽６や臓器モデル１４に充填する水は、純水や蒸留水など不純物を含まない水であることが好適である。カテーテル検査をシミュレーションした後、臓器モデル１４及び水槽６を乾燥させても、臓器モデル１４及び水槽６には不純物が付着しないため、常に臓器モデル１４内を鮮明に確認することができる他、これら臓器モデル１４及び水槽６を繰り返し使用することができるからである。

架台４内には、アーム２２が２本取り付けられており、各アーム２２は関節２３を有している。そのため、アーム２２の先端が上下に移動できるようになっている。また、各アーム２２の先端には、弧状のスライド支持部２４が固定されており、各スライド支持部２４には、スリット２５が形成されている。そして、各スライド支持部２４には、それぞれカメラ支持台２６、２７が、スライド支持部２４のスリット２５に沿ってスライドして移動できるように取り付けられている。さらに、カメラ支持台２６にはＣＣＤカメラ（撮像手段）２８が固定され、カメラ支持台２７にはＣＣＤカメラ（撮像手段）２９が固定されている。各ＣＣＤカメラ２８，２９は、心臓モデル１６や血管モデル１７を、下方の斜め後方から撮像するようにカメラ支持台２６，２７に配置されている。したがって、各アーム２２を上下させ、カメラ支持台２６、２７をスライド支持部２４上でスライドさせることにより、ＣＣＤカメラ２８，２９の位置を変えることができ、様々な角度から心臓モデル１６や血管モデル１７を撮影することができる。また、臓器モデル１４は透明なガラスで作製されているため、臓器モデル１４内に挿入されるカテーテルが透けて見える。そのため、ＣＣＤカメラ２８，２９によって撮像された画像から、臓器モデル１４内におけるカテーテルの位置がわかるようになっている。

また、架台４には、透明な蓋３１が蝶番によって開閉可能に取り付けられており、さらに、蓋３１には、２個のＬＥＤ照明器３２，３３が取り付けられている。ＬＥＤ照明器３２は、ＣＣＤカメラ２９から見て心臓モデル１６の裏側に位置している。そして、ＬＥＤ照明器３２の照明によって心臓モデル１６が照らされ、ＣＣＤカメラ２９によって心臓モデル１６は鮮明に撮像されるようになっている。同様に、ＬＥＤ照明器３３は、ＣＣＤカメラ２８から見て心臓モデル１６の裏側に位置している。そして、ＬＥＤ照明器３３の照明によって心臓モデル１６が照らされ、ＣＣＤカメラ２８によって心臓モデル１６は鮮明に撮像されるようになっている。

ここで、ＬＥＤ照明器３２，３３に搭載するＬＥＤは赤外線ＬＥＤを採用し、ＣＣＤカメラ２８，２９は赤外線領域を撮像する赤外線ＣＣＤカメラを用いるとよい。これにより、カテーテルシミュレータ２の周辺において、訓練者等の人が移動して臓器モデル１４に当たっている可視光の光量が変化したとしても、その変化に影響を受けずに、臓器モデル１４をＣＣＤカメラ２８，２９によって確実かつ鮮明に撮像することができる。なお、カテーテルシミュレータ２に遮光カバーをかけることにより、ＣＣＤカメラ２８，２９に外乱光が入射しないようにする場合には、ＬＥＤ照明器３２，３３に搭載するＬＥＤは、赤外線ＬＥＤであっても可視光を出射するＬＥＤであってもよく、ＣＣＤカメラ２８，２９は赤外線ＣＣＤカメラであってもよいし、可視光を撮像するＣＣＤカメラであってもよい。カテーテルシミュレータ２の周辺にいる者の移動によって生じる外乱光の影響を受けないからである。

また、臓器モデル１４は、水槽６に充填された水によって包囲されているため、臓器モデル１４が水によって包囲されていないときよりも、臓器モデル１４における光の反射が抑制されて、臓器モデル１４をＣＣＤカメラ２８，２９によって確実に撮像することができる。

血管モデル１７において、大腿静脈モデル部１７ａの端部には、カテーテルを挿入するカテーテル挿入口３４が形成されている。このカテーテル挿入口３４には、一対のローター３６ａ，３６ｂを有するロータリーエンコーダ（挿入長検出手段）３６が取り付けられている。そして、カテーテルを挿入する際、カテーテルとロータリーエンコーダ３６のローター３６ａ，３６ｂとが接触して、ローター３６ａ，３６ｂが回転する。これにより、ロータリーエンコーダ３６は、ローター３６ａ，３６ｂの回転角度に応じて信号（挿入長指示信号）を出力する。ロータリーエンコーダ３６から出力される信号は、カテーテルが挿入された挿入長さに対応している。

上述のように、カテーテル検査シミュレーションを行っている際には水槽６や臓器モデル１４に水を充填する。したがって、ローター３６ａ，３６ｂからのカテーテルに対する抵抗感、及び臓器モデル１４内に充填された水からのカテーテルに対する抵抗感によって、実際のカテーテル検査においてカテーテルを挿入し操作する際に手技者が手に受ける感触を近似的に再現することができる。

また、臓器モデル１４やＬＥＤ照明器３２，３３が被さるように人体モデル３７が蓋３１に装着されている。通常の心臓カテーテル検査では開胸しないため、被検者の心臓は直接的に見ることはできない。そのため、人体モデル３７を取り付けることにより実際の心臓カテーテル検査を模擬し、訓練者等がシミュレーション装置の画面等から得られる情報によってカテーテル挿入状況を把握するようにしている。

次に、図６を参照して、カテーテルシミュレータ２におけるカテーテルの挿入状態に応じて、模擬されたカテーテル検査データを出力するシミュレーション装置３８について説明する。図６は、シミュレーション装置の機能ブロック図である。

シミュレーション装置３８は、画像処理部３９、臓器モデル内カテーテル位置判定部（カテーテル位置判定手段の一部）４０、心内心電図データ格納部（カテーテル検査データ格納部）４１、模擬心内心電図生成部（模擬データ生成手段）４２、Ｘ線画像データ格納部（カテーテル検査データ格納部）４３、模擬Ｘ線画像生成部（模擬データ生成手段）４４、人体画像データ格納部４６、人体モデル画像生成部４７、及び表示部４９を備える。なお、シミュレーション装置３８は、物理的にはＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、キーボード、及びディスプレイ等を備えて構成される。

画像処理部３９は、ＣＣＤカメラ２８，２９によって撮像された臓器モデル１４の画像信号を受け、表示部４９で画像を表示できるよう処理すると共に、その処理した信号を臓器モデル内カテーテル位置判定部４０に出力する。

臓器モデル内カテーテル位置判定部４０は、ロータリーエンコーダ３６によって出力され、カテーテルの挿入長さを指示する挿入長指示信号を受け、臓器モデル１４内におけるカテーテルの先端部の位置を判定する。なお、大腿静脈モデル部１７ａ及び上行大静脈モデル部１７ｂの長さは予め分かっているため、カテーテルの先端部の位置が大腿静脈モデル部１７ａ又は上行大静脈モデル部１７ｂ内にあるのか、心臓モデル１６内まで到達したのかを、臓器モデル内カテーテル位置判定部４０は挿入長指示信号から判定する。また、臓器モデル内カテーテル位置判定部４０は、画像処理部３９からＣＣＤカメラ２８，２９によって撮像された臓器モデル１４の画像信号を受け、カテーテルの電極位置を判定する。すなわち、ＣＣＤカメラ２８，２９によって撮像された臓器モデル１４の画像から、心臓モデル１６における左心房、左心室、右心房、及び右心室の位置は予め特定できる。そのため、臓器モデル内カテーテル位置判定部４０は、カテーテルの電極位置を特定し、その電極位置が心臓モデル１６内の左心房、左心室、右心房、及び右心室のうちいずれの内壁に接触しているのか、またその電極の位置を判定する。

心内心電図データ格納部４１は、心臓の左心房、左心室、右心房、及び右心室のそれぞれの内壁で検出される心内心電図データを格納している。なお、この心内心電図データは、臨床現場において被検者から検出された心内心電図データであってもよく、モデル化された心内心電図データであってもよい。

模擬心内心電図生成部４２は、臓器モデル内カテーテル位置判定部４０によって判定されたカテーテルの電極位置を指示する情報を受け、そのカテーテルの電極位置に対応した心内心電図データを心内心電図データ格納部４１から読み出し、模擬的な心内心電図を生成する。そして、模擬心内心電図生成部４２は、生成した模擬心内心電図を表示部４９に出力する。

Ｘ線画像データ格納部４３は、血管内にカテーテルの先端部が位置したときのＸ線画像データや、心臓の左心房、左心室、右心房、及び右心室のそれぞれにカテーテルの先端部が位置したときの人体のＸ線画像データを格納している。なお、このＸ線画像データは、臨床現場において被検者から検出されたＸ線画像データであってもよく、モデル化されたＸ線画像データであってもよい。

模擬Ｘ線画像生成部４４は、臓器モデル内カテーテル位置判定部４０によって判定されたカテーテルの位置を指示する情報を受け、そのカテーテルの位置に対応したＸ線画像データをＸ線画像データ格納部４３から読み出し、模擬的なＸ線画像を生成する。そして、模擬Ｘ線画像生成部４４は、生成した模擬Ｘ線画像を表示部４９に出力する。

人体画像データ格納部４６は、カテーテル検査を行う際の胸部付近の人体画像データを格納している。この人体画像データは、被検者又は一般の人の胸部付近の画像データであってもよく、モデル化された人体画像データであってもよい。

人体モデル画像生成部４７は、人体画像データ格納部４６から人体画像データを読み出し、人体モデル画像を生成する。なお、人体画像データ格納部４６に複数の人体画像データを格納させておき、カテーテル検査の訓練における想定に応じて人体画像データを選択して読み出すようにしてもよい。さらに、人体モデル画像生成部４７は、生成した人体モデル画像を表示部４９に出力する。

表示部４９は、模擬心内心電図生成部４２によって出力された模擬心内心電図、模擬Ｘ線画像生成部４４によって出力された模擬Ｘ線画像、人体モデル画像生成部４７によって出力された人体モデル画像、及び画像処理部３９によって出力された臓器モデル１４の画像を受け、これらを画面に表示する。

次に、このカテーテル検査シミュレーションシステム１におけるカテーテル検査シミュレーションシステム１における動作について、図７のフローチャートを参照して説明する。

訓練者は、水槽６や臓器モデル１４に純水を充填したうえで、カテーテル５１の先端部５２をカテーテル挿入口３４に差し込み、カテーテルのハンドル操作を行いながら、カテーテル５１を挿入していく。すると、カテーテル５１は、大腿静脈モデル部１７ａ及び上行大静脈モデル部１７ｂを通って心臓モデル１６へ到達する。図８は、カテーテル５１の先端部５２が心臓モデル１６まで到達したときの様子を示す図である。カテーテル５１を挿入して続けている間、ロータリーエンコーダ３６のローター３６ａ，３６ｂは回転し、ロータリーエンコーダ３６は、ローター３６ａ，３６ｂの回転角度に応じた挿入長指示信号を、シミュレーション装置３８の臓器モデル内カテーテル位置判定部４０へ出力する（Ｓ１０１）。また、ＣＣＤカメラ２８，２９は、撮像している臓器モデル１４の画像信号をシミュレーション装置３８の画像処理部へ出力する（Ｓ１０２）。

臓器モデル内カテーテル位置判定部４０は、ロータリーエンコーダ３６によって出力された挿入長指示信号、及び画像処理部３９から出力された臓器モデル１４の画像信号を受け、カテーテル５１の位置を判定する（Ｓ１０３）。すなわち、臓器モデル内カテーテル位置判定部４０は、ロータリーエンコーダ３６によって出力された挿入長指示信号により、カテーテル５１の先端部５２の位置が大腿静脈モデル部１７ａ又は上行大静脈モデル部１７ｂ内にあるのか、心臓モデル１６内まで到達したのか判定する。そして、臓器モデル内カテーテル位置判定部４０は、カテーテル５１の先端部５２の位置が心臓モデル１６内まで到達したと判定すると、画像処理部３９から出力された臓器モデル１４の画像信号を解析処理し、心臓モデル１６内におけるカテーテル５１の電極５３の位置を特定する。臓器モデル内カテーテル位置判定部４０によるカテーテル５１の位置に関する判定結果は、模擬心内心電図生成部４２、模擬Ｘ線画像生成部４４に出力され続けている。

模擬心内心電図生成部４２は、臓器モデル内カテーテル位置判定部４０によって判定されたカテーテル５１の位置情報を受けている。カテーテル５１の先端部５２の位置が大腿静脈モデル部１７ａ又は上行大静脈モデル部１７ｂ内にある間は、模擬心内心電図生成部４２は、心内心電図データ格納部４１を参照することもなく、模擬心内心電図を生成しない。しかしながら、模擬心内心電図生成部４２は、臓器モデル内カテーテル位置判定部４０によって出力される判定情報によって、カテーテル５１の電極５３が心臓モデル１６内に進入したと認識すると、心内心電図データ格納部４１を読み出し（Ｓ１０４）、カテーテル５１の電極５３の位置に対応した模擬心内心電図を生成する（Ｓ１０５）。そして、模擬心内心電図生成部４２は、生成した模擬心内心電図を表示部４９に出力する。

また、模擬Ｘ線画像生成部４４は、臓器モデル内カテーテル位置判定部４０によって判定されたカテーテル５１の位置情報を受けている。そして、模擬Ｘ線画像生成部４４は、Ｘ線画像データ格納部４３を参照し、臓器モデル内カテーテル位置判定部４０によって出力されるカテーテル５１の位置情報に対応したＸ線画像データを読み出し（Ｓ１０６）、模擬Ｘ線画像を生成する（Ｓ１０７）。そして、模擬Ｘ線画像生成部４４は、生成した模擬Ｘ線画像を表示部４９に出力する。

一方、ステップ１０２においてＣＣＤカメラ２８，２９によって撮像された臓器モデル１４の画像信号は、画像処理部３９によって画像処理され、表示部４９に出力されている。また、人体モデル画像生成部４７は、人体画像データ格納部４６から人体画像データを読み取り（Ｓ１０８）、人体モデル画像データを生成したうえで（Ｓ１０９）、表示部４９に出力している。

このように、表示部４９には、模擬心内心電図生成部４２によって出力された模擬心内心電図、模擬Ｘ線画像生成部４４によって出力された模擬Ｘ線画像、人体モデル画像生成部４７によって出力された人体モデル画像、及び画像処理部３９によって出力された臓器モデル１４の画像が入力されている。そして、表示部４９は、これらの模擬心内心電図、模擬Ｘ線画像、人体モデル画像、及び臓器モデル１４の画像を画面に表示する（Ｓ１１０）。

これらステップＳ１０１〜Ｓ１１０は、訓練者が本カテーテル検査シミュレーションシステム１を用いて訓練している間、実行されている。したがって、挿入されているカテーテル５１の位置に対応して、表示部４９に表示されている模擬心内心電図の波形、模擬Ｘ線画像、及び臓器モデル１４の画像は変化する。

図９は、表示部４９における画面表示例である。図９に示すように、表示部４９の画面５６には、４つのウインドウ画面５７〜６０が表示されている。ウインドウ画面５７には、人体モデル画像生成部４７によって出力された男性成人の人体モデル画像６２が表示されている。ウインドウ画面５８には、模擬Ｘ線画像生成部４４によって出力された模擬Ｘ線画像が表示されている。この模擬Ｘ線画像には、模擬カテーテル画像６３と模擬胸骨画像６４と模擬肋骨画像６６とが現れている。ウインドウ画面５９には、画像処理部３９によって出力された臓器モデル１４の画像が表示されている。この臓器モデル１４の画像には、カテーテル５１が現れている。また、ウインドウ画面６０には、模擬心内心電図生成部４２によって出力された模擬心内心電図６７が表示されている。

以上のようにカテーテル検査シミュレーションシステム１は構成されているため、表示部４９のウインドウ画面６０には、挿入されたカテーテル５１の電極５３の位置に対応して模擬心内心電図６７が表示され、ウインドウ画面５８にはカテーテル５１の位置に対応した模擬Ｘ線画像が表示され、ウインドウ画面５９には臓器モデル１４の画像が表示される。したがって、訓練者は、心臓カテーテル検査におけるこれらの生体情報の検出状況を臨場感よく学習することができる。

以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、臓器モデル１４は心臓モデル１６及び血管モデル１７から構成させ、心臓カテーテル検査を模擬したが、脳など他の臓器をモデルとして臓器モデルを作成し、他の臓器のカテーテル検査を模擬してもよい。また、上記実施形態には、ＣＣＤカメラ２８，２９を臓器モデル１４の下側に設置し、下側から臓器モデル１４を撮像したが、これに限らず、ＣＣＤカメラ２８，２９を臓器モデル１４の上側に設置し、上側から臓器モデル１４を撮像するようにしてもよい。

本発明に係るカテーテル検査シミュレーションシステムにおけるカテーテルシミュレータの一実施形態を示す側面図である。 図１に示すカテーテルシミュレータの平面図である。 図１に示すカテーテルシミュレータの左側面図である。 図１に示すカテーテルシミュレータの水槽の側面図である。 図１に示すカテーテルシミュレータの右側面図である。 本発明に係るカテーテル検査シミュレーションシステムにおけるシミュレーション装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。 図６に示すシミュレーション装置の動作を示すフローチャートである。 臓器モデルにカテーテルが挿入された状態を示す概略図である。 表示部における画面表示例である。

符号の説明

６…水槽、１４…臓器モデル、１５…小孔、１６…心臓モデル、１７…血管モデル、３２，３３…ＬＥＤ照明器、２８，２９…ＣＣＤカメラ、３６…ロータリーエンコーダ、３６ａ，３６ｂ…ローター、４０…臓器モデル内カテーテル位置判定部、４１…心内心電図データ格納部、４２…模擬心内心電図生成部、４３…Ｘ線画像データ格納部、４４…模擬Ｘ線画像生成部、４６…人体画像データ格納部、４７…人体モデル画像生成部、４９…表示部、５１…カテーテル。

Claims (7)

1. カテーテルが挿入可能であって、心臓を模擬した心臓モデルと、
   前記心臓モデル内に挿入された前記カテーテルの位置を判定するカテーテル位置判定手段と、
   前記カテーテル位置判定手段によって判定された前記カテーテルの位置に対応して模擬的に生体情報データを生成する模擬データ生成手段と、
   前記生体情報データを表示する表示部と
   を備え、
   前記心臓モデルは透明な材質で形成されており、
   前記カテーテル位置判定手段は、前記心臓モデルを撮像する撮像手段を有し、前記撮像手段によって撮像された前記心臓モデルの画像を処理することによって、前記心臓モデル内に挿入された前記カテーテルの電極位置を判定し、
   前記模擬データ生成手段は、前記カテーテル位置判定手段によって判定された前記カテーテルの電極位置に対応して模擬的に心内心電図データを生成する
   ことを特徴とするカテーテル検査シミュレーションシステム。
2. 前記心臓モデルへ連通する血管モデルをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のカテーテル検査シミュレーションシステム。
3. 前記血管モデルに形成される前記カテーテルを挿入する挿入口に設けられ、前記カテーテルが前記血管モデルから前記心臓モデルへ挿入された挿入長さを検出するための挿入長検出手段をさらに備え、
   前記カテーテル位置判定手段は、前記挿入長検出手段により検出された挿入長さに基づいて、前記カテーテルの先端が前記心臓モデル内にあると判定すると、前記心臓モデルの画像を処理することにより心臓モデル内における前記カテーテルの電極位置を判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載のカテーテル検査シミュレーションシステム。
4. 前記模擬データ生成手段は、前記カテーテル位置判定手段によって判定された前記カテーテルの電極位置に対応して模擬的に人体のＸ線画像データを生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のカテーテル検査シミュレーションシステム。
5. 前記心臓モデルは、水が注入された透明な水槽に浸されて、前記心臓モデルには水が充填されていることを特徴とする請求項１に記載のカテーテル検査シミュレーションシステム。
6. 前記心臓モデルには、前記心臓モデル内で発生する気泡を取り除くための小孔が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のカテーテル検査シミュレーションシステム。
7. 前記心臓モデルは、赤外線を出射する照明器によって照射され、
   前記撮像手段は、赤外線領域を撮像することを特徴とする請求項１に記載のカテーテル検査シミュレーションシステム。

Images