WO2021157285A1

WO2021157285A1 - 手技シミュレータ及びそれを用いた手技訓練方法

Info

Publication number: WO2021157285A1
Application number: PCT/JP2021/000614
Authority: WO
Inventors: 小崎浩司; 野澤大樹; 深水淳一; ▲高▼橋誠
Original assignee: テルモ株式会社
Priority date: 2020-02-04
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2021-08-12
Also published as: JPWO2021157285A1; US20220392374A1; AU2021215474A1; EP4086879A1; CN114556458B; EP4086879A4; CN114556458A

Abstract

手技シミュレータ（１０）は、血液を模した液体を貯留する第１貯留槽（１２）と、複数の分岐部（３４）を通じて下流に向けて複数の分岐流路（４２）に分岐した組織モデル（１８）と、組織モデル（１８）に液体を供給するポンプ（２０）と、分岐流路（４２）から流出する液体を貯留する第２貯留槽（１４）と、分岐流路（４２）の出口と第２貯留槽（１４）とを繋ぐ配管（２２）と、配管（２２）の途上に設けられ、組織モデル（１８）よりも下方に液体を排出するドレイン流路（５０）に分岐流路（４２）を選択的に連通させる切換弁（４８）と、切換弁（４８）と分岐流路（４２）の出口との間に設けられたフィルタ部材（４６）と、を備える。

Description

手技シミュレータ及びそれを用いた手技訓練方法

　本発明は、カテーテルを用いた手技の訓練に用いる手技シミュレータ及びそれを用いた手技訓練方法に関する。

　肝臓癌、前立腺腫瘍、子宮筋腫等に対して、動脈内に挿入したカテーテルを通じて、造影剤等の診断剤、抗ガン剤及び塞栓物質等の治療剤を投与して、診断及び治療をする技術が知られている。治療においては、癌や腫瘍等の組織に選択的に治療剤を投与するとともに、正常組織にはできる限り治療剤が流れないようにすることが望ましい。

　近年、癌組織には微小な動脈血管が形成されることで、動脈流が集中することに着目したＢ－ＴＡＣＥ（Balloon Occluded Trans Arterial Chemo Embolization）等の手技が以下に報告されている。

　米国特許第９８４４３８３号明細書

　入江、他２名、「Dense Accumulation of Lipiodol Emulsion in Hepatocellular Carcinoma Nodule during Selective Balloon-occluded Arterial Stump Pressure」、Cardio Vascular and Intervention Radiology、２０１３年、３６号、ｐ．７０６－７１３

　松本、他９名、「Balloon-occluded arterial stump pressure before balloon-occluded transarterial chemoembolization」、Minimally Invasive Therapy & Allied Technologies, Volume 25, 2016 Issue 1、２０１５年９月２５日、インターネット＜URL: https://doi.org/10.3109/13645706.2015.1086381＞

　Ｂ－ＴＡＣＥは、カテーテル先端部のバルーンで、動脈流が集中する癌組織より上流の動脈を塞栓して、正常組織と癌や腫瘍等の組織との間で局所的な血圧の較差（圧較差ともいう）を生じさせる経皮的治療手技である。Ｂ－ＴＡＣＥは、血管内に挿入して拡張させたバルーンの先端側から治療剤を投与することで、治療部位に特異的に治療剤を集中させることを特徴とする。

　しかしながら、従来の治療に慣れている医師にとって、生体内で局所的、且つ、限られた条件下で発生する血液の流れを直感的に理解することは難しく、これらの手技が医療現場で普及しているとは言い難い現状である。

　そのため、バルーンで血管内を閉塞することによって圧較差が生じ、特定部位に選択的に治療剤を投与することが可能であることを実感できる手技シミュレータ及びそれを用いた手技訓練方法が求められている。

　以下の開示の一態様は、液体を貯留する第１貯留槽と、複数の分岐部を通じて下流に向けて複数の分岐流路に分岐し、且つ前記分岐部及び前記分岐流路が同じ高さに形成された組織モデルと、前記第１貯留槽の前記液体を前記組織モデルに供給するポンプと、前記分岐流路から流出する前記液体を貯留する第２貯留槽と、前記分岐流路の出口と前記第２貯留槽とを繋ぐ配管と、前記配管の途上に設けられ、前記第２貯留槽よりも下方に前記液体を排出するドレイン流路に前記分岐流路を選択的に連通させる切換弁と、前記切換弁と前記分岐流路の出口との間の前記配管の途上に設けられたフィルタ部材と、を備えた、手技シミュレータにある。

　別の一態様は、上記観点の手技シミュレータを用いた、手技訓練方法であり、前記第１貯留槽に液体を満たすステップと、前記ポンプを駆動させて、前記液体を、前記第１貯留槽、前記組織モデル、前記第２貯留槽の間で循環させるステップと、所定の前記分岐流路の出口に接続された前記配管の前記切換弁を介して前記液体をドレイン流路から排出させるステップと、前記組織モデルにカテーテルを挿入し、前記ドレイン流路に連通する前記分岐流路の上流部をバルーンで閉塞するステップと、前記バルーンの先端から造影剤又は治療剤を流すステップと、を有する手技訓練方法にある。

　上記観点の手技シミュレータ及びそれを用いた手技訓練方法によれば、分岐流路の下流にフィルタ部材と切換弁を設けたことにより分岐流路の間に圧較差を発生させることができ、フィルタ部材によって、特定部位に選択的に治療剤の投与が可能であることを実感させることができる。

肝臓の模式図である。第１実施形態に係る手技シミュレータの平面図である。図２の手技シミュレータの配管及びカテーテル導入部材を取り外した状態の斜視図である。図２の手技シミュレータの組織モデルの断面図である。図２の手技シミュレータの液体の循環経路を示す模式図である。図２の手技シミュレータに使用するカテーテルの平面図である。図２の手技シミュレータにおいて、所定の分岐流路にドレイン流路を連通させた際の液体の流れを示す説明図である。図７の手技シミュレータの動作時に分岐流路の上流側をバルーンで閉塞したときの液体の流れを示す説明図である。第２実施形態に係る手技シミュレータの斜視図である。

　以下、本発明の好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
　本実施形態は、肝臓癌の治療を模擬する手技シミュレータ１０（図２参照）について説明する。

　肝臓１００は人間の腹部で最も大きな臓器であり、図１に示すように、肝動脈１０２、肝静脈１０４、胆管及び門脈といった管路が通じている。なお、図１において胆管及び門脈の図示は省略する。Claude Couinaudによる解剖学的分類によれば、肝臓１００はＳ１～Ｓ８の８の亜区域に分けられるとされている。図中のＳ１は尾状葉、Ｓ２は左葉外側後区域、Ｓ３は左葉外側前区域、Ｓ４は左葉内側区域、Ｓ５は右葉前下区域、Ｓ６は右葉後下区域、Ｓ７は右葉後上区域、Ｓ８は右葉前上区域となっている。各々の亜区域は、機能的に独立しており、それぞれに血液等が流入又は流出する管路がある。したがって、病変部位の特定及び治療においては、８つの亜区域に分けることが有用である。

　肝臓癌の治療においては、肝動脈１０２からカテーテル６０（図６参照）を挿入し、癌組織が形成された亜区域に対して選択的に治療剤を投与する手技が行われる。癌組織は、微小な動脈血管を多数形成する。そのため、癌組織がある亜区域では、局所的に肝動脈１０２の血液が流れやすくなり、癌組織が無い正常な亜区域の肝動脈１０２との間に局所的な血圧の較差（圧較差）が生じる。ここで、肝動脈１０２の所定部位をカテーテル６０の先端部のバルーン６４で塞栓すると、圧較差により、癌組織に向けて選択的に血液が流れ込むようになる。この血液の流れを利用して、癌組織がある区域に対して、選択的に治療剤を投与する手技を行うことができる。

　本実施形態の手技シミュレータ１０は、図２に示すように、上記した肝臓１００の動脈を模擬したものであり、８つの亜区域に対応するべく、８つの分岐流路４２に分岐した組織モデル１８を有している。手技シミュレータ１０の分岐流路４２の各々は、肝臓１００の各亜区域（Ｓ１～Ｓ８）につながる動脈を模擬しており、カテーテル６０を用いた癌治療の訓練に用いられる。

　手技シミュレータ１０は、図示のように、第１貯留槽１２、第２貯留槽１４、第３貯留槽１６、組織モデル１８、ポンプ２０、配管２２、及びカテーテル導入部材２４を含む。このうち、第１貯留槽１２、第２貯留槽１４、第３貯留槽１６、組織モデル１８、ポンプ２０、及び配管２２は、平坦な支持板２６の上に配置されている。支持板２６の上に、少なくとも第１貯留槽１２、第２貯留槽１４、第３貯留槽１６、組織モデル１８、ポンプ２０の各々が取り付けられるようになっていることで、持ち運びやセットが容易となる。

　図３に示すように、支持板２６の上には、トレー２８が載置されている。トレー２８は、第１貯留槽１２、組織モデル１８及びポンプ２０をまとめて支持するための板状部材であり、その一端側には、第１貯留槽１２が配置される。トレー２８の他端側には、組織モデル１８の上流部（始端部３６）を支持する支柱２８ａが設けられている。また、トレー２８の支柱２８ａと第１貯留槽１２との間には、ポンプ２０が配置される。第１貯留槽１２は、トレー２８から着脱可能となっている。

　第１貯留槽１２は、組織モデル１８内に導入するための液体を貯留する容器であり、平面視で矩形状に形成される。第１貯留槽１２は、組織モデル１８の下に配置されている。第１貯留槽１２は、アクリル樹脂等の樹脂材料によって形成されている。第１貯留槽１２は、その上端に開口部を有していてもよい。

　ポンプ２０は、例えば遠心ポンプ等により構成され、第１貯留槽１２に貯留された液体を第１貯留槽１２の上方に設けられた組織モデル１８に汲み上げる。図２に示すように、ポンプ２０の吸込口は、吸込流路２９を介して第１貯留槽１２に接続されている。ポンプ２０の吐出口には、吐出配管２７の一端が接続されている。吐出配管２７の他端は、カテーテル導入部材２４の導入ポート２４ａから分岐した液体供給口２４ｂに接続されている。

　カテーテル導入部材２４は、柔軟な管状の本体部２４ｃと、本体部２４ｃの基端側に設けられた導入ポート２４ａとを備えている。本体部２４ｃの先端側は、組織モデル１８の始端部３６に接続されており、導入ポート２４ａ及び液体供給口２４ｂは、本体部２４ｃを通じて、組織モデル１８の流路３８と連通している。ポンプ２０から吐出された液体は、カテーテル導入部材２４を介して、組織モデル１８の始端部３６に送り込まれる。

　導入ポート２４ａは、カテーテル６０を血管内に挿入する挿入口を模擬している。導入ポート２４ａには、カテーテル６０を挿入できるが、カテーテル導入部材２４内部の液体が漏れ出さないように、不図示の弁が設けられている。

　図３に示すように、第１貯留槽１２の上には、組織モデル１８が配置されている。組織モデル１８は、板状の支持部材３０の上に取り付けられている。支持部材３０は、第１貯留槽１２の上端開口部の一部を覆うように架け渡された平板状の部材であり、その上面側には、組織モデル１８の係合孔１８ａに挿入される突起部３０ａが設けられている。支持部材３０の両側部には、配管２２の屈曲部分を案内する配管ガイド３１が設けられている。配管ガイド３１は、配管２２を内部に保持可能なＵ字状溝である。配管ガイド３１は、平面視で円弧状に湾曲した一対の側壁部３１ａを有しており、これら一対の側壁部３１ａの間に、配管ガイド３１に沿って配管２２を湾曲させた状態で保持することで、配管２２の閉塞を防止する。組織モデル１８は、その係合孔１８ａが突起部３０ａに嵌め合うとともに、配管ガイド３１に保持された配管２２を通じて、支持部材３０の上に簡易的に固定される。

　図４に示すように、組織モデル１８は、アクリル樹脂等の透明な材料からなる流路形成ブロック３２に設けられている。なお、組織モデル１８は、シリコン樹脂等の軟質材（ゴム材）により構成されてもよい。この組織モデル１８を構成する流路形成ブロック３２は、複数の分岐部３４を有しており、図示のように、上流側の始端部３６から下流側に向けて樹形図状に分岐して、８本の分岐流路４２に分岐している。始端部３６に最も近い部分には、分岐部３４ａが形成されており、この分岐部３４ａで流路３８が２つの分岐流路４０ａ、４０ｂに分岐する。分岐流路４０ａ、４０ｂは、分岐部３４ａの上流側の流路３８に対して、左右に対称な角度で分岐しており、且つ互いに等しい長さに形成されている。

　分岐流路４０ａ、４０ｂの末端（下流側の端）には、それぞれ分岐部３４ｂ、３４ｃが形成されている。分岐部３４ｂでは、分岐流路４０ａが２つの分岐流路４０ｃ、４０ｄに分岐する。分岐流路４０ｃ、４０ｄは上流側の分岐流路４０ａの走行方向に対して対称な角度で左右に分岐する。分岐部３４ｃでは、分岐流路４０ｂが２つの分岐流路４０ｅ、４０ｆに分岐する。分岐流路４０ｅ、４０ｆは、上流側の分岐流路４０ｂの走行方向に対して対称な角度で左右に分岐する。分岐流路４０ｃ～４０ｆは、互いに略等しい長さに形成されている。

　分岐流路４０ｃ～４０ｆの末端には、各々の分岐部３４ｄ～３４ｇが形成されている。各々の分岐部３４ｄ～３４ｇにおいて、分岐流路４０ｃ～４０ｆの各々は、さらに２つの分岐流路４２に分岐する。すなわち、組織モデル１８は、最終的に８本の分岐流路４２に分岐する。分岐流路４２は、上流側の分岐流路４０ｃ～４０ｆに対して等しい角度で左右に分岐しており、且つ８本の分岐流路４２は略同じ長さに形成されている。

　組織モデル１８において、始端部３６から各分岐流路４２の末端までの流路長は同じとなっている。また、全ての分岐部３４ａ～３４ｇ及び分岐流路４０ａ～４０ｆ、４２が同一の平面に形成されている。これにより、組織モデル１８における、各分岐流路４２が同等の流量とすることができる。各８本の分岐流路４２は、肝臓１００（図１参照）の亜区域Ｓ１～Ｓ８に繋がる８本の動脈を模している。

　また、組織モデル１８において、分岐部３４ａ～３４ｇの下流には、分岐流路４０ａ～４０ｆ、４２同士を繋ぐ連結流路４５が複数本ずつ設けられている。これらの連結流路４５は、組織の側副血行路を模したものである。組織モデル１８の内部の分岐流路４０ａ～４０ｆ、４２は、分岐部３４ａ～３４ｇを経るごとに、分岐前の内径の７０～９０％程度に細くなるように形成されている。人間の管組織に近づけるべく、分岐後の内径は分岐前の内径の８０％（７８～８２％）とすると好適である。例えば、始端部３６側の流路３８の内径を５ｍｍとした場合には、分岐流路４０ａ、４０ｂの内径は４ｍｍ程度、分岐流路４０ｃ～４０ｆの内径は、それぞれ３．３ｍｍ程度とすることができる。また、分岐流路４２の内径は、２．８ｍｍ程度とすることができる。さらに、連結流路４５の内径は１．５～１．８ｍｍ程度とすることができる。

　このような組織モデル１８は、組織モデル１８の約半分の厚さを有する２枚の樹脂板を用意し、各々の樹脂板に流路３８、分岐流路４０ａ～４０ｆ、４２及び連結流路４５に対応する溝を形成する。そして、溝同士が一致するように２枚の樹脂板を重ね合わせて接合することで組織モデル１８が作製される。

　分岐流路４２の末端には、分岐流路４２の出口としての接続ポート４４が各々設けられている。図２に示すように、それらの接続ポート４４には、配管２２の一端が接続する。配管２２は、８本の分岐流路４２に対応して８本設けられている。配管２２は第２貯留槽１４に向けて延びており、配管２２の他端は第２貯留槽１４の接続ポート５２に接続する。なお、第２貯留槽１４に向かう方向から大きく傾いた両側部の配管２２は、配管ガイド３１によって案内されて第２貯留槽１４に向かう方向に湾曲している。

　各々の配管２２には、フィルタ部材４６と、三方活栓４８とが設けられている。フィルタ部材４６は、三方活栓４８の上流側（すなわち、三方活栓４８よりも組織モデル１８側）に設けられており、癌細胞を模擬している。フィルタ部材４６は、第１貯留槽１２上に一列に並んで配置されている。図５に示すように、フィルタ部材４６は、円筒状のケーシング４６ａとケーシング４６ａの内部に充填されたフィルタ４６ｂとを備える。ケーシング４６ａは、フィルタ４６ｂの変色を視認可能とするべく、透明樹脂材料等の内部を視認可能な素材によって形成されている。フィルタ４６ｂは、白色又は淡い色の材料によって形成されてなり、治療剤を模した着色料や、着色された塞栓剤を通ずると、着色する。使用者は、フィルタ４６ｂの着色を視認することで、治療剤が目的部位に到達していることを確認できる。また、フィルタ部材４６のケーシング４６ａ内に塞栓剤を流すと、フィルタ４６ｂ内に徐々に塞栓剤が蓄積することが視認できる。さらに、フィルタ４６ｂの塞栓が進むと、フィルタ４６ｂに流入する塞栓剤の流入速度が低下することが視認できる。この現象は、実際の生体において、癌・腫瘍組織に塞栓剤が集積する現象と同様の液体の流れの変化を模擬している。これにより、特定の部位へ選択的に治療剤が投与されることを、使用者が実際に確認することができる。フィルタ４６ｂは配管２２に着脱可能に接続している。すなわち、フィルタ４６ｂを使い捨て部材とすることもでき、この場合、手技シミュレータ１０からフィルタ４６ｂのみを取り外して廃棄することができる。

　三方活栓４８には、分岐流路４２から排出された液体を、組織モデル１８よりも低い部位に排出するためのドレイン流路５０が接続されている。三方活栓４８は、分岐流路４２を、第２貯留槽１４とドレイン流路５０とに選択的に連通させる。三方活栓４８により、分岐流路４２が第２貯留槽１４に連通すると、液体は配管２２を介して第２貯留槽１４に流れ込む。また、三方活栓４８により、分岐流路４２がドレイン流路５０に連通すると、分岐流路４２から排出された液体がドレイン流路５０を介して、組織モデル１８よりも低い位置から排出される。三方活栓４８で流路を切り替えることでドレイン流路５０から液体が排出される。ドレイン流路５０から排出された液体は、第３貯留槽１６に貯留される。

　図２及び図３に示すように、第２貯留槽１４は、平面視で矩形状に形成された貯留槽であり、配管２２から排出された液体を貯留する。この第２貯留槽１４の容積は、第１貯留槽１２の容積よりも小さい。図３に示すように、第２貯留槽１４は、台座１４ａによってその底面の位置が第１貯留槽１２の上端付近となるように設けられている。なお、第２貯留槽１４は、支持板２６又は台座１４ａから着脱可能となっている。

　また、第２貯留槽１４は、底部付近に設けられた８つの接続ポート５２と、上端付近に設けられた１つの排出ポート５４とを備えている。８つの接続ポート５２は同じ高さに設けられており、各々に配管２２の下流側の端部が接続されている。排出ポート５４には、還流配管５６の上流側の端部が接続されている。

　図５に示すように、還流配管５６の下流側の端部は、第１貯留槽１２の内部に配置されている。第２貯留槽１４では、液体が排出ポート５４の高さにまで貯留される。液面が排出ポート５４の位置にまで到達すると、排出ポート５４を介して第２貯留槽１４から液体が排出される。排出ポート５４から排出された液体は、落差によって還流配管５６内を流れて第１貯留槽１２に還流する。

　第３貯留槽１６は、第１貯留槽１２と第２貯留槽１４との間に配置された貯留槽であり、平面視で矩形状に形成されている。第３貯留槽１６の内部には、ドレイン流路５０の末端が配置されている。第３貯留槽１６は、ドレイン流路５０から排出された液体を貯留する。第３貯留槽１６は、例えばアクリル樹脂等の透明材料によって形成されており、下面側に反射板や平面型の発光器具等の照明手段を配置することで、配管２２及びフィルタ部材４６の下側から照明光を照射できる。なお、第３貯留槽１６は、支持板２６に着脱可能に固定されてもよい。

　図６に示すように、手技シミュレータ１０に使用するためのカテーテル６０は、カテーテル本体６２と、カテーテル本体６２の先端部に設けられた拡張及び収縮が可能なバルーン６４と、カテーテル本体６２の基端部に接続されるハブ６６と、を備える。バルーン６４は、カテーテル本体６２に設けられた拡張用ルーメンを介して、ハブ６６に設けられた拡張用ポート６８に連通している。拡張用ポート６８から拡張用液体を注入することで、バルーン６４が拡張する。なお、図６は、拡張状態のバルーン６４を示している。なお、拡張用液体は、シリンジ等を用いて注入される。

　ハブ６６は、ターゲットとする区域に延びる血管に、治療剤を注入するための注入用ポート７２を有する。注入用ポート７２は、カテーテル本体６２の内部に設けられた注入用ルーメンを介して、カテーテル６０の末端開口７０に連通する。注入用ポート７２から注入された治療剤は、末端開口７０から血管内に導入される。なお、注入用ルーメンは、ガイドワイヤールーメンとしても機能する。

　次に、上記のように構成された手技シミュレータ１０は以下のように作用する。

　使用者は、図２に示すように手技シミュレータ１０を組み立てた後、第１貯留槽１２に液体を入れる。液体は、圧較差による着色された治療剤や着色水の流れの変化を視覚的に認識させるために、透明であることが好ましく、入手及び片付けが容易な水（水道水）を用いることができる。

　次に、使用者は、全ての配管２２の三方活栓４８が第２貯留槽１４に連通していることを確認した後、ポンプ２０を駆動させる。ポンプ２０は、第１貯留槽１２の液体を汲み上げて、カテーテル導入部材２４を介して組織モデル１８に液体を供給する。液体は、組織モデル１８の流路３８、分岐流路４０ａ～４０ｆ、４２を流れ、配管２２を介して第２貯留槽１４に貯留される。図５に示すように、第２貯留槽１４の液体は、還流配管５６を介して第１貯留槽１２に還流する。上記のように、ポンプ２０によって、第１貯留槽１２の液体は、カテーテル導入部材２４、組織モデル１８、配管２２、第２貯留槽１４及び還流配管５６を経て、第１貯留槽１２に戻る経路で、循環し続ける。

　第２貯留槽１４では、液体の液面が排出ポート５４の位置に保たれる。したがって、組織モデル１８の内部の分岐流路４０ａ～４０ｆ、４２には、組織モデル１８の高さと第２貯留槽１４の液面の高さとの差分ΔＨ１に相当する水圧が作用する。この状態では、液体は組織モデル１８の各分岐流路４２を略同じ流量で流れ、癌組織がない健常な肝動脈１０２の流れを模擬できる。

　次に、使用者は、カテーテル導入部材２４を介して、カテーテル６０を組織モデル１８に挿入する。使用者は、バルーン６４を拡張していない状態で、カテーテル６０の末端開口７０から模擬治療剤を投与した場合の模擬治療剤の挙動を確認できる。使用者は、模擬治療剤として、着色された着色水を注入することで、健常な肝動脈１０２の流れを視認することができる。

　その後、使用者は、図７に示すように、所定の分岐流路４２に接続された配管２２の三方活栓４８を操作して、その分岐流路４２をドレイン流路５０に連通させる。これにより、所定の分岐流路４２の液体は、組織モデル１８よりも低い位置にあるドレイン流路５０の末端部から排出される。所定の分岐流路４２の水圧は、組織モデル１８と第３貯留槽１６の液面との落差ΔＨ２に相当する分だけ減少する。したがって、第２貯留槽１４に連通する分岐流路４２と、ドレイン流路５０に連通する分岐流路４２との間にΔＨ１＋ΔＨ２の差に相当する圧較差が発生する。このように、分岐流路４２をドレイン流路５０に連通させることで、所定の区域に腫瘍組織が発生した場合の肝動脈１０２の流れを模擬できる。

　次に、使用者は、バルーン６４を拡張していない状態で、カテーテル６０の末端開口７０から着色水を注入する。バルーン６４を拡張していない状態では、着色水は、末端開口７０の下流側にある全ての分岐流路４２に流れる。これは、ポンプ２０によって送り出される水圧が、ドレイン流路５０に連通する分岐流路４２及び第２貯留槽１４に連通する分岐流路４２の内圧よりも高いためである。

　次に、使用者は、図８に示すように、分岐部３４ｂの上流でカテーテル６０のバルーン６４を拡張して、分岐部３４ｂよりも上流側の分岐流路４０ａ及び連結流路４５を閉塞させる場合の模擬治療剤の挙動を視認できる。使用者は、バルーン６４を拡張した状態で、カテーテル本体６２の末端開口７０から着色水を注入する。着色水は、造影剤又は治療剤を模擬している。バルーン６４によって、上流側の分岐流路４０ａ及び連結流路４５が閉塞されていることから、バルーン６４の下流側の分岐流路４０ａ、４０ｃ、４０ｄ、４２は、ポンプ２０による圧力を受けることがない。

　この場合、第２貯留槽１４に連通する分岐流路４２の圧力は、ドレイン流路５０に連通する分岐流路４２の圧力よりも相対的に高くなる。これにより、ドレイン流路５０に連通する分岐流路４２に向かって、第２貯留槽１４に連通する分岐流路４２から液体が引き込まれる。この状態で、カテーテル本体６２の末端開口７０から着色水を注入すると、着色水がドレイン流路５０に連通した分岐流路４２に対して選択的に流れ込む様子を視認できる。第２貯留槽１４に連通する分岐流路４２から、第２貯留槽１４の液体が逆流することで、ドレイン流路５０に連通する分岐流路４２のみに液体が流れ込む状態を安定的に生みだすことができる。この状態は、第１貯留槽１２の液体がなくなるまでの間、比較的長時間に亘って維持される。そのため、使用者はバルーン６４の閉塞位置を様々な位置に変化させたり、ドレイン流路５０に連通する分岐流路４２の位置を変化させたりする等のトレーニングを行うことができる。これにより、使用者は、模擬治療剤の挙動に対する理解を深めることができる。

　また、ドレイン流路５０に連通する分岐流路４２に流れ込んだ着色水は、癌組織を模擬するフィルタ部材４６を通過する際にフィルタ部材４６を染色する。これにより、使用者は、癌組織に選択的に治療剤が到達していることを視認できる。また、着色水は、固形塞栓物質を含んでもよい。固形塞栓物質としては、ゼラチン、球状プラスチック（ビーズ）、蛍光片等が好適に用いられる。固形塞栓物質を流した場合には、使用者は、フィルタ部材４６が徐々に目詰まりしてゆく様子を確認でき、模擬腫瘍組織としてのフィルタ部材４６が目詰まりした際の血液の流れの変化を把握することができる。

　本実施形態の手技シミュレータ１０は、以下の効果を奏する。

　本実施形態の血液を模した液体を貯留する第１貯留槽１２と、複数の分岐部３４ａ～３４ｇを通じて下流に向けて複数の分岐流路４０ａ～４０ｆ、４２に分岐し、且つ分岐部３４ａ～３４ｇ及び分岐流路４０ａ～４０ｆ、４２が同じ高さに形成された組織モデル１８と、第１貯留槽１２の液体を組織モデル１８に供給するポンプ２０と、分岐流路４２から流出する液体を貯留する第２貯留槽１４と、分岐流路４２の出口と第２貯留槽１４とを繋ぐ配管２２と、配管２２の途上に設けられ、第２貯留槽１４よりも下方に液体を排出するドレイン流路５０に分岐流路４２を選択的に連通させる三方活栓４８（切換弁）と、三方活栓４８と分岐流路４２の出口との間の配管２２の途上に設けられ、内部を視認可能なフィルタ部材４６と、を備えている。

　上記の手技シミュレータ１０によれば、三方活栓４８（切換弁）を操作することでドレイン流路５０に連通した分岐流路４２と、ドレイン流路５０に連通していない分岐流路４２との間に圧較差を生じさせることができ、分岐流路４２の下流側に設けられたフィルタ部材４６により癌組織を模擬することができる。そして、フィルタ部材４６を視認することで、特定部位に選択的に治療剤の投与が可能であることを実感させることができる。

　上記の手技シミュレータ１０において、配管２２は第２貯留槽１４の下端付近に接続され、第２貯留槽１４は、組織モデル１８より高い位置に液体の液面を維持するように構成してもよい。これにより、第２貯留槽１４に連通する分岐流路４２に第２貯留槽１４の液面と組織モデル１８の高さとの差分ΔＨ１に相当する圧力が作用する。

　上記の手技シミュレータ１０において、配管２２は、組織モデル１８と同じ高さで第２貯留槽１４に接続してもよい。このように構成することで、組織モデル１８の各分岐流路４２に作用する流動抵抗や圧力を同一に揃えることができる。

　上記の手技シミュレータ１０は、配管２２よりも高い位置で第２貯留槽１４に接続され、第２貯留槽１４の液体を第１貯留槽１２に還流させる還流配管５６を備えてもよい。これにより、第１貯留槽１２内の液体の量が経時的に減少することを抑制できるため、使用者は、より長い時間に亘って、手技のシミュレーションを行える。

　上記の手技シミュレータ１０において、各々の分岐流路４２に設けられたフィルタ部材４６が、組織モデル１８の下流側に一列に並んで配置されている。これにより、使用者は、腫瘍を模擬したフィルタ部材４６とそれ以外のフィルタ部材４６との差異を容易に視認できる。

　上記の手技シミュレータ１０において、ドレイン流路５０から排出される液体を収容する第３貯留槽１６を備え、第３貯留槽１６の液面は組織モデル１８よりも低い位置とすることができる。これにより、ドレイン流路５０と連通した分岐流路４２と、第２貯留槽１４と連通した分岐流路４２との間に、差分ΔＨ１と第３貯留槽１６の液面と組織モデル１８との落差ΔＨ２との和に相当する圧較差を発生させることができる。

　上記の手技シミュレータ１０において、第２貯留槽１４は組織モデル１８から水平方向に離間した位置に設けられ、第３貯留槽１６は第２貯留槽１４と組織モデル１８との間に配置されていてもよい。これにより、三方活栓４８の下方に第３貯留槽１６を配置することができ、ドレイン流路５０の引き回しを簡素化できる。

　上記の手技シミュレータ１０において、第１貯留槽１２は組織モデル１８の下に配置されてもよい。これにより、手技シミュレータ１０の組織モデル１８がコンパクトに配置される。

　上記の手技シミュレータ１０において、組織モデル１８及び配管２２は透明な材料によって形成されていてもよい。これにより、使用者が着色水の流れを直接視認でき、特定部位に選択的に治療剤の投与が可能であることを容易に実感できるようになる。

　また、本実施形態の手技訓練方法は、上記の手技シミュレータ１０を用いた、手技訓練方法であり、第１貯留槽１２に液体を満たすステップと、ポンプ２０を駆動させて、液体を第１貯留槽１２、組織モデル１８、第２貯留槽１４の間で循環させるステップと、所定の分岐流路４２の出口に接続された配管２２の三方活栓４８（切換弁）を介して液体をドレイン流路５０から排出させるステップと、組織モデル１８にカテーテル６０を挿入し、ドレイン流路５０に連通する分岐流路４２の上流部をバルーン６４で閉塞するステップと、バルーン６４の先端から着色水（造影剤又は治療剤）を流すステップと、を有する。

　上記の手技訓練方法によれば、分岐流路４２の間に圧較差を生じさることができ、フィルタ部材４６により癌組織を模擬することができる。そして、バルーン６４の先端から着色水を流すことで、癌組織を模したフィルタ部材４６に選択的に治療剤の投与が可能であることを実感させることができる。

（第２実施形態）
　図９に示すように、本実施形態に係る手技シミュレータ１０Ａは、図２に示す装置構成に加えて、さらに、組織モデル１８及び配管２２を撮像する撮像装置７６と、撮像装置７６が撮像した映像を表示する表示装置７８とを有している。

　撮像装置７６は、例えばスマートフォンや小型カメラ等で構成され、スタンド８０によって、組織モデル１８及び配管２２の上方に配置されている。第３貯留槽１６の下には、組織モデル１８、配管２２及びフィルタ部材４６を照明する平面状の照明装置が設けられていてもよい。撮像装置７６は、組織モデル１８及び配管２２を上方から見た映像を撮像する。撮像装置７６は、例えばＵＳＢケーブル等の通信ケーブル８２を介して表示装置７８に接続されており、撮像装置７６が撮像した映像データは表示装置７８に送られる。

　表示装置７８は、比較的大きな表示画面７８ａを有する装置であり、例えば、液晶モニター、スクリーン、タブレット端末等を使用することができる。表示装置７８の表示画面７８ａには、撮像装置７６が撮像した画像（映像）がリアルタイムで表示される。

　本実施形態の手技シミュレータ１０Ａは、表示装置７８の表示画面７８ａに現れる平面的な画像を見ながらカテーテル６０を操作する訓練にも使用することができる。このような訓練は、Ｘ線透視装置を見ながら行う実際の手技に近い条件でカテーテル６０の操作や、着色水の流れを把握することができる。

　上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記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、種々の改変が可能なことは言うまでもない。肝臓以外の臓器にできた癌・腫瘍組織をターゲットとした場合でも、対象臓器に応じた組織モデルを組み合わせることで、本発明を実施することができる。

Claims

　液体を貯留する第１貯留槽と、
　複数の分岐部を通じて下流に向けて複数の分岐流路に分岐し、且つ前記分岐部及び前記分岐流路が同じ高さに形成された組織モデルと、
　前記第１貯留槽の前記液体を前記組織モデルに供給するポンプと、
　前記分岐流路から流出する前記液体を貯留する第２貯留槽と、
　前記分岐流路の出口と前記第２貯留槽とを繋ぐ配管と、
　前記配管の途上に設けられ、前記第２貯留槽よりも下方に前記液体を排出するドレイン流路に前記分岐流路を選択的に連通させる切換弁と、
　前記切換弁と前記分岐流路の出口との間の前記配管の途上に設けられたフィルタ部材と、を備えた、手技シミュレータ。
　請求項１記載の手技シミュレータであって、前記配管は前記第２貯留槽の下端付近に接続され、前記第２貯留槽は、前記組織モデルより高い位置に前記液体の液面を維持する、手技シミュレータ。
　請求項２記載の手技シミュレータであって、前記配管は、前記組織モデルと同じ高さで前記第２貯留槽に接続される、手技シミュレータ。
　請求項３記載の手技シミュレータであって、前記配管よりも高い位置で前記第２貯留槽に接続され、前記第２貯留槽の前記液体を前記第１貯留槽に還流させる還流配管を備えた、手技シミュレータ。
　請求項１～３の何れか１項に記載の手技シミュレータであって、各々の前記分岐流路に設けられた前記フィルタ部材が一列に並んで配置される、手技シミュレータ。
　請求項１～４の何れか１項に記載の手技シミュレータであって、前記ドレイン流路から排出される前記液体を収容する第３貯留槽を備え、該第３貯留槽の液面は、前記組織モデルよりも低い位置にある、手技シミュレータ。
　請求項６記載の手技シミュレータであって、前記第２貯留槽は前記組織モデルから水平方向に離間した位置に設けられ、前記第３貯留槽は前記第２貯留槽と前記組織モデルとの間に配置される、手技シミュレータ。
　請求項１～７の何れか１項に記載の手技シミュレータであって、前記第１貯留槽は前記組織モデルの下に配置される、手技シミュレータ。
　請求項１～８の何れか１項に記載の手技シミュレータであって、前記組織モデル及び前記配管を撮像する撮像装置と、前記撮像装置が撮像した映像を表示する表示装置と、を備えた、手技シミュレータ。
　請求項９記載の手技シミュレータであって、さらに、前記組織モデル、前記配管及び前記フィルタ部材を照明する照明装置を備えた、手技シミュレータ。
　液体を貯留する第１貯留槽と、
　複数の分岐部を通じて下流に向けて複数の分岐流路に分岐し、且つ前記分岐部及び前記分岐流路が同じ高さに形成された組織モデルと、
　前記第１貯留槽の前記液体を前記組織モデルに供給するポンプと、
　前記分岐流路から流出する前記液体を貯留する第２貯留槽と、
　前記分岐流路の出口と前記第２貯留槽とを繋ぐ配管と、
　前記配管の途上に設けられ、前記第２貯留槽よりも下方に前記液体を排出するドレイン流路に前記分岐流路を選択的に連通させる切換弁と、
　前記切換弁と前記分岐流路の出口との間の前記配管の途上に設けられたフィルタ部材と、を備えた、手技シミュレータを用いた、手技訓練方法であって、
　前記第１貯留槽に前記液体を満たすステップと、
　前記ポンプを駆動させて、前記液体を、前記第１貯留槽、前記組織モデル、前記第２貯留槽の間で循環させるステップと、
　所定の前記分岐流路の出口に接続された前記配管の前記切換弁を介して前記液体を前記ドレイン流路から排出させるステップと、
　前記組織モデルにカテーテルを挿入し、前記ドレイン流路に連通する前記分岐流路の上流部をバルーンで閉塞するステップと、
　前記バルーンの先端から造影剤又は治療剤を流すステップと、
　を有する手技訓練方法。