模擬狭窄血管及びその製造方法
【課題】 少なくとも一部分が石灰化したことによる実際の狭窄病変状態に近い模擬狭窄血管を提供すること。
【解決手段】 模擬狭窄血管１は、石灰化による狭窄病変部位を模擬した模擬血管壁２と、血管の内腔部分を模擬した模擬内腔３とを備えている。模擬血管壁２は、狭窄病変部位に相当する狭窄病変領域４と、狭窄病変領域４に隣接し非病変部位に相当する非病変領域５とを備えている。狭窄病変領域４は、模擬内腔３側に位置する内側部分６と、内側部分６よりも外側で非病変領域５と同一の材料で連なる外側部分７と、外側部分７に埋設され、内側部分６よりも硬質となる中間部分８とを含む。内側部分６は、シリコーン等の高分子材料によって形成され、外側部分７は、シリコーン等の高分子材料により形成され、中間部分８は、内側部分６と異なるポリエチレン製のチューブによって形成される。
【解決手段】 模擬狭窄血管１は、石灰化による狭窄病変部位を模擬した模擬血管壁２と、血管の内腔部分を模擬した模擬内腔３とを備えている。模擬血管壁２は、狭窄病変部位に相当する狭窄病変領域４と、狭窄病変領域４に隣接し非病変部位に相当する非病変領域５とを備えている。狭窄病変領域４は、模擬内腔３側に位置する内側部分６と、内側部分６よりも外側で非病変領域５と同一の材料で連なる外側部分７と、外側部分７に埋設され、内側部分６よりも硬質となる中間部分８とを含む。内側部分６は、シリコーン等の高分子材料によって形成され、外側部分７は、シリコーン等の高分子材料により形成され、中間部分８は、内側部分６と異なるポリエチレン製のチューブによって形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステントの性能試験、冠動脈バイパス手術等の心臓外科手術の訓練及び手技評価に用いられる模擬狭窄血管及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脂肪が沈着するプラーク化、或いは、石灰化や線維化等により血管が狭窄した際には、ステントと呼ばれる医療器具で血管内腔を拡張させて血流を確保する。このステントについては、他の医療機器同様、患者への使用前に、動物実験や患者病変を模擬した体外装置を使い、有効性や安全性を評価しておくことが極めて重要である。しかしながら、血管が狭窄した病変動物を作り出す技術は存在せず、仮に、存在しても、再現性良くそのような病変血管を有する動物を作ることは極めて困難であると考えられる。また、冠動脈バイパス手術等の心臓外科手術を行う医師からは、当該手術に高度な技術が要求されることから、手技の訓練を日常的にするための人工的な模擬狭窄血管が要請されている。ところで、人工的な模擬狭窄血管として、プラーク化による狭窄状態が模擬されたものが知られている（特許文献１参照）。この模擬狭窄血管では、ポリビニルアルコールハイドロゲルを使うことで、プラーク化した狭窄病変部位を模擬している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７５６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１の模擬狭窄血管は、硬い石灰化を少なくとも一部に含む病変部分を模擬したものでなく、柔らかい単純なプラークを模擬したものである。従って、同文献に開示されている方法では、単純な石灰化による病変状態、或いは、石灰化を含む複合病変状態を模擬することができず、これら病変による実際の狭窄病変血管に近い状態の模擬狭窄血管を製造することができない。
【０００５】
本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、単純な石灰化による病変、或いは、石灰化を含む複合病変による実際の狭窄状態に近い部位を有する模擬狭窄血管及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、少なくとも一部分が石灰化したことによる狭窄病変部位を含む血管壁を模擬した模擬血管壁と、血管の内腔部分を模擬した模擬内腔とを備えた模擬狭窄血管において、
前記模擬血管壁は、前記狭窄病変部位に相当する狭窄病変領域と、当該狭窄病変領域に隣接し、非病変部位に相当する非病変領域とを備え、
前記狭窄病変領域は、前記模擬内腔側に位置する内側部分と、当該内側部分よりも外側に位置し、前記非病変領域と同一の材料で連なる外側部分と、当該外側部分に埋設され、前記内側部分よりも硬質となる中間部分とを含み、
前記内側部分は、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムの何れかの無機材料又はシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料、若しくは、前記無機材料及び前記高分子材料の混合材料によって形成され、
前記外側部分は、シリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料により形成され、
前記中間部分は、前記内側部分と異なる樹脂材料若しくは金属材料によって形成される、という構成を採っている。
【０００７】
ここで、前記中間部分は、延出方向両端側が開放するチューブからなり、当該チューブの内側に前記内側部分が収容されるように前記模擬内腔の周りに配置される、という構成を採ることが好ましい。
【０００８】
また、本発明は、凹み部が部分的に形成された丸棒状のモールドの表面に複数の材料を付着させ、当該各材料を固化させた後で、当該材料から前記モールドを抜き取ることで、少なくとも一部分が石灰化したことによる狭窄病変状態が模擬された模擬狭窄血管を製造する方法であって、
前記凹み部に、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムの何れかの無機材料又はシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料、若しくは、前記無機材料及び前記高分子材料の混合材料を付着させて固化することで内側部分を形成した後、前記モールドの外径よりも大きい内径を有するチューブの内側に前記モールドを挿入し、前記チューブを前記凹み部の周りに配置した上で、前記モールドの外周面全体にシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料を付着させて固化した後、前記モールドを抜き取ることで前記模擬狭窄血管を得る際に、
前記チューブとして、前記内側部分よりも硬質であり、且つ、前記凹み部の長さに対して同一若しくは短寸の長さのものを使用する、という手法を採っている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、人工材料を使って、少なくとも一部分が石灰化したことによる実際の狭窄病変状態に力学的性質が近い狭窄病変部位を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る模擬狭窄血管の概略断面図。
【図２】前記模擬狭窄血管を製造する際のモールドの概略正面図。
【図３】前記モールドを構成する第１の形成体の概略分解断面図。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、模擬狭窄血管の製造手順を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１には、本実施形態に係る模擬狭窄血管の概略断面図が示されている。この図において、前記模擬狭窄血管１は、少なくとも一部分が石灰化したことによる狭窄病変部位を含む血管壁を模擬した模擬血管壁２と、血管の内腔部分を模擬した模擬内腔３とを備えて構成されている。なお、本発明における狭窄病変部位は、単純な石灰化による病変によるもの、若しくは、石灰化に対し、プラーク化や線維化の少なくとも一方を複合した複合病変によるものの何れかを想定している。
【００１３】
前記模擬血管壁２は、前記狭窄病変部位に相当する狭窄病変領域４と、狭窄病変領域４に隣接し、非病変部位に相当する非病変領域５とからなる。
【００１４】
前記狭窄病変領域４は、模擬内腔３側に位置する内側部分６と、内側部分６よりも外側に位置し、非病変領域５と同一の材料で連なる外側部分７と、外側部分７に埋設され、内側部分６よりも硬質となる中間部分８とを備えている。
【００１５】
前記内側部分６は、粘土状のシリコーン混和物（製品名「透明粘土」、販売元「日清アソシエイツ株式会社」）からなる主層６Ａと、当該主層６Ａに対して模擬内腔３側に積層され、主層６Ａが血管内腔３内に崩落するのを防止する補強層６Ｂとからなる。この補強層６Ｂは、シリコーンオイルが混合されたシリコーンにより形成されている。
【００１６】
なお、内側部分６を形成する材料としては、前述に限定されるものではなく、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムの何れかの無機材料又はシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料、若しくは、前記無機材料及び前記高分子材料の混合材料であれば良い。
【００１７】
また、内側部分６の補強層６Ｂは、主層６Ａの材料に応じて省略することができる。すなわち、本実施形態では、後述する製造時に、固形物であるシリコーン混和物を補強層６Ｂと外側部分７で包囲することにより、シリコーン混和物が模擬血管壁２中に保持されることになる。しかしながら、主層６Ａの材料として前述した材料の流動体を用い、当該流動体を加熱して固化させることで、内側部分６を作製することもでき、この場合は、主層６Ａと外側部分７とを直接接合させることができるため、補強層６Ｂが不要となる。
【００１８】
前記外側部分７は、シリコーンオイルが混合されたシリコーンにより形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、シリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料を用いて形成すれば良い。
【００１９】
前記中間部分８は、延出方向両端側が開放し、内側部分６よりも硬質となるポリエチレン製のチューブからなり、模擬内腔３の周りに配置され、チューブ内に内側部分６が収容される。また、中間部分８の軸方向の長さは、狭窄病変領域４における血管軸方向の長さに対して同一若しくは短寸となっている。
【００２０】
なお、前記中間部分８としては、内側部分６よりも硬質となり、且つ、内側部分６と異なる樹脂材料若しくは金属材料によって形成されていれば良い。具体的には、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート等の樹脂材料を挙げることができる。
【００２１】
また、中間部分８として、チューブの壁面に穴やスリットが形成されたものや、片状或いはブロック状の部材を採用することもでき、この片状或いはブロック状の部材は、内側部分６の外側に散点的に配置しても良い。
【００２２】
次に、本実施形態に係る模擬狭窄血管１の製造方法について、以下に説明する。
【００２３】
前記模擬狭窄血管１は、図２及び図３に示されるモールド１０を使って作製される。先ず、このモールド１０について説明する。
【００２４】
モールド１０は、左右方向ほぼ中央に凹み部１２が形成されたステンレス製の丸棒状をなし、当該凹み部１２における左右方向ほぼ中央の中央部分１４で軸線方向に分割可能となっている。このモールド１０は、中央部分１４よりも図２中左側に位置する第１の形成体１６と、中央部分１４から同図中右側に位置する第２の形成体１７と、これら第１及び第２の形成体１６，１７の内部を貫通する丸棒状の軸部材１８とを備えて構成されている。
【００２５】
前記第１及び第２の形成体１６，１７は、ほぼ同一の形状をなしており、図２の使用状態で左右対称に配置され、外径が最小となる先端２０同士が相互に突き合わされた状態となる。以下では、第１の形成体１６について構成及び構造を詳述し、第１の形成体１６の構成部分と同一若しくは同等の第２の形成体１７の構成部分については、同一符号を用いて説明を省略する。
【００２６】
前記第１の形成体１７は、軸線方向に３分割可能となっており、前記先端２０を含む先端部材２２と、先端部材２２の図２中左端側に着脱自在に連結される中間部材２３と、中間部材２３の同図中左端側に着脱自在に連結される後端部材２４とからなる。
【００２７】
前記先端部材２２は、図３に示されるように、外径がほぼ一定となる直線状部２６と、この直線状部２６に連なって先端２０に向かって次第に外径が小さくなる先細部２７と、直線状部２６及び先細部２７の各内部で図３中左右方向となる軸線方向に延びる内部空間２９とを備えている。
【００２８】
前記内部空間２９は、図３中左右両端側が開放しており、同図中左側から段階的に内径が小さくように形成されている。すなわち、内部空間２９は、同図中左端側に開放して最も内径が大きく設定された第１の空間領域３１と、第１の空間領域３１に通じて当該第１の空間領域３１よりも内径が小さく設定された第２の空間領域３２と、第２の空間領域３２に通じて当該第２の空間領域３２よりも内径が小さく設定された第３の空間領域３３と、第３の空間領域３３に通じて当該第３の空間領域３３よりも内径が小さく設定されるとともに、先端２０側に開放する第４の空間領域３４とにより構成されている。ここで、第２の空間領域３２の内周面には、ねじ溝３６が形成されており、第４の空間領域３４の内径は、前記軸部材１８の外径とほぼ同一になっている。
【００２９】
前記中間部材２３は、先端部材２２の直線状部２６と同一の外径に設けられて直線状に延びる直線状部３８と、この直線状部３８の図３中右側に連なって、先端部材２２の図中左端側となる後端側からその内部空間２９に挿入される連結部３９と、直線状部３８及び連結部３９の各内部で軸線方向に延びる内部空間４０とを備えている。
【００３０】
前記連結部３９は、先端部材２２の第１及び第２の空間領域３１，３２に嵌め込まれてほぼ全域が当該空間領域３１，３２の内部に収容可能となるサイズの段付き棒状に形成されている。この連結部３９は、直線状部３８に連なる第１の突領域４１と、第１の突領域４１に連なるとともに、当該第１の突領域４１よりも外径の小さい第２の突領域４２とからなる。この第２の突領域４２の外周面には、先端部材２２の第２の空間領域３２のねじ溝３６に係わり合うねじ溝４４が形成されており、第２の突領域４２を第２の空間領域３２にねじ込むことによって、先端部材２２と中間部材２３が相互に脱落不能に連結される。
【００３１】
前記内部空間４０は、図３中左右両端側が開放しており、同図中左側から段階的に内径が小さくように形成されている。当該内部空間４０は、同図中左端側に開放して最も内径が大きく設定された第１の空間領域５１と、第１の空間領域５１に通じ当該第１の空間領域５１よりも内径が小さく設定された第２の空間領域５２と、第２の空間領域５２に通じ当該第２の空間領域５２よりも内径が小さく設定されるとともに、図３中右端側に開放する第３の空間領域５３とにより構成されている。ここで、第１及び第２の空間領域５１，５２は、先端部材２２の第１及び第２の空間領域３１，３２とほぼ同一の構成、形状及びサイズとなっており、ここでの第２の空間領域５２も、先端部材２２の第２の空間領域３２と同様、内周面にねじ溝３６が形成されている。また、特に限定されるものではないが、第３の空間領域５３の内径は、先端部材２２の第３の空間領域３３とほぼ同一になっている。
【００３２】
前記後端部材２４は、前記各直線状部２６，３８と同一の外径に設けられて直線状に延びる直線状部５５と、この直線状部５５の図３中右側に連なって、中間部材２３の同図中左端側からその内部空間４０に挿入される連結部５６と、直線状部５５及び連結部５６の各内部で軸線方向に延びる内部空間５７とを備えている。
【００３３】
前記直線状部５５には、図３中左端側となる後端側に、外周面上に開放して内部空間５７に向かって貫通するねじ穴５９が一箇所形成されている。
【００３４】
前記連結部５６は、中間部材２３の第１及び第２の空間領域５１，５２に嵌め込まれてほぼ全域が当該空間領域５１，５２の内部に収容可能となるサイズの段付き棒状に形成されている。この連結部５６は、中間部材２３の連結部３９とほぼ同一の構成、形状及びサイズとなっており、直線状部５５に連なる第１の突領域６１と、第１の突領域６１に連なって当該第１の突領域６１よりも外径が小さく設定されるとともに、外周面にねじ溝４４が形成された第２の突領域６２とからなる。従って、この第２の突領域６２を中間部材２３の第２の空間領域５２にねじ込むことによって、中間部材２３と後端部材２４が相互に脱落不能に連結される。
【００３５】
前記内部空間５７は、図３中左右両端側に開放しているとともに、内径が部分的に異なる段付き穴状に形成されている。当該内部空間５７は、図３中左端側に開放する第１の空間領域７１と、第１の空間領域７１に通じるとともに、当該第１の空間領域７１よりも内径が大きく設定された第２の空間領域７２とにより構成されている。第１の空間領域７１は、前記軸部材１８の外径とほぼ同一の内径となっており、前記ねじ穴５９が通じている。第２の空間領域７２は、特に限定されるものではないが、先端部材２２及び中間部材２３の各第３の空間領域３３，５３とほぼ同一の内径に設けられている。
【００３６】
前記軸部材１８は、第１及び第２の形成体１６，１７を合わせた長さよりも長くなっている。
【００３７】
以上のように構成されたモールド１０は、次の手順で一体化される。
【００３８】
先ず、中間部材２３及び後端部材２４の各連結部３９，５６を先端部材２２及び中間部材２３の内部空間２９，４０にねじ込むことで、先端部材２２、中間部材２３、及び後端部材２４を連結し、これら部材２２〜２４が一体化された第１及び第２の形成体１６，１７を得る。そして、各形成体１６，１７の各先端２０，２０を相対させ、それらをほぼぴったり突き合わせた状態で、各形成体１６，１７の各内部空間２９，４０，５７に軸部材１８を挿通する。更に、第１及び第２の形成体１６，１７の各後端部材２４，２４に設けられたねじ穴５９，５９にねじＳを挿入し、当該ねじＳの先端で軸部材１８を押さえ付ける。このとき、ねじ穴５９に通じる第１の空間領域７１は、軸部材１８の外径とほぼ同一の内径であるため、軸部材１８が隙間無くほぼぴったり挿通された状態になっている上で、当該軸部材１８がねじＳの先端で強く押し付けられることになる。つまり、このような取り付け状態では、軸部材１８に対する第１及び第２の形成体１６，１７の移動及び回転が阻止されるようになっており、当該各形成体１６，１７の離間接近が規制されて前述の突き合わせ状態が維持されるとともに、各形成体１６，１７の相対回転が規制され、模擬血管の製造時におけるモールド１０の捩れが規制されることになる。
【００３９】
以上のようにセットされたモールド１０は、第１及び第２の形成体１６，１７の先細部２７，２７の先端２０，２０同士が突き合わされることにより、中央部分１４に向かって次第に細径となるように湾曲する凹み部１２が形成され、当該凹み部１２の左右両側の部分が、外径がほぼ一定となるストレート部１３となる。
【００４０】
次に、前記モールド１０用いた前記模擬狭窄血管１の作製手順について図４を用いて説明する。
【００４１】
先ず、図４（Ａ）に示されるように、シリコーンオイルが混合されたシリコーン８０を凹み部１２の表面に塗布した上で、モールド１０を約１００℃のオーブン内に入れ、当該モールド１０を約５分程度周方向に回転させながらシリコーン８０を固化させ、補強層６Ｂが形成される。
【００４２】
次に、凹み部１２の表面側に形成された補強層６Ｂの外側部分に前記シリコーン混和物８２を配置する。その上で、図４（Ｂ）に示されるように、モールド１０の左右何れか一端側からポリエチレン製のチューブ８３を挿入し、当該チューブ８３を凹み部１２の周りに位置するように固定する。この際、チューブ８３の内部空間に補強層６Ｂとシリコーン混和物８２とが配置されることになるが、シリコーン混和物８２とチューブ８３との間に、空気（気泡）が混入しないように補強層６Ｂと同一の材料すなわちシリコーンオイルが混合されたシリコーン８５を充填する。
【００４３】
その後、チューブ８３が嵌め込まれたモールド１０を約１００℃のオーブン内に入れ、チューブ８３の移動を規制した上、モールド１０を約１０分程度周方向に回転させながら放置することで、チューブ８３内に充填されたシリコーン８５が固化してチューブ８３が固定され、当該チューブ８３の内側に形成される内側部分６と当該チューブからなる中間部分８とが形成される。
【００４４】
最後に、図４（Ｃ）に示されるように、補強層６Ｂの材料と同一の材料すなわちシリコーンオイルが混合されたシリコーン８６を、モールド１０の外周面全体に所望の血管の特性に応じた厚みで塗布する。すなわち、ここでは、シリコーン８６が、ねじＳ（図３参照）が装着された部分よりも先端側となるストレート部１３の外周面上と、凹み部１２の外周側に既に形成されたチューブ８３の外面上とに、万遍無く付着される。そして、モールド１０ごと約１００℃のオーブン内に入れ、モールド１０を回転させながら約２０分程度放置することにより、シリコーン８６を固化させ、モールド１０の外周面上に模擬狭窄血管１が形成されることになる。その後、ねじＳをモールド１０から外して、第１及び第２の形成体１６，１７の何れかの後端側から軸部材１８を抜き取る。このとき、第１及び第２の形成体１６，１７は、各先細部２７，２７が突き合わされた状態となっているが、これら先細部２７，２７は直接連結されていないので、軸部材１８が抜き取られると各先細部２７，２７は相互に離間可能となり、それぞれの後端側を軸線方向に引っ張ることで、図４（Ｄ）に示されるように、模擬狭窄血管１から第１及び第２の形成体１６，１７が引き抜かれることになる。ここで、モールド１０は、ステンレスで形成されているため、モールド１０にシリコーン８０，８６が固着することなく、模擬狭窄血管１から第１及び第２の形成体１６，１７を難なく引き抜くことができる。このようにして得られた模擬狭窄血管１は、石灰化による血管の狭窄病変部位が模擬されたものになる。
【００４５】
次に、以上のようにして得られた模擬狭窄血管１について、石灰化による実際の狭窄病変冠動脈に近い弾性状態であることを実証するための試験を行った。
【００４６】
ここでは、図示省略した冠動脈ステントがマウントされたバルーンカテーテルを模擬狭窄血管１の模擬内腔３に挿入し、バルーンの内圧を上昇させて冠動脈ステントを拡張させたときの状態と、その後、バルーンカテーテルを模擬狭窄血管１から抜き取って、模擬内腔３に冠動脈ステントを留置したときの状態とについての試験を行った。つまり、ここでは、リコイル率の計測試験と、Ｓｔｅｎｔ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｂａｌｌｏｏｎ ｕｎｄｅｒｅｘｐａｎｓｉｏｎ（以下、「ＳＵ率」と称する）の計測試験とを行った。
【００４７】
リコイル率とは、バルーン拡張直後とバルーン収縮後の間での冠動脈ステントの外径の変化を表す指標であり、バルーン拡張直後の冠動脈ステントの外径Ｄ０とし、バルーン収縮後から一定時間経過した後の冠動脈ステントの外径ＤＴとしたときに、リコイル率は、次式（１）によって求められる。
リコイル率＝（１−（ＤＴ／Ｄ０）×１００ （１）
【００４８】
ＳＵ率とは、ステントメーカによって提示されているバルーン拡張径に対し、実際の使用時におけるバルーン拡張直後のバルーン外径の変化を表す指標であり、ステントメーカによって提示されているバルーン拡張径ＤＭ（指標値）とし、実際の使用時におけるバルーン拡張直後のバルーン外径ＤＪとすると、ＳＵ率は、次式（２）によって求められる。
ＳＵ率＝（１−（ＤＪ／ＤＭ）×１００ （２）
【００４９】
本試験で使用した冠動脈ステントは、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ社製の「Ｄｒｉｖｅｒ ｓｔｅｎｔ」（ステントサイズ：φ３．０×１８、材質：コバルト・クロム）である。
【００５０】
本試験の対象とした模擬狭窄血管１は、非病変領域５、内側部分６の補強層６Ｂ、及び外側部分７の材料として、シリコーンに対しシリコーンオイルを６０重量％配合したものを用いた。また、モールド１０としては、人体の冠動脈に相当する血管外径及び内径にすることのできるサイズのものを用い、このモールド１０の凹み部１２の形状としては、狭窄病変領域が狭窄有意病変である７５％狭窄を模擬可能となるものを用いた。このモールド１０により得られた模擬狭窄血管１、すなわち、石灰化によって７５％狭窄となった冠動脈の病変状態を模擬した模擬狭窄血管１について、次のように試験を行った。この模擬狭窄血管１の模擬血管壁は無色透明であり、模擬狭窄血管１の模擬内腔３に前記冠動脈ステントが挿入されると、当該冠動脈ステントが模擬狭窄血管１の外側から視認可能となる。
【００５１】
また、リコイル率とＳＵ率の各計測試験においては、図示しないデジタルマイクロスコープにより、模擬内腔３に挿入された前記冠動脈ステントを模擬狭窄血管１の外側から撮像することで、ステント外径及びバルーン径を計測し、模擬狭窄血管１に挿入した冠動脈ステントに関するリコイル率とＳＵ率を求めた。
【００５２】
模擬狭窄血管１におけるリコイル率は、次の手順で求めた。先ず、前記冠動脈ステントがマウントされたバルーンカテーテルを模擬狭窄血管１内に挿入し、バルーン拡張器を使い、バルーン内圧を１ａｔｍ／５ｓｅｃの割合で上昇させ、臨床時における目標圧力と同等の１４．６ａｔｍまでバルーン内圧を上昇させて、冠動脈ステントを拡張させた。そして、その状態で３０秒保持した直後の冠動脈ステントの画像を前記デジタルマイクロスコープで取得し、この時点で計測したステント外径をバルーン拡張直後の冠動脈ステントの外径Ｄ０とした。その後、バルーンを収縮させてから、バルーンカテーテルを模擬狭窄血管１から抜き取り、バルーン収縮後の１８０秒後における冠動脈ステントの画像をデジタルマイクロスコープで取得し、この時点で計測したステント外径をバルーン収縮後から一定時間経過した後の冠動脈ステントの外径ＤＴとした。以上で得られた各外径Ｄ０とＤＴから、上式（１）でリコイル率を求めた。同一構成の複数の模擬狭窄血管１についても、同様にリコイル率を求めたところ、本実施形態に係る模擬血管は、リコイル率が８％〜１０％の範囲内に属することとなった。
【００５３】
また、模擬狭窄血管１におけるＳＵ率は、次の手順で求めた。すなわち、リコイル率を求めたときと同様に、バルーン内圧を１４．６ａｔｍまで上昇させて冠動脈ステントを拡張させた。そして、その状態で３０秒保持した直後のバルーンの画像をデジタルマイクロスコープで取得し、この時点で計測したバルーン外径を実際の使用時におけるバルーン拡張直後のバルーン外径ＤＪとした。また、使用した冠動脈ステントにおいては、ステントメーカによって提示されているバルーン拡張径ＤＭ（指標値）が、１４．６ａｔｍで３．１ｍｍ程度となっており、上式（２）でＳＤ率を求めた。その結果、ＳＤ率は、１６％〜１７％の範囲内に属することとなった。
【００５４】
石灰化による狭窄有意病変の患者の冠動脈に、冠動脈ステントとして前記Ｄｒｉｖｅｒ ｓｔｅｎｔを挿入した際の臨床値は、バルーン拡張圧が平均１４．６ａｔｍの場合、リコイル率が９．０２％、ＳＤ率が１７．１２％と報告されている。また、石灰化による実際の狭窄病変血管におけるリコイル率は、約８％〜約１０％程度の範囲内に属し、同患者におけるＳＤ率は、約１６％〜１８％程度の範囲内に属するという研究報告がある。
【００５５】
従って、前述の試験の結果、本発明に係る模擬狭窄血管１は、そのリコイル率及びＳＵ率が、実際の狭窄病変血管における血管のリコイル率及びＳＵ率の範囲内に入っており、前記冠動脈ステントの臨床値と極めて近くなった。このため、本発明に係る模擬狭窄血管１は、石灰化による狭窄病変が生じた冠動脈に近似する力学的性質を有することになり、石灰化による実際の狭窄病変血管に近い狭窄状態を人工材料で模擬できたことが実証された。
【００５６】
なお、前記実施形態に対して前記中間部分８を設けずに作製した模擬狭窄血管について、前述と同様の試験を行ったところ、リコイル率及びＳＤ率が共に、実際の狭窄病変血管における前述の範囲内に属するものは得られなかった。
【００５７】
また、シリコーンに対するシリコーンオイルの配合率を変えることにより、単純な石灰化による病変による狭窄病変領域４、若しくは、石灰化に対し、プラーク化や線維化の少なくとも一方を複合した複合病変による狭窄病変領域４等、少なくとも一部分が石灰化した様々な狭窄病変領域４を実際に近い状態で作製可能になる。
【００５８】
その他、本発明における構成は図示例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、ステント等の医療機器の評価用、若しくは、外科医師の手術訓練用等の人工血管として利用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１ 模擬狭窄血管
２ 模擬血管壁
３ 模擬内腔
４ 狭窄病変領域
５ 非病変領域
６ 内側部分
７ 外側部分
８ 中間部分
１０ モールド
１２ 凹み部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステントの性能試験、冠動脈バイパス手術等の心臓外科手術の訓練及び手技評価に用いられる模擬狭窄血管及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脂肪が沈着するプラーク化、或いは、石灰化や線維化等により血管が狭窄した際には、ステントと呼ばれる医療器具で血管内腔を拡張させて血流を確保する。このステントについては、他の医療機器同様、患者への使用前に、動物実験や患者病変を模擬した体外装置を使い、有効性や安全性を評価しておくことが極めて重要である。しかしながら、血管が狭窄した病変動物を作り出す技術は存在せず、仮に、存在しても、再現性良くそのような病変血管を有する動物を作ることは極めて困難であると考えられる。また、冠動脈バイパス手術等の心臓外科手術を行う医師からは、当該手術に高度な技術が要求されることから、手技の訓練を日常的にするための人工的な模擬狭窄血管が要請されている。ところで、人工的な模擬狭窄血管として、プラーク化による狭窄状態が模擬されたものが知られている（特許文献１参照）。この模擬狭窄血管では、ポリビニルアルコールハイドロゲルを使うことで、プラーク化した狭窄病変部位を模擬している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７５６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１の模擬狭窄血管は、硬い石灰化を少なくとも一部に含む病変部分を模擬したものでなく、柔らかい単純なプラークを模擬したものである。従って、同文献に開示されている方法では、単純な石灰化による病変状態、或いは、石灰化を含む複合病変状態を模擬することができず、これら病変による実際の狭窄病変血管に近い状態の模擬狭窄血管を製造することができない。
【０００５】
本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、単純な石灰化による病変、或いは、石灰化を含む複合病変による実際の狭窄状態に近い部位を有する模擬狭窄血管及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、少なくとも一部分が石灰化したことによる狭窄病変部位を含む血管壁を模擬した模擬血管壁と、血管の内腔部分を模擬した模擬内腔とを備えた模擬狭窄血管において、
前記模擬血管壁は、前記狭窄病変部位に相当する狭窄病変領域と、当該狭窄病変領域に隣接し、非病変部位に相当する非病変領域とを備え、
前記狭窄病変領域は、前記模擬内腔側に位置する内側部分と、当該内側部分よりも外側に位置し、前記非病変領域と同一の材料で連なる外側部分と、当該外側部分に埋設され、前記内側部分よりも硬質となる中間部分とを含み、
前記内側部分は、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムの何れかの無機材料又はシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料、若しくは、前記無機材料及び前記高分子材料の混合材料によって形成され、
前記外側部分は、シリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料により形成され、
前記中間部分は、前記内側部分と異なる樹脂材料若しくは金属材料によって形成される、という構成を採っている。
【０００７】
ここで、前記中間部分は、延出方向両端側が開放するチューブからなり、当該チューブの内側に前記内側部分が収容されるように前記模擬内腔の周りに配置される、という構成を採ることが好ましい。
【０００８】
また、本発明は、凹み部が部分的に形成された丸棒状のモールドの表面に複数の材料を付着させ、当該各材料を固化させた後で、当該材料から前記モールドを抜き取ることで、少なくとも一部分が石灰化したことによる狭窄病変状態が模擬された模擬狭窄血管を製造する方法であって、
前記凹み部に、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムの何れかの無機材料又はシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料、若しくは、前記無機材料及び前記高分子材料の混合材料を付着させて固化することで内側部分を形成した後、前記モールドの外径よりも大きい内径を有するチューブの内側に前記モールドを挿入し、前記チューブを前記凹み部の周りに配置した上で、前記モールドの外周面全体にシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料を付着させて固化した後、前記モールドを抜き取ることで前記模擬狭窄血管を得る際に、
前記チューブとして、前記内側部分よりも硬質であり、且つ、前記凹み部の長さに対して同一若しくは短寸の長さのものを使用する、という手法を採っている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、人工材料を使って、少なくとも一部分が石灰化したことによる実際の狭窄病変状態に力学的性質が近い狭窄病変部位を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る模擬狭窄血管の概略断面図。
【図２】前記模擬狭窄血管を製造する際のモールドの概略正面図。
【図３】前記モールドを構成する第１の形成体の概略分解断面図。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、模擬狭窄血管の製造手順を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１には、本実施形態に係る模擬狭窄血管の概略断面図が示されている。この図において、前記模擬狭窄血管１は、少なくとも一部分が石灰化したことによる狭窄病変部位を含む血管壁を模擬した模擬血管壁２と、血管の内腔部分を模擬した模擬内腔３とを備えて構成されている。なお、本発明における狭窄病変部位は、単純な石灰化による病変によるもの、若しくは、石灰化に対し、プラーク化や線維化の少なくとも一方を複合した複合病変によるものの何れかを想定している。
【００１３】
前記模擬血管壁２は、前記狭窄病変部位に相当する狭窄病変領域４と、狭窄病変領域４に隣接し、非病変部位に相当する非病変領域５とからなる。
【００１４】
前記狭窄病変領域４は、模擬内腔３側に位置する内側部分６と、内側部分６よりも外側に位置し、非病変領域５と同一の材料で連なる外側部分７と、外側部分７に埋設され、内側部分６よりも硬質となる中間部分８とを備えている。
【００１５】
前記内側部分６は、粘土状のシリコーン混和物（製品名「透明粘土」、販売元「日清アソシエイツ株式会社」）からなる主層６Ａと、当該主層６Ａに対して模擬内腔３側に積層され、主層６Ａが血管内腔３内に崩落するのを防止する補強層６Ｂとからなる。この補強層６Ｂは、シリコーンオイルが混合されたシリコーンにより形成されている。
【００１６】
なお、内側部分６を形成する材料としては、前述に限定されるものではなく、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムの何れかの無機材料又はシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料、若しくは、前記無機材料及び前記高分子材料の混合材料であれば良い。
【００１７】
また、内側部分６の補強層６Ｂは、主層６Ａの材料に応じて省略することができる。すなわち、本実施形態では、後述する製造時に、固形物であるシリコーン混和物を補強層６Ｂと外側部分７で包囲することにより、シリコーン混和物が模擬血管壁２中に保持されることになる。しかしながら、主層６Ａの材料として前述した材料の流動体を用い、当該流動体を加熱して固化させることで、内側部分６を作製することもでき、この場合は、主層６Ａと外側部分７とを直接接合させることができるため、補強層６Ｂが不要となる。
【００１８】
前記外側部分７は、シリコーンオイルが混合されたシリコーンにより形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、シリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料を用いて形成すれば良い。
【００１９】
前記中間部分８は、延出方向両端側が開放し、内側部分６よりも硬質となるポリエチレン製のチューブからなり、模擬内腔３の周りに配置され、チューブ内に内側部分６が収容される。また、中間部分８の軸方向の長さは、狭窄病変領域４における血管軸方向の長さに対して同一若しくは短寸となっている。
【００２０】
なお、前記中間部分８としては、内側部分６よりも硬質となり、且つ、内側部分６と異なる樹脂材料若しくは金属材料によって形成されていれば良い。具体的には、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート等の樹脂材料を挙げることができる。
【００２１】
また、中間部分８として、チューブの壁面に穴やスリットが形成されたものや、片状或いはブロック状の部材を採用することもでき、この片状或いはブロック状の部材は、内側部分６の外側に散点的に配置しても良い。
【００２２】
次に、本実施形態に係る模擬狭窄血管１の製造方法について、以下に説明する。
【００２３】
前記模擬狭窄血管１は、図２及び図３に示されるモールド１０を使って作製される。先ず、このモールド１０について説明する。
【００２４】
モールド１０は、左右方向ほぼ中央に凹み部１２が形成されたステンレス製の丸棒状をなし、当該凹み部１２における左右方向ほぼ中央の中央部分１４で軸線方向に分割可能となっている。このモールド１０は、中央部分１４よりも図２中左側に位置する第１の形成体１６と、中央部分１４から同図中右側に位置する第２の形成体１７と、これら第１及び第２の形成体１６，１７の内部を貫通する丸棒状の軸部材１８とを備えて構成されている。
【００２５】
前記第１及び第２の形成体１６，１７は、ほぼ同一の形状をなしており、図２の使用状態で左右対称に配置され、外径が最小となる先端２０同士が相互に突き合わされた状態となる。以下では、第１の形成体１６について構成及び構造を詳述し、第１の形成体１６の構成部分と同一若しくは同等の第２の形成体１７の構成部分については、同一符号を用いて説明を省略する。
【００２６】
前記第１の形成体１７は、軸線方向に３分割可能となっており、前記先端２０を含む先端部材２２と、先端部材２２の図２中左端側に着脱自在に連結される中間部材２３と、中間部材２３の同図中左端側に着脱自在に連結される後端部材２４とからなる。
【００２７】
前記先端部材２２は、図３に示されるように、外径がほぼ一定となる直線状部２６と、この直線状部２６に連なって先端２０に向かって次第に外径が小さくなる先細部２７と、直線状部２６及び先細部２７の各内部で図３中左右方向となる軸線方向に延びる内部空間２９とを備えている。
【００２８】
前記内部空間２９は、図３中左右両端側が開放しており、同図中左側から段階的に内径が小さくように形成されている。すなわち、内部空間２９は、同図中左端側に開放して最も内径が大きく設定された第１の空間領域３１と、第１の空間領域３１に通じて当該第１の空間領域３１よりも内径が小さく設定された第２の空間領域３２と、第２の空間領域３２に通じて当該第２の空間領域３２よりも内径が小さく設定された第３の空間領域３３と、第３の空間領域３３に通じて当該第３の空間領域３３よりも内径が小さく設定されるとともに、先端２０側に開放する第４の空間領域３４とにより構成されている。ここで、第２の空間領域３２の内周面には、ねじ溝３６が形成されており、第４の空間領域３４の内径は、前記軸部材１８の外径とほぼ同一になっている。
【００２９】
前記中間部材２３は、先端部材２２の直線状部２６と同一の外径に設けられて直線状に延びる直線状部３８と、この直線状部３８の図３中右側に連なって、先端部材２２の図中左端側となる後端側からその内部空間２９に挿入される連結部３９と、直線状部３８及び連結部３９の各内部で軸線方向に延びる内部空間４０とを備えている。
【００３０】
前記連結部３９は、先端部材２２の第１及び第２の空間領域３１，３２に嵌め込まれてほぼ全域が当該空間領域３１，３２の内部に収容可能となるサイズの段付き棒状に形成されている。この連結部３９は、直線状部３８に連なる第１の突領域４１と、第１の突領域４１に連なるとともに、当該第１の突領域４１よりも外径の小さい第２の突領域４２とからなる。この第２の突領域４２の外周面には、先端部材２２の第２の空間領域３２のねじ溝３６に係わり合うねじ溝４４が形成されており、第２の突領域４２を第２の空間領域３２にねじ込むことによって、先端部材２２と中間部材２３が相互に脱落不能に連結される。
【００３１】
前記内部空間４０は、図３中左右両端側が開放しており、同図中左側から段階的に内径が小さくように形成されている。当該内部空間４０は、同図中左端側に開放して最も内径が大きく設定された第１の空間領域５１と、第１の空間領域５１に通じ当該第１の空間領域５１よりも内径が小さく設定された第２の空間領域５２と、第２の空間領域５２に通じ当該第２の空間領域５２よりも内径が小さく設定されるとともに、図３中右端側に開放する第３の空間領域５３とにより構成されている。ここで、第１及び第２の空間領域５１，５２は、先端部材２２の第１及び第２の空間領域３１，３２とほぼ同一の構成、形状及びサイズとなっており、ここでの第２の空間領域５２も、先端部材２２の第２の空間領域３２と同様、内周面にねじ溝３６が形成されている。また、特に限定されるものではないが、第３の空間領域５３の内径は、先端部材２２の第３の空間領域３３とほぼ同一になっている。
【００３２】
前記後端部材２４は、前記各直線状部２６，３８と同一の外径に設けられて直線状に延びる直線状部５５と、この直線状部５５の図３中右側に連なって、中間部材２３の同図中左端側からその内部空間４０に挿入される連結部５６と、直線状部５５及び連結部５６の各内部で軸線方向に延びる内部空間５７とを備えている。
【００３３】
前記直線状部５５には、図３中左端側となる後端側に、外周面上に開放して内部空間５７に向かって貫通するねじ穴５９が一箇所形成されている。
【００３４】
前記連結部５６は、中間部材２３の第１及び第２の空間領域５１，５２に嵌め込まれてほぼ全域が当該空間領域５１，５２の内部に収容可能となるサイズの段付き棒状に形成されている。この連結部５６は、中間部材２３の連結部３９とほぼ同一の構成、形状及びサイズとなっており、直線状部５５に連なる第１の突領域６１と、第１の突領域６１に連なって当該第１の突領域６１よりも外径が小さく設定されるとともに、外周面にねじ溝４４が形成された第２の突領域６２とからなる。従って、この第２の突領域６２を中間部材２３の第２の空間領域５２にねじ込むことによって、中間部材２３と後端部材２４が相互に脱落不能に連結される。
【００３５】
前記内部空間５７は、図３中左右両端側に開放しているとともに、内径が部分的に異なる段付き穴状に形成されている。当該内部空間５７は、図３中左端側に開放する第１の空間領域７１と、第１の空間領域７１に通じるとともに、当該第１の空間領域７１よりも内径が大きく設定された第２の空間領域７２とにより構成されている。第１の空間領域７１は、前記軸部材１８の外径とほぼ同一の内径となっており、前記ねじ穴５９が通じている。第２の空間領域７２は、特に限定されるものではないが、先端部材２２及び中間部材２３の各第３の空間領域３３，５３とほぼ同一の内径に設けられている。
【００３６】
前記軸部材１８は、第１及び第２の形成体１６，１７を合わせた長さよりも長くなっている。
【００３７】
以上のように構成されたモールド１０は、次の手順で一体化される。
【００３８】
先ず、中間部材２３及び後端部材２４の各連結部３９，５６を先端部材２２及び中間部材２３の内部空間２９，４０にねじ込むことで、先端部材２２、中間部材２３、及び後端部材２４を連結し、これら部材２２〜２４が一体化された第１及び第２の形成体１６，１７を得る。そして、各形成体１６，１７の各先端２０，２０を相対させ、それらをほぼぴったり突き合わせた状態で、各形成体１６，１７の各内部空間２９，４０，５７に軸部材１８を挿通する。更に、第１及び第２の形成体１６，１７の各後端部材２４，２４に設けられたねじ穴５９，５９にねじＳを挿入し、当該ねじＳの先端で軸部材１８を押さえ付ける。このとき、ねじ穴５９に通じる第１の空間領域７１は、軸部材１８の外径とほぼ同一の内径であるため、軸部材１８が隙間無くほぼぴったり挿通された状態になっている上で、当該軸部材１８がねじＳの先端で強く押し付けられることになる。つまり、このような取り付け状態では、軸部材１８に対する第１及び第２の形成体１６，１７の移動及び回転が阻止されるようになっており、当該各形成体１６，１７の離間接近が規制されて前述の突き合わせ状態が維持されるとともに、各形成体１６，１７の相対回転が規制され、模擬血管の製造時におけるモールド１０の捩れが規制されることになる。
【００３９】
以上のようにセットされたモールド１０は、第１及び第２の形成体１６，１７の先細部２７，２７の先端２０，２０同士が突き合わされることにより、中央部分１４に向かって次第に細径となるように湾曲する凹み部１２が形成され、当該凹み部１２の左右両側の部分が、外径がほぼ一定となるストレート部１３となる。
【００４０】
次に、前記モールド１０用いた前記模擬狭窄血管１の作製手順について図４を用いて説明する。
【００４１】
先ず、図４（Ａ）に示されるように、シリコーンオイルが混合されたシリコーン８０を凹み部１２の表面に塗布した上で、モールド１０を約１００℃のオーブン内に入れ、当該モールド１０を約５分程度周方向に回転させながらシリコーン８０を固化させ、補強層６Ｂが形成される。
【００４２】
次に、凹み部１２の表面側に形成された補強層６Ｂの外側部分に前記シリコーン混和物８２を配置する。その上で、図４（Ｂ）に示されるように、モールド１０の左右何れか一端側からポリエチレン製のチューブ８３を挿入し、当該チューブ８３を凹み部１２の周りに位置するように固定する。この際、チューブ８３の内部空間に補強層６Ｂとシリコーン混和物８２とが配置されることになるが、シリコーン混和物８２とチューブ８３との間に、空気（気泡）が混入しないように補強層６Ｂと同一の材料すなわちシリコーンオイルが混合されたシリコーン８５を充填する。
【００４３】
その後、チューブ８３が嵌め込まれたモールド１０を約１００℃のオーブン内に入れ、チューブ８３の移動を規制した上、モールド１０を約１０分程度周方向に回転させながら放置することで、チューブ８３内に充填されたシリコーン８５が固化してチューブ８３が固定され、当該チューブ８３の内側に形成される内側部分６と当該チューブからなる中間部分８とが形成される。
【００４４】
最後に、図４（Ｃ）に示されるように、補強層６Ｂの材料と同一の材料すなわちシリコーンオイルが混合されたシリコーン８６を、モールド１０の外周面全体に所望の血管の特性に応じた厚みで塗布する。すなわち、ここでは、シリコーン８６が、ねじＳ（図３参照）が装着された部分よりも先端側となるストレート部１３の外周面上と、凹み部１２の外周側に既に形成されたチューブ８３の外面上とに、万遍無く付着される。そして、モールド１０ごと約１００℃のオーブン内に入れ、モールド１０を回転させながら約２０分程度放置することにより、シリコーン８６を固化させ、モールド１０の外周面上に模擬狭窄血管１が形成されることになる。その後、ねじＳをモールド１０から外して、第１及び第２の形成体１６，１７の何れかの後端側から軸部材１８を抜き取る。このとき、第１及び第２の形成体１６，１７は、各先細部２７，２７が突き合わされた状態となっているが、これら先細部２７，２７は直接連結されていないので、軸部材１８が抜き取られると各先細部２７，２７は相互に離間可能となり、それぞれの後端側を軸線方向に引っ張ることで、図４（Ｄ）に示されるように、模擬狭窄血管１から第１及び第２の形成体１６，１７が引き抜かれることになる。ここで、モールド１０は、ステンレスで形成されているため、モールド１０にシリコーン８０，８６が固着することなく、模擬狭窄血管１から第１及び第２の形成体１６，１７を難なく引き抜くことができる。このようにして得られた模擬狭窄血管１は、石灰化による血管の狭窄病変部位が模擬されたものになる。
【００４５】
次に、以上のようにして得られた模擬狭窄血管１について、石灰化による実際の狭窄病変冠動脈に近い弾性状態であることを実証するための試験を行った。
【００４６】
ここでは、図示省略した冠動脈ステントがマウントされたバルーンカテーテルを模擬狭窄血管１の模擬内腔３に挿入し、バルーンの内圧を上昇させて冠動脈ステントを拡張させたときの状態と、その後、バルーンカテーテルを模擬狭窄血管１から抜き取って、模擬内腔３に冠動脈ステントを留置したときの状態とについての試験を行った。つまり、ここでは、リコイル率の計測試験と、Ｓｔｅｎｔ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｂａｌｌｏｏｎ ｕｎｄｅｒｅｘｐａｎｓｉｏｎ（以下、「ＳＵ率」と称する）の計測試験とを行った。
【００４７】
リコイル率とは、バルーン拡張直後とバルーン収縮後の間での冠動脈ステントの外径の変化を表す指標であり、バルーン拡張直後の冠動脈ステントの外径Ｄ０とし、バルーン収縮後から一定時間経過した後の冠動脈ステントの外径ＤＴとしたときに、リコイル率は、次式（１）によって求められる。
リコイル率＝（１−（ＤＴ／Ｄ０）×１００ （１）
【００４８】
ＳＵ率とは、ステントメーカによって提示されているバルーン拡張径に対し、実際の使用時におけるバルーン拡張直後のバルーン外径の変化を表す指標であり、ステントメーカによって提示されているバルーン拡張径ＤＭ（指標値）とし、実際の使用時におけるバルーン拡張直後のバルーン外径ＤＪとすると、ＳＵ率は、次式（２）によって求められる。
ＳＵ率＝（１−（ＤＪ／ＤＭ）×１００ （２）
【００４９】
本試験で使用した冠動脈ステントは、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ社製の「Ｄｒｉｖｅｒ ｓｔｅｎｔ」（ステントサイズ：φ３．０×１８、材質：コバルト・クロム）である。
【００５０】
本試験の対象とした模擬狭窄血管１は、非病変領域５、内側部分６の補強層６Ｂ、及び外側部分７の材料として、シリコーンに対しシリコーンオイルを６０重量％配合したものを用いた。また、モールド１０としては、人体の冠動脈に相当する血管外径及び内径にすることのできるサイズのものを用い、このモールド１０の凹み部１２の形状としては、狭窄病変領域が狭窄有意病変である７５％狭窄を模擬可能となるものを用いた。このモールド１０により得られた模擬狭窄血管１、すなわち、石灰化によって７５％狭窄となった冠動脈の病変状態を模擬した模擬狭窄血管１について、次のように試験を行った。この模擬狭窄血管１の模擬血管壁は無色透明であり、模擬狭窄血管１の模擬内腔３に前記冠動脈ステントが挿入されると、当該冠動脈ステントが模擬狭窄血管１の外側から視認可能となる。
【００５１】
また、リコイル率とＳＵ率の各計測試験においては、図示しないデジタルマイクロスコープにより、模擬内腔３に挿入された前記冠動脈ステントを模擬狭窄血管１の外側から撮像することで、ステント外径及びバルーン径を計測し、模擬狭窄血管１に挿入した冠動脈ステントに関するリコイル率とＳＵ率を求めた。
【００５２】
模擬狭窄血管１におけるリコイル率は、次の手順で求めた。先ず、前記冠動脈ステントがマウントされたバルーンカテーテルを模擬狭窄血管１内に挿入し、バルーン拡張器を使い、バルーン内圧を１ａｔｍ／５ｓｅｃの割合で上昇させ、臨床時における目標圧力と同等の１４．６ａｔｍまでバルーン内圧を上昇させて、冠動脈ステントを拡張させた。そして、その状態で３０秒保持した直後の冠動脈ステントの画像を前記デジタルマイクロスコープで取得し、この時点で計測したステント外径をバルーン拡張直後の冠動脈ステントの外径Ｄ０とした。その後、バルーンを収縮させてから、バルーンカテーテルを模擬狭窄血管１から抜き取り、バルーン収縮後の１８０秒後における冠動脈ステントの画像をデジタルマイクロスコープで取得し、この時点で計測したステント外径をバルーン収縮後から一定時間経過した後の冠動脈ステントの外径ＤＴとした。以上で得られた各外径Ｄ０とＤＴから、上式（１）でリコイル率を求めた。同一構成の複数の模擬狭窄血管１についても、同様にリコイル率を求めたところ、本実施形態に係る模擬血管は、リコイル率が８％〜１０％の範囲内に属することとなった。
【００５３】
また、模擬狭窄血管１におけるＳＵ率は、次の手順で求めた。すなわち、リコイル率を求めたときと同様に、バルーン内圧を１４．６ａｔｍまで上昇させて冠動脈ステントを拡張させた。そして、その状態で３０秒保持した直後のバルーンの画像をデジタルマイクロスコープで取得し、この時点で計測したバルーン外径を実際の使用時におけるバルーン拡張直後のバルーン外径ＤＪとした。また、使用した冠動脈ステントにおいては、ステントメーカによって提示されているバルーン拡張径ＤＭ（指標値）が、１４．６ａｔｍで３．１ｍｍ程度となっており、上式（２）でＳＤ率を求めた。その結果、ＳＤ率は、１６％〜１７％の範囲内に属することとなった。
【００５４】
石灰化による狭窄有意病変の患者の冠動脈に、冠動脈ステントとして前記Ｄｒｉｖｅｒ ｓｔｅｎｔを挿入した際の臨床値は、バルーン拡張圧が平均１４．６ａｔｍの場合、リコイル率が９．０２％、ＳＤ率が１７．１２％と報告されている。また、石灰化による実際の狭窄病変血管におけるリコイル率は、約８％〜約１０％程度の範囲内に属し、同患者におけるＳＤ率は、約１６％〜１８％程度の範囲内に属するという研究報告がある。
【００５５】
従って、前述の試験の結果、本発明に係る模擬狭窄血管１は、そのリコイル率及びＳＵ率が、実際の狭窄病変血管における血管のリコイル率及びＳＵ率の範囲内に入っており、前記冠動脈ステントの臨床値と極めて近くなった。このため、本発明に係る模擬狭窄血管１は、石灰化による狭窄病変が生じた冠動脈に近似する力学的性質を有することになり、石灰化による実際の狭窄病変血管に近い狭窄状態を人工材料で模擬できたことが実証された。
【００５６】
なお、前記実施形態に対して前記中間部分８を設けずに作製した模擬狭窄血管について、前述と同様の試験を行ったところ、リコイル率及びＳＤ率が共に、実際の狭窄病変血管における前述の範囲内に属するものは得られなかった。
【００５７】
また、シリコーンに対するシリコーンオイルの配合率を変えることにより、単純な石灰化による病変による狭窄病変領域４、若しくは、石灰化に対し、プラーク化や線維化の少なくとも一方を複合した複合病変による狭窄病変領域４等、少なくとも一部分が石灰化した様々な狭窄病変領域４を実際に近い状態で作製可能になる。
【００５８】
その他、本発明における構成は図示例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、ステント等の医療機器の評価用、若しくは、外科医師の手術訓練用等の人工血管として利用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１ 模擬狭窄血管
２ 模擬血管壁
３ 模擬内腔
４ 狭窄病変領域
５ 非病変領域
６ 内側部分
７ 外側部分
８ 中間部分
１０ モールド
１２ 凹み部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部分が石灰化したことによる狭窄病変部位を含む血管壁を模擬した模擬血管壁と、血管の内腔部分を模擬した模擬内腔とを備えた模擬狭窄血管において、
前記模擬血管壁は、前記狭窄病変部位に相当する狭窄病変領域と、当該狭窄病変領域に隣接し、非病変部位に相当する非病変領域とを備え、
前記狭窄病変領域は、前記模擬内腔側に位置する内側部分と、当該内側部分よりも外側に位置し、前記非病変領域と同一の材料で連なる外側部分と、当該外側部分に埋設され、前記内側部分よりも硬質となる中間部分とを含み、
前記内側部分は、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムの何れかの無機材料又はシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料、若しくは、前記無機材料及び前記高分子材料の混合材料によって形成され、
前記外側部分は、シリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料により形成され、
前記中間部分は、前記内側部分と異なる樹脂材料若しくは金属材料によって形成されていることを特徴とする模擬狭窄血管。
【請求項２】
前記中間部分は、延出方向両端側が開放するチューブからなり、当該チューブの内側に前記内側部分が収容されるように前記模擬内腔の周りに配置されることを特徴とする請求項１記載の模擬狭窄血管。
【請求項３】
凹み部が部分的に形成された丸棒状のモールドの表面に複数の材料を付着させ、当該各材料を固化させた後で、当該材料から前記モールドを抜き取ることで、少なくとも一部分が石灰化したことによる狭窄病変状態が模擬された模擬狭窄血管を製造する方法であって、
前記凹み部に、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムの何れかの無機材料又はシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料、若しくは、前記無機材料及び前記高分子材料の混合材料を付着させて固化することで内側部分を形成した後、前記モールドの外径よりも大きい内径を有するチューブの内側に前記モールドを挿入し、前記チューブを前記凹み部の周りに配置した上で、前記モールドの外周面全体にシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料を付着させて固化した後、前記モールドを抜き取ることで前記模擬狭窄血管を得る際に、
前記チューブとして、前記内側部分よりも硬質であり、且つ、前記凹み部の長さに対して同一若しくは短寸の長さのものを使用することを特徴とする模擬狭窄血管の製造方法。
【請求項１】
少なくとも一部分が石灰化したことによる狭窄病変部位を含む血管壁を模擬した模擬血管壁と、血管の内腔部分を模擬した模擬内腔とを備えた模擬狭窄血管において、
前記模擬血管壁は、前記狭窄病変部位に相当する狭窄病変領域と、当該狭窄病変領域に隣接し、非病変部位に相当する非病変領域とを備え、
前記狭窄病変領域は、前記模擬内腔側に位置する内側部分と、当該内側部分よりも外側に位置し、前記非病変領域と同一の材料で連なる外側部分と、当該外側部分に埋設され、前記内側部分よりも硬質となる中間部分とを含み、
前記内側部分は、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムの何れかの無機材料又はシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料、若しくは、前記無機材料及び前記高分子材料の混合材料によって形成され、
前記外側部分は、シリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料により形成され、
前記中間部分は、前記内側部分と異なる樹脂材料若しくは金属材料によって形成されていることを特徴とする模擬狭窄血管。
【請求項２】
前記中間部分は、延出方向両端側が開放するチューブからなり、当該チューブの内側に前記内側部分が収容されるように前記模擬内腔の周りに配置されることを特徴とする請求項１記載の模擬狭窄血管。
【請求項３】
凹み部が部分的に形成された丸棒状のモールドの表面に複数の材料を付着させ、当該各材料を固化させた後で、当該材料から前記モールドを抜き取ることで、少なくとも一部分が石灰化したことによる狭窄病変状態が模擬された模擬狭窄血管を製造する方法であって、
前記凹み部に、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムの何れかの無機材料又はシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料、若しくは、前記無機材料及び前記高分子材料の混合材料を付着させて固化することで内側部分を形成した後、前記モールドの外径よりも大きい内径を有するチューブの内側に前記モールドを挿入し、前記チューブを前記凹み部の周りに配置した上で、前記モールドの外周面全体にシリコーン、ラテックス、ポリウレタンの何れかの高分子材料を付着させて固化した後、前記モールドを抜き取ることで前記模擬狭窄血管を得る際に、
前記チューブとして、前記内側部分よりも硬質であり、且つ、前記凹み部の長さに対して同一若しくは短寸の長さのものを使用することを特徴とする模擬狭窄血管の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２２４０６９（Ｐ２０１０−２２４０６９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６９１９６（Ｐ２００９−６９１９６）
【出願日】平成２１年３月２０日（２００９．３．２０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８〜２０年度、文部科学省 地域科学技術振興事業費補助金に係る委託研究（知的クラスター創成事業「岐阜・大垣地域ロボティック先端医療クラスター」）、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（８９９００００６８）学校法人早稲田大学 (602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２０日（２００９．３．２０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８〜２０年度、文部科学省 地域科学技術振興事業費補助金に係る委託研究（知的クラスター創成事業「岐阜・大垣地域ロボティック先端医療クラスター」）、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（８９９００００６８）学校法人早稲田大学 (602)
【Ｆターム（参考）】
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