JP6527204B2 - カテーテル手術用シミュレータ及びそのアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明はカテーテル手術シミュレータ及びそのアッセンブリに関する。

本発明者は、仕切り部材、血管モデル、該血管モデルを動作させるための補助器具を備えるカテーテル挿入シミュレータに関し、血管モデルが仕切り部材の上面で支持され、下面には補助器具（ポンプ及びチューブ）が配置され、仕切り部材に配設された該仕切り部材を貫通するコネクタの一端と血管モデルとが連結され、該コネクタの他端とチューブとが連結されるカテーテル挿入シミュレータを提案している（特許文献１）。

特開２００８−１５６６３３号公報

上記カテーテル挿入シミュレータでは、仕切り部材に設けられたコネクタの一端を血管モデルに連結し、他端はチューブを介してポンプに接続することにより、上記血管モデルに擬似血液を流して、その脈動をシミュレートするための当該擬似血液の循環系を構成している。このシミュレータによれば、上記コネクタの数に応じてポンプに接続するためのチューブを備えることが必要である。また、チューブの数が増加すれば、シミュレータを設置する際の手間も増加する。本発明者は、このシミュレータにおいて、その部品点数を削減することにより、その構成をより簡易にするとともに、その設置作業を容易とすべく鋭意検討を重ねてきた。その結果、血管モデルを支持する支持部材の内部に流路を形成し、上記血管モデルが有する口部の一端を当該流路に連通することにより、上記部品点数を削減できることに想到した。

この発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、その第１の局面は次のように規定される。即ち、
第１の口部及び第２の口部を有する血管モデルと、該血管モデルを一方の面に支持するための支持部材と、を備えるカテーテル手術シミュレータであって、
前記支持部材の内部には流路が形成され、前記第１の口部及び第２の口部のいずれか一方は前記流路に連通し、他方はカテーテルの挿入を許可する、カテーテル手術シミュレータ。
このように規定される第１の局面のカテーテル手術シミュレータによれば、上記支持部材はその内部に流路を備え、上記血管モデルの口部の一方は該流路に連通する。このため、上記コネクタとポンプを接続するチューブを要せず、シミュレータを構成する部品点数を削減することができる。

上記第１の局面に規定のカテーテル手術シミュレータにおいて、前記血管モデルは動脈に対応し、前記流路は平面視において静脈を模した形状に形成されることとできる（第２の局面）。
このように第２の局面では、血管モデルを動脈に対応して形成した場合、上記流路は平面視において静脈を模した形状に形成する。このシミュレータの使用方法として、血管モデルを流通させる擬似血管に造影剤を注入してＸ線照射することにより、血管の形態や血流状態を観察する。従来のシミュレータによれば、血管モデルを通過した造影剤はコネクタを通じてチューブへ流れ込むため、Ｘ線観察の際にチューブの影が映し出され観察者にとって違和感を与えていた。この第２の局面に規定されるカテーテル手術シミュレータによれば、動脈血管モデルを通過した造影剤は、平面視において静脈を模した形状に形成された流路を通過するため、人体における血管観察をよりリアルに再現し、観察者の違和感を軽減することができる。
第２の局面とは反対に、前記血管モデルは静脈に対応し、前記流路は平面視において動脈を模した形状に形成されることとしても良い（第３の局面）。この場合においても第２の局面と同等の効果を発揮することができる。

本発明の実施例のカテーテル手術シミュレータ１の概略構成図である。 本発明の実施例のカテーテル手術シミュレータアッセンブリ３１の分解図である。 同じくカテーテル手術シミュレータアッセンブリの斜視図である、

以下、この発明の各構成要素を詳細に説明する。
（血管モデル）
本発明の血管モデルは、第１の口部及び第２の口部を有し、周知の方法で形成することができる。当該方法の一例として、以下の方法を挙げることができる。まず、試料人体のＣＴ画像から三次元血管像を形成し、当該血管像にもとづき血管の雄型を積層造形する。次に、この血管の雄型の周囲をシリコーンゴム等からなる柔軟な材料で被覆して皮膜を形成する。その後、血管の雄型を除去することにより、膜状の血管モデルが形成される。かかる膜状血管モデルの詳細な製造方法は国際公開第０３／０９６３０９号パンフレットを参照されたい。
本発明の血管モデルは、第１の口部と第２の口部とを有する。当該口部の一方は、後述の流路に連通し、他方はカテーテルの挿入を許可するよう形成される。上記流路と該流路に連通する口部とはコネクタ等により適宜連結することができる。また、必要に応じて、当該口部とコネクタとの間に可撓管を介して接続しても良い。また、当該口部の数は一に限定されず、血管モデルの各末端に対応して複数備えられていても良い。上記カテーテルの挿入を許可するよう形成される口部についても同様に、複数備えることとできる。

（支持部材）
支持部材には血管モデルを支持できるだけの機械的強度を備えることが好ましい。当該支持部材の材質はＸ線撮影において流路が把握できるようにＸ線透過材料とする。更には、目視による観察も可能なように透明な材料で形成することが好ましい。かかる材料として、アクリル樹脂等の透明合成樹脂が挙げられる。支持部材の形状は特に限定されるものではないが、平板状、曲板状など、支持部材を内蔵するマネキン本体の形状、血管モデルの位置などに応じて任意に設計することができる。血管は三次元に屈曲しているので支持部材に支持部を立設し、これで血管モデルを支持し、血管モデルは支持部材から離隔した状態とすることが好ましい。血管モデルの自由運動を確保し、脈動等をよりリアルに再現するためである。
本発明の支持部材はその内部に流路を備える。当該流路の数は一であっても良く、二以上であっても良い。当該流路の形状は、擬似血液が流通可能な形状であれば特に限定されず、平面視において直線形状、曲線形状、それらの組み合わせ等とすることができる。また、当該流路の側面視及び断面視において、流路空間の厚さは均一であっても良いし、適宜異なっていても良い。このような流路として、特には、平面視において動脈あるいは静脈を模した形状に形成されることが好ましい。当該流路は、上記血管モデルの各末端に対応して適宜備えられ、該血管モデルの口部に連通する接続部と、外部に連通する少なくとも一の開口部とを備える。
このような流路は例えば次のようにして形成される。流路を含む面で支持部材を分割し、少なくとも一方の分割面に溝を形成し、分割面を貼り合わせることにより流路とする。支持部材は積層造形により形成することもできる。支持部材に中に血管を模したチューブを埋設することもできる。かかる構造は、チューブをインサートとしてその周囲を型成形して得られる。
上記支持部材を複数接続して用いる場合には、支持部材同士の流路を繋ぐことを要する。当該流路を繋ぐ方法として、例えば、流路同士をチューブ等の他の部材で接続する方法があげられる。また、かかる他の部材を何ら介在させることなく支持部材の接続面に流路を開口させて、所定のアタッチメント等を介して、各支持部材の流路を繋ぐこともできる。前者のように、流路同士をチューブで接続する場合には、各支持部材の血管モデル支持面同士、該支持面と反対の面同士、若しくは対向面同士を繋ぐことができる。
支持部材を多層に形成することもできる。各層を構成する支持部材に流路を設け、各層の合せ面を介して各層の流路を連通させる。

（カテーテル手術シミュレータ）
カテーテル手術シミュレータは、例えば、以下のようにして形成される。
上述のように膜状の血管モデルを形成し、これを支持部材に取り付けて支持させる。シミュレーションの際には、血管モデルに流す擬似血液を循環させるための循環系を構成して脈動を生じさせる。当該循環系としては、血管モデルの一方の口部に柔軟なチューブの一端をつなぎ、当該チューブの他端を上記支持部材に形成された流路の開口部へつなぐ。当該チューブの途中に脈動を生成するポンプを介在させることにより、血管モデルに脈動を生じさせることができる。
上記血管モデルと支持部材のセットをマネキン本体に内蔵して使用しても良い。当該マネキン本体は、血管が透けて見えるように、透明材料で形成される。当該マネキン本体の形状は特に限定されるものではないが、人体の全部又は一部を模して形成される。当該マネキン本体をシリコーンゴムやウレタンゴムなどの柔軟性のある材料で形成した場合には、当該材料で血管モデルを隙間無く囲繞することが好ましい。当該血管モデルと支持部材のセットをマネキン本体に内蔵する方法として、当該セットをマネキン本体用の金型にインサートとして固定し、当該金型へマネキン本体の成形材料を注入する。これにより、上記血管モデルは支持部材で安定的に支持された状態でマネキン本体中に内蔵される。
血管モデルと支持部材のセット、即ちカテーテル手術シミュレータを着脱自在に支える載置板を設けてもよい。この載置板は例えばマネキンに組み付けられる。
載置板へ複数の上記セットを取り付ける場合、各セットの支持部材の流路を上記と同様に連通することが好ましい。
載置板にも流路を形成し、これを支持部材の流路に連通させることができる。この載置板の流路は擬似血液の循環系に接続することが好ましい。載置板の流路は、支持部材の流路と同様に、載置板の内部に設けられ血管を模することができる。擬似血液の循環系に接続する部分として、載置板に沿ってチューブ等を配設することができる。
なお、マネキン本体において、支持部材で仕切られた空間であって血管モデルを支持する面と反対面の空間は空洞としてそこに何も配置しないことが好ましい。勿論、当該空間にチューブ等の補助器具を配置することを排除するものではない。

以下、この発明の実施例を説明する。
図１は、この発明の実施例のカテーテル手術シミュレータ１の概略構成図であり、このカテーテル手術シミュレータ１は、人体マネキン本体３に血管モデル５及び支持部材１０が埋設されて構成される。
人体マネキン本体３は透明材料からなる中空のマネキンであり、当該人体マネキン本体内の空間は、支持部材１０によって上部空間と下部空間とに仕切られている。当該上部空間には血管モデル５を、下部空間には支持部材同士の流路を繋ぐためのチューブ１７を備えることとできる。図１では、補助器具としてのポンプ２１はマネキンの外側に配置されているが、上記下部空間に配置することとしても良い。当該ポンプ２１は外部の制御装置２３によりリモートコントロールされる。

この実施例において血管モデル５は、上述の方法により、試料人体の血管のうち動脈を模した形状に形成され、上部空間において支持部材１０に支持される。当該血管モデル５には、カテーテルの挿入を許可する第１の口部（適宜、血管モデル５の任意の場所とする）と、支持部材１０に形成された流路１１に連通する第２の口部６とを有する。第２の口部６は、後述のコネクタ１２に直接繋がれていても良いし、可撓管７を介して繋がれていても良い。血管モデル５は他の血管モデルと連結される第３の口部を備えるものもある。
支持部材１０には流路１１が形成される。この実施例において上記血管モデル５が動脈を模した形状に形成されているため、当該流路１１は静脈を模した形状としている。当該支持部材１０には、上記血管モデル５の第２の口部６と流路１１とを繋ぐコネクタ１２が適宜配設される。支持部材１０の上面には、血管モデル５を支持するための第１の支持部１４や第２の支持部１５が適宜立設される。当該支持部材１０を複数組み合わせる場合には、チューブ１７を用いて、当該支持部材同士の流路を繋ぐことができる。当該チューブ１７は、血管モデル５が支持される面と反対の面に備えることが好ましい。

上記実施例では、血管モデルを動脈を模した形状とし、支持部材の流路を平面視において静脈を模した形状として形成したが、これとは逆に、血管モデルを静脈様形状とし、流路を動脈様形状として形成しても良い。
上記血管モデル５は、人体の頭部から大腿部までを一体的に形成しているが、これに限るものではなく、頭部、大腿部等複数の部分に分解して形成し、その部分毎に支持部１４、１５で支持し、相互に接続することとしても良い。

図２は複数のカテーテル手術シミュレータを組み合わせてなるカテーテル手術シミュレータアッセンブリ３１の分解図を示す。図３は同じく組み付けた状態を示す斜視図である。このアッセンブリ３１は、血管モデル及び支持部材を備えるセット（シミュレータ）が複数配置される。この例において、アッセンブリ３１は、頭部から大腿部までを７つの部分に分解し、夫々の部分毎に上記セットが配置され、これらセットを適宜接続して用いられる。接続するセットの血管モデルの全てが動脈を模した形状であっても良いし、血管モデルが静脈を模した形状で形成されたセットを任意に組み合わせて接続することとしても良い。アッセンブリ３１によれば、血管モデルの所望の部分を他の血管モデルの対応する部分と交換することができ、多様なシミュレーションが可能となる。

上記複数の部分に分解して血管モデルを形成した場合、当該血管モデルと支持部材のセット３３を載置板３５に着脱自在に載置して用いることが好ましい。当該載置板３５は、上記支持部材と同様の材質で構成することとできる。また、載置板３５に流路を形成しても良い。この場合、載置板３５に形成される流路を大動脈あるいは大静脈を模した形状とし、上記支持部材に形成される流路をそれ以外の動脈あるいは静脈を模した形状とすることできる。当該載置板３５に流路を形成した場合には、支持部材の流路と載置板の流路とが連通するよう適宜構成する。

以上、本発明の実施の形態及び実施例について説明してきたが、これらのうち、２つ以上の実施の形態（実施例）を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、１つの実施の形態（実施例）を部分的に実施しても構わない。さらには、これらのうち、２つ以上の実施の形態（実施例）を部分的に組み合わせて実施しても構わない。

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

１ カテーテル手術シミュレータ
３ 人体マネキン
５ 血管モデル
１０ 支持部材
３１ アッセンブリ
３５ 載置板

Claims (3)

1. 第１の口部及び第２の口部を有する血管モデルと、
   該血管モデルを一方の面に支持するための支持部材であって、該支持部材の内部には流路が形成され、前記血管モデルの第１の口部及び第２の口部のいずれか一方は前記流路に連通し、他方はカテーテルの挿入を許可する、支持部材と、
   を備えるカテーテル手術シミュレータの複数を連結させてなるアッセンブリであって、
   前記各支持部材の接続面に前記流路が開口しており、前記支持部材の接続面を対向させることで相互に連結される前記支持部材の流路を繋ぎ、
   相互に連結される前記支持部材の各対向縁に前記血管モデルを支持する支持部が立設され、該支持部どうしを合わせることで前記血管モデルを連結する、
   カテーテル手術シミュレータのアッセンブリ。
2. 第１の前記支持部材の前記流路がポンプの吸引側へ連結され、該ポンプの吐出側は前記第１の支持部材に支持された血管モデルへ連結される、請求項１に記載のアッセンブリ。
3. 第１の口部及び第２の口部を有する血管モデルと、
   該血管モデルを一方の面に支持するための支持部材であって、該支持部材の内部には流路が形成され、前記血管モデルの第１の口部及び第２の口部のいずれか一方は前記流路に連通し、他方はカテーテルの挿入を許可する、支持部材と、
   を備えるカテーテル手術シミュレータであって、
   前記支持部材には前記血管モデルを支持する支持部が立設され、
   前記流路に連通する口部は複数存在し、
   該複数の口部の一部は前記支持部材のコネクタに直接繋がれ、
   前記複数の口部の残部は前記支持部材の他のコネクタに可撓管を介して繋がれ、
   前記支持部と前記可撓管とで前記血管モデルを前記支持部材から離隔した状態とする、
   カテーテル手術シミュレータ。