WO2022044501A1 - 血管モデル - Google Patents

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WO2022044501A1
WO2022044501A1 PCT/JP2021/022993 JP2021022993W WO2022044501A1 WO 2022044501 A1 WO2022044501 A1 WO 2022044501A1 JP 2021022993 W JP2021022993 W JP 2021022993W WO 2022044501 A1 WO2022044501 A1 WO 2022044501A1
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WO
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blood vessel
model
main branch
branch portion
simulated
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Application number
PCT/JP2021/022993
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English (en)
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Inventor
梨奈 米山
Original Assignee
朝日インテック株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/30—Anatomical models
    • G09B23/32—Anatomical models with moving parts
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/30—Anatomical models
    • G09B23/303—Anatomical models specially adapted to simulate circulation of bodily fluids
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/286—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine for scanning or photography techniques, e.g. X-rays, ultrasonics

Definitions

  • the techniques disclosed herein relate to vascular models.
  • a simulator equipped with a blood vessel model (simulated blood vessel, etc.) that imitates an actual blood vessel is used to simulate clinical treatment or examination using a catheter or the like.
  • angiography may be used to understand the circulatory dynamics such as blood flow velocity and blood viscosity, and the state of obstruction of blood vessels.
  • a contrast medium having low X-ray permeability is injected from a catheter inserted into a blood vessel, and X-ray photography is performed.
  • the surgeon visually observes the hemodynamics and vascular condition by observing the flow of the contrast medium from the change in contrast in the obtained X-ray perspective image (still image or moving image, also called "cine image”). You can check at.
  • Various blood vessel models have been proposed in order to approximate the flow of contrast medium in an X-ray fluoroscopic image using a blood vessel model to the flow of contrast medium actually confirmed in clinical practice.
  • the concentration of the contrast medium is not captured in the X-ray fluoroscopic image in the portion where the contrast medium is imaged only in the X-ray fluoroscopic image using the blood vessel model.
  • a blood vessel model (simulated human body) that simulates a diffused image of a clinical contrast medium by diluting the contrast medium is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
  • the contrast medium flowing through a blood vessel is likely to flow into the small blood vessel when the blood pressure (intravascular pressure of the blood vessel) is increased due to the contraction of the heart, and the blood pressure is decreased due to the expansion of the heart. It tends to be difficult to flow into small blood vessels.
  • the small blood vessel tends to be easily imaged when the blood pressure is elevated, and the small blood vessel tends to be difficult to be imaged when the blood pressure is lowered. Therefore, also in the blood vessel model, it is required to approximate the diffusion image of the contrast medium according to the increase and decrease of the intraductal pressure of the simulated blood vessel to the diffusion image of the contrast medium in the clinical setting.
  • This specification discloses a technique capable of solving the above-mentioned problems.
  • This technique can be realized, for example, in the following forms.
  • the blood vessel model disclosed in the present specification is a blood vessel model including a simulated blood vessel body formed of an elastic material, and the simulated blood vessel body has a communication hole penetrating the tube wall of the simulated blood vessel body.
  • the communication hole is opened by elastically deforming the periphery of the communication hole in response to the pressure inside the tube of the simulated blood vessel body. That is, in this blood vessel model, for example, the communication hole can be opened by increasing the in-tube pressure of the simulated blood vessel body, and the communication hole can be closed by decreasing the in-pipe pressure.
  • a fluid for example, a contrast medium flowing through the simulated blood vessel body can be diffused and discharged from the opening of the communication hole to the outside of the simulated blood vessel body according to the intravascular pressure of the simulated blood vessel body.
  • a fluid for example, a contrast medium flowing through the simulated blood vessel body
  • the appearance of the contrast medium shades confirmed in the actual clinical X-ray fluoroscopic image for example, the capillaries according to the increase and decrease of blood pressure.
  • the communication hole is a linear slit, and the slit has a bent portion protruding in the extending direction of the simulated blood vessel body in a directional view penetrating the tube wall. It may have a shape having a shape or a substantially U shape. In the blood vessel model in which this configuration is adopted, the bending portion of the slit is deformed and the opening range of the slit is widened or narrowed by increasing or decreasing the intraductal pressure of the simulated blood vessel body.
  • the amount of fluid for example, a contrast medium
  • the amount of fluid that is diffused and discharged from the opening of the slit to the outside of the simulated blood vessel body can be adjusted according to the degree of increase / decrease in the intraductal pressure of the simulated blood vessel body. Therefore, according to the blood vessel model in which this configuration is adopted, the diffusion image of the contrast medium according to the degree of increase / decrease in the intraductal pressure of the simulated blood vessel body is approximated to the contrast image observed in actual clinical practice. Models can be provided.
  • the simulated blood vessel body has a supply portion capable of supplying a liquid inside the simulated blood vessel body at one end thereof, and the bent portion of the slit is in the stretching direction.
  • the supply portion may be configured to protrude toward the end portion located on the opposite side to the end portion where the supply portion is located. That is, in the blood vessel model in this configuration, the bent portion of the slit protrudes toward the downstream in the liquid flow direction. Therefore, according to the blood vessel model in which this configuration is adopted, it is possible to provide a blood vessel model that is similar to a contrast image in which a contrast medium is diffused along a blood flow direction as observed in actual clinical practice. Can be done.
  • the blood vessel model further includes a simulated myocardium in which the simulated blood vessel body is arranged, and the communication hole is formed on the surface of the simulated blood vessel body on the simulated myocardial side. It may be configured as such. That is, in the blood vessel model in this configuration, the contrast medium diffused from the communication hole of the simulated blood vessel body diffuses along the simulated myocardium. Therefore, according to the blood vessel model in which this configuration is adopted, it is possible to provide a blood vessel model that is similar to a contrast image in which a contrast medium is diffused along the surface of a simulated myocardium as observed in actual clinical practice. At the same time, it is possible to improve the immersive feeling of the user of the blood vessel model.
  • the blood vessel model is a cardiovascular model, and the communication hole may be configured to open when the in-pipe pressure is 20 mmHg or more and 450 mmHg or less.
  • the range of the intraductal pressure is close to the general value of systolic blood pressure (the pressure exerted by the blood pumped from the heart on the coronary artery wall) among the arterial blood pressures.
  • systolic blood pressure the pressure exerted by the blood pumped from the heart on the coronary artery wall
  • the blood pumped from the heart is sufficiently distributed to relatively small blood vessels such as capillaries due to systolic blood pressure during systole. Therefore, even in actual clinical practice, small blood vessels such as capillaries are more clearly observed in the contrast image in the systole than in the diastole.
  • the communication hole can be opened to diffuse and discharge the fluid (for example, a contrast medium). Therefore, according to the blood vessel model in which this configuration is adopted, it is possible to provide a blood vessel model that approximates a contrast image of a coronary artery as observed in actual clinical practice.
  • the technique disclosed in the present specification can be realized in various forms, for example, in the form of a blood vessel model, a training kit including a blood vessel model, a simulator including a blood vessel model, a method for manufacturing them, and the like. It can be realized.
  • A. First Embodiment A-1.
  • Heart simulator configuration: 1 and 2 are explanatory views of the heart simulator according to the first embodiment.
  • 3A is an XY cross-sectional view of the heart simulator in line A1-A1 of FIG. 2
  • FIG. 3B is an XY cross-sectional view of the heart simulator in line A2-A2 of FIG. 3A and 3B show an enlarged cross section of a part of the heart model 10 for convenience of illustration, and are arranged on the surface 10S of the heart model 10 (more specifically, the surface of the simulated myocardium 17 described later). It represents only one branch (part) of the cardiovascular model 20 that has been made. It should be noted that each figure shows XYZ axes orthogonal to each other for specifying the direction.
  • the X-axis corresponds to the left-right direction (width direction) of the heart model 10
  • the Z-axis corresponds to the height direction of the heart model 10
  • the Y-axis corresponds to the depth direction of the heart model 10.
  • the Z-axis positive direction is also referred to as "base end side”
  • the end portion on the base end side is also referred to as “base end portion”.
  • the negative direction of the Z axis is also referred to as "tip side”
  • the end portion on the tip side is also referred to as "tip portion”.
  • the cardiovascular model 20 shows only a shape simulating a coronary artery, which is a blood vessel for supplying blood to the heart, and the veins are not shown.
  • the heart simulator 1 is an example of a blood vessel model within the scope of claims. Further, in FIGS. 1 and 2, for convenience, the illustration of the simulated epicardium 18 described later is omitted.
  • the heart simulator 1 is a simulator that reproduces the heart and the blood vessels that go around the surface of the heart.
  • the heart simulator 1 includes a heart model 10, a cardiovascular model 20, and a fixing member 30. More specifically, the heart simulator 1 includes a heart model 10, a cardiovascular model 20 arranged on the surface 10S of the heart model 10, and a fixing member for fixing the cardiovascular model 20 to the surface 10S of the heart model 10. It is composed of 30 and.
  • the shade of the contrast medium confirmed in the actual clinical X-ray fluoroscopic image. Can be simulated.
  • the configuration of the heart model 10 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the heart model 10 has an outer shape simulating an actual heart.
  • the heart model 10 can be formed into a substantially spherical shape, for example, to simulate an actual ventricle.
  • the heart model 10 has a two-layer structure of a balloon 16 and a simulated myocardium 17 in order to approximate the actual heart.
  • the balloon 16 is a spherical body arranged on the innermost side of the heart model 10 and has a lumen 10L. Examples of the material for forming the balloon 16 include elastic rubber and synthetic resin materials such as thermoplastic elastomer (TPE).
  • TPE thermoplastic elastomer
  • the simulated myocardium 17 covers the surface of the balloon 16.
  • the material for forming the simulated myocardium 17 is a porous body from the viewpoint of functioning as a diffusion flow path (buffer flow path) for further dispersing the contrast medium dispersed from the communication hole 210 described later formed in the cardiovascular model 20. Can be done. Further, the simulated myocardium 17 can be formed of an elastic material so as to be able to follow the increase / decrease in volume in the lumen 10L of the balloon 16 by the pulsatile motion (expansion and contraction motion) of the heart model 10.
  • a synthetic resin of a soft material having X-ray permeability for example, PVA, silicon, etc.
  • the heart model 10 may further include a simulated epicardium 18.
  • the simulated epicardium 18 is a membranous member that covers the surface 10S of the heart model 10.
  • the simulated epicardium 18 causes the cardiovascular model 20 to follow the increase or decrease in volume in the lumen 10L of the balloon 16 by the beating motion (expansion and contraction motion) of the cardiac model 10 so that the cardiovascular model 20 is more specific.
  • the simulated epicardium 18 is, for example, a bag-shaped member formed of a synthetic resin (for example, PVA, silicon, etc.) made of a soft material having X-ray permeability.
  • the above-mentioned cardiovascular model 20 (blood vessel model) is housed in the space between the inner surface of the simulated epicardium 18 and the surface 10S of the heart model 10.
  • the simulated epicardium 18 may be formed with a discharge port for draining the contrast medium or simulated blood discharged from the communication hole 210 described later formed in the cardiovascular model 20.
  • the discharge port may be provided in the vicinity of the distal end side (apex of the heart) of the cardiac model 10 in the simulated epicardium 18.
  • the heart model 10 expands the heart model 10 by sending fluid to the cavity 10L of the heart model 10, and contracts the heart model 10 by sucking out the fluid in the cavity 10L of the heart model 10. This makes it possible to simulate the actual heartbeat.
  • the configuration of the cardiovascular model 20 will be described with reference to FIGS. 1 and 3.
  • the cardiovascular model 20 is arranged on the surface 10S of the heart model 10. More specifically, the cardiovascular model 20 is located on the simulated myocardium 17.
  • the proximal end 20P is formed in a shape simulating a part of the ascending aorta
  • the tip 20D is formed in a shape simulating the left and right coronary arteries.
  • the portion simulating the left coronary artery is also referred to as a left coronary artery model 200LF
  • the portion simulating the right coronary artery is also referred to as a right coronary artery model 200RT.
  • the left coronary artery model 200LF and the right coronary artery model 200RT are collectively referred to as a coronary artery model 200.
  • the material for forming the base end 20P and the tip end 20D constituting the cardiovascular model 20 is not particularly limited as long as it is an elastic material having X-ray permeability.
  • the Young's modulus of the elastic material can be, for example, about 10 kPa or more and 200 kPa GPa or less from the viewpoint of approximating the elasticity of an actual blood vessel.
  • Examples of the elastic material include polyvinyl alcohol (PVA), synthetic resin such as silicon, collagen and the like.
  • the forming materials of the members constituting the cardiovascular model 20 may be of the same type or different types.
  • the base end 20P is a tubular body having an opening 20OP on the base end side and connecting to the main branch portion 201 on the tip end side, and has a lumen 20L.
  • the fluid is supplied to the entire cardiovascular model 20 by supplying the fluid (simulated blood or contrast medium) while pressurizing it from the opening 20OP of the proximal end 20P. And spread.
  • the base end 20P is connected to the fluid supply device (not shown).
  • a fluid is an example of a liquid in the claims.
  • the coronary artery model 200 constituting the tip 20D has a main branch portion 201, a side branch portion 202, a connection portion 203, and a branch portion 204.
  • the main branch 201 simulates a major blood vessel in a coronary artery
  • the side branch 202 mimics a fine blood vessel extending from the main branch 201.
  • the main branch portion 201 is a tubular body having a lumen 201L
  • the side branch portion 202 is also a tubular body having a lumen 202L like the main branch portion 201.
  • the main branch portion 201 and the side branch portion 202 are bottomed tubular bodies each having an opening (not shown) at one end and a closed portion that is externally closed at the other end. ..
  • the term "externally closed” means that the ends are apparently closed and closed. That is, it does not mean that the fluid is functionally closed, and for example, it is possible to discharge the fluid from the communication hole 210, which will be described later, formed at the end thereof or the like.
  • the inner diameter of the lumen 201L of the main branch portion 201 is, for example, about 1 mm to 2 mm
  • the inner diameter of the lumen 202L of the side branch portion 202 is, for example, about 1 mm to 2 mm.
  • the thickness of the pipe wall of the main branch portion 201 is not particularly limited, but is, for example, 0.5 mm or more and 1 mm or less, and the thickness of the pipe wall of the side branch portion 202 is not particularly limited, but is, for example, 0. .1 mm or more and 0.5 mm or less.
  • the main branch portion 201 and the side branch portion 202 may be collectively referred to as "branch portions 201, 202", and the lumen 201L and the lumen 202L are collectively referred to as "lumen 201L, 202L”. May be called.
  • the detailed configuration of the main branch 201 will be described later.
  • connection portion 203 is a portion that connects one main branch portion 201 and the other branch portions 201, 202.
  • the lumen 201L of one main branch portion 201 and the lumens 201L, 202L of the other branch portions 201, 202 are connected in a communicating state.
  • This connection can be realized by various means, for example, it may be realized by fastening the branches 201 and 202 with an indwelling tool such as a clip, or by fixing the branches 201 and 202 with an adhesive. Alternatively, it may be realized by covering each branch portion 201, 202 with a synthetic resin.
  • the branch portion 204 is a portion in which one branch portion 201, 202 branches into one or a plurality of branch portions 201, 202, similar to an actual human body.
  • One branch portion 201, 202 and one or more branch portions 201, 202 may be connected by a connecting portion 203, or both may be integrally formed.
  • the fluid (simulated blood or contrast agent) flowing into the lumen 20L branches into the left coronary artery model 200LF and the right coronary artery model 200RT, respectively.
  • the lumen 201L of the main branch 201 is advanced toward the tip side. The fluid flows to the tips of each main branch 201 and each side branch 202 via the branch by the branch 204 on the way.
  • the fixing member 30 is a member for fixing each part of the cardiovascular model 20, that is, the main branch portion 201 and the side branch portion 202 to the surface 10S of the heart model 10 (specifically, the surface of the simulated myocardium 17). (See Fig. 2).
  • the shape of the fixing member 30 is not particularly limited, but may be, for example, a seal shape.
  • Examples of the material for forming the fixing member 30 include synthetic resins of soft materials having X-ray permeability (for example, polysaccharides such as PVA, silicon, polyurethane, and carrageenan).
  • the heart simulator 1 is provided with a plurality of fixing members 30. The installation position and the number of fixing members 30 can be arbitrarily determined.
  • the fixing member 30 is, for example, a portion where the external force and the pressure in the coronary artery model 200 are higher than those of other portions (connection portion 203 or bifurcation portion 204), or a portion located at the tip of the coronary artery model 200 (side branch portion 202 or main part). It is preferable that the branch portion 201 is arranged in each portion such as the tip portion). Further, the fixing member 30 is, for example, the entire surface of the cardiovascular model 20 (for example, the main branch portion 201) excluding the contact portion with the surface 10S of the heart model 10 (specifically, the surface of the simulated myocardium 17). It is preferable that it is arranged so as to cover the.
  • the cardiovascular model 20 While fixing the cardiovascular model 20 to the cardiac model 10 more reliably, the fluid flowing through the cardiovascular model 20 passes through the communication hole 210 described later formed in the cardiovascular model 20 and the surface 10S of the cardiac model 10 ( Specifically, this is to prevent the diffusion into the simulated myocardium 17).
  • the cardiovascular model 20 can be fixed to the surface 10S of the heart model 10 by the fixing member 30, so that the positional relationship between the heart model 10 and the cardiovascular model 20 can be maintained at a desired position. ..
  • FIG. 4 is an XZ cross-sectional view of the specific main branch portion 201X in the X1 portion of FIG.
  • FIG. 4 shows an enlarged cross section of the specific main branch portion 201X at the position of IV-IV in FIG. 3 (B).
  • the periphery of the communication hole 210 is enlarged and shown.
  • the stretching direction of the specific main branch portion 201X is aligned with the Z-axis direction, and the fixing member 30 is not shown.
  • the specific main branch portion 201X is an example of a simulated blood vessel body within the scope of claims.
  • the fluid (simulated blood vessel or contrast medium) supplied to the lumen 20L is branched from the proximal end to the tip of the specific main branch portion 201X through branching by the bifurcation portion 204. (See Fig. 1).
  • the proximal end portion which is one end of the specific main branch portion 201X, functions as a supply portion SP capable of supplying a fluid (simulated blood vessel or contrast medium) to the lumen 201L of the specific main branch portion 201X. More specifically, the supply portion SP is a portion where the branch portion 204 is located in the specific main branch portion 201X.
  • the lumen 201L of the specific main branch portion 201X is an example of "inside the simulated blood vessel body" in the claims, and the supply portion SP is an example of the supply portion in the claims.
  • the specific main branch portion 201X has a plurality of specific main branch portions 201X penetrating the pipe wall VW of the specific main branch portion 201X at its tip portion (X1 portion in FIG. 1) (in the present embodiment). , 9) communication holes 210.
  • the communication hole 210 is formed on the surface of the surface 201S of the specific main branch portion 201X on the surface 10S side (in other words, the simulated myocardium 17 side) of the heart model 10. That is, the communication hole 210 is opened so that the lumen 201L of the specific main branch portion 201X and the outside of the lumen 201L (in this embodiment, the simulated myocardium 17) communicate with each other.
  • the communication hole 210 means a hole that shifts from the closed state to the open state according to the pressure in the pipe of the specific main branch portion 201X.
  • the term "closed state” includes not only a state in which the communication hole 210 is completely closed, but also a state in which there is a gap to the extent that the fluid (particularly, the contrast medium) is not discharged.
  • the "open state” means a state in which the communication hole 210 is open to the extent that the fluid (particularly, the contrast medium) can be discharged.
  • the communication hole 210 is a linear slit. More specifically, in the XZ cross section of FIG. 4, the communication hole 210 (hereinafter, also appropriately referred to as “slit 210”) has a substantially V having one end TP1, the other end TP2, and a bent portion CP. It is formed in a character shape. Further, the slit 210 is formed so that the bent portion CP projects toward the tip end side (Z-axis negative direction) of the specific main branch portion 201X. In other words, the bent portion CP is located in the extending direction (Z-axis direction) of the specific main branch portion 201X and on the side opposite to the end portion (base end portion) where the supply portion SP of the specific main branch portion 201X is located.
  • the bent portion CP of the slit 210 projects toward the downstream in the flow direction of the fluid F (simulated blood MB or contrast agent CA). Further, in the present embodiment, the bent portion CP overlaps on the central axis OL of the specific main branch portion 201X.
  • the slit 210 thus formed functions as a valve that can be opened and closed.
  • the XZ cross section of FIG. 4 is an example of a cross section in a directional view (Y-axis direction view) in which the slit 210 penetrates the pipe wall VW.
  • the length from the end TP1 to the end TP2 in the slit 210 is not particularly limited, but the slit 210 can be opened and is inserted into the blood vessel. From the viewpoint of suppressing the entry of the catheter or the like into the slit 210, it is, for example, 0.05 mm or more and 1 mm or less. Further, the distance D between the bent portion CP and the end portion TP1 (end portion TP2) in the Z-axis direction is not particularly limited, but from the viewpoint of opening and closing the slit, the thickness of the pipe wall VW of the specific main branch portion 201X. It is preferably more than or equal to, for example, 0.5 mm or more and 6 mm or less.
  • the internal angle ⁇ in the bent portion CP is not particularly limited, but is, for example, 45 ° or more and 90 ° or less from the viewpoint of opening and closing the slit along the flow of the fluid.
  • the plurality of slits 210 are not particularly limited, but for example, as shown in FIG. 4, the distance Pi between the slit 210 and the slit 210 adjacent to the slit 210 (hereinafter referred to as “pitch Pi”). ) May be formed so as to become smaller (narrower) from the base end side to the tip end side of the specific main branch portion 201X.
  • the contrast medium CA is likely to spread over a wide area toward the tip side of the specific main branch portion 201X, and the X-ray fluoroscopic image obtained when the contrast medium is used is an actual clinical X-ray fluoroscopic image. It can be approximated by the appearance of the shade of the contrast image to be confirmed (for example, the appearance of the contrast medium spreading along the arteriole and then spreading into the venules and disappearing).
  • a slit 210 can be formed, for example, by a method of puncturing the tube wall VW of the specific main branch portion 201X with an injection needle or the like having a substantially V-shaped cross section.
  • FIG. 5 is a YZ cross-sectional view of the specific main branch portion 201X in the X1 portion of FIG. 1
  • FIG. 6 is an XY cross-sectional view of the specific main branch portion 201X in a part of the X1 portion of FIG.
  • FIG. 5A shows an enlarged specific main branch portion 201X at the position of VA-VA in FIGS. 4 and 6 (A) in which the slit 210 is closed.
  • FIG. 5B shows an enlarged specific main branch portion 201X at the position of VB-VB in FIG.
  • FIG. 6B shows the slit 210 in an open state.
  • 6 (A) shows the specific main branch 201X at the position of VIA-VIA in FIGS. 4 and 5 (A) in which the slit 210 is closed.
  • FIG. 6B shows an enlarged specific main branch portion 201X at the position of VIB-VIB in FIG. 5B, in which the slit 210 is in an open state.
  • the lumen 201L of the specific main branch portion 201X is filled with the fluid F containing the simulated blood MB and the contrast agent CA.
  • the fluid F supplied to the cardiovascular model 20 is supplied to the specific main branch portion 201X via the proximal end 20P, for example. That is, by increasing the supply amount of the fluid F (increasing the supply rate), the pressure P in the pipe of the specific main branch portion 201X increases, and by decreasing the supply amount of the fluid F (decreasing the supply rate), the specific main branch The in-pipe pressure P of the portion 201X decreases.
  • the “intra-tube pressure” is a simulation of human blood pressure, and for example, a pressure gauge can be connected to a specific main branch portion 201X for measurement.
  • the in-pipe pressure can be roughly calculated from the flow velocity in a hydrodynamic manner.
  • the fluid F supplied to the specific main branch portion 201X passes through the communication hole 210 described later and is absorbed by the simulated myocardium 17.
  • the fluid F absorbed by the simulated myocardium 17 is discharged to, for example, the lumen 10L, and further to the outside of the heart model 10.
  • the opening / closing mechanism of the slit 210 of the specific main branch portion 201X by raising and lowering the pressure P in the pipe of the specific main branch portion 201X will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the state in which the in-pipe pressure P of the specific main branch portion 201X is lowered is referred to as a "contracted state”
  • the state in which the in-pipe pressure P of the specific main branch portion 201X is increased is referred to as an "expanded state”. Called.
  • the slit 210 formed in the specific main branch portion 201X is in the closed state in the contracted state.
  • FIGS. 5A and 6A the slit 210 formed in the specific main branch portion 201X is in the closed state in the contracted state.
  • the flow rate V of the fluid F flowing through the cavity 201L of the specific main branch portion 201X increases and the in-pipe pressure P rises, which is specified.
  • the slit 210 formed in the main branch portion 201X is in an open state. This is because the specific main branch portion 201X is made of an elastic material, so that the periphery of the slit 210 is elastically deformed by the pressure P in the pipe and functions as a valve for opening and closing the slit 210.
  • the flow rate V of the fluid F in the contracted state (hereinafter, also referred to as “systolic flow rate Vs”) is, for example, 0.1 ml / sec or more and 0.6 ml / sec or less.
  • the in-pipe pressure P (hereinafter, also referred to as “systolic pressure Ps”) of the specific main branch portion 201X in the contracted state is, for example, 15 mmHg or more and 80 mmHg or less.
  • the flow rate V of the fluid F in the expanded state (hereinafter, also referred to as “diastolic flow rate Ve”) is, for example, 0.2 ml / sec or more and 1.3 ml / sec or less.
  • the in-pipe pressure P (hereinafter, also referred to as “diastolic pressure Pe”) of the specific main branch portion 201X in the expanded state is, for example, 20 mmHg or more, 450 mmHg or less, and further, 80 mmHg or more and 180 mmHg or less. That is, the value of the diastolic flow rate Ve is larger than the value of the systolic flow rate Vs, and the value of the diastolic pressure Pe is larger than the value of the systolic pressure Ps.
  • the slit 210 is formed in a substantially V shape. Therefore, in the expanded state, the periphery of the slit 210 is pushed down and expanded to the outside of the specific main branch portion 201X (specifically, the surface 10S of the heart model 10) by the diastolic pressure Pe, thereby causing the slit. The opening of 210 expands. When the opened opening is expanded again in the expanded state, it is released from the diastolic pressure Pe and contracts due to elastic deformation to return to the original closed state.
  • the slit 210 formed in the specific main branch portion 201X is in a closed state, and FIGS. As shown in A), the fluid F containing the contrast agent CA is difficult to be discharged to the outside.
  • the in-pipe pressure P of the specific main branch portion 201X is high (diastolic pressure Pe)
  • the slit 210 formed in the specific main branch portion 201X is in an open state, and FIGS. 5 (B) and 6 (B) are in the open state.
  • the fluid F containing the contrast agent CA is easily discharged from the opening to the outside.
  • the opening range of the slit 210 expands and the amount of fluid F discharged from the opening increases, and as the in-pipe pressure P decreases, the opening of the slit 210 opens.
  • the range is narrowed and the amount of fluid F discharged from the opening becomes smaller. Therefore, the contrast agent CA can be more finely diffused and discharged from the slit 210 that repeats the closed state / open state according to the contracted state / expanded state of the specific main branch portion 201X.
  • the appearance of the shading of the contrast image (diffusion and disappearance image of the contrast medium) in the X-ray fluoroscopic image obtained when the contrast medium is used can be made closer to the actual blood vessel.
  • the slit 210 is closed again. Therefore, when the heart simulator 1 and the cardiovascular model 20 are used in a wet state immersed in a fluid (water, physiological saline, etc.), the fluid or contrast agent CA that fills the periphery of the cardiovascular model 20 is removed from the slit 210. It is possible to suppress backflow into the fluid flow path (for example, the lumen 201L of the specific main branch portion 201X).
  • the state of diffusion of the contrast medium CA will be described with reference to FIG. 6 (B).
  • the specific main branch 201X of the present embodiment is arranged on the simulated myocardium 17 of the heart model 10. Therefore, the contrast medium CA discharged to the outside through the slit 210 flows into the simulated myocardium 17 of the heart model 10.
  • the simulated myocardium 17 since the simulated myocardium 17 is formed of a porous body, the simulated myocardium 17 serves as a diffusion flow path (buffer flow path) that further disperses the pressure and flow velocity of the contrast medium CA that has flowed in. Function.
  • the contrast medium CA is diffused and discharged in both the tip of the specific main branch portion 201X in the cardiovascular model 20 and the simulated myocardium 17 in the heart model 10.
  • the contrast agent CA can be diffused and discharged more finely. As a result, the appearance of the shading of the contrast image (diffusion and disappearance image of the contrast medium) in the X-ray fluoroscopic image obtained when the contrast medium is used can be made closer to the actual blood vessel.
  • the contrast is performed at the tip of the fluid flow path (the lumen 201L of the specific main branch 201X). It is possible to simulate the appearance of the shading of the contrast image (diffusion and disappearance image of the contrast medium) in the X-ray fluoroscopic image obtained when the agent is used.
  • the heart simulator 1 of the present embodiment includes a cardiovascular model 20 having a specific main branch portion 201X.
  • the specific main branch portion 201X is formed of an elastic material.
  • the specific main branch portion 201X has a slit 210 that penetrates the pipe wall VW of the specific main branch portion 201X.
  • the slit 210 is opened by elastically deforming the periphery of the slit 210 according to the pressure P in the pipe of the specific main branch portion 201X. That is, in the heart simulator 1 of the present embodiment, for example, the slit 210 can be opened by increasing the in-tube pressure P of the specific main branch portion 201X, and the slit 210 can be closed by decreasing the in-tube pressure P.
  • the fluid F (for example, the contrast agent CA) flowing through the specific main branch portion 201X is specified from the opening of the slit 210 according to the in-pipe pressure P of the specific main branch portion 201X. It can be diffused and discharged to the outside of the main branch portion 201X. Therefore, in the heart simulator 1 of the present embodiment, in the X-ray fluoroscopic image obtained when the contrast medium is used, the appearance of the shade of the contrast medium confirmed in the actual clinical X-ray fluoroscopic image (for example, for raising and lowering blood vessels). Accordingly, it is possible to simulate how the contrast medium diffuses into small blood vessels such as capillaries).
  • the diffused image of the contrast medium CA according to the increase / decrease of the intraductal pressure P of the specific main branch portion 201X is approximated to the contrast image observed in actual clinical practice.
  • a simulator can be provided.
  • the slit 210 is a linear slit. Further, in the XZ cross section of FIG. 4, the slit 210 has a substantially V-shape having a bent portion CP protruding in the extending direction (Z-axis direction) of the specific main branch portion 201X. Therefore, as the pressure P in the pipe of the specific main branch portion 201X rises and falls, the bent portion CP of the slit 210 is deformed and the opening range of the slit 210 is widened or narrowed.
  • the amount of the fluid F (for example, contrast agent CA) diffused and discharged from the opening of the slit 210 to the outside of the specific main branch portion 201X is adjusted according to the degree of increase / decrease of the pressure P in the pipe of the specific main branch portion 201X. can do. Therefore, according to the heart simulator 1 of the present embodiment, the diffused image of the contrast medium CA according to the degree of increase / decrease of the intraductal pressure P of the specific main branch portion 201X is approximated to the contrast image observed in actual clinical practice. It is possible to provide a heart simulator.
  • the specific main branch portion 201X has a supply portion SP at the base end portion.
  • the bent portion CP of the slit 210 projects toward the tip portion side. That is, in the heart simulator 1 of the present embodiment, the bent portion CP of the slit 210 protrudes toward the downstream in the flow direction of the fluid F. Therefore, according to the heart simulator 1 of the present embodiment, it is possible to provide a heart simulator that is similar to a contrast image in which a contrast medium is diffused along a blood flow direction as observed in actual clinical practice. can.
  • the heart simulator 1 of the present embodiment includes a simulated myocardium 17 in which the specific main branch portion 201X is arranged.
  • the slit 210 is formed on the surface of the simulated myocardium 17 side (the surface of the heart model 10 on the surface 10S side) of the surface 201S of the specific main branch portion 201X. That is, in the heart simulator 1 of the present embodiment, the contrast agent CA diffused from the slit 210 of the specific main branch portion 201X diffuses along the heart model 10. Therefore, according to the heart simulator 1 of the present embodiment, a contrast image in which the contrast agent diffuses along the surface of the simulated myocardium 17 (that is, the surface 10S of the heart model 10) as observed in actual clinical practice. It is possible to provide a heart simulator that is close to the above, and it is possible to improve the immersive feeling of the user of the heart simulator.
  • the slit 210 opens when the in-tube pressure P is 20 mmHg or more and 450 mmHg or less.
  • the slit 210 can be opened to diffuse and discharge the fluid F (for example, the contrast agent CA). Therefore, according to the heart simulator 1 of the present embodiment, it is possible to provide a heart simulator that approximates a contrast image of a coronary artery as observed in actual clinical practice.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a cardiovascular model in the heart simulator of the second to fifth embodiments.
  • the shapes and structures of the specific main branch portion 201X and the communication hole 210 are changed from the first embodiment.
  • labels A to D are attached to the vertical axis.
  • the drawings shown in the rows A to D of the label, the specific main branch portion and the communication hole of the second to fifth embodiments are enlarged and shown.
  • the horizontal axis is labeled with an expanded state and a contracted state.
  • Second embodiment In the column of the contracted state of FIG. 7A, the specific main branch portion 201Xa in the portion corresponding to the portion shown in the broken line frame of FIG. 4 in which the slit 210a is in the closed state is the specific main branch portion 201Xa. XZ cross section is shown. In the column of the expanded state of FIG. 7A, a YZ cross section of the specific main branch portion 201Xa in which the slit 210a is opened is shown. In the heart simulator of the second embodiment, the cardiovascular model 20a has the specific main branch portion 201Xa instead of the specific main branch portion 201X of the first embodiment, and the specific main branch portion 201Xa of the present embodiment has the specific main branch portion 201Xa. , The shape of the slit 210a is substantially U-shaped, which is different from the specific main branch portion 201X of the first embodiment.
  • the slit 210a of the second embodiment has one end TP1, the other end TP2, and a bent portion CPa. It is formed in a substantially U-shape having and. Similar to the slit 210 of the first embodiment, the slit 210a of the present embodiment is formed so that the bent portion CPa projects toward the tip end side (Z-axis negative direction) of the specific main branch portion 201Xa. Therefore, as shown in the column of the expanded state of FIG. 7A, in the expanded state of the specific main branch portion 201Xa, the periphery of the slit 210a is elastically deformed by the diastolic pressure Pe, and the specific main branch is deformed.
  • the opening of the slit 210a is expanded by being pushed down and expanded to the outside of the portion 201Xa. Further, the opened opening in the expanded state returns to the original closed state when the contracted state is reached again.
  • any shape can be adopted as the shape of the bent portion CPa in the slit 210a.
  • the heart simulator of the second embodiment has the same effect as that of the first embodiment.
  • the slit 210b of the third embodiment has a substantially I-shape having one end TP1 and the other end TP2. It is formed in a shape. Therefore, as shown in the column of the expanded state in FIG. 7B, in the expanded state of the specific main branch portion 201Xb, the periphery of the slit 210b is elastically deformed by the diastolic pressure Pe, and the specific main branch is deformed. The opening of the slit 210b is expanded by being pushed down and expanded to the outside of the portion 201Xb. Further, the opened opening in the expanded state returns to the original closed state when the contracted state is reached again.
  • the communication hole 210 has a substantially V-shape having a bent portion CP protruding toward the tip end portion of the specific main branch portion 201X. It has the same effect except for the effect it plays.
  • the communication hole 210c of the fourth embodiment is a through hole that closes due to the elasticity of the specific main branch portion 201Xc in the contracted state and opens in the expanded state (FIG. 7 (C)). See the contracted / expanded column). That is, in the expanded state of the specific main branch portion 201Xc, the communication hole 210c is elastically deformed by the diastolic pressure Pe around the communication hole 210c and expanded to the outside of the communication hole 210c, whereby the communication hole 210c is expanded. The opening expands. Further, the opened opening in the expanded state returns to the original closed state when the contracted state is reached again.
  • the communication hole 210 has a substantially V-shape having a bent portion CP protruding toward the tip end portion of the specific main branch portion 201X. It has the same effect except for the effect it plays.
  • the specific main branch portion 201Xd in which the communication hole 210d is in the closed state and corresponds to the portion shown in the broken line frame of FIG. 4 is the specific main branch portion.
  • An XZ cross section of 201Xd is shown.
  • a YZ cross section of the specific main branch portion 201Xd in which the communication hole 210d is open is shown.
  • the cardiovascular model 20d has a specific main branch portion 201Xd instead of the specific main branch portion 201X of the first embodiment, and the specific main branch portion 201Xd has a communication hole 210d. Is different from the specific main branch portion 201X of the first embodiment in that it has a through hole in addition to the partially formed slit.
  • the communication hole 210d of the fifth embodiment has one end TP1, the other end TP2, and a bent portion. It is composed of a substantially V-shaped first peripheral edge having a CP1 and a substantially U-shaped second peripheral edge having an end portion TP1, an end portion TP2, and a bent portion CP2.
  • the communication hole 210d is slit-shaped in the vicinity of the ends TP1 and TP2, and has a through hole between the first peripheral edge and the second peripheral edge.
  • the communication hole 210d is a through hole that closes between the first peripheral edge and the second peripheral edge due to the elasticity of the specific main branch portion 201Xd in the contracted state and opens in the expanded state (FIG.
  • the communication hole 210d is formed so that the bent portion CP1 and the bent portion CP2 project toward the tip end side (Z-axis negative direction) of the specific main branch portion 201Xd. .. Therefore, as shown in the column of the expanded state in FIG. 7 (D), in the expanded state of the specific main branch portion 201Xd, the periphery of the communication hole 210d is elastically deformed by the diastolic pressure Pe, and the specific main branch is specified. The opening of the communication hole 210d is expanded by being pushed down and expanded to the outside of the branch portion 201Xd. Further, the opened opening in the expanded state returns to the original closed state when the contracted state is reached again.
  • the heart simulator of the fifth embodiment has the same effect as that of the first embodiment.
  • the blood vessel model may be the cardiovascular model 20.
  • the blood vessel model may be a cerebrovascular model, a liver blood vessel model, or a lower limb blood vessel model in addition to the cardiovascular model.
  • the communication holes 210 of the present embodiment can be formed in these blood vessel models.
  • the heart model 10 does not have to include the simulated epicardium 18.
  • the cardiovascular model 20 may include a model simulating a vein in addition to the coronary artery model 200. Further, the cardiovascular model 20 includes a main branch portion 201, a side branch portion 202, a connection portion 203, and a branch portion 204, but the present invention is not limited to this, and each configuration other than the main branch portion 201 is omitted. You may. For example, the side branch portion 202 may be omitted and the main branch portion 201 may be composed of only one main branch portion. It may be configured. Further, for example, the coronary artery model 200 may be configured by omitting the branch portion 204 and using the main branch portion 201 without the branch portion 204.
  • the proximal end 20P of the cardiovascular model 20 may be connected to, for example, the cardiac model 10.
  • the behavior of the heart model 10 and the dispersion timing of the fluid F from the specific main branch portion 201X of the cardiovascular model 20 can be approximated to the actual human body.
  • the proximal end 20P of the cardiovascular model 20 is not limited to the cardiac model 10, and may be connected to another biological model.
  • the communication hole 210 is formed only in the specific main branch portion 201X, but the present invention is not limited to this.
  • the communication hole 210 of the present embodiment may be formed in one or more of the other main branch 201 and side branch 202, the main branch 201 and side branch 202 of the right coronary artery model 200RT, and the above veins. good.
  • the communication hole 210 is formed on the tip end side of the specific main branch portion 201X, but the present invention is not limited to this, and the communication hole 210 may be formed on the proximal end side of the specific main branch portion 201X. good. Even in such a configuration, in the X-ray fluoroscopic image, it is possible to simulate a small blood vessel such as a capillary connected to the proximal end side of the specific main branch portion 201X.
  • the communication hole 210 is not limited to a shape such as a substantially V-shape or a substantially U-shape, and may have another shape such as a wave shape, a star shape, or a keyhole shape.
  • the communication hole 210 may not be formed on the surface of the specific main branch portion 201X on the simulated myocardial 17 side. Further, the formation position of the communication hole 210 is not particularly limited, and may be formed so as to overlap on a plurality of lines parallel to the central axis OL as in the above embodiment, or may be formed randomly. ..
  • the specific main branch portion 201X is formed with a communication hole 210 having one type of shape, but the specific main branch portion 201X is not limited to this, and the specific main branch portion 201X has a plurality of types of communication holes 210. It may be formed by combining them.
  • Heart simulator 10 Heart model 16: Balloon 17: Simulated myocardium 18: Simulated epicardial membrane 20: Cardiovascular model 20D: Tip 20P: Base ends 20a, 20b, 20c, 20d: Cardiovascular model 30: Fixing member 200: Coronary artery model 200LF: Left coronary artery model 200RT: Right coronary artery model 201: Main branch part 201X, 201Xa, 201Xb, 201Xc, 201Xd: Specific main branch part 202: Side branch part 203: Connection part 204: Branch part 210, 210a, 210b, 210c , 210d: Communication hole 210, 210a: Slit CA: Contrast agent SP: Supply part VW: Tube wall

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Abstract

模擬血管の管内圧力の昇降に応じた造影剤の拡散像を、臨床上での造影剤の拡散像に近似させた血管モデルを提供する。 弾性材料により形成された模擬血管本体を備える血管モデルである。模擬血管本体は、模擬血管本体の管壁を貫通する連通孔を有する。連通孔は、連通孔の周辺が、模擬血管本体の管内圧力に応じて弾性変形することにより開口する。

Description

血管モデル
　本明細書に開示される技術は、血管モデルに関する。
　臨床でのカテーテル等を用いた治療または検査を模擬するために、実際の血管を模した血管モデル（模擬血管等）を備えたシミュレータが使用されている。
　臨床でのカテーテル等を用いた治療または検査では、血流速度や血液の粘性といった循環動態や、血管の閉塞状態等を把握するために、血管造影が用いられることがある。血管造影では、血管内に挿入されたカテーテルからＸ線透過度の低い造影剤を注入して、Ｘ線撮影を行う。術者は、得られたＸ線透視画像（静止画像または動画像、「シネ画像」とも呼ばれる）におけるコントラストの変化から、造影剤の流れの様子を観察することで、循環動態や血管状態を目視にて確認することができる。
　血管モデルを使用したＸ線透視画像における造影剤の流れの様子を、実際の臨床上で確認される造影剤の流れの様子と近似させるべく、種々の血管モデルが提案されている。例えば、血管モデルと実際の人体との構造の違いにより、血管モデルを使用したＸ線透視画像にのみ造影剤が撮像される部分において、当該造影剤の濃度がＸ線透視画像に撮像されない濃度になるまで当該造影剤を希釈することにより、臨床上の造影剤の拡散像を模擬した血管モデル（模擬人体）が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２－６８５０５号公報
　実際の臨床上では、動脈等の比較的太い血管の他、毛細血管等の比較的細い血管が存在する。血管を流れる造影剤は、例えば、心臓の収縮動作により血圧（血管の管内圧力）が上昇した状態において、当該細い血管へ流入しやすく、また、心臓の拡張動作により血圧が下降した状態において、当該細い血管へ流入しにくくなる傾向がある。換言すれば、臨床上での造影剤の拡散像では、血圧が上昇した状態において、当該細い血管は撮像されやすく、また、血圧が下降した状態において、当該細い血管は撮像されにくい傾向がある。このため、血管モデルにおいても、模擬血管の管内圧力の昇降に応じた造影剤の拡散像を、上記臨床上での造影剤の拡散像に近似させることが要求されている。
　本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。この技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本明細書に開示される血管モデルは、弾性材料により形成された模擬血管本体を備える血管モデルであって、前記模擬血管本体は、前記模擬血管本体の管壁を貫通する連通孔を有し、前記連通孔は、前記連通孔の周辺が、前記模擬血管本体の管内圧力に応じて弾性変形することにより開口する。すなわち、本血管モデルでは、例えば、模擬血管本体の管内圧力を上昇させることにより連通孔を開口させ、当該管内圧力を下降させることにより連通孔を閉口させることができる。換言すれば、本血管モデルでは、模擬血管本体の管内圧力に応じて、模擬血管本体を流れる流体（例えば、造影剤）を、連通孔の開口から模擬血管本体の外部へ拡散、排出させることができる。このため、本血管モデルでは、造影剤使用時に得られるＸ線透視画像において、実際の臨床上のＸ線透視画像で確認される造影剤の濃淡の様子（例えば、血圧の昇降に応じて、毛細血管等の細い血管に造影剤が拡散する様子）を模擬することができる。従って、本血管モデルによれば、模擬血管本体の管内圧力の昇降に応じた造影剤の拡散像を、実際の臨床上で観察される造影像に近似させた血管モデルを提供することができる。
（２）上記血管モデルにおいて、前記連通孔は、線状のスリットであり、前記管壁を貫通する方向視において、前記スリットは、前記模擬血管本体の延伸方向に突出する屈曲部を有する略Ｖ字形状または略Ｕ字形状を有する構成としてもよい。本構成が採用された血管モデルでは、模擬血管本体の管内圧力が昇降することにより、スリットの屈曲部が変形してスリットの開口範囲が広がり、または、狭まる。すなわち、模擬血管本体の管内圧力の昇降の程度に応じて、スリットの開口から模擬血管本体の外部へ拡散、排出される流体（例えば、造影剤）の量を調節することができる。このため、本構成が採用された血管モデルによれば、模擬血管本体の管内圧力の昇降の程度に応じた造影剤の拡散像を、実際の臨床上で観察される造影像に近似させた血管モデルを提供することができる。
（３）上記血管モデルにおいて、前記模擬血管本体は、その一方の端部に、前記模擬血管本体の内部に液体を供給可能な供給部分を有し、前記スリットの前記屈曲部は、前記延伸方向における前記供給部分が位置する端部と反対側に位置する端部側に突出している構成としてもよい。すなわち、本構成における血管モデルでは、スリットの屈曲部が液体の流れ方向の下流に向かって突出している。このため、本構成が採用された血管モデルによれば、実際の臨床上で観察されるような、血液の流れ方向に沿って造影剤が拡散する造影像に近似させた血管モデルを提供することができる。
（４）上記血管モデルにおいて、前記血管モデルは、さらに、前記模擬血管本体が配置された模擬心筋を備え、前記連通孔は、前記模擬血管本体の表面のうち、前記模擬心筋側の表面に形成されている構成としてもよい。すなわち、本構成における血管モデルでは、模擬血管本体の連通孔から拡散された造影剤は、模擬心筋に沿って拡散する。このため、本構成が採用された血管モデルによれば、実際の臨床上で観察されるような、模擬心筋の表面に沿って造影剤が拡散する造影像に近似させた血管モデルを提供することができるとともに、血管モデルの利用者の没入感を向上させることができる。
（５）上記血管モデルにおいて、前記血管モデルは、心臓血管モデルであり、前記連通孔は、前記管内圧力が、２０ｍｍＨｇ以上、４５０ｍｍＨｇ以下であるとき開口する構成としてもよい。当該管内圧力の範囲は、動脈血圧のうち収縮期血圧（心臓から拍出された血液が冠動脈壁に与える圧力）の一般的な値に近似する。実際の臨床上では、心臓から拍出される血液は、収縮期には収縮期血圧により、毛細血管等の比較的細い血管に十分に行き渡る。このため、実際の臨床上においても、収縮期の造影像では、拡張期と比較して、毛細血管等の細い血管がより鮮明に観察される。本構成が採用された血管モデルでは、管内圧力が、収縮期血圧と同等の値であるとき、連通孔が開口して流体（例えば、造影剤）を拡散、排出させることができる。従って、本構成が採用された血管モデルによれば、実際の臨床上で観察されるような、冠動脈の造影像に近似させた血管モデルを提供することができる。
　なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、血管モデル、血管モデルを備えるトレーニングキット、血管モデルを備えるシミュレータ、それらの製造方法等の形態で実現することができる。
第１実施形態における心臓シミュレータの説明図 図１に示す心臓シミュレータの説明図 図１及び２に示す心臓シミュレータのＸＹ断面図 図１に示すＸ１部における特定主枝部のＸＺ断面図 図１に示すＸ１部における特定主枝部のＹＺ断面図 図１に示すＸ１部の一部における特定主枝部のＸＹ断面図 第２～５実施形態の心臓シミュレータにおける心臓血管モデルの説明図表
Ａ．第１実施形態：
Ａ－１．心臓シミュレータの構成：
　図１および図２は、第１実施形態における心臓シミュレータの説明図である。図３（Ａ）は、図２のＡ１－Ａ１線における心臓シミュレータのＸＹ断面図であり、図３（Ｂ）は、図２のＡ２－Ａ２線における心臓シミュレータのＸＹ断面図である。図３（Ａ）および（Ｂ）では、図示の便宜上、心臓モデル１０の一部分の拡大断面を表すとともに、心臓モデル１０の表面１０Ｓ（より具体的には、後述の模擬心筋１７の表面）に配置された心臓血管モデル２０の一枝（一部分）のみを表している。なお、各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が図示されている。Ｘ軸は心臓モデル１０の左右方向（幅方向）に対応し、Ｚ軸は心臓モデル１０の高さ方向に対応し、Ｙ軸は心臓モデル１０の奥行き方向に対応する。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を「基端側」とも呼び、基端側の端部を「基端部」とも呼ぶ。同様に、Ｚ軸負方向を「先端側」とも呼び、先端側の端部を「先端部」とも呼ぶ。なお、本実施形態において、心臓血管モデル２０は、心臓に血液を供給するための血管である冠動脈を模擬した形状のみを図示しており、静脈の図示を省略している。心臓シミュレータ１は、特許請求の範囲における血管モデルの一例である。また、図１および図２では、便宜的に、後述の模擬心外膜１８の図示を省略している。
　心臓シミュレータ１は、心臓と心臓の表面を巡る血管を再現するシミュレータである。本実施形態において、心臓シミュレータ１は、心臓モデル１０と心臓血管モデル２０と固定部材３０とを備えている。より具体的には、心臓シミュレータ１は、心臓モデル１０と、心臓モデル１０の表面１０Ｓに配置された心臓血管モデル２０と、心臓血管モデル２０を心臓モデル１０の表面１０Ｓに固定するための固定部材３０とにより構成されている。このような心臓シミュレータ１によれば、心臓血管モデル２０に対して造影剤を使用した際に得られるＸ線透視画像において、実際の臨床上でのＸ線透視画像で確認される造影剤の濃淡の様子を模擬することができる。
　図１および図２を用いて、心臓モデル１０の構成について説明する。心臓モデル１０は、実際の心臓を模擬した外形を有している。心臓モデル１０は、例えば、実際の心室を模擬するように略球体状に形成することができる。また、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、心臓モデル１０は、実際の心臓により近似させるために、バルーン１６と模擬心筋１７との２層構造を有している。バルーン１６は、心臓モデル１０の最も内側に配置された球状体であり、内腔１０Ｌを有している。バルーン１６の形成材料としては、弾性を有するゴムや、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等の合成樹脂材料等を挙げることができる。模擬心筋１７は、バルーン１６の表面を覆っている。模擬心筋１７の形成材料は、心臓血管モデル２０に形成された後述の連通孔２１０から分散された造影剤をさらに分散させる拡散流路（緩衝流路）として機能させる観点から、多孔体とすることができる。また、模擬心筋１７は、心臓モデル１０の拍動動作（拡張および収縮動作）によって、バルーン１６の内腔１０Ｌにおける体積の増減に追従可能なように、伸縮性のある材料で形成されうる。模擬心筋１７の形成材料としては、例えば、ナイロン不織布等の不織布や、ポリウレタンフォーム、ポリアミドフォーム、ポリエチレンフォーム、シリコンフォーム、ゴムスポンジ等の発泡体により形成された、複数の細孔を有する多孔質体や、Ｘ線透過性を有する軟性素材（例えば、ＰＶＡ、シリコン等）の合成樹脂等を挙げることができる。
　心臓モデル１０は、さらに、模擬心外膜１８を備えていてもよい。模擬心外膜１８は、心臓モデル１０の表面１０Ｓを覆う膜状の部材である。模擬心外膜１８は、心臓モデル１０の拍動動作（拡張および収縮動作）によって、バルーン１６の内腔１０Ｌにおける体積の増減に追従することによって、心臓血管モデル２０が心臓モデル１０（より具体的には、模擬心筋１７）から離脱することを抑制可能なように、伸縮性のある材料で形成されうる。模擬心外膜１８は、例えば、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えば、ＰＶＡ、シリコン等）により形成された袋状の部材である。模擬心外膜１８の内面と心臓モデル１０の表面１０Ｓとの間の空間には、上述した心臓血管モデル２０（血管モデル）が収容されている。なお、模擬心外膜１８には、心臓血管モデル２０に形成された後述の連通孔２１０から排出された造影剤や模擬血液を排出するための排出口が形成されていてもよい。排出口は、模擬心外膜１８のうち、心臓モデル１０の先端側（心尖部）の近傍等に設けられていてもよい。
　心臓モデル１０は、例えば、心臓モデル１０の内腔１０Ｌに流体の送出を行うことで心臓モデル１０を拡張させ、心臓モデル１０の内腔１０Ｌの流体の吸出を行うことで心臓モデル１０を収縮させることにより、実際の心臓の拍動を模擬することができる。
　図１および図３を用いて、心臓血管モデル２０の構成について説明する。心臓血管モデル２０は、心臓モデル１０の表面１０Ｓに配置されている。より具体的には、心臓血管モデル２０は、模擬心筋１７上に配置されている。心臓血管モデル２０は、基端２０Ｐが上行大動脈の一部を模擬した形状に形成され、先端２０Ｄが左右の冠動脈を模擬した形状に形成されている。以降、心臓血管モデル２０のうち、左冠動脈を模擬した部分を左冠動脈モデル２００ＬＦとも呼び、右冠動脈を模擬した部分を右冠動脈モデル２００ＲＴとも呼ぶ。また、左冠動脈モデル２００ＬＦと右冠動脈モデル２００ＲＴとを総称して、冠動脈モデル２００とも呼ぶ。
　心臓血管モデル２０を構成する基端２０Ｐおよび先端２０Ｄの形成材料は、Ｘ線透過性を有する弾性材料であれば、特に限定されない。当該弾性材料のヤング率は、実際の血管が有する弾性に近似させる観点から、例えば、１０ｋＰａ以上、２００ｋＰａＧＰａ以下程度とすることができる。当該弾性材料として、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、シリコン等の合成樹脂、コラーゲン等を挙げることができる。なお、心臓血管モデル２０を構成する各部材の形成材料は、互いに同じ種類であってもよく、また、異なる種類であってもよい。
　基端２０Ｐは、基端側に開口部２０ＯＰを有し、先端側において主枝部２０１に接続する管状体であり、内腔２０Ｌを有している。なお、心臓血管モデル２０を備える心臓シミュレータ１の使用時には、基端２０Ｐの開口部２０ＯＰから、流体（模擬血液や造影剤）を加圧しながら供給することにより、当該流体を心臓血管モデル２０全体へと拡散させる。本実施形態において、基端２０Ｐは、上記流体の供給装置（図示せず）に接続されている。流体は、特許請求の範囲における液体の一例である。
　先端２０Ｄを構成する冠動脈モデル２００は、主枝部２０１と、側枝部２０２と、接続部２０３と、分岐部２０４とを有している。主枝部２０１は、冠動脈における主要な血管を模擬しており、側枝部２０２は、主枝部２０１から伸びる微細な血管を模擬している。図３（Ａ）に示すように、主枝部２０１は、内腔２０１Ｌを有する管状体であり、側枝部２０２も、主枝部２０１と同様に、内腔２０２Ｌを有する管状体である。より具体的には、主枝部２０１および側枝部２０２は、それぞれ、一端に開口部（図示せず）を有し、他端に外形上閉塞している閉塞部を有する有底管状体である。本明細書において、「外形上閉塞している」とは、見かけ上において、端部が閉ざされ塞がれていることを意味する。すなわち、機能的に閉塞していることを意味するものではなく、例えば、当該端部等に形成された後述の連通孔２１０から流体を排出することが可能である。主枝部２０１の内腔２０１Ｌの内径は、例えば、１ｍｍ～２ｍｍ程度であり、側枝部２０２の内腔２０２Ｌの内径は、例えば、１ｍｍ～２ｍｍ程度である。また、主枝部２０１の管壁の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以下であり、側枝部２０２の管壁の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下である。なお、以下の説明において、主枝部２０１と側枝部２０２とをまとめて「枝部２０１，２０２」と呼ぶことがあり、内腔２０１Ｌと内腔２０２Ｌとをまとめて「内腔２０１Ｌ，２０２Ｌ」と呼ぶことがある。なお、主枝部２０１の詳細構成については、後で説明する。
　接続部２０３は、一の主枝部２０１と、他の枝部２０１，２０２とを接続する部分である。接続部２０３において、一の主枝部２０１の内腔２０１Ｌと、他の枝部２０１，２０２の内腔２０１Ｌ，２０２Ｌとは、連通させた状態で接続されている。この接続は種々の手段で実現でき、例えば、各枝部２０１，２０２をクリップ等の留置具で留めることで実現してもよく、各枝部２０１，２０２を接着剤で固定することで実現してもよく、各枝部２０１，２０２を合成樹脂で覆うことで実現してもよい。
　分岐部２０４は、実際の人体と同様に、一の枝部２０１，２０２が、一または複数の枝部２０１，２０２へと分岐する部分である。一の枝部２０１，２０２と、一または複数の枝部２０１，２０２とは、接続部２０３によって接続されていてもよく、また、両者が一体的に形成されていてもよい。
　図１において矢印で示すように、心臓血管モデル２０の基端２０Ｐにおいて、内腔２０Ｌに流入した流体（模擬血液や造影剤）は、左冠動脈モデル２００ＬＦと右冠動脈モデル２００ＲＴとにそれぞれ分岐し、各冠動脈モデル２００ＬＦ，２００ＲＴにおいて、主枝部２０１の内腔２０１Ｌを先端側に向かって進む。流体は、途中、分岐部２０４による分岐を経て、各主枝部２０１および各側枝部２０２の先端まで流れる。
　固定部材３０は、心臓モデル１０の表面１０Ｓ（具体的には、模擬心筋１７の表面）に対して、心臓血管モデル２０の各部、すなわち、主枝部２０１および側枝部２０２を固定するための部材である（図２参照）。固定部材３０の形状は、特に限定されないが、例えば、シール状とすることができる。固定部材３０の形成材料としては、例えば、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えば、ＰＶＡ、シリコン、ポリウレタン、カラギナンなどの多糖類等）等を挙げることができる。図２に示すように、心臓シミュレータ１には、複数の固定部材３０が設けられている。なお、固定部材３０の設置位置や、設置個数は任意に決定することができる。固定部材３０は、例えば、外力および冠動脈モデル２００における圧力が他の部位と比べて高い部分（接続部２０３や分岐部２０４）や、冠動脈モデル２００の先端に位置する部分（側枝部２０２や、主枝部２０１の先端部）等の各部に配置されることが好ましい。また、固定部材３０は、例えば、心臓血管モデル２０（例えば、主枝部２０１）のうち、心臓モデル１０の表面１０Ｓ（具体的には、模擬心筋１７の表面）との接触部分を除く表面全体を覆うように配置されることが好ましい。心臓血管モデル２０をより確実に心臓モデル１０へと固定しつつ、心臓血管モデル２０を流れる流体が、心臓血管モデル２０に形成された後述の連通孔２１０を介して、心臓モデル１０の表面１０Ｓ（具体的には、模擬心筋１７）へと拡散することを妨げないようにするためである。心臓シミュレータ１では、固定部材３０によって、心臓モデル１０の表面１０Ｓに対して心臓血管モデル２０を固定することができるため、心臓モデル１０と心臓血管モデル２０との位置関係を所望の位置に維持できる。
Ａ－２．主枝部２０１の詳細構成：
　冠動脈モデル２００における主枝部２０１のうちの一の主枝部２０１（以下、「特定主枝部２０１Ｘ」と呼ぶ）の詳細構成について説明する。図４は、図１のＸ１部における特定主枝部２０１ＸのＸＺ断面図である。図４には、図３（Ｂ）のＩＶ－ＩＶの位置における特定主枝部２０１Ｘの断面が拡大されて示されている。図４の下段（破線枠内）には、連通孔２１０の周辺が拡大されて示されている。図４では、便宜的に、特定主枝部２０１Ｘの延伸方向をＺ軸方向に一致させており、固定部材３０の図示を省略している。なお、特定主枝部２０１Ｘは、特許請求の範囲における模擬血管本体の一例である。
　上述したように、心臓血管モデル２０の基端２０Ｐにおいて、内腔２０Ｌに供給された流体（模擬血管や造影剤）は、分岐部２０４による分岐を経て、特定主枝部２０１Ｘの基端から先端まで流れる（図１参照）。換言すれば、特定主枝部２０１Ｘの一方の端部である基端部は、特定主枝部２０１Ｘの内腔２０１Ｌに流体（模擬血管や造影剤）を供給可能な供給部分ＳＰとして機能する。より具体的には、供給部分ＳＰは、特定主枝部２０１Ｘにおいて分岐部２０４が位置する部分である。特定主枝部２０１Ｘの内腔２０１Ｌは、特許請求の範囲における「模擬血管本体の内部」の一例であり、供給部分ＳＰは、特許請求の範囲における供給部分の一例である。
　図３（Ｂ）および図４に示すように、特定主枝部２０１Ｘは、その先端部（図１のＸ１部）において、特定主枝部２０１Ｘの管壁ＶＷを貫通する複数（本実施形態では、９個）の連通孔２１０を有している。本実施形態において、連通孔２１０は、特定主枝部２０１Ｘの表面２０１Ｓのうち、心臓モデル１０の表面１０Ｓ側（換言すれば、模擬心筋１７側）の表面に形成されている。すなわち、連通孔２１０は、特定主枝部２０１Ｘの内腔２０１Ｌと内腔２０１Ｌの外部（本実施形態において、模擬心筋１７）とが連通するように開口する。本明細書において、連通孔２１０とは、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力に応じて、閉口状態から開口状態へと移行する孔を意味する。本明細書において、「閉口状態」とは、連通孔２１０が完全に閉鎖している状態に限らず、流体（特には、造影剤）が排出されない程度に隙間を有している状態を含むことを意味し、「開口状態」とは、連通孔２１０が、流体（特には、造影剤）が排出可能な程度に開口している状態を意味する。
　本実施形態において、連通孔２１０は、線状のスリットである。より具体的には、図４のＸＺ断面において、連通孔２１０（以下適宜「スリット２１０」とも呼ぶ）は、一方の端部ＴＰ１と、他方の端部ＴＰ２と、屈曲部ＣＰとを有する略Ｖ字形状に形成されている。また、スリット２１０は、屈曲部ＣＰが、特定主枝部２０１Ｘの先端側（Ｚ軸負方向）に突出するよう形成されている。換言すれば、屈曲部ＣＰは、特定主枝部２０１Ｘの延伸方向（Ｚ軸方向）であって、特定主枝部２０１Ｘの供給部分ＳＰが位置する端部（基端部）と反対側に位置する端部（先端部）側に突出している。すなわち、スリット２１０の屈曲部ＣＰは、流体Ｆ（模擬血液ＭＢや造影剤ＣＡ）の流れ方向の下流に向かって突出している。また、本実施形態において、屈曲部ＣＰは、特定主枝部２０１Ｘの中心軸ＯＬ上に重なっている。このように形成されたスリット２１０は、開閉可能な弁として機能する。なお、図４のＸＺ断面は、スリット２１０が管壁ＶＷを貫通する方向視（Ｙ軸方向視）における断面の一例である。
　スリット２１０における端部ＴＰ１から端部ＴＰ２までの長さ（具体的には、スリット２１０に沿った長さ）は、特に限定されないが、スリット２１０が開口可能であり、かつ、血管内に挿入されたカテーテル等がスリット２１０に進入することを抑制する観点から、例えば、０．０５ｍｍ以上、１ｍｍ以下である。また、Ｚ軸方向における、屈曲部ＣＰと端部ＴＰ１（端部ＴＰ２）との間の距離Ｄは、特に限定されないが、スリットを開閉させる観点から、特定主枝部２０１Ｘの管壁ＶＷの厚さ以上であることが好ましく、例えば、０．５ｍｍ以上、６ｍｍ以下である。また、屈曲部ＣＰにおける内角θαは、特に限定されないが、流体の流れに沿ってスリットを開閉させる観点から、例えば、４５°以上、９０°以下である。また、複数のスリット２１０は、特に限定されないが、例えば、図４に示されるように、スリット２１０と、当該スリット２１０に隣接するスリット２１０との間の間隔Ｐｉ（以下、「ピッチＰｉ」と呼ぶ）が、特定主枝部２０１Ｘの基端側から先端側へ向かうほど小さく（狭く）なるよう形成されていてもよい。このような構成とすることにより、特定主枝部２０１Ｘの先端側ほど造影剤ＣＡが広範囲に拡散しやすく、造影剤使用時に得られるＸ線透視画像において、実際の臨床上のＸ線透視画像で確認される造影像の濃淡の様子（例えば、造影剤が細動脈に沿って拡がったのち細静脈に拡散して消える様子）により近似させることができる。このようなスリット２１０は、例えば、略Ｖ字形状の断面を有する注射針等で、特定主枝部２０１Ｘの管壁ＶＷを穿刺する方法等により形成することができる。
Ａ－３．心臓シミュレータ１の動作：
　図５および図６を用いて、本実施形態の心臓シミュレータ１の動作について説明する。図５は、図１のＸ１部における特定主枝部２０１ＸのＹＺ断面図であり、図６は、図１のＸ１部の一部における特定主枝部２０１ＸのＸＹ断面図である。図５（Ａ）には、図４および図６（Ａ）のＶＡ－ＶＡの位置における特定主枝部２０１Ｘであって、スリット２１０が閉口状態である特定主枝部２０１Ｘが拡大されて示されている。図５（Ｂ）には、図６（Ｂ）のＶＢ－ＶＢの位置における特定主枝部２０１Ｘであって、スリット２１０が開口状態である特定主枝部２０１Ｘが拡大されて示されている。図６（Ａ）には、図４および図５（Ａ）のＶＩＡ－ＶＩＡの位置における特定主枝部２０１Ｘであって、スリット２１０が閉口状態である特定主枝部２０１Ｘが拡大されて示されている。図６（Ｂ）には、図５（Ｂ）のＶＩＢ－ＶＩＢの位置における特定主枝部２０１Ｘであって、スリット２１０が開口状態である特定主枝部２０１Ｘが拡大されて示されている。なお、図５では、便宜的に、心臓モデル１０および固定部材３０の図示を省略しており、図６では、便宜的に、固定部材３０の図示を省略している。また、各図において、特定主枝部２０１Ｘの内腔２０１Ｌには、模擬血液ＭＢと造影剤ＣＡとを含む流体Ｆが満たされている。
　心臓血管モデル２０に供給する流体Ｆは、例えば、基端２０Ｐを介して特定主枝部２０１Ｘへと供給される。すなわち、流体Ｆの供給量を大きく（供給速度を速く）することにより特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐは上昇し、流体Ｆの供給量を小さく（供給速度を遅く）することにより特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐは低下する。本明細書において、「管内圧力」とは、ヒトの血圧を模擬したものであり、例えば、特定主枝部２０１Ｘに圧力計を繋ぎ、測定することができる。また、流体力学的に流速から概算で管内圧力を求めることもできる。このように、特定主枝部２０１Ｘへと供給された流体Ｆは、後述の連通孔２１０を通過して、模擬心筋１７に吸収される。模擬心筋１７に吸収された流体Ｆは、例えば、内腔１０Ｌへと排出され、さらには、心臓モデル１０の外部へと排出される。
　図５および図６を用いて、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐの昇降による特定主枝部２０１Ｘのスリット２１０の開閉機構を説明する。以下の説明において、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐが低下した状態を代表して「収縮状態」と呼び、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐが上昇した状態を代表して「拡張状態」と呼ぶ。図５（Ａ）および図６（Ａ）に示すように、収縮状態において、特定主枝部２０１Ｘに形成されたスリット２１０は閉口状態である。一方、図５（Ｂ）および図６（Ｂ）に示すように、拡張状態では、特定主枝部２０１Ｘの内腔２０１Ｌを流れる流体Ｆの流量Ｖが増加して管内圧力Ｐが上昇し、特定主枝部２０１Ｘに形成されたスリット２１０は開口状態となる。これは、特定主枝部２０１Ｘが弾性材料で形成されていることにより、スリット２１０の周辺が管内圧力Ｐによって弾性変形し、スリット２１０を開閉する弁として機能するためである。
　収縮状態における流体Ｆの流量Ｖ（以下、「収縮期流量Ｖｓ」とも呼ぶ）は、例えば、０．１ｍｌ／秒以上、０．６ｍｌ／秒以下である。また、収縮状態における特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐ（以下、「収縮期圧力Ｐｓ」とも呼ぶ）は、例えば、１５ｍｍＨｇ以上、８０ｍｍＨｇ以下である。拡張状態における流体Ｆの流量Ｖ（以下、「拡張期流量Ｖｅ」とも呼ぶ）は、例えば、０．２ｍｌ／秒以上、１．３ｍｌ／秒以下である。また、拡張状態における特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐ（以下、「拡張期圧力Ｐｅ」とも呼ぶ）は、例えば、２０ｍｍＨｇ以上、４５０ｍｍＨｇ以下、さらには、８０ｍｍＨｇ以上、１８０ｍｍＨｇ以下である。すなわち、拡張期流量Ｖｅの値は、収縮期流量Ｖｓの値より大きく、拡張期圧力Ｐｅの値は、収縮期圧力Ｐｓの値より大きい。
　本実施形態において、スリット２１０は略Ｖ字形状に形成されている。このため、拡張状態では、スリット２１０の周辺が拡張期圧力Ｐｅによって、特定主枝部２０１Ｘの外部（具体的には、心臓モデル１０の表面１０Ｓ）へと押し下げられるとともに押し広げられることにより、スリット２１０の開口が拡張する。拡張状態において拡張された開口は、再度、収縮状態となったとき、拡張期圧力Ｐｅから解放され、弾性変形により収縮して元の閉口状態へと戻る。このため、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐが低い（収縮期圧力Ｐｓである）状態では、特定主枝部２０１Ｘに形成されたスリット２１０は閉口状態となり、図５（Ａ）および図６（Ａ）に示すように、造影剤ＣＡを含む流体Ｆが外部へと排出しにくい状態となる。一方、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐが高い（拡張期圧力Ｐｅである）状態では、特定主枝部２０１Ｘに形成されたスリット２１０が開口状態となり、図５（Ｂ）および図６（Ｂ）に示すように、造影剤ＣＡを含む流体Ｆが開口から外部へと排出しやすい状態となる。また、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐが高くなるにつれて、スリット２１０の開口範囲が広がって上記開口から排出される流体Ｆの量は大きくなり、管内圧力Ｐが低くなるにつれて、スリット２１０の開口範囲が狭まって上記開口から排出される流体Ｆの量は小さくなる。このため、特定主枝部２０１Ｘの収縮状態／拡張状態に伴い、閉口状態／開口状態を繰り返すスリット２１０から、造影剤ＣＡをより細かく拡散および排出することができる。この結果、造影剤使用時に得られるＸ線透視画像における造影像の濃淡の様子（造影剤の拡散および消失像）を、実際の血管により近づけることができる。
　上述のように、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐが低い（収縮期圧力Ｐｓである）状態となると、スリット２１０は再び閉口状態となる。このため、心臓シミュレータ１および心臓血管モデル２０を流体（水や生理食塩水等）に浸した湿潤状態で使用する場合において、心臓血管モデル２０の周囲を満たす流体や造影剤ＣＡが、スリット２１０から流体流路内（例えば、特定主枝部２０１Ｘの内腔２０１Ｌ）へと逆流することを抑制できる。
　図６（Ｂ）を用いて、造影剤ＣＡの拡散の様子を説明する。本実施形態の特定主枝部２０１Ｘは、心臓モデル１０の模擬心筋１７上に配置されている。このため、スリット２１０を通って外部へ排出された造影剤ＣＡは、心臓モデル１０の模擬心筋１７へと流れ込む。ここで、上述のように、模擬心筋１７は、多孔質体により形成されているため、模擬心筋１７は、流れ込んだ造影剤ＣＡの圧力および流速をさらに分散させる拡散流路（緩衝流路）として機能する。このように、本実施形態の心臓シミュレータ１では、心臓血管モデル２０における特定主枝部２０１Ｘの先端部と、心臓モデル１０の模擬心筋１７との両方で造影剤ＣＡの拡散および排出を行うため、造影剤ＣＡをより細かく拡散および排出することができる。この結果、造影剤使用時に得られるＸ線透視画像における造影像の濃淡の様子（造影剤の拡散および消失像）を、実際の血管により近づけることができる。
　さらに、本実施形態の心臓シミュレータ１では、スリット２１０は、特定主枝部２０１Ｘの先端部に設けられているため、流体流路（特定主枝部２０１Ｘの内腔２０１Ｌ）の先端部で、造影剤使用時に得られるＸ線透視画像における造影像の濃淡の様子（造影剤の拡散および消失像）を模擬できる。
Ａ－４．本実施形態の効果：
　以上説明したように、本実施形態の心臓シミュレータ１は、特定主枝部２０１Ｘを有する心臓血管モデル２０を備えている。特定主枝部２０１Ｘは、弾性材料により形成されている。特定主枝部２０１Ｘは、特定主枝部２０１Ｘの管壁ＶＷを貫通するスリット２１０を有している。スリット２１０は、スリット２１０の周辺が、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐに応じて弾性変形することにより開口する。すなわち、本実施形態の心臓シミュレータ１では、例えば、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐを上昇させることによりスリット２１０を開口させ、当該管内圧力Ｐを下降させることによりスリット２１０を閉口させることができる。換言すれば、本実施形態の心臓シミュレータ１では、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐに応じて、特定主枝部２０１Ｘを流れる流体Ｆ（例えば、造影剤ＣＡ）を、スリット２１０の開口から特定主枝部２０１Ｘの外部へ拡散、排出させることができる。このため、本実施形態の心臓シミュレータ１では、造影剤使用時に得られるＸ線透視画像において、実際の臨床上のＸ線透視画像で確認される造影剤の濃淡の様子（例えば、血圧の昇降に応じて、毛細血管等の細い血管に造影剤が拡散する様子）を模擬することができる。従って、本実施形態の心臓シミュレータ１によれば、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐの昇降に応じた造影剤ＣＡの拡散像を、実際の臨床上で観察される造影像に近似させた心臓シミュレータを提供することができる。
　本実施形態の心臓シミュレータ１では、スリット２１０は、線状のスリットである。また、図４のＸＺ断面において、スリット２１０は、特定主枝部２０１Ｘの延伸方向（Ｚ軸方向）に突出する屈曲部ＣＰを有する略Ｖ字形状を有している。このため、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐが昇降することにより、スリット２１０の屈曲部ＣＰが変形してスリット２１０の開口範囲が広がり、または、狭まる。すなわち、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐの昇降の程度に応じて、スリット２１０の開口から特定主枝部２０１Ｘの外部へ拡散、排出される流体Ｆ（例えば、造影剤ＣＡ）の量を調節することができる。このため、本実施形態の心臓シミュレータ１によれば、特定主枝部２０１Ｘの管内圧力Ｐの昇降の程度に応じた造影剤ＣＡの拡散像を、実際の臨床上で観察される造影像に近似させた心臓シミュレータを提供することができる。
　本実施形態の心臓シミュレータ１では、特定主枝部２０１Ｘは、基端部に供給部分ＳＰを有している。スリット２１０の屈曲部ＣＰは、先端部側に突出している。すなわち、本実施形態における心臓シミュレータ１では、スリット２１０の屈曲部ＣＰが流体Ｆの流れ方向の下流に向かって突出している。このため、本実施形態の心臓シミュレータ１によれば、実際の臨床上で観察されるような、血液の流れ方向に沿って造影剤が拡散する造影像に近似させた心臓シミュレータを提供することができる。
　本実施形態の心臓シミュレータ１では、特定主枝部２０１Ｘが配置された模擬心筋１７を備えている。スリット２１０は、特定主枝部２０１Ｘの表面２０１Ｓのうち、模擬心筋１７側の表面（心臓モデル１０の表面１０Ｓ側の表面）に形成されている。すなわち、本実施形態における心臓シミュレータ１では、特定主枝部２０１Ｘのスリット２１０から拡散された造影剤ＣＡは、心臓モデル１０に沿って拡散する。このため、本実施形態の心臓シミュレータ１によれば、実際の臨床上で観察されるような、模擬心筋１７の表面（すなわち、心臓モデル１０の表面１０Ｓ）に沿って造影剤が拡散する造影像に近似させた心臓シミュレータを提供することができるとともに、心臓シミュレータの利用者の没入感を向上させることができる。
　本実施形態の心臓シミュレータ１では、スリット２１０は、管内圧力Ｐが、２０ｍｍＨｇ以上、４５０ｍｍＨｇ以下であるとき開口する。本実施形態の心臓シミュレータ１では、管内圧力Ｐが、拡張期圧力Ｐｅの範囲であるとき、スリット２１０が開口して流体Ｆ（例えば、造影剤ＣＡ）を拡散、排出させることができる。従って、本実施形態の心臓シミュレータ１によれば、実際の臨床上で観察されるような、冠動脈の造影像に近似させた心臓シミュレータを提供することができる。
Ｂ．他の実施形態：
　図７は、第２～５の実施形態の心臓シミュレータにおける心臓血管モデルの説明図表である。第２～５の実施形態の心臓シミュレータでは、第１実施形態から、特定主枝部２０１Ｘや連通孔２１０の形状・構造を変更してある。図表では、縦軸にＡ～Ｄのラベルを付してある。ラベルのＡ～Ｄの各行に示す図面では、第２～５の実施形態の特定主枝部や連通孔を拡大して示してある。横軸には、拡張状態と収縮状態とのラベルを付してある。拡張状態と収縮状態とのラベルの各列に示す図面では、第２～５の実施形態の特定主枝部や連通孔の拡張状態と収縮状態とを拡大して示してある。以降では、第２～５実施形態の心臓シミュレータの構成のうち、上述した第１実施形態の心臓シミュレータ１と同一の構成については、同一の符号を付すことにより、その説明を適宜省略する。なお、図７では、便宜的に、流体Ｆの図示を省略している。
Ｂ－１．第２実施形態：
　図７（Ａ）の収縮状態の欄には、スリット２１０ａが閉口状態である特定主枝部２０１Ｘａであって、図４の破線枠内に示された部分に相当する部分における特定主枝部２０１ＸａのＸＺ断面が示されている。図７（Ａ）の拡張状態の欄には、スリット２１０ａが開口状態である特定主枝部２０１ＸａのＹＺ断面が示されている。第２実施形態の心臓シミュレータでは、心臓血管モデル２０ａは、第１実施形態の特定主枝部２０１Ｘに代えて、特定主枝部２０１Ｘａを有しており、本実施形態の特定主枝部２０１Ｘａでは、スリット２１０ａの形状が略Ｕ字形状である点で、第１実施形態の特定主枝部２０１Ｘとは異なっている。
　より具体的には、図７（Ａ）の収縮状態の欄に示されているように、第２実施形態のスリット２１０ａは、一方の端部ＴＰ１と、他方の端部ＴＰ２と、屈曲部ＣＰａと、を有する略Ｕ字形状に形成されている。本実施形態のスリット２１０ａは、第１実施形態のスリット２１０と同様に、屈曲部ＣＰａが、特定主枝部２０１Ｘａの先端側（Ｚ軸負方向）に突出するように形成されている。このため、図７（Ａ）の拡張状態の欄に示されているように、特定主枝部２０１Ｘａの拡張状態では、スリット２１０ａの周辺が拡張期圧力Ｐｅによって、弾性変形して、特定主枝部２０１Ｘａの外部へと押し下げられるとともに押し広げられることにより、スリット２１０ａの開口が拡張する。また、拡張状態において拡張された開口は、再度、収縮状態となったとき、元の閉口状態へと戻る。このように、スリット２１０ａにおける屈曲部ＣＰａの形状は任意の形状を採用することができる。なお、第２実施形態の心臓シミュレータは、第１実施形態と同様の効果を奏する。
Ｂ－２．第３実施形態：
　図７（Ｂ）の収縮状態の欄には、スリット２１０ｂが閉口状態である特定主枝部２０１Ｘｂであって、図４の破線枠内に示された部分に相当する部分における特定主枝部２０１ＸｂのＸＺ断面が示されている。図７（Ｂ）の拡張状態の欄には、スリット２１０ｂが開口状態である特定主枝部２０１ＸｂのＹＺ断面が示されている。第３実施形態の心臓シミュレータでは、心臓血管モデル２０ｂは、第１実施形態の特定主枝部２０１Ｘに代えて、特定主枝部２０１Ｘｂを有しており、特定主枝部２０１Ｘｂでは、スリット２１０ｂの形状が略Ｉ字形状である点で、第１実施形態の特定主枝部２０１Ｘとは異なっている。
　より具体的には、図７（Ｂ）の収縮状態の欄に示されているように、第３実施形態のスリット２１０ｂは、一方の端部ＴＰ１と他方の端部ＴＰ２とを有する略Ｉ字形状に形成されている。このため、図７（Ｂ）の拡張状態の欄に示されているように、特定主枝部２０１Ｘｂの拡張状態では、スリット２１０ｂの周辺が拡張期圧力Ｐｅによって、弾性変形して、特定主枝部２０１Ｘｂの外部へと押し下げられるとともに押し広げられることにより、スリット２１０ｂの開口が拡張する。また、拡張状態において拡張された開口は、再度、収縮状態となったとき、元の閉口状態へと戻る。なお、第４実施形態の心臓シミュレータは、第１実施形態における効果のうち、連通孔２１０が、特定主枝部２０１Ｘの先端部側に突出する屈曲部ＣＰを有する略Ｖ字形状であることにより奏する効果を除き、同様の効果を奏する。
Ｂ－３．第４実施形態：
　図７（Ｃ）の収縮状態の欄には、連通孔２１０ｃが閉口状態である特定主枝部２０１Ｘｃであって、図４の破線枠内に示された部分に相当する部分における特定主枝部２０１ＸｃのＸＺ断面が示されている。図７（Ｃ）の拡張状態の欄には、連通孔２１０ｃが開口状態である特定主枝部２０１ＸｃのＸＺ断面が示されている。第４実施形態の心臓シミュレータでは、心臓血管モデル２０ｃは、第１実施形態の特定主枝部２０１Ｘに代えて、特定主枝部２０１Ｘｃを有しており、特定主枝部２０１Ｘｃでは、連通孔２１０ｃの形状が略Ｏ字形状の貫通孔である点で、第１実施形態の特定主枝部２０１Ｘとは異なっている。
　より具体的には、第４実施形態の連通孔２１０ｃは、収縮状態においては、特定主枝部２０１Ｘｃの弾性により閉口し、拡張状態においては、開口する貫通孔である（図７（Ｃ）の収縮状態／拡張状態の欄参照）。すなわち、連通孔２１０ｃは、特定主枝部２０１Ｘｃの拡張状態では、連通孔２１０ｃの周辺が拡張期圧力Ｐｅによって、弾性変形して、連通孔２１０ｃの外側へと押し広げられることにより、連通孔２１０ｃの開口が拡張する。また、拡張状態において拡張された開口は、再度、収縮状態となったとき、元の閉口状態へと戻る。なお、第４実施形態の心臓シミュレータは、第１実施形態における効果のうち、連通孔２１０が、特定主枝部２０１Ｘの先端部側に突出する屈曲部ＣＰを有する略Ｖ字形状であることにより奏する効果を除き、同様の効果を奏する。
Ｂ－４．第５実施形態：
　図７（Ｄ）の収縮状態の欄には、連通孔２１０ｄが閉口状態である特定主枝部２０１Ｘｄであって、図４の破線枠内に示された部分に相当する部分における特定主枝部２０１ＸｄのＸＺ断面が示されている。図７（Ｄ）の拡張状態の欄には、連通孔２１０ｄが開口状態である特定主枝部２０１ＸｄのＹＺ断面が示されている。第５実施形態の心臓シミュレータでは、心臓血管モデル２０ｄは、第１実施形態の特定主枝部２０１Ｘに代えて、特定主枝部２０１Ｘｄを有しており、特定主枝部２０１Ｘｄでは、連通孔２１０ｄが部分的に形成されたスリットに加え、貫通孔を有している点で、第１実施形態の特定主枝部２０１Ｘとは異なっている。
　より具体的には、図７（Ｄ）の収縮状態の欄に示されているように、第５実施形態の連通孔２１０ｄは、一方の端部ＴＰ１と、他方の端部ＴＰ２と、屈曲部ＣＰ１とを有する略Ｖ字形状の第１の周縁と、端部ＴＰ１と端部ＴＰ２と屈曲部ＣＰ２とを有する略Ｕ字形状の第２の周縁とから構成されている。連通孔２１０ｄは、端部ＴＰ１，ＴＰ２の付近においてスリット状であり、第１の周縁と第２の周縁との間において貫通孔を有している。連通孔２１０ｄは、収縮状態においては、第１の周縁と第２の周縁との間は、特定主枝部２０１Ｘｄの弾性により閉口し、拡張状態においては、開口する貫通孔である（図７（Ｄ）の収縮状態／拡張状態の欄参照）。連通孔２１０ｄは、第１実施形態の連通孔２１０と同様に、屈曲部ＣＰ１と屈曲部ＣＰ２とが、特定主枝部２０１Ｘｄの先端側（Ｚ軸負方向）に突出するように形成されている。このため、図７（Ｄ）の拡張状態の欄に示されているように、特定主枝部２０１Ｘｄの拡張状態では、連通孔２１０ｄの周辺が拡張期圧力Ｐｅによって、弾性変形して、特定主枝部２０１Ｘｄの外部へと押し下げられるとともに押し広げられることにより、連通孔２１０ｄの開口が拡張する。また、拡張状態において拡張された開口は、再度、収縮状態となったとき、元の閉口状態へと戻る。なお、第５実施形態の心臓シミュレータは、第１実施形態と同様の効果を奏する。
Ｃ．変形例：
　本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
　上記実施形態では、血管モデルとして、心臓シミュレータ１の構成の一例を示したが、これに限定されない。例えば、血管モデルは、心臓血管モデル２０であってもよい。また、血管モデルは、心臓血管モデルの他、脳血管モデルや、肝臓血管モデルや、下肢血管モデルであってもよい。これらの血管モデルに、本実施形態の連通孔２１０を形成することができる。
　上記実施形態において、心臓モデル１０は、模擬心外膜１８を備えていなくてもよい。
　上記実施形態において、心臓血管モデル２０は、冠動脈モデル２００に加えて、静脈を模擬したモデルを含んでいてもよい。また、心臓血管モデル２０は、主枝部２０１と、側枝部２０２と、接続部２０３と、分岐部２０４とを備えるとしたが、これに限定されず、主枝部２０１以外の各構成を省略しても良い。例えば、側枝部２０２を省略して一の主枝部２０１のみから構成してもよい、例えば、接続部２０３を省略して、主枝部２０１を一体成型し、主枝部２０１の付け替え不能な構成としてもよい。また、例えば、分岐部２０４を省略して、分岐部２０４のない主枝部２０１によって冠動脈モデル２００を構成してもよい。
　上記実施形態において、心臓血管モデル２０の基端２０Ｐは、例えば、心臓モデル１０に接続されていてもよい。、このような構成において、心臓モデル１０の挙動と心臓血管モデル２０の特定主枝部２０１Ｘからの流体Ｆの分散タイミングとを、実際の人体に近似させることができる。心臓血管モデル２０の基端２０Ｐは、心臓モデル１０に限定されず、他の生体モデルに接続されていてもよい。
　上記実施形態において、連通孔２１０は、特定主枝部２０１Ｘにのみ形成されていることとしたが、これに限定されない。例えば、本実施形態の連通孔２１０は、他の主枝部２０１や側枝部２０２、右冠動脈モデル２００ＲＴの主枝部２０１や側枝部２０２、上記静脈のうちの一または複数に形成されていてもよい。また、上記実施形態において、連通孔２１０は、特定主枝部２０１Ｘの先端側に形成されることとしたが、これに限定されず、特定主枝部２０１Ｘの基端側に形成されていてもよい。このような構成においても、Ｘ線透視画像において、特定主枝部２０１Ｘの基端側に接続された毛細血管等の細い血管等を模擬することができる。
　上記実施形態において、連通孔２１０は、略Ｖ字形状や略Ｕ字形状等の形状に限定されず、例えば、波形状や星形状、鍵穴状等他の形状であってもよい。
　上記実施形態において、連通孔２１０は、特定主枝部２０１Ｘの表面のうち、模擬心筋１７側の表面に形成されていなくてもよい。また、連通孔２１０の形成位置は特に限定されず、上記実施形態のよう、中心軸ＯＬと平行な複数の線上に重なるように形成されていてもよく、また、ランダムに形成されていてもよい。
　上記実施形態では、特定主枝部２０１Ｘには、一種類の形状の連通孔２１０が形成されているが、これに限定されず、特定主枝部２０１Ｘには、複数の種類の連通孔２１０が組み合わされて形成されていてもよい。
１：　心臓シミュレータ
１０：　心臓モデル
１６：　バルーン
１７：　模擬心筋
１８：　模擬心外膜
２０：　心臓血管モデル
２０Ｄ：　先端
２０Ｐ：　基端
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ：　心臓血管モデル
３０：　固定部材
２００：　冠動脈モデル
２００ＬＦ：　左冠動脈モデル
２００ＲＴ：　右冠動脈モデル
２０１：　主枝部
２０１Ｘ，２０１Ｘａ，２０１Ｘｂ，２０１Ｘｃ，２０１Ｘｄ：　特定主枝部
２０２：　側枝部
２０３：　接続部
２０４：　分岐部
２１０，２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ：　連通孔
２１０，２１０ａ：スリット
ＣＡ：　造影剤
ＳＰ：　供給部分
ＶＷ：　管壁

Claims (5)

  1. 　弾性材料により形成された模擬血管本体を備える血管モデルであって、
    　前記模擬血管本体は、前記模擬血管本体の管壁を貫通する連通孔を有し、
    　前記連通孔は、前記連通孔の周辺が、前記模擬血管本体の管内圧力に応じて弾性変形することにより開口する、
    　血管モデル。
  2. 　請求項１に記載の血管モデルであって、
    　前記連通孔は、線状のスリットであり、
    　前記管壁を貫通する方向視において、前記スリットは、前記模擬血管本体の延伸方向に突出する屈曲部を有する略Ｖ字形状または略Ｕ字形状を有する、
    　血管モデル。
  3. 　請求項２に記載の血管モデルであって、
    　前記模擬血管本体は、その一方の端部に、前記模擬血管本体の内部に液体を供給可能な供給部分を有し、
    　前記スリットの前記屈曲部は、前記延伸方向における前記供給部分が位置する端部と反対側に位置する端部側に突出している、
    　血管モデル。
  4. 　請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の血管モデルであって、
    　前記血管モデルは、さらに、前記模擬血管本体が配置された模擬心筋を備え、
    　前記連通孔は、前記模擬血管本体の表面のうち、前記模擬心筋側の表面に形成されている、
    　血管モデル。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の血管モデルであって、
    　前記血管モデルは、心臓血管モデルであり、
    　前記連通孔は、前記管内圧力が、２０ｍｍＨｇ以上、４５０ｍｍＨｇ以下であるとき開口する、
    　血管モデル。
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