JP6178085B2 - 心臓模型、及び、その製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、生体を断層撮影する断層撮影装置で用いられる、心臓模型、及び、その製造方法に関する。
人体などの生体を断層撮像する方法として、Ｘ線ＣＴ（コンピュータ断層撮像）、ＰＥＴ（ポジトロン断層撮像）、ＳＰＥＣＴ（単一光子放射断層撮像)などが知られている。これら断層撮像においては、撮像装置の精度の調査及び校正のため、生体の形状や放射線の透過特性を模擬した模型（ファントム）を使用した、ファントム試験と呼ばれる試験が行われている。
このファントム試験で使用される心臓模型（以下、「心臓ファントム」ともいう。）として、例えば、特許文献１記載のものがある。特許文献１記載の心臓模型を図１８、１９に示す。図１８は、特許文献１の図４で示す、心臓ファントムの平面図であり、図１９は、特許文献１の図５で示す、図１８のＶ−Ｖ断面図である。図１８、１９で示すように、心臓ファントム９０は、外殻９０２と内殻９０３とを間隙を介して篏合組み合わせた二重構造をなす左心室を模した容器９１と、右心室を模した付加容器９２とから構成される。心臓ファントム９０は、放射線に対して透過性を有する材料、例えばアクリル樹脂で作られている。
特許文献１によれば、心臓ファントム９０の使用方法は、以下のとおりである。すなわち、外周フランジ９０３ｃの下面に外殻９０２の対応するフランジ９０２ａを、シールガスケット９０６を介して接合し、両フランジ９０２ａと９０３ｃとをねじ９０７によって接合固定し、内外殻間の間隙を密閉して密閉空間９０４を形成する。そして、通孔９０９の一方からＲＩ液を間隙９０４内に注入して、栓９１１で通孔９０９を閉じる。また、内殻９０３内の空所９０３ｂには通孔９０８により水を注水充満させ、通孔９０８を栓９１０で閉じる。その後、準備した心臓ファントム９０を胸部模型に収容し、適当な放射線検出器、例えばシンチレーションスキャナーを用いて心臓模型９０から放出される放射線を測定する。
しかしながら、上記特許文献１の心臓ファントム９０は、使用時に、フランジ９０２ａ、９０３ｃとシールガスケット９０６との隙間からＲＩ液が漏れ出ることがあった。そのため、医療従事者が被曝したり、医療機器等の備品や医療器具が汚染したりするという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、内容液の漏れを防止できるファントム試験用の心臓模型を提供することにある。
本発明によれば、生体を断層撮影する断層撮影装置で用いられる、心臓模型であって、左心室を模した形状を有し、左室心筋の外壁を模した外殻と、前記左室心筋の内壁を模した内殻とが、間隙を介して配置された二重殻構造を備える本体容器と、少なくとも前記間隙を覆うように、前記本体容器上に設置された蓋部と、を有し、前記外殻と前記内殻との前記間隙には、放射性液体を収容するための収容部が設けられており、前記本体容器、又は、前記蓋部は、前記収容部に前記放射性液体を注入するための一以上の貫通孔を備え、前記外殻と前記蓋部とが直接接合し、かつ、前記内殻と前記蓋部とが直接接合することにより、前記本体容器と前記蓋部とが一体化していて、前記蓋部及び前記本体容器は、前記蓋部から前記蓋部と前記本体容器との接合部及び前記本体容器にわたって、前記左心室の心基部と心尖部とを結ぶ直線方向に積層された、複数の薄膜を有し、前記薄膜は、光硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化体からなり、前記複数の薄膜が互いに直接接合することによって前記蓋部、前記本体容器及びこれらの接合部が構成される、心臓模型が提供される。
また、本発明によれば、生体を断層撮影する断層撮影装置で用いられる、心臓模型であって、左心室を模した形状を有し、左室心筋の外壁を模した外殻と、前記左室心筋の内壁を模した内殻とが、間隙を介して配置された二重殻構造を備える本体容器と、少なくとも前記間隙を覆うように、前記本体容器上に設置された蓋部と、を有し、前記外殻と前記内殻との前記間隙には、複数の区画に分割されていると共に、放射性液体を収容するための収容部が設けられており、前記本体容器、又は、前記蓋部は、前記収容部に前記放射性液体を注入するための一以上の貫通孔を備え、前記外殻と前記蓋部とが直接接合し、かつ、前記内殻と前記蓋部とが直接接合することにより、前記本体容器と前記蓋部とが一体化している、心臓模型が提供される。
また、本発明によれば、生体を断層撮影する断層撮影装置で用いられる、心臓模型であって、左心室を模した形状を有し、左室心筋の外壁を模した外殻と、前記左室心筋の内壁を模した内殻とが、間隙を介して配置された二重殻構造を備える本体容器と、少なくとも前記間隙を覆うように、前記本体容器上に設置された蓋部と、を有し、前記外殻と前記内殻との前記間隙には、複数の区画に分割されていると共に、放射性液体を収容するための収容部が設けられており、前記本体容器、又は、前記蓋部は、前記収容部に前記放射性液体を注入するための一以上の貫通孔を備え、前記外殻と前記蓋部とが直接接合し、かつ、前記内殻と前記蓋部とが直接接合することにより、前記本体容器と前記蓋部とが一体化している、心臓模型が提供される。
この発明によれば、間隙を介して外殻と内殻とが配置された二重殻構造を備え、該間隙に放射性液体を収容するための収容部が設けられた左心室様容器において、外殻及び内殻と、蓋部とを直接接合させた構成を採用する。したがって、収容部に収容した放射性液体が、外殻又は内殻と蓋部との間から漏れ出すのを防ぐことができる。
また、本発明によれば、生体を断層撮影する断層撮影装置で用いられる、心臓模型の製造方法であって、左心室を模した形状を有し、左室心筋の外壁を模した外殻と、前記左室心筋の内壁を模した内殻とが、間隙を介して配置された二重殻構造を備える本体容器を形成する工程と、少なくとも前記間隙を覆うように、前記本体容器上に設置された蓋部を形成する工程と、を含み、前記本体容器を形成する前記工程において、前記外殻と前記内殻との前記間隙に放射性液体を収容するための収容部を形成し、前記本体容器を形成する前記工程において、前記収容部に前記放射性液体を注入するための一以上の貫通孔を前記本体容器に形成し、又は、前記蓋部を形成する前記工程において、前記貫通孔を前記蓋部に形成し、前記本体容器を形成する前記工程及び前記蓋部を形成する前記工程において、光造形法により、前記蓋部から前記蓋部と前記本体容器との接合部及び前記本体容器にわたって、光硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化体からなる複数の薄膜を前記左心室の心基部と心尖部とを結ぶ直線方向に積層させ、前記複数の薄膜を互いに直接接合することによって前記蓋部、前記本体容器及びこれらの接合部を一体成形する、心臓模型の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、生体を断層撮影する断層撮影装置で用いられる、心臓模型の製造方法であって、左心室を模した形状を有し、左室心筋の外壁を模した外殻と、前記左室心筋の内壁を模した内殻とが、間隙を介して配置された二重殻構造を備える本体容器を形成する工程と、少なくとも前記間隙を覆うように、前記本体容器上に設置された蓋部を形成する工程と、を含み、前記本体容器を形成する前記工程において、前記外殻と前記内殻との前記間隙に、複数の区画に分割された、放射性液体を収容するための収容部を形成し、前記本体容器を形成する前記工程において、前記収容部に前記放射性液体を注入するための一以上の貫通孔を前記本体容器に形成し、又は、前記蓋部を形成する前記工程において、前記貫通孔を前記蓋部に形成し、光造形法により前記本体容器と前記蓋体とを一体成形する、心臓模型の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、生体を断層撮影する断層撮影装置で用いられる、心臓模型の製造方法であって、左心室を模した形状を有し、左室心筋の外壁を模した外殻と、前記左室心筋の内壁を模した内殻とが、間隙を介して配置された二重殻構造を備える本体容器を形成する工程と、少なくとも前記間隙を覆うように、前記本体容器上に設置された蓋部を形成する工程と、を含み、前記本体容器を形成する前記工程において、前記外殻と前記内殻との前記間隙に、複数の区画に分割された、放射性液体を収容するための収容部を形成し、前記本体容器を形成する前記工程において、前記収容部に前記放射性液体を注入するための一以上の貫通孔を前記本体容器に形成し、又は、前記蓋部を形成する前記工程において、前記貫通孔を前記蓋部に形成し、光造形法により前記本体容器と前記蓋体とを一体成形する、心臓模型の製造方法が提供される。
この発明によれば、本体容器と蓋部とが光造形法により一体成形されている。これにより、蓋部と、外殻及び内殻により形成された本体容器とが、切れ目のない一体構造を有している。したがって、本体容器に収容した放射性液体が蓋部と本体容器との間から漏れ出すのを防ぐことができる。
本発明によれば、収容する放射性液体の漏れを防止できるため、調製が容易で、かつ、汚染や被曝を防止できるファントム試験用の心臓模型を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
図１〜４は、本実施の形態の心臓模型を示す。図１は、心臓模型１０の斜視図である。図２は、心臓模型１０の上面図、言い換えれば、心基部側から見た平面図である。図３は、図２のＡ１−Ａ１断面図であり、図４は、図３のＢ１−Ｂ１断面図である。
この心臓模型１０は、人体などの生体を断層撮影する断層撮影装置、例えば、ＰＥＴ（ポジトロン断層撮像）装置、又は、ＳＰＥＣＴ（単一光子放射断層撮像)装置で用いられる、いわゆる心筋ファントムである。この心臓模型１０は、ヒトの左心室を模した形状を有する本体容器１００と、本体容器１００上に設置された蓋部２００とを有する。
本体容器１００は、間隙を介して外殻１０１と内殻１０２とが配置された二重殻構造を備える。外殻１０１は、左室心筋の外壁を模した形状を有し、内殻１０２は、左室心筋の内壁を模した形状を有する。具体的には、本体容器１００の外形は、短軸方向に切断した楕円の半分を長軸方向に回転させた形状を有する。
外殻１０１と内殻１０２との間隙には、放射性液体を収容するためのＲＩ収容部１０４が設けられている。また、内殻１０２の内側には、血液を擬似した液体を収容する空洞１０５が設けられている。本体容器１００は、ＲＩ収容部１０４に放射性液体を注入するための貫通孔２０１を備える。そして、外殻１０１と蓋部２００とが直接接合し、内殻１０２と蓋部２００とが直接接合することにより、本体容器１００と蓋部２００とが一体化している。これにより、心臓模型１０は、外殻１０１と内殻１０２と蓋部２００とが分離不能となっている。ここで、本実施の形態において「直接接合」とは、複数の部材がシールガスケットや接着剤が介在せずに直接接していることをいう。例えば、後述するような光造形法を用いることで、本体容器１００と蓋部２００とが切れ目のない一体構造を有するように形成させることができる。
蓋部２００は、少なくともＲＩ収容部１０４（間隙）を覆うように、本体容器１００上に設置されていればよい。本実施の形態において蓋部２００は、平板状の形状を有し、ＲＩ収容部１０４とともに内殻１０２内側の空洞１０５を覆うことで、本体容器１００の開口全体を覆う。好ましい態様において、蓋部２００は、外殻１０１の開口よりも大きく、平面視において本体容器１００の開口からはみ出るフランジ２０３を備えることができる。後述するように、心臓模型１０に付加容器２０が取り付けられる場合は、フランジ２０３には、付加容器２０の取り付けに用いる貫通孔２０４が設けられていてもよい。
貫通孔２０１は、ＲＩ収容部１０４に放射性液体を注入する注入口となる。図１〜３には、貫通孔２０１が蓋部２００に備える例を示すが、貫通孔２０１は本体容器１００に備えられていてもよい。また、図１〜３には、２の貫通孔２０１を備える例を示すが、貫通孔２０１は、本体容器１００又は蓋部２００に少なくとも１つ備えていればよい。ただし、貫通孔２０１の孔径が小さい場合、複数の貫通孔２０１を備えると、一方の貫通孔２０１から放射液液体を注入するとき、他方の貫通孔２０１が空気抜きの役割を果たす。したがって、漏れなく放射液液体を注入できるため好ましい。
ねじなどの盲栓２１１が貫通孔２０１に嵌め込まれることにより、ＲＩ収容部１０４を密閉することができる。また、蓋部２００は、空洞１０５の開口に対向する位置に、血液を模した非放射性液体を注入する注入口となる貫通孔２０２を備える。ねじなどの盲栓２１２が、貫通孔２０２に嵌め込まれることにより、空洞１０５を密閉することができる。
心臓模型１０は、前述のとおり、外殻１０１と蓋部２００とが直接接合し、かつ、内殻１０２と蓋部２００とが直接接合している。これにより、ＲＩ収容部１０４に収容した放射性液体と、空洞１０５に収容された非放射性液体とが漏れ出て、コンタミネーションするのを防ぐことができる。
心臓模型１０の材料は、放射線透過性を有するものであれば限定されないが、透明又は半透明の樹脂が好ましい。より好ましくは、ＲＩ収容部１０４及び空洞１０５が視認できる程度に心臓模型１０を透明又は半透明にできる樹脂を用いる。これにより、ＲＩ収容部１０４に放射性液体を注入し、空洞１０５に水等の模擬血液を収容させた際、空気が混入していないことを視覚的に確認することができる。
また、少なくとも、外殻１０１と蓋部２００との接合部が、光硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化体からなることが好ましいが、本体容器１００全体を、光硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化体から形成させてもよい。より好ましくは、本体容器１００及び蓋部２００の両方を、光硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化体から形成させることができる。光硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、又は、ウレタンアクリレート樹脂等をベース樹脂としたものを用いることができるが、高透明性であり、放射能の吸着を抑制できるという観点から、エポキシ樹脂を含む樹脂を用いることが好ましい。市販されているものとしては、ＴＳＲ−８２０、ＴＳＲ−８２８、ＴＳＲ−８２９（いずれも、シーメット株式会社製）が挙げられる。更に好ましい態様において、心臓模型１０の材料として、生体軟部組織と同等又は近似したγ線吸収係数を有する材料を用いることができる。
心臓模型１０は、蓋部２００から本体容器１００にわたって、左心室の心基部と心尖部とを結ぶ直線に対して垂直方向に積層された複数の薄膜を有することができる。この薄膜は、前述した光硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化体からなり、互いに直接接合することにより、蓋部２００、本体容器１００及びこれらの接合部を構成する。薄膜の厚みは、数μｍオーダーであってもよく、例えば、０．０５〜０．２ｍｍとすることができる。
ＲＩ収容部１０４は、複数の区画に分割されていてもよい。心臓核医学では、心筋を領域に分割する方法として、４分割、９分割、１７，２０分割など、様々なセグメントモデルが用いられているが、これらのセグメントモデルに対応するように、ＲＩ収容部１０４を複数の区画に分割させることができる。これにより、ＲＩ収容部１０４を解剖学的な心筋領域に対応させることができる。図５〜７は、心臓模型１０のＲＩ収容部１０４を８の区画にした分割した心臓模型１０Ａ（以下、「８分割心臓ファントム」ともいう。）を示す図であり、図８〜１２は、心臓模型１０のＲＩ収容部１０４を１７の区画にした分割した心臓模型１０Ｂ（以下、「１７分割心臓ファントム」ともいう。）を示す図である。この１７分割心臓ファントム１０Ｂは、米国核医学会（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｈｅａｒｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）が標準的分類として提唱した形状を有するものであり、Journal of Nuclear Cardiology,
vol. 9, Issue 2, “Standardized myocardial segmentation and nomenclature for
tomographic imaging of the heart: A statement for healthcare professionals from
the Cardiac Imaging Committee of the Council on Clinical Cardiology of the
American Heart Association”に記載された心筋の１７セグメントによる表記法に準じて、ＲＩ収容部１０４が１７の区画に分割されている。
vol. 9, Issue 2, “Standardized myocardial segmentation and nomenclature for
tomographic imaging of the heart: A statement for healthcare professionals from
the Cardiac Imaging Committee of the Council on Clinical Cardiology of the
American Heart Association”に記載された心筋の１７セグメントによる表記法に準じて、ＲＩ収容部１０４が１７の区画に分割されている。
まず、図５〜７に示す８分割心臓ファントムについて説明する。図５は、８分割心臓ファントム１０Ａの上面図、言い換えれば、心基部側から見た平面図である。図６は、図５のＡ２−Ａ２断面図であり、図７は、図６のＢ２−Ｂ２断面図である。８分割心臓ファントム１０Ａは、ヒトの左心室を模した形状を有する本体容器１００Ａと、本体容器１００Ａ上に設置された蓋部２００Ａとを有し、外殻１０１と蓋部２００とが直接接合することにより、本体容器１００と蓋部２００とが一体化している。
この８分割心臓ファントム１０Ａは、仕切り板１０６、１０７により、ＲＩ収容部１０４が左心室の心基部と心尖部とを結ぶ直線に対して並行に、８の区画に分割されている。仕切り板１０６は、外殻１０１の心尖部と内殻１０２の心尖部とに接合した１の部材から構成されている。また、仕切り板１０７は、外殻１０１の側部、内殻１０２の側部、蓋部２００に接合し、ＲＩ収容部１０４内で互いに離間して配置された８の部材から構成されている。そして、この８の部材からなる仕切り板１０７は、仕切り板１０６に向かって集約接合している。これにより、ＲＩ収容部１０４は８の区画に分割される。図５〜７に示す８分割心臓ファントム１０Ａの例では、ＲＩ収容部１０４は、相対的に体積の大きい４の区画１０４ａと、相対的に体積の小さい４の区画１０４ｂとから構成されている。４つの区画１０４ａは、互いに、形状及び体積が均等となるように形成されており、４つの区画１０４ｂもまた、互いに、形状及び体積が均等となるように形成されている。
蓋部２００Ａは、収容部の各区画１０４ａ、１０４ｂに放射性液体を注入するための複数の貫通孔２０１ａを有する。ねじなどの盲栓２１１ａが貫通孔２０１ａに嵌め込まれることにより、ＲＩ収容部１０４ａ、１０４ｂをそれぞれ密閉することができる。また、蓋部２００Ａは、心臓模型１０と同様に、空洞１０５の開口に対向する位置に、血液を模した非放射性液体を注入する注入口となる貫通孔２０２ａを備える。そして、心臓模型１０と同様に、ねじなどの盲栓２１２ａが、貫通孔２０２ａに嵌め込まれることにより、空洞１０５を密閉することができる。なお、心臓模型１０において貫通孔２０２は複数備えていてもよく、図５〜７に示す例では、貫通孔２０２ａを２つ備える例を示す。これにより、貫通孔２０２の孔径を小さくした場合においても、他方を空気穴として、非放射性液体を注入することができる。
次に、図８〜１２に示す１７分割心臓ファントムについて説明する。図８は、１７分割心臓ファントム１０Ｂの上面図、言い換えれば、心基部側から見た平面図である。図９は、図８のＡ３−Ａ３断面図であり、図１０は、図９のＢ３−Ｂ３断面図であり、図１１は、図９のＢ４−Ｂ４断面図であり、図１２は、図９のＢ５−Ｂ５断面図である。１７分割心臓ファントム１０Ｂは、ヒトの左心室を模した形状を有する本体容器１００Ｂと、本体容器１００Ｂ上に設置された蓋部２００Ｂとを有し、外殻１０１と蓋部２００とが直接接合することにより、本体容器１００と蓋部２００とが一体化している。
この１７分割心臓ファントム１０Ｂは、仕切り板１０８ａ〜ｃにより、ＲＩ収容部１０４が左心室の心基部と心尖部とを結ぶ直線に対して垂直方向に、４の区画に分割されている。仕切り板１０８ａ〜ｃは、外殻１０１と内殻１０２とに接合し、互いに平行して配置されている。具体的には、仕切り板１０８ａは、ＲＩ収容部１０４の心基部側において、外殻１０１の側部と内殻１０２の側部とに接合し、内殻１０２を囲んで同一平面上に設けられたドーナツ状の部材である。仕切り板１０８ｂは、ＲＩ収容部１０４の中間において、外殻１０１の側部と内殻１０２の側部とに接合し、内殻１０２を囲んで同一平面上に設けられたドーナツ状の部材である。仕切り板１０８ｃは、ＲＩ収容部１０４の心尖部側において外殻１０１の側部と内殻１０２の底部とに接合している平坦な仕切り板であり、ＲＩ収容部１０４の心尖部側に１の区画１０４ｆを形成する。
蓋部２００及び仕切り板１０８ａにより形成される区画は、更に、仕切り板１０７ａにより、左心室の心基部と心尖部とを結ぶ直線に対して並行に、６の区画１０４ｃに分割されている。仕切り板１０７ａは、該区画内で互いに離間して配置された６の部材から構成されており、外殻１０１の側部と内殻１０２の側部と蓋部２００と仕切り板１０８ａとにそれぞれ接合している。図１０では、区画１０４ｃが、互いに、形状及び体積が均等となるように形成された例を示す。
仕切り板１０８ａ及び仕切り板１０８ｂにより形成される区画は、更に、仕切り板１０７ｂにより、左心室の心基部と心尖部とを結ぶ直線に対して並行に、６の区画１０４ｄに分割されている。仕切り板１０７ｂは、外殻１０１の側部と内殻１０２の側部と仕切り板１０８ａと仕切り板１０８ｂとにそれぞれ接合している。図１１では、区画１０４ｄは、互いに、形状及び体積が均等となるように形成された例を示す。
仕切り板１０８ｂ及び仕切り板１０８ｃにより形成される区画は、更に、仕切り板１０７ｃにより、左心室の心基部と心尖部とを結ぶ直線に対して並行に、４の区画１０４ｅに分割されている。仕切り板１０７ｃは、外殻１０１の側部と内殻１０２の側部と仕切り板１０８ｂと仕切り板１０８ｃとに接合している。図１２では、区画１０４ｅは、互いに、形状及び体積が均等となるように形成された例を示す。
本体容器１００Ｂは、ＲＩ収容部の６の区画１０４ｃにそれぞれ放射性液体を注入する注入口となる６の貫通孔１０９ａと、収容部の６の区画１０４ｄにそれぞれ放射性液体を注入する注入口となる６の貫通孔１０９ｂと、収容部の４の区画１０４ｅにそれぞれ放射性液体を注入する注入口となる４の貫通孔１０９ｃと、収容部の１の区画１０４ｆに放射性液体を注入する注入口となる１の貫通孔１０９ｄとを有する。貫通孔１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄは、ねじなどの盲栓１１０が嵌め込まれることにより、ＲＩ収容部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、１０４ｅ、１０４ｆをそれぞれ密閉することができる。
蓋部２００Ｂは、心臓模型１０と同様に、空洞１０５の開口に対向する位置に、血液を模した非放射性液体を注入する注入口となる貫通孔２０２を備え、ねじなどの盲栓２１２が、貫通孔２０２に嵌め込まれることにより、空洞１０５を密閉することができる。
上記の心臓模型１０、１０Ａ、１０Ｂは、右心室を模した形状を有する付加容器を更に有していてもよい。図１３、１４には、ヒトの左心室を模した形状を有する本体容器１００と、本体容器１００上に設置された蓋部２００と、右心室を模した形状を有する付加容器３００とを有する心臓模型１０Ｃを示す。図１３は、心臓模型１０Ｃの上面図、言い換えれば、心基部側から見た平面図である。図１４は、図１３のＡ４−Ａ４断面図である。
付加容器３００は、本体容器１００の側部に組み合わせることができる。付加容器３００は、放射線透過性を有する材料から形成されていればよく、透明又は半透明の樹脂が好ましい。例えば、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の光硬化性樹脂が挙げられる。
付加容器３００は、本体容器１００の側部に直接接合していてもよいし、本体容器１００から分離可能に構成されていてもよい。本体容器１００から分離可能に構成する場合、付加容器３００の心尖部３０１は、本体容器１００の心尖部に対応する位置に形成された凸部１０３に篏合されナット３０２で固定することができる。付加容器３００の頂壁３０３は、蓋部２００のフランジ２０３に設けられた貫通孔２０４に、ピン３０４が挿入篏合されることで固定される。
付加容器３００は、空洞３０５を有しており、使用時には、測定条件に応じて、頂壁３０３に形成された貫通孔３０６から、血液を擬似した水などの液体、又は、放射性液体を注入充満させて、盲栓３０７により密閉することもできる。
心臓模型１０Ｃは、本体容器１００及び蓋部２００に換えて、本体容器１００Ａ及び蓋部２００Ａを採用してもよいし、本体容器１００Ｂ及び蓋部２００Ｂを採用することもできる。
つづいて、本実施形態の心臓模型１０の製造方法の一例について、図１５を用いつつ、説明する。この方法は、光造形法により本体容器１００と蓋部２００とを一体成形する方法である。まず、３次元ＣＡＤなどに使用し、作製する心臓模型１０の三次元モデルのデータを作製する。次いで、本体容器１００及び蓋部２００それぞれについて、数μｍオーダーの一定の間隔（例えば、０．０５〜０．２ｍｍ）で、心底部と心尖部とを結ぶ線に対して水平方向に、一定の間隔でスライスしたスライスデータを用意する（図１５（ａ））。
次いで、液状の光硬化性樹脂組成物ＲＳを収容した樹脂槽ＴＲに向かって、スライスデータＳ１の厚み分、ベースプレートＢＰを下げて、ベースプレートＢＰに光硬化性樹脂組成物ＲＳを供給し、所定厚みの樹脂層を形成させる。次いで、スライスデータＳ１に基づいてレーザ光強度を調整し、レーザ光ＬＡを走査させながら、樹脂層表面に紫外光を照射して樹脂層を硬化させる。紫外光は光硬化性樹脂組成物が硬化できる波長であればよく、紫外光発生源としては、アルゴンレーザ（Ａｒ）又は半導体励起固体レーザ（ＬＤレーザ）を使用することができる。この操作により、蓋部２００の心基部側のスライスデータＳ１に対応した１層目の硬化層Ｃ１が形成される（図１５（ｂ））。
その後ベースプレートＢＰをスライスデータＳ２に対応する厚み分だけ下げて、同様にレーザ光ＬＡを走査して照射し、心尖部方向に、スライスデータＳ２に基づいて２層目Ｃ２を形成する（図１５（ｃ））。この操作を繰り返すことにより、心尖部方向に、スライスデータＳｎに対応するｎ層まで積層し、蓋部２００に対応する硬化体２００ｐを作製する。
次いで、本体容器１００の心底部側のスライスデータＳ’１の１層目に対応する樹脂層を硬化体２００ｐの上に積層する。その上から同様にスライスデータＳ’１に基づいてレーザ光強度を調整して樹脂表面に、レーザ光ＬＡを走査させながら照射して光硬化性樹脂層を硬化させる。この操作により、本体容器１００の心底部側のスライスデータＳ’１に対応した硬化層Ｃ’１が硬化体２００ｐに形成される（図１５（ｄ））。
そして、この操作を繰り返すことにより、心基部から心尖部方向に向かって、スライスデータＳ’ｎに対応するｎ層まで積層し、本体容器１００の全部の層を硬化させた後、ベースプレートＢＰを引き上げて樹脂槽ＴＲから硬化体を取出し、洗浄する。硬化が不十分な場合は、その後、室温又は加熱条件下でポストキュア処理を行って、最終硬化し、必要に応じて研磨などを行い仕上げる。これにより、蓋部２００に本体容器１００を積層させた心臓模型１０を形成させることができる。
上記の光造形法に使用される市販の装置としては、例えば、光造形機（ＳＯＵＰ ２ ６００ＧＳ、シーメット社製）、高速光造形機（ＳＣＳ−８１００、ソニーマニュファクチャリングシステムズ社製）が挙げられる。
心臓模型１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃも、心臓模型１０と同様な方法で製造することができる。光造形法を採用することで、微細な形状を精度よく製造することができるため、ＲＩ収容部１０４ａ〜ｅを所期の体積及び形状に製造することができる。
上記の心臓模型１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、図１６、１７で示す胸部容器５０の空洞５０４に収容されて胸部模型１の一部を構成してもよい。胸部容器５０は、ヒトの胸部を脊髄に対して垂直方向にスライスした領域を模した形状を有するものである。図１６は、胸部容器５０の平面図であり、図１７は、胸部容器５０の側面図である。図１６、１７には、心臓模型１０を空洞５０４に設置した例を示すが、心臓模型１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを空洞５０４に設置してもよい。
胸部容器５０は、放射線透過性を有する材料から形成されていればよく、透明又は半透明の樹脂が好ましい。例えば、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の光硬化性樹脂が挙げられる。
胸部容器５０の内部空間は左右の肺を模した空洞５０１、５０２と、脊柱を模した空洞５０３と、心臓模型１０を収容する空洞５０４とに分画される。空洞５０１、５０２と、空洞５０４とは、隔壁５０５によって区画され、空洞５０１、５０２と、空洞５０３とは、隔壁５０６によって区画される。胸部容器５０は、更に肝臓を模した形状を有する肝臓模型４０を備えていてもよい。
空洞５０１、５０２内には木粉又はコルク細片を充満し、空洞５０３内には放射線の透過性に関して人骨のγ線吸収係数に近似した物質、例えばテフロン(登録商標)又はリン酸カリウム水溶液を挿入する。ねじ栓５０７で貫通孔５０７ａを閉鎖することにより、空洞５０１、５０２を密閉することができる。蓋５０９は、空洞５０１、５０２の開口を覆い、蓋５１０は、蓋５０９の空洞５０３、５０４に対応する開口を覆う。
つづいて、本実施形態の心臓模型の使用方法について説明する。以下の説明では、上記心臓模型１０を例に挙げるが、同様な方法で心臓模型１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを使用することもできる。
まず、貫通孔２０２から空洞１０２ａに、水又は生理食塩水等の擬似血液を注入した後、盲栓２１２を嵌め込んで、空洞１０５を密閉する。
次に、貫通孔２０１からＲＩ収容部１０４に放射性液体を注入した後、盲栓２１１を嵌め込んで、ＲＩ収容部１０４を密閉する。放射性液体としては、心臓の核医学診断で使用されている放射性医薬品の希釈液を用いることができる。この放射性医薬品としては、例えば、９９ｍＴｃ−ＭＩＢＩ（ヘキサキス（２-メトキシイソブチルイソニトリル）テクネチウム）、９９ｍＴｃ−テトロホスミン、２０１Ｔｌ−塩化タリウム、１２３Ｉ−ＢＭＩＰＰ、１２３Ｉ−ＭＩＢＧ（３-ヨードベンジルグアニジン）、９９ｍＴｃ標識赤血球（９９ｍＴｃ−ＲＢＣ）、９９ｍＴｃ−ＨＳＡ（人血清アルブミンジエチレントリアミン五酢酸テクネチウム）、９９ｍＴｃ−ＰＹＰ（ピロリン酸テクネチウム）、６７Ｇａ−クエン酸ガリウム、１８Ｆ−ＦＤＧ（フルオロデオキシグルコース）を有効成分として含有する注射剤が挙げられる。
次いで、図１６、１７で示すように、心臓模型１０を胸部容器５０の空洞５０４に設置する。図１で示すように、本体容器１００には、心尖部に相当する位置に凸部１０３が設けられているが、この凸部１０３を胸部容器５０の凹部（図示せず）に嵌め込むことにより、心臓模型１０を胸部容器５０の内部に固定することができる。凸部１０３をねじ部材とし、胸部容器３０の凹部に螺号させてもよい。なお、凸部１０３は、外殻１０１に直接接合していることが好ましい。空洞３０４内に支持台（図示せず）を設置し、生体内の心臓と同様の傾斜角度で心臓模型１０を設置させてもよい。
そして、蓋５１０をして、貫通孔５０８ａから、体液を擬似した水等の液体を空洞５０４内に注入し、ねじ栓５０８で密閉する。
以上のようにして準備した胸部模型１を、ＰＥＴ装置、又は、ＳＰＥＣＴ装置に配置し、胸部模型１内の心臓模型１０を断層撮影する。撮像結果から、使用したＰＥＴ装置、又は、ＳＰＥＣＴ装置の性能評価をし、あるいは、校正を行う。
つづいて、本実施形態の心臓模型の効果について説明する。本実施形態の心臓模型１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）によれば、間隙を介して外殻１０１と内殻１０２とが配置された二重殻構造を備え、該間隙に放射性液体を収容するためのＲＩ収容部１０４が設けられた左心室様の本体容器１００（１００Ａ、１００Ｂ）において、外殻１０１と、蓋部２００（２００Ａ、２００Ｂ）とを直接接合させた、貫通孔（１０９ａ〜ｄ、２０１、２０１ａ、２０２、２０４）以外は切れ目のない一体構造をした構成を採用する。したがって、ＲＩ収容部１０４（１０４ａ〜ｆ）に収容した放射性液体が、外殻１０１と、蓋部２００（２００Ａ、２００Ｂ）との間から漏れ出すのを防ぐことができる。
また、本実施形態の心臓模型１０Ａ、１０Ｂによれば、仕切り板１０６、１０７、１０７ａ、ｂ、１０８ａ〜ｃを、外殻１０１及び内殻１０２に直接接合させた構成を採用する。したがって、複数の区画に分割されたＲＩ収容部１０４ａ〜ｆに収容された各放射性液体が、各区画から漏れ出ることを防止することができる。
また、本実施形態の心臓模型１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）は、光造形法により、本体容器１００（１００Ａ、１００Ｂ）と、蓋部２００（２００Ａ、２００Ｂ）とを一体成形させて製造される。したがって、本体容器に収容した液体が、本体容器１００（１００Ａ、１００Ｂ）と、蓋部２００（２００Ａ、２００Ｂ）との間から漏れ出すのを防ぐことができる。また、心臓模型１０Ａ、１０ＢのようにＲＩ収容部が複数の区画１０４ａ〜ｆに分割されている場合も、仕切り板１０６、１０７、１０７ａ、ｂ、１０８ａ〜ｃにより、ＲＩ収容部１０４を隙間なく仕切ることができるため、ＲＩ収容部１０４ａ〜ｆに収容された各放射性液体が、各区画から漏れ出ることを防止することができる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
１ 胸部模型
１０ 心臓模型
１０Ａ 心臓模型（８分割心臓ファントム）
１０Ｂ 心臓模型（１７分割心臓ファントム）
１０Ｃ 心臓模型
４０ 肝臓模型
５０ 胸部容器
９０ 心臓ファントム
９１ 容器
９２ 付加容器
１００ 本体容器
１００Ａ 本体容器
１００Ｂ 本体容器
１０１ 外殻
１０２ 内殻
１０３ 凸部
１０４ ＲＩ収容部
１０４ａ ＲＩ収容部（区画）
１０４ｂ ＲＩ収容部（区画）
１０４ｃ ＲＩ収容部（区画）
１０４ｄ ＲＩ収容部（区画）
１０４ｅ ＲＩ収容部（区画）
１０４ｆ ＲＩ収容部（区画）
１０５ 空洞
１０６ 仕切り板
１０７ 仕切り板
１０７ａ 仕切り板
１０７ｂ 仕切り板
１０７ｃ 仕切り板
１０８ａ 仕切り板
１０８ｂ 仕切り板
１０８ｃ 仕切り板
１０９ａ 貫通孔
１０９ｂ 貫通孔
１０９ｃ 貫通孔
１０９ｄ 貫通孔
１１０ 盲栓
２００ 蓋部
２００Ａ 蓋部
２００Ｂ 蓋部
２０１ 貫通孔
２０１ａ 貫通孔
２０２ 貫通孔
２０３ フランジ
２０４ 貫通孔
２１１ 盲栓
２１１ａ 盲栓
２１２ 盲栓
２１２ａ 盲栓
３００ 付加容器
３０１ 心尖部
３０２ ナット
３０３ 頂壁
３０５ 空洞
３０６ 貫通孔
３０７ 盲栓
５０１ 空洞
５０２ 空洞
５０３ 空洞
５０４ 空洞
５０５ 隔壁
５０６ 隔壁
５０７ ねじ栓
５０７ａ 貫通孔
５０８ ねじ栓
５０８ａ 貫通孔
５０９ 蓋
５１０ 蓋
９０２ 外殻
９０２ａ フランジ
９０３ 内殻
９０３ｂ 空所
９０３ｃ 外周フランジ
９０４ 間隙（密閉空間）
９０６ シールガスケット
９０７ ねじ
９０８ 通孔
９０９ 通孔
９１０ 栓
９１１ 栓
ＢＰ ベースプレート
ＬＡ レーザ光
ＲＳ 光硬化性樹脂組成物
ＴＲ 樹脂槽
Ｓ１，２，ｎ スライスデータ
Ｓ’１，ｎ スライスデータ
Ｃ１，２ 硬化層
Ｃ’１ 硬化層
２００ｐ 硬化体
１０ 心臓模型
１０Ａ 心臓模型（８分割心臓ファントム）
１０Ｂ 心臓模型（１７分割心臓ファントム）
１０Ｃ 心臓模型
４０ 肝臓模型
５０ 胸部容器
９０ 心臓ファントム
９１ 容器
９２ 付加容器
１００ 本体容器
１００Ａ 本体容器
１００Ｂ 本体容器
１０１ 外殻
１０２ 内殻
１０３ 凸部
１０４ ＲＩ収容部
１０４ａ ＲＩ収容部（区画）
１０４ｂ ＲＩ収容部（区画）
１０４ｃ ＲＩ収容部（区画）
１０４ｄ ＲＩ収容部（区画）
１０４ｅ ＲＩ収容部（区画）
１０４ｆ ＲＩ収容部（区画）
１０５ 空洞
１０６ 仕切り板
１０７ 仕切り板
１０７ａ 仕切り板
１０７ｂ 仕切り板
１０７ｃ 仕切り板
１０８ａ 仕切り板
１０８ｂ 仕切り板
１０８ｃ 仕切り板
１０９ａ 貫通孔
１０９ｂ 貫通孔
１０９ｃ 貫通孔
１０９ｄ 貫通孔
１１０ 盲栓
２００ 蓋部
２００Ａ 蓋部
２００Ｂ 蓋部
２０１ 貫通孔
２０１ａ 貫通孔
２０２ 貫通孔
２０３ フランジ
２０４ 貫通孔
２１１ 盲栓
２１１ａ 盲栓
２１２ 盲栓
２１２ａ 盲栓
３００ 付加容器
３０１ 心尖部
３０２ ナット
３０３ 頂壁
３０５ 空洞
３０６ 貫通孔
３０７ 盲栓
５０１ 空洞
５０２ 空洞
５０３ 空洞
５０４ 空洞
５０５ 隔壁
５０６ 隔壁
５０７ ねじ栓
５０７ａ 貫通孔
５０８ ねじ栓
５０８ａ 貫通孔
５０９ 蓋
５１０ 蓋
９０２ 外殻
９０２ａ フランジ
９０３ 内殻
９０３ｂ 空所
９０３ｃ 外周フランジ
９０４ 間隙（密閉空間）
９０６ シールガスケット
９０７ ねじ
９０８ 通孔
９０９ 通孔
９１０ 栓
９１１ 栓
ＢＰ ベースプレート
ＬＡ レーザ光
ＲＳ 光硬化性樹脂組成物
ＴＲ 樹脂槽
Ｓ１，２，ｎ スライスデータ
Ｓ’１，ｎ スライスデータ
Ｃ１，２ 硬化層
Ｃ’１ 硬化層
２００ｐ 硬化体
Claims (13)
- 生体を断層撮影する断層撮影装置で用いられる、心臓模型であって、
左心室を模した形状を有し、左室心筋の外壁を模した外殻と、前記左室心筋の内壁を模した内殻とが、間隙を介して配置された二重殻構造を備える本体容器と、
少なくとも前記間隙を覆うように、前記本体容器上に設置された蓋部と、
を有し、
前記外殻と前記内殻との前記間隙には、放射性液体を収容するための収容部が設けられており、
前記本体容器、又は、前記蓋部は、前記収容部に前記放射性液体を注入するための一以上の貫通孔を備え、
前記外殻と前記蓋部とが直接接合し、かつ、前記内殻と前記蓋部とが直接接合することにより、前記本体容器と前記蓋部とが一体化していて、
前記蓋部及び前記本体容器は、前記蓋部から前記蓋部と前記本体容器との接合部及び前記本体容器にわたって、前記左心室の心基部と心尖部とを結ぶ直線方向に積層された、複数の薄膜を有し、
前記薄膜は、光硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化体からなり、
前記複数の薄膜が互いに直接接合することによって前記蓋部、前記本体容器及びこれらの接合部が構成される、心臓模型。 - 生体を断層撮影する断層撮影装置で用いられる、心臓模型であって、
左心室を模した形状を有し、左室心筋の外壁を模した外殻と、前記左室心筋の内壁を模した内殻とが、間隙を介して配置された二重殻構造を備える本体容器と、
少なくとも前記間隙を覆うように、前記本体容器上に設置された蓋部と、
を有し、
前記外殻と前記内殻との前記間隙には、複数の区画に分割されていると共に、放射性液体を収容するための収容部が設けられており、
前記本体容器、又は、前記蓋部は、前記収容部に前記放射性液体を注入するための一以上の貫通孔を備え、
前記外殻と前記蓋部とが直接接合し、かつ、前記内殻と前記蓋部とが直接接合することにより、前記本体容器と前記蓋部とが一体化している、心臓模型。 - 前記収容部は、前記左心室の心基部と心尖部とを結ぶ直線に対して並行に分割されている、請求項２に記載の心臓模型。
- 前記蓋部は、前記収容部の各区画に複数の前記貫通孔を有し、
前記貫通孔を閉鎖し、前記各区画を密閉するための複数の栓を備える、請求項２又は３に記載の心臓模型。 - 前記収容部は、前記左心室の心基部と心尖部とを結ぶ直線に対して垂直方向に分割されている、請求項２から４のいずれか一項に記載の心臓模型。
- 前記本体容器は、前記収容部の各区画に複数の前記貫通孔を有し、
前記貫通孔を閉鎖し、前記各区画を密閉するための複数の栓を備える、請求項５に記載の心臓模型。 - 前記蓋部及び前記本体容器は、前記蓋部から前記蓋部と前記本体容器との接合部及び前記本体容器にわたって、前記左心室の心基部と心尖部とを結ぶ直線方向に積層された、複数の薄膜を有し、
前記薄膜は、光硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化体からなり、
前記複数の薄膜が互いに直接接合することによって前記蓋部、前記本体容器及びこれらの接合部が構成される、請求項２から６のいずれか一項に記載の心臓模型。 - 前記光硬化性樹脂が、ベース樹脂としてエポキシ樹脂を含む、請求項１又は７に記載の心臓模型。
- 前記外殻と前記蓋部との接合部が、前記光硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化体からなる、請求項８に記載の心臓模型。
- 右心室を模した形状を有し、前記本体容器に組み合わされる付加容器を更に有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の心臓模型。
- 生体を断層撮影する断層撮影装置で用いられる、胸部模型であって、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の心臓模型と、
胸部を模した形状を有し、前記心臓模型を収容する胸部容器と、
を有する、胸部模型。 - 生体を断層撮影する断層撮影装置で用いられる、心臓模型の製造方法であって、
左心室を模した形状を有し、左室心筋の外壁を模した外殻と、前記左室心筋の内壁を模した内殻とが、間隙を介して配置された二重殻構造を備える本体容器を形成する工程と、
少なくとも前記間隙を覆うように、前記本体容器上に設置された蓋部を形成する工程と、
を含み、
前記本体容器を形成する前記工程において、前記外殻と前記内殻との前記間隙に放射性液体を収容するための収容部を形成し、
前記本体容器を形成する前記工程において、前記収容部に前記放射性液体を注入するための一以上の貫通孔を前記本体容器に形成し、又は、前記蓋部を形成する前記工程において、前記貫通孔を前記蓋部に形成し、
前記本体容器を形成する前記工程及び前記蓋部を形成する前記工程において、光造形法により、前記蓋部から前記蓋部と前記本体容器との接合部及び前記本体容器にわたって、光硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化体からなる複数の薄膜を前記左心室の心基部と心尖部とを結ぶ直線方向に積層させ、前記複数の薄膜を互いに直接接合することによって前記蓋部、前記本体容器及びこれらの接合部を一体成形する、心臓模型の製造方法。 - 生体を断層撮影する断層撮影装置で用いられる、心臓模型の製造方法であって、
左心室を模した形状を有し、左室心筋の外壁を模した外殻と、前記左室心筋の内壁を模した内殻とが、間隙を介して配置された二重殻構造を備える本体容器を形成する工程と、
少なくとも前記間隙を覆うように、前記本体容器上に設置された蓋部を形成する工程と、
を含み、
前記本体容器を形成する前記工程において、前記外殻と前記内殻との前記間隙に、複数の区画に分割された、放射性液体を収容するための収容部を形成し、
前記本体容器を形成する前記工程において、前記収容部に前記放射性液体を注入するための一以上の貫通孔を前記本体容器に形成し、又は、前記蓋部を形成する前記工程において、前記貫通孔を前記蓋部に形成し、
光造形法により前記本体容器と前記蓋体とを一体成形する、心臓模型の製造方法。
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| JP2013046417A JP6178085B2 (ja) | 2013-03-08 | 2013-03-08 | 心臓模型、及び、その製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2013046417A JP6178085B2 (ja) | 2013-03-08 | 2013-03-08 | 心臓模型、及び、その製造方法 |
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| JP2014173979A JP2014173979A (ja) | 2014-09-22 |
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-
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