JP5839638B1 - 管状治療具設計装置、管状治療具の製造方法、および管状治療具設計プログラム - Google Patents

管状治療具設計装置、管状治療具の製造方法、および管状治療具設計プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】管状治療具の管壁に設ける開窓部の最適な位置の決定を容易化する。【解決手段】シースに収容されるステントグラフトを設計する管状治療具設計装置1は、3次元モデル生成部10、シミュレーション部20、および開窓位置決定部30を備える。3次元モデル生成部10は、ステントグラフトが留置される血管の3次元モデルを生成し、シミュレーション部20は、3次元モデル生成部10により生成された3次元モデルにシースを挿入した状況をシミュレーションする。開窓位置決定部30は、シミュレーション部20によるシミュレーション結果と、ステントグラフトが留置される領域における血管のねじれの形状についての情報と、に基づいて、ステントグラフトの管壁に設ける開窓部の位置を決定する。【選択図】図1

Description

本発明は、管状治療具設計装置、管状治療具の製造方法、および管状治療具設計プログラムに関する。
従来、ステントグラフト内挿術に用いるステントグラフトとして、管壁に開窓部が設けられたステントグラフトが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。分枝血管の基枝部の近傍に動脈瘤が存在している場合、開窓部を有するステントグラフトを病変部に留置することにより、動脈瘤への血液の流入を遮断しつつ、分枝血管の血流を阻害しないようにすることが可能となる。
特開2010−227486号公報 特開2013−52282号公報
開窓部を有するステントグラフトを製造するにあたっては、例えば、まず、患者の2次元の血管画像をCT(Computed Tomography)により術前に撮影し、ソフトウェアを使用して2次元の血管画像から3次元の血管画像を構築する。次に、これら2次元の血管画像および3次元の血管画像に基づいて、ステントグラフトが留置される領域における血管の形状に応じて、最適な構造を有するステントグラフトを設計する。また、ステントグラフトの開窓部についても、ステントグラフトを病変部に留置した際に分枝血管の血流を阻害することのないよう、開窓部の最適な位置を決定する。
しかし、当然のことながら血管の形状には個人差があり、患者ごとに動脈瘤の位置や形状が異なる。このため、医師の長年の経験や経験に基づく技術指導なくして開窓部の最適な位置を決定することは、容易なことではない。
このような課題は、例えばステント骨格を持たない人工血管など、ステントグラフト以外の体内留置型の管状治療具においても生じ得るものである。
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、管状治療具の管壁に設ける開窓部の最適な位置の決定を容易化することを目的とする。
本発明者らは、上述の目的を達成すべく鋭意検討を行った。その結果、管状治療具が留置される領域における血管の屈曲形状に応じて、血管内に挿入されたシースの位置が変化しており、このことが管状治療具の留置位置(挙動)に大きく影響を及ぼしているという事実を突き止めた。そこで、血管の屈曲形状を予め把握した上で、血管にシースを挿入した状況をシミュレーションし、シミュレーション結果を用いて開窓部の位置を決定すれば、管状治療具の管壁に設ける開窓部の最適な位置を容易に決定できることを見出し、本発明を完成させるに至った。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
(1) 本発明は、シース(例えば、図5のシース5に相当)に収容される体内留置型の管状治療具(例えば、図4のステントグラフト6に相当)を設計する管状治療具設計装置(例えば、図1の管状治療具設計装置1に相当)であって、前記管状治療具は、血管の分岐した基枝部(例えば、図3の腕頭動脈A10、左総頸動脈A20、および左鎖骨下動脈A30のそれぞれの基枝部に相当)を含む領域に留置されるものであり、前記管状治療具が留置される血管の3次元モデル(例えば、図3の3次元モデルAAに相当)を生成する3次元モデル生成手段(例えば、図1の3次元モデル生成部10に相当)と、前記3次元モデル生成手段により生成された3次元モデルに前記シースを挿入した状況をシミュレーションするシミュレーション手段(例えば、図1のシミュレーション部20に相当)と、前記シミュレーション手段によるシミュレーション結果と、前記管状治療具が留置される領域における血管の屈曲形状(例えば、後述の血管のねじれの形状に相当)についての情報と、に基づいて、前記管状治療具の管壁に設ける開窓部(例えば、図4の開窓部61、62、63に相当)の位置を決定する開窓位置決定手段(例えば、図1の開窓位置決定部30に相当)と、を備えたことを特徴とする管状治療具設計装置を提案している。
この発明によれば、3次元モデル生成手段により、管状治療具が留置される血管の3次元モデルを生成し、シミュレーション手段により、3次元モデル生成手段により生成された3次元モデルにシースを挿入した状況をシミュレーションすることとした。また、開窓位置決定手段により、シミュレーション手段によるシミュレーション結果と、管状治療具が留置される領域における血管の屈曲形状についての情報と、に基づいて、管状治療具の管壁に設ける開窓部の位置を決定することとした。このため、患者ごとに異なる血管の屈曲形状に起因する影響が、管状治療具の留置位置(挙動)にあったとしても、この影響を考慮した位置に開窓部となる位置を決定することができる。したがって、管状治療具の管壁に設ける開窓部の最適な位置の決定を、容易化することができる。
(2) 本発明は、(1)の管状治療具設計装置について、前記開窓位置決定手段は、血管の湾曲している方向に直交する方向(例えば、図5のZ軸に沿った方向に相当)への当該血管の屈曲のことを当該血管のねじれとし、前記管状治療具が留置される領域における血管の屈曲形状として、当該管状治療具が留置される領域における血管のねじれの形状を用いることを特徴とする管状治療具設計装置を提案している。
このため、本発明によれば、血管のねじれの形状を考慮して、管状治療具の管壁に設ける開窓部の最適な位置を決定することができる。
(3) 本発明は、(1)または(2)の管状治療具設計装置について、前記シースは、予め定められた一方向に湾曲し、または湾曲可能に形成されるものであり、前記開窓位置決定手段が用いる前記情報は、前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線(例えば、図6の胸部大動脈A1の稜線R1に相当)と、当該領域に挿入された状況における前記シースの稜線(例えば、図6のシース5の稜線R2に相当)と、の位置関係であることを特徴とする管状治療具設計装置を提案している。
詳細については後述するが、本発明によれば、管状治療具が留置される領域における血管の稜線と、当該領域に挿入された状況におけるシースの稜線との位置関係をもとに、開窓部の位置を決定するように構成されているため、血管のねじれの強弱によることなく、最適な位置に開窓部を決定することができる。
(4) 本発明は、(3)の管状治療具設計装置について、前記管状治療具は、予め定められた一方向に湾曲し、または湾曲可能に形成され、かつ、湾曲する方向を前記シースの湾曲する方向と一致させた状態で当該シースに収容されるものであり、前記開窓位置決定手段が用いる前記情報は、前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線(例えば、図6の胸部大動脈A1の稜線R1に相当)と、当該領域に挿入された状況における前記シースの稜線(例えば、図6のシース5の稜線R2に相当)と、の位置関係、および前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域に挿入された状況における前記シースの稜線(例えば、図6のシース5の稜線R2に相当)と、当該シースから放出されて当該領域に留置された状況における当該管状治療具の稜線(例えば、図9のステントグラフト6の稜線R3に相当)と、の位置関係、であることを特徴とする管状治療具設計装置を提案している。
詳細については後述するが、本発明によれば、管状治療具が留置される領域における血管の稜線と、当該領域に挿入された状況におけるシースの稜線との位置関係、および当該シースの稜線と、シースから放出されて当該領域に留置された状況における管状治療具の稜線との位置関係をもとに、開窓部の位置を決定するように構成されているため、血管のねじれの強弱によることなく、さらに最適な位置に開窓部を決定することができる。
(5) 本発明は、(4)の管状治療具設計装置について、前記開窓位置決定手段は、前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線(例えば、図6の胸部大動脈A1の稜線R1に相当)と、当該血管の分岐した基枝部のうち基準となる位置(例えば、図7の腕頭動脈A10の基枝部の端縁P1に相当)と、の最短距離をL1とし、前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線(例えば、図6の胸部大動脈A1の稜線R1に相当)と、当該領域に挿入された状況における前記シースの稜線(例えば、図6のシース5の稜線R2に相当)と、の位置ずれ量をL2とし、前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域に挿入された状況における前記シースの稜線(例えば、図6のシース5の稜線R2に相当)と、当該シースから放出されて当該領域に留置された状況における当該管状治療具の稜線(例えば、図9のステントグラフト6の稜線R3に相当)と、の位置ずれ量をL3として、前記管状治療具が留置される領域に留置された状況における当該管状治療具の稜線と、前記開窓部のうち基準となる位置と、の最短距離Lfが以下の数式(1)を満たすように、当該開窓部の位置を決定することを特徴とする管状治療具設計装置を提案している。
Figure 0005839638
この発明によれば、上記数式(1)を用いて開窓部の最適な位置を比較的容易に決定することができる。
(6) 本発明は、(3)の管状治療具設計装置について、前記開窓位置決定手段は、前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線(例えば、図6の胸部大動脈A1の稜線R1に相当)と、当該血管の分岐した基枝部のうち基準となる位置(例えば、図7の腕頭動脈A10の基枝部の端縁P1に相当)と、の最短距離をL1とし、前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線(例えば、図6の胸部大動脈A1の稜線R1に相当)と、当該領域に挿入された状況における前記シースの稜線(例えば、図6のシース5の稜線R2に相当)と、の位置ずれ量をL2として、前記位置ずれ量L2に基づいて補正値L4を決定し、前記管状治療具が留置される領域に留置された状況における当該管状治療具の稜線と、前記開窓部のうち基準となる位置と、の最短距離Lfが以下の数式(2)を満たすように、当該開窓部の位置を決定することを特徴とする管状治療具設計装置を提案している。
Figure 0005839638
この発明によれば、位置ずれ量L2と補正値L4との関係を予め定めておくことにより、上記数式(2)を用いて開窓部の最適な位置をさらに容易に決定することができる。
(7) 本発明は、シース(例えば、図5のシース5に相当)に収容される体内留置型の管状治療具(例えば、図4のステントグラフト6に相当)の製造方法(例えば、図14の製造方法に相当)であって、前記管状治療具は、血管の分岐した基枝部(例えば、図3の腕頭動脈A10、左総頸動脈A20、および左鎖骨下動脈A30のそれぞれの基枝部に相当)を含む領域に留置されるものであり、前記管状治療具となる膜体を準備する膜体準備工程(例えば、図14のステップS1に相当)と、前記膜体の管壁に形成する開窓部(例えば、図4の開窓部61、62、63に相当)の位置を決定する開窓位置決定工程(例えば、図14のステップS2に相当)と、前記膜体準備工程により準備された膜体のうち前記開窓位置決定工程により決定された位置に、前記開窓部を形成する開窓部形成工程(例えば、図14のステップS3に相当)と、を含み、前記開窓位置決定工程は、前記管状治療具が留置される血管の3次元モデル(例えば、図3の3次元モデルAAに相当)を生成する第1の工程(例えば、図15のステップS11に相当)と、前記第1の工程により生成された3次元モデルに前記シースを挿入した状況をシミュレーションする第2の工程(例えば、図15のステップS12に相当)と、前記第2の工程によるシミュレーション結果と、前記管状治療具が留置される領域における血管の屈曲形状(例えば、後述の血管のねじれの形状に相当)についての情報と、に基づいて、前記開窓部の位置を決定する第3の工程(例えば、図15のステップS13に相当)と、を含むことを特徴とする管状治療具の製造方法を提案している。
この発明によれば、(1)の管状治療具設計装置に係る発明と同様の効果を奏することができるとともに、最適な位置に開窓部を形成した管状治療具を製造することができる。なお、(7)の管状治療具の製造方法は、上述の(2)から(6)のうち少なくともいずれかの管状治療具設計装置が有する技術的特徴と同様の技術的特徴を、さらに備えることとしてもよい。
(8) 本発明は、シース(例えば、図5のシース5に相当)に収容される体内留置型の管状治療具(例えば、図4のステントグラフト6に相当)を設計する管状治療具設計方法を、コンピュータに実行させるための管状治療具設計プログラムであって、前記管状治療具は、血管の分岐した基枝部(例えば、図3の腕頭動脈A10、左総頸動脈A20、および左鎖骨下動脈A30のそれぞれの基枝部に相当)を含む領域に留置されるものであり、前記管状治療具が留置される血管の3次元モデル(例えば、図3の3次元モデルAAに相当)を生成する第1のステップ(例えば、図15のステップS11に相当)と、前記第1のステップにより生成された3次元モデルに前記シースを挿入した状況をシミュレーションする第2のステップ(例えば、図15のステップS12に相当)と、前記第2のステップによるシミュレーション結果と、前記管状治療具が留置される領域における血管の屈曲形状(例えば、後述の血管のねじれの形状に相当)についての情報と、に基づいて、前記管状治療具の管壁に設ける開窓部の位置を決定する第3のステップ(例えば、図15のステップS13に相当)と、をコンピュータに実行させるための管状治療具設計プログラムを提案している。
この発明によれば、(8)の管状治療具設計プログラムをコンピュータに実行させることによって、(1)の管状治療具設計装置に係る発明と同様の効果を奏することができる。なお、(8)の管状治療具設計プログラムは、上述の(2)から(6)のうち少なくともいずれかの管状治療具設計装置が有する技術的特徴と同様の技術的特徴を、さらに備えることとしてもよい。
本発明によれば、管状治療具の管壁に設ける開窓部の最適な位置の決定を容易化することができる。
本発明の第1実施形態に係る管状治療具製造システムのブロック図である。 本発明の第1実施形態に係る管状治療具設計装置を実現するコンピュータのブロック図である。 本発明の第1実施形態に係る3次元モデル生成部により生成された3次元モデルを示す図である。 ステントグラフトの外観斜視図である。 シースを3次元モデルに挿入した状況を示す図である。 シミュレーション部によるシミュレーション上における、胸部大動脈の稜線と、シースの稜線と、の位置関係を示す図である。 シミュレーション部によるシミュレーション上における、胸部大動脈の稜線と、シースの稜線と、の位置関係を示す図である。 胸部大動脈の稜線と、シースの稜線と、の位置関係を示す図である。 ステントグラフトの稜線と開窓部との位置関係を示す図である。 胸部大動脈の稜線と、シースの稜線と、の位置関係を示す図である。 ステントグラフトの稜線と開窓部との位置関係を示す図である。 胸部大動脈の稜線と、シースの稜線と、の位置関係を示す図である。 ステントグラフトの稜線と開窓部との位置関係を示す図である。 本発明の第1実施形態に係るステントグラフトの製造方法を示すフローチャートである。 本発明の第1実施形態に係る開窓位置決定工程を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係る管状治療具製造システムのブロック図である。
まず、本発明の概要について、以下に説明する。
本発明者らは、血管画像を実体化した血管モデルを作製するとともに、同じ血管画像を用いてステントグラフトを設計して作製し、作製したステントグラフトを作製した血管モデルに留置する実験を行った。その結果、分枝血管の近傍における血管のねじれが強くなるに従って、ステントグラフトの開窓部と、血管モデルにおける分枝血管の基枝部と、を一致させるのが困難になるという実験結果を得た。
そこで、本発明者らは、血管のねじれが強くなるに従って開窓部と分枝血管の基枝部とを一致させるのが困難となる理由を探るべく、研究を重ねた。その結果、ステントグラフトを収容するシースとして、予め定められた一方向に湾曲して形成されたもの、または予め定められた一方向に湾曲可能に形成されたものを用いた場合、血管のねじれの強さに応じて血管内を通過するシースの通り道が変化しており、このことがステントグラフトの留置位置(挙動)に大きく影響を及ぼすという研究結果を得た。
ここで、上述の「血管のねじれ」について、以下に説明する。例えば胸部大動脈であれば、仮想平面内で弓状(逆U字型)に湾曲しているだけではなく、前後方向(正面方向または背面方向)、言い換えると血管の湾曲している方向と直交する方向に、屈曲していることがある。上述の「血管のねじれ」とは、この血管の前後方向への屈曲のことである。すなわち、血管は、1つの仮想平面内での湾曲に加えて、この仮想平面に直交するベクトル成分を有する方向に屈曲していることがあり、「血管のねじれ」とは、上述の仮想平面に直交するベクトル成分を有する方向への、血管の屈曲のことである。
血管のねじれが比較的弱い(血管のねじれがほとんどない)場合、シースは、血管の中心軸に沿って血管の内部を移動するため、シースから放出されたステントグラフトは、その大弯側の稜線が血管の大弯側の稜線とほぼ重なるようにして血管内に留置されることとなる。
一方、血管のねじれが比較的強い場合、本発明者らが実験したところによると、シースは必ずしも血管の中心軸に沿って移動することはなく、ねじれの強い部分では血管の中心軸からずれて移動するケースがあった。ステントグラフトとして、予め定められた一方向に湾曲したステントグラフトを用い、さらに当該ステントグラフトの湾曲方向がシースの湾曲方向と一致するようにしてシース内にステントグラフトを収納した場合、そのように血管の中心軸から逸れた状態でシースから放出されるステントグラフトについて、ステントグラフトの大弯側の稜線が血管の大弯側の稜線と重なるように血管内に留置される可能性は低い。
ステントグラフトの管壁に開窓部を設けるにあたって、血管のねじれが比較的弱い場合には、例えば、血管の大弯側の稜線から分枝血管の基枝部までの距離(後述の最短距離L1に相当)を求め、ステントグラフトの大弯側の稜線から開窓部までの距離(後述の最短距離Lfに相当)が、上述の血管の大弯側の稜線から分枝血管の基枝部までの距離と等しくなるように(すなわち、Lf=L1となるように)開窓部の位置を決定する。これによれば、他の要因が影響しない限り、比較的容易に、開窓部と分枝血管の基枝部とを一致させることが可能である。
一方、血管のねじれが比較的強い場合には、ステントグラフトの大弯側の稜線から開窓部までの距離が、血管の大弯側の稜線から分枝血管の基枝部までの距離と等しくなるように開窓部の位置を決定しただけでは、上述した理由により、開窓部と分枝血管の基枝部とを一致させることは容易ではない。
そこで、本発明者らは、血管のねじれの強さを予め把握した上で、血管にシースを挿入した状況をシミュレーションし、シミュレーション結果を用いて開窓部の位置を決定すれば、ステントグラフトの管壁に設ける開窓部の最適な位置を容易に決定できることを見出した。
次に、本発明の実施形態について、図面を用いて以下に詳細に説明する。なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る管状治療具製造システム100のブロック図である。管状治療具製造システム100は、体内留置型の管状治療具として、胸部大動脈瘤を治療するために用いられる胸部大動脈用のステントグラフト6を設計および製造するものであり、管状治療具設計装置1および管状治療具製造装置2を備える。
管状治療具設計装置1は、ステントグラフト6を設計し、管状治療具製造装置2は、管状治療具設計装置1による設計に基づいてステントグラフト6を製造する。
管状治療具設計装置1は、3次元モデル生成部10、シミュレーション部20、および開窓位置決定部30を備える。これら3次元モデル生成部10、シミュレーション部20、および開窓位置決定部30は、図2に示すコンピュータ200により実現される。
図2は、コンピュータ200のブロック図である。コンピュータ200には、ディスプレイ、マウス、キーボードなどが接続される。このコンピュータ200は、CPU210、メモリ(RAM)220、およびハードディスク230を備える。
ハードディスク230は、オペレーティングシステムや、ステントグラフト6を設計する管状治療具設計方法を実行するためのプログラム(管状治療具設計プログラム)、補正値テーブル(後述の表1参照)などを記憶する。なお、ハードディスク230は、非一時的な記録媒体であればよく、ハードディスク230の代わりに、例えば、EPROMやフラッシュメモリといった不揮発性のメモリ、CD−ROMなどを適用してもよい。
CPU210は、メモリ220を適宜利用して、ハードディスク230に記憶されているデータを読み出し、実行や演算を行う。
図1に戻って、3次元モデル生成部10は、ステントグラフト6が留置される血管(本実施形態では、患者の胸部大動脈の周辺の部位に相当)の2次元の血管画像および3次元の血管画像に基づいて、ステントグラフト6が留置される血管の3次元モデルAAをコンピュータ上で生成する。
図3は、3次元モデルAAを示す図である。3次元モデルAAは、患者の胸部大動脈A1にできた動脈瘤AXと、この動脈瘤AXの周辺の血管と、の3次元モデルである。胸部大動脈A1からは、腕頭動脈A10、左総頸動脈A20、および左鎖骨下動脈A30の3つの分枝血管が分岐している。腕頭動脈A10は、右総頸動脈A11および右鎖骨下動脈A12に分岐している。
図4は、ステントグラフト6の外観斜視図である。ステントグラフト6は、ステントと呼ばれる骨格に、グラフトと呼ばれる人工血管を被覆したものである。ステントは、いわゆるZ型ステント骨格を有しており、金属細線がジグザグ状に折り返されるとともに、略円筒状に形成されている。金属細線は、例えばステンレス鋼や、Ni−Ti合金や、チタン合金で形成される。一方、グラフトは、ステントを外周から覆うように固定され、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)といったフッ素樹脂や、ポリエチレンテレフタレートといったポリエステル樹脂で形成される。
ステントグラフト6は、弓状に湾曲して、すなわち予め定められた方向に湾曲して、形成される。ステントグラフト6の管壁には、所定形状の孔からなる開窓部61、62、63が設けられる。開窓部61から63は、それぞれ、胸部大動脈A1の腕頭動脈A10、左総頸動脈A20、および左鎖骨下動脈A30の各基枝部と対向する位置に設けられる。
図5は、シース5を3次元モデルAAに挿入した状況を示す図である。図5において、右方向をXプラス方向とし、下方向をYプラス方向とし、紙面奥向きをZプラス方向とする。
シース5は、略J字状に湾曲して、すなわち予め定められた方向に湾曲して、形成される。シース5はチューブ状部材であり、可撓性を有する材料で形成される。ステントグラフト6は、ステントグラフト6の湾曲している方向と、シース5の湾曲している方向と、を一致させた状態で、シース5に収容される。
図1に戻って、シミュレーション部20は、3次元モデル生成部10により生成された3次元モデルAAに、シース5を挿入した状況をシミュレーションする。
開窓位置決定部30は、シミュレーション部20によるシミュレーション結果と、ステントグラフト6が留置される領域における胸部大動脈A1のねじれの形状についての情報と、に基づいて、ステントグラフト6の管壁に設ける開窓部61から63のそれぞれの位置を決定する。開窓部61から63のうち開窓部61の位置を開窓位置決定部30が決定する場合について、図6から13を用いて以下に説明する。なお、開窓位置決定部30は、開窓部62や開窓部63の位置を決定する場合、開窓部61の位置を決定する場合と同様の処理を行う。
図6、7は、シミュレーション部20によるシミュレーション上における、胸部大動脈A1の稜線R1と、胸部大動脈A1に挿入された状況におけるシース5の稜線R2と、の位置関係を示す図である。図6において、図5の向きに合わせて、紙面手前向きをXプラス方向とし、下方向をYプラス方向とし、右方向をZプラス方向とする。また、図7において、図5、6の向きに合わせて、左下方向をXプラス方向とし、紙面奥向きをYプラス方向とし、右下方向をZプラス方向とする。
ここで、「血管のねじれ」について、図5に示した胸部大動脈A1を例に説明する。逆U字型に湾曲した胸部大動脈A1の中心軸がXY平面上に位置する状態のことを「血管のねじれがない状態」とする。すると、「血管のねじれがある状態」とは、湾曲した胸部大動脈A1の中心軸がXY平面上に位置しておらず、XY平面に垂直なベクトル成分を有する方向(すなわちZ軸に沿った方向)に胸部大動脈A1が屈曲している状態のことである。
また、胸部大動脈A1の最も大弯側を通るラインのことを、「胸部大動脈A1の稜線R1」といい、シース5の最も大弯側を通るラインのことを、「シース5の稜線R2」といい、ステントグラフト6の最も大弯側を通るラインのことを、「ステントグラフト6の稜線R3」という。また、「最も大弯側を通るライン」とは、湾曲する部分を複数に輪切りしたときに、最も外側となる位置をそれぞれ繋いで形成される曲線のことをいう。
開窓位置決定部30は、まず、図7に示すように、シミュレーション部20によるシミュレーション上において、ステントグラフト6が留置される領域における胸部大動脈A1の稜線R1から、腕頭動脈A10の基枝部の端縁P1までの最短距離L1を求める。端縁P1は、腕頭動脈A10の基枝部の端縁上における基準となる位置のことである。また、胸部大動脈A1の稜線R1と平行な関係にあり、端縁P1を通る、腕頭動脈A10の基枝部の端縁の接線のことを、接線RP1とする。
開窓位置決定部30は、次に、シミュレーション部20によるシミュレーション上において、ステントグラフト6が留置される領域における胸部大動脈A1の稜線R1と、この領域に挿入された状況におけるシース5の稜線R2と、の位置ずれ量L2を求める。具体的には、開窓位置決定部30は、位置ずれ量L2として、上述の端縁P1の近傍における胸部大動脈A1の稜線R1とシース5の稜線R2との最短距離を求める。
開窓位置決定部30は、次に、以下の表1に示す補正値テーブルを参照して、位置ずれ量L2に応じた補正値L4を求める。
Figure 0005839638
なお、上述の位置ずれ量L2は、胸部大動脈A1のねじれが強くなるに従って、大きくなる。このため、位置ずれ量L2は、胸部大動脈A1のねじれが強さを間接的に表すことになる。したがって、位置ずれ量L2は、ステントグラフト6が留置される領域における胸部大動脈A1のねじれの形状についての情報として、開窓位置決定部30で用いられる、ということができる。
開窓位置決定部30は、次に、上述の最短距離L1および補正値L4を以下の数式(3)に代入して、ステントグラフト6の稜線R3から開窓部61の端縁Q1までの最短距離Lfを算出する。端縁Q1は、開窓部61の端縁上における基準となる位置のことである。また、ステントグラフト6の稜線R3と平行な関係にあり、端縁Q1を通る、開窓部61の端縁の接線のことを、接線RQ1とする(後述の図9、11、13参照)。
Figure 0005839638
シミュレーション部20によるシミュレーション上における胸部大動脈A1の稜線R1とシース5の稜線R2との位置関係と、ステントグラフト6の稜線R3と開窓部61の端縁Q1との位置関係と、の関係について、図8から13を用いて以下に説明する。
図8は、シース5の稜線R2が胸部大動脈A1の稜線R1よりもZプラス方向に位置する場合における、シミュレーション部20によるシミュレーション上における胸部大動脈A1の稜線R1とシース5の稜線R2との位置関係を示す図である。図9は、図8に示した場合における、ステントグラフト6の稜線R3と開窓部61の端縁Q1との位置関係を示す図である。
図8に示すように、シース5の稜線R2が胸部大動脈A1の稜線R1よりもZプラス方向に位置する場合には、図9に示すように、開窓部61の端縁Q1は、ステントグラフト6の稜線R3よりもZマイナス方向側に位置する。
図10は、シース5の稜線R2が胸部大動脈A1の稜線R1よりもZマイナス方向に位置し、かつ、補正値L4の絶対値よりも最短距離L1が大きい場合(L1>|L4|)における、シミュレーション部20によるシミュレーション上における胸部大動脈A1の稜線R1とシース5の稜線R2との位置関係を示す図である。図11は、図10に示した場合における、ステントグラフト6の稜線R3と開窓部61の端縁Q1との位置関係を示す図である。
図10に示すように、シース5の稜線R2が胸部大動脈A1の稜線R1よりもZマイナス方向に位置し、かつ、補正値L4の絶対値よりも最短距離L1が大きい場合には、図11に示すように、開窓部61の端縁Q1は、ステントグラフト6の稜線R3よりもZマイナス方向側に位置する。
図12は、シース5の稜線R2が胸部大動脈A1の稜線R1よりもZマイナス方向に位置し、かつ、補正値L4の絶対値よりも最短距離L1が小さい場合(L1<|L4|)における、シミュレーション部20によるシミュレーション上における胸部大動脈A1の稜線R1とシース5の稜線R2との位置関係を示す図である。図13は、図12に示した場合における、ステントグラフト6の稜線R3と開窓部61の端縁Q1との位置関係を示す図である。
図12に示すように、シース5の稜線R2が胸部大動脈A1の稜線R1よりもZマイナス方向に位置し、かつ、補正値L4の絶対値よりも最短距離L1が小さい場合には、図13に示すように、開窓部61の端縁Q1は、ステントグラフト6の稜線R3よりもZプラス方向側に位置する。
図14は、管状治療具製造システム100による、ステントグラフト6の製造方法(第1実施形態に係る管状治療具の製造方法)を示すフローチャートである。
ステップS1において、管状治療具製造装置2が膜体準備工程を行って、ステップS2に工程を移す。膜体準備工程では、管状治療具製造装置2が、グラフトとなる膜体を準備する。なお、準備する膜体は、シート状に形成されており、例えば規格に合せたサイズに裁断されているものとする。
ステップS2において、管状治療具設計装置1が開窓位置決定工程を行って、ステップS3に工程を移す。開窓位置決定工程では、詳細については図15を用いて後述するが、管状治療具設計装置1が、ステップS1において準備された膜体に形成する開窓部61から63のそれぞれの位置を決定する。
ステップS3において、管状治療具製造装置2が開窓部形成工程を行って、ステップS4に工程を移す。開窓部形成工程では、管状治療具製造装置2が、ステップS1において準備されたシート状の膜体のうちステップS2において決定された位置に、規格に適合する孔を開窓部61から63としてそれぞれ形成する。開窓部61から63のそれぞれを形成する方法としては、例えばプレス金型による抜き打ち加工を用いることができる。
ステップS4において、管状治療具製造装置2がグラフト形成工程を行って、ステップS5に工程を移す。グラフト形成工程では、管状治療具製造装置2が、ステップS3において開窓部61から63のそれぞれが形成されたシート状の膜体の端部同士を接合して、筒状のグラフトを形成する。シート状の膜体の端部同士を接合する方法としては、例えば、接着剤による接着、圧着、溶着、糸による縫合などを用いることができる。
ステップS5において、管状治療具製造装置2がグラフト固定工程を行って、図14に示したステントグラフト6の製造方法を完了させる。グラフト固定工程では、管状治療具製造装置2が、ステップS4において形成された筒状のグラフトの内側に、治具を用いて縮めたステントを配置して、グラフトをステントに固定する。グラフトをステントに固定する方法としては、例えば縫合や接着などを用いることができる。
図15は、管状治療具設計装置1による上述の開窓部形成工程を示すフローチャートである。
ステップS11において、管状治療具設計装置1が3次元モデル生成部10により第1の工程を行って、ステップS12に処理を移す。第1の工程では、管状治療具設計装置1が3次元モデル生成部10により、ステントグラフト6が留置される血管の3次元モデルAAを生成する。
ステップS12において、管状治療具設計装置1がシミュレーション部20により第2の工程を行って、ステップS13に処理を移す。第2の工程では、管状治療具設計装置1がシミュレーション部20により、ステップS11において生成された3次元モデルAAにシース5を挿入した状況をシミュレーションする。
ステップS13において、管状治療具設計装置1が開窓位置決定部30により第3の工程を行って、図14のステップS3に処理を移す。第3の工程では、管状治療具設計装置1が開窓位置決定部30により、ステップS3によるシミュレーション結果と、ステントグラフト6が留置される領域における胸部大動脈A1のねじれの形状についての情報と、に基づいて、ステントグラフト6の管壁に設ける開窓部61から63のそれぞれの位置を決定する。
以上の管状治療具設計装置1によれば、以下の効果を奏することができる。
管状治療具設計装置1は、シミュレーション部20により、3次元モデル生成部10により生成された3次元モデルAAに、シース5を挿入した状況をシミュレーションし、開窓位置決定部30により、シミュレーション部20によるシミュレーション結果と、ステントグラフト6が留置される領域における胸部大動脈A1のねじれの形状についての情報と、に基づいて、ステントグラフト6の管壁に設ける開窓部61から63のそれぞれの位置を決定する。このため、患者ごとに異なる胸部大動脈A1のねじれの形状に起因する影響がステントグラフト6の留置位置(挙動)にあったとしても、この影響を考慮した位置に開窓部61から63の位置を決定することができる。したがって、ステントグラフト6の管壁に設ける開窓部61から63の最適な位置の決定を、容易化することができる。
また、管状治療具設計装置1は、開窓位置決定部30が用いる情報(ステントグラフト6が留置される領域における胸部大動脈A1の屈曲形状についての情報)として、胸部大動脈A1のねじれの形状を用いている。このため、胸部大動脈A1のねじれの形状を考慮して、ステントグラフト6の管壁に設ける開窓部61から63のそれぞれの最適な位置を決定することができる。
また、管状治療具設計装置1は、ステントグラフト6が留置される領域における胸部大動脈A1の稜線R1と、当該領域に挿入された状況におけるシース5の稜線R2との位置関係をもとに、開窓部61から63の位置を決定するように構成されているため、血管のねじれの強弱によることなく、最適な位置に開窓部を決定することができる。
また、管状治療具設計装置1は、上述の表1および数式(3)を用いて、開窓部61から63のそれぞれの最適な位置を比較的容易に決定することができる。
また、以上の管状治療具設計装置1および管状治療具製造装置2を備える管状治療具製造システム100によれば、最適な位置に開窓部61から63のそれぞれを形成したステントグラフト6を製造することができる。
<第2実施形態>
図16は、本発明の第2実施形態に係る管状治療具製造システム100Aのブロック図である。管状治療具製造システム100Aは、図1に示した本発明の第1実施形態に係る管状治療具製造システム100とは、管状治療具設計装置1の代わりに管状治療具設計装置1Aを備える点で異なる。管状治療具設計装置1Aは、管状治療具設計装置1とは、開窓位置決定部30の代わりに開窓位置決定部30Aを備える点で異なる。なお、管状治療具製造システム100Aにおいて、管状治療具製造システム100と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
開窓位置決定部30Aは、開窓位置決定部30と同様に、シミュレーション部20によるシミュレーション結果と、ステントグラフト6が留置される領域における胸部大動脈A1のねじれの形状についての情報と、に基づいて、ステントグラフト6の管壁に設ける開窓部61から63のそれぞれの位置を決定する。ただし、開窓位置決定部30Aは、上述の表1および数式(3)の代わりに、以下の数式(4)を用いる。
具体的には、開窓位置決定部30Aは、まず、開窓位置決定部30と同様に、シミュレーション部20によるシミュレーション上において、ステントグラフト6が留置される領域における胸部大動脈A1の稜線R1から、腕頭動脈A10の基枝部の端縁P1までの最短距離L1を求める。
開窓位置決定部30Aは、次に、開窓位置決定部30と同様に、シミュレーション部20によるシミュレーション上において、ステントグラフト6が留置される領域における胸部大動脈A1の稜線R1と、この領域に挿入された状況におけるシース5の稜線R2と、の位置ずれ量L2を求める。
ここで、胸部大動脈A1のねじれが比較的強い場合、シース5からステントグラフト6を放出する際に、シース5から放出されたステントグラフト6の稜線R3が、シース5の稜線R2と一致せず、ずれてしまうことがある。
そこで、開窓位置決定部30Aは、次に、シミュレーション部20によるシミュレーション上において、ステントグラフト6が留置される領域に挿入された状況におけるシース5の稜線R2と、この領域にシース5から放出されて留置された状況におけるステントグラフト6の稜線R3と、の位置ずれ量L3を求める。
位置ずれ量L3の求め方としては、例えば、シース5から放出されて留置されるまでのステントグラフト6をシミュレーションし、シミュレーション上における、シース5の稜線R2から、留置された状況におけるステントグラフト6の稜線R3までの位置ずれ量(胸部大動脈A1の中心軸に直交する仮想断面でシース5およびステントグラフト6を切断したときの、シース5の稜線R2からステントグラフト6の稜線R3までの円弧上の距離)を求める方法がある。ほかには、実測データから位置ずれ量L2に対する位置ずれ量L3の関係式を作成し、その関係式より位置ずれ量L3を求めてもよい。
開窓位置決定部30Aは、次に、上述の最短距離L1および位置ずれ量L2、L3を以下の数式(4)に代入して、ステントグラフト6の稜線R3から開窓部61の端縁Q1までの最短距離Lfを算出する。
Figure 0005839638
以上の管状治療具設計装置1Aによれば、表1および数式(3)の代わりに数式(4)を用いて、管状治療具設計装置1が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。
さらに、管状治療具設計装置1Aは、開窓位置決定部30Aにより、ステントグラフト6が留置される領域における胸部大動脈A1のねじれの形状についての情報として、シミュレーション部20によるシミュレーション上における以下の2つの位置関係を用いることになる。上述の2つの位置関係のうちの一方は、ステントグラフト6が留置される領域における胸部大動脈A1の稜線R1と、この領域に挿入された状況におけるシース5の稜線R2と、の位置関係のことである。上述の2つの位置関係のうちの他方は、ステントグラフト6が留置される領域に挿入された状況におけるシース5の稜線R2と、この領域にシース5から放出されて留置された状況におけるステントグラフト6の稜線R3と、の位置関係のことである。これによれば、上述の2つの位置関係を用いて開窓部61から63のそれぞれの位置を決定することになるため、胸部大動脈A1のねじれの強弱によることなく、さらに最適な位置に開窓部61から63を決定することができる。
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計なども含まれる。
例えば、上述の各実施形態では、管状治療具としてステントグラフトを例に挙げて説明したが、これに限らず、人工血管などの体内留置型の管状治療具であれば本発明を適用できる。なお、ステントグラフトとしては、胸部大動脈用のステントグラフト以外には、例えば、腹部大動脈用のステントグラフトや、胸腹部大動脈用のステントグラフトがある。また、ステントグラフトは、グラフトの内側にステントが位置するもの(いわゆる内骨格)に限定されず、グラフトの外側にステントが位置するもの(いわゆる外骨格)であってもよいし、ステントの内表面および外表面にグラフトを貼り合わせたものであってもよい。
また、上述の各実施形態では、病変部として動脈瘤を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、静脈瘤や狭窄部が病変部である場合にも、本発明を適用できる。なお、上述の動脈瘤とは、例えば大動脈瘤や脳動脈瘤や抹消動脈瘤(膝窩動脈瘤、腸骨動脈瘤など)のことであり、上述の静脈瘤とは、例えば下肢静脈瘤のことである。
また、上述の各実施形態では、ステントグラフト6は、予め定められた方向に湾曲して形成されるものとした。しかし、これに限らず、基本形状をストレート状(直線状)として、その一部が予め定められた方向に湾曲できるように形成されるものとしてもよいし、様々な方向に湾曲できるように形成されるものとしてもよい。
また、上述の各実施形態では、シース5は、予め定められた方向に湾曲して形成されるものとした。しかし、これに限らず、基本形状をストレート状(直線状)として、その一部が予め定められた方向に湾曲できるように形成されるものとしてもよい。
また、上述の各実施形態では、3次元モデルAAは、コンピュータ200により実現される3次元モデル生成部10により、すなわちコンピュータ上において生成されるものとした。しかし、これに限らず、例えば3Dプリンタを用いて実体化させたものを作製することとしてもよい。
また、上述の各実施形態では、開窓部61から63の位置を決定した後に、シート状の膜体のうち決定した位置に開窓部61から63をそれぞれ形成することとした。しかし、これに限らず、例えば、筒状のグラフトのうち予め定められた位置に開窓部61から63をそれぞれ形成しておき、数式(3)または数式(4)を用いて算出した最短距離Lfをもとに筒状のグラフトとステントとの位置合わせをして、グラフトをステントに固定することとしてもよい。
また、上述の各実施形態では、開窓部61の位置を決定する際に、腕頭動脈A10の基枝部の基準となる位置として、腕頭動脈A10の基枝部の端縁P1の1つを用いることとしたが、これに限らず、例えば腕頭動脈A10の基枝部の端縁を複数用いることとしてもよい。この場合、開窓部61の基準となる位置も、開窓部61の端縁Q1の1つではなく、開窓部61の端縁を、腕頭動脈A10の基枝部の複数の端縁と同数用いることになる。
また、上述の各実施形態では、開窓部61の位置を決定する際に、腕頭動脈A10の基枝部の基準となる位置として、腕頭動脈A10の基枝部の端縁P1を用いることとしたが、これに限らず、例えば腕頭動脈A10の基枝部の中央の位置を用いることとしてもよい。この場合、開窓部61の基準となる位置も、開窓部61の端縁Q1ではなく、開窓部61の中央の位置を用いることになる。
また、上述の各実施形態では、3つの分枝血管のそれぞれに対して基準となる位置それぞれ1つずつを定めるとともに、開窓部61から63のそれぞれに対しても基準となる位置をそれぞれ1つずつ定めた上で、開窓部61から63のそれぞれの位置を1つずつ決定することとした。しかし、これに限らず、例えば座標のようにして考えれば、3つの分枝血管に対して基準となる位置を1つ定めるとともに、開窓部61から63のそれぞれに対しても基準となる位置を1つ定めた上で、開窓部61から63のそれぞれの位置を一度に決定することとしてもよい。
また、上述の第1実施形態において、補正値テーブルを適宜更新することとしてもよい。
また、上述の各実施形態では、管状治療具製造装置2が、膜体準備工程、開窓部形成工程、グラフト形成工程およびグラフト固定工程を行う場合を例示して説明したが、管状治療具製造装置を用いずに人手でこれら各工程を行ってもよい。また、上述の各実施形態では、管状治療具設計装置1、1Aが、開窓位置決定工程(第1の工程から第3の工程)を行う場合を例示して説明したが、管状治療具設計装置を用いずに、例えば、第1の工程において、血管の3次元モデルを透明または半透明の模型(モックアップ)で作製し、その模型を用いて以降の第2の工程および第3の工程を行ってもよい。
100、100A・・・管状治療具製造システム
1、1A・・・管状治療具設計装置
2・・・管状治療具製造装置
5・・・シース
6、6A・・・ステントグラフト
61、62、63・・・開窓部
10・・・3次元モデル生成部
20・・・シミュレーション部
30、30A・・・開窓位置決定部
200・・・コンピュータ
210・・・CPU
220・・・メモリ
230・・・ハードディスク
AA・・・3次元モデル
A1・・・胸部大動脈
A10・・・腕頭動脈
A11・・・右総頸動脈
A12・・・右鎖骨下動脈
A20・・・左総頸動脈
A30・・・左鎖骨下動脈
AX・・・動脈瘤
P1・・・腕頭動脈の基枝部の端縁
R1・・・胸部大動脈の稜線
R2・・・シースの稜線
R3・・・ステントグラフトの稜線
Q1・・・開窓部の端縁

Claims (7)

  1. シースに収容される体内留置型の管状治療具を設計する管状治療具設計装置であって、
    前記管状治療具は、血管の分岐した基枝部を含む領域に留置されるものであり、
    前記管状治療具が留置される血管の3次元モデルを生成する3次元モデル生成手段と、
    前記3次元モデル生成手段により生成された3次元モデルに前記シースを挿入した状況をシミュレーションするシミュレーション手段と、
    前記シミュレーション手段によるシミュレーション結果と、前記管状治療具が留置される領域における血管の屈曲形状についての情報と、に基づいて、前記管状治療具の管壁に設ける開窓部の位置を決定する開窓位置決定手段と、を備え
    前記シースは、予め定められた一方向に湾曲し、または湾曲可能に形成されるものであり、
    前記開窓位置決定手段が用いる前記情報は、
    前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線と、当該領域に挿入された状況における前記シースの稜線と、の位置関係であることを特徴とする管状治療具設計装置。
  2. 前記開窓位置決定手段は、
    血管の湾曲している方向に直交する方向への当該血管の屈曲のことを当該血管のねじれとし、
    前記管状治療具が留置される領域における血管の屈曲形状として、当該管状治療具が留置される領域における血管のねじれの形状を用いることを特徴とする請求項1に記載の管状治療具設計装置。
  3. 前記管状治療具は、予め定められた一方向に湾曲し、または湾曲可能に形成され、かつ、湾曲する方向を前記シースの湾曲する方向と一致させた状態で当該シースに収容されるものであり、
    前記開窓位置決定手段が用いる前記情報は、
    前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線と、当該領域に挿入された状況における前記シースの稜線と、の位置関係、および、
    前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域に挿入された状況における前記シースの稜線と、当該シースから放出されて当該領域に留置された状況における当該管状治療具の稜線と、の位置関係、であることを特徴とする請求項1または2に記載の管状治療具設計装置。
  4. 前記開窓位置決定手段は、
    前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線と、当該血管の分岐した基枝部のうち基準となる位置と、の最短距離をL1とし、
    前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線と、当該領域に挿入された状況における前記シースの稜線と、の位置ずれ量をL2とし、
    前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域に挿入された状況における前記シースの稜線と、当該シースから放出されて当該領域に留置された状況における当該管状治療具の稜線と、の位置ずれ量をL3として、
    前記管状治療具が留置される領域に留置された状況における当該管状治療具の稜線と、前記開窓部のうち基準となる位置と、の最短距離Lfが以下の数式(1)を満たすように、当該開窓部の位置を決定することを特徴とする請求項に記載の管状治療具設計装置。
    Figure 0005839638
  5. 前記開窓位置決定手段は、
    前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線と、当該血管の分岐した基枝部のうち基準となる位置と、の最短距離をL1とし、
    前記シミュレーション手段によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線と、当該領域に挿入された状況における前記シースの稜線と、の位置ずれ量をL2として、
    前記位置ずれ量L2に基づいて補正値L4を決定し、
    前記管状治療具が留置される領域に留置された状況における当該管状治療具の稜線と、前記開窓部のうち基準となる位置と、の最短距離Lfが以下の数式(2)を満たすように、当該開窓部の位置を決定することを特徴とする請求項1または2に記載の管状治療具設計装置。
    Figure 0005839638
  6. シースに収容される体内留置型の管状治療具の製造方法であって、
    前記シースは、予め定められた一方向に湾曲し、または湾曲可能に形成されるものであり、
    前記管状治療具は、血管の分岐した基枝部を含む領域に留置されるものであり、
    前記管状治療具となる膜体を準備する膜体準備工程と、
    前記膜体の管壁に形成する開窓部の位置を決定する開窓位置決定工程と、
    前記膜体準備工程により準備された膜体のうち前記開窓位置決定工程により決定された位置に、前記開窓部を形成する開窓部形成工程と、を含み、
    前記開窓位置決定工程は、
    前記管状治療具が留置される血管の3次元モデルを生成する第1の工程と、
    前記第1の工程により生成された3次元モデルに前記シースを挿入した状況をシミュレーションする第2の工程と、
    前記第2の工程によるシミュレーション結果と、前記管状治療具が留置される領域における血管の屈曲形状についての情報と、に基づいて、前記開窓部の位置を決定する第3の工程と、を含み、
    前記第3の工程で用いられる前記情報は、
    前記第2の工程によるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線と、当該領域に挿入された状況における前記シースの稜線と、の位置関係であることを特徴とする管状治療具の製造方法。
  7. シースに収容される体内留置型の管状治療具を設計する管状治療具設計方法を、コンピュータに実行させるための管状治療具設計プログラムであって、
    前記シースは、予め定められた一方向に湾曲し、または湾曲可能に形成されるものであり、
    前記管状治療具は、血管の分岐した基枝部を含む領域に留置されるものであり、
    前記管状治療具が留置される血管の3次元モデルを生成する第1のステップと、
    前記第1のステップにより生成された3次元モデルに前記シースを挿入した状況をシミュレーションする第2のステップと、
    前記第2のステップによるシミュレーション結果と、前記管状治療具が留置される領域における血管の屈曲形状についての情報と、に基づいて、前記管状治療具の管壁に設ける開窓部の位置を決定する第3のステップと、をコンピュータに実行させ
    前記第3のステップで用いられる前記情報は、
    前記第2のステップによるシミュレーション上における、前記管状治療具が留置される領域における血管の稜線と、当該領域に挿入された状況における前記シースの稜線と、の位置関係であることを特徴とする管状治療具設計プログラム。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016040552A1 (en) 2014-09-10 2016-03-17 The Cleveland Clinic Foundation Frame structures, stent grafts incorporating the same, and methods for extended aortic repair
DE102017214447B4 (de) * 2017-08-18 2021-05-12 Siemens Healthcare Gmbh Planare Visualisierung von anatomischen Strukturen
EP3691569A1 (en) 2017-10-07 2020-08-12 The Cleveland Clinic Foundation Endovascular grafts and methods for extended aortic repair
JP6877569B2 (ja) * 2017-10-31 2021-05-26 富士フイルム株式会社 ずれ検出装置、方法およびプログラム
CN111743624B (zh) * 2020-07-01 2021-07-13 杭州脉流科技有限公司 血管支架快速释放的模拟方法、装置、计算机设备和存储介质
CN111863265B (zh) * 2020-07-27 2024-03-29 强联智创(北京)科技有限公司 一种模拟方法、装置以及设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002035135A (ja) * 2000-07-31 2002-02-05 Manii Kk ステント及びステントの製造方法
JP2004533868A (ja) * 2001-03-27 2004-11-11 クック インコーポレイティド 大動脈用グラフト装置
US20080201007A1 (en) * 2006-06-16 2008-08-21 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Methods and systems for making a blood vessel sleeve
JP2013052282A (ja) * 2007-05-21 2013-03-21 Kawasumi Lab Inc ステントグラフト

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7840393B1 (en) * 2000-10-04 2010-11-23 Trivascular, Inc. Virtual prototyping and testing for medical device development
US8095382B2 (en) * 2006-06-16 2012-01-10 The Invention Science Fund I, Llc Methods and systems for specifying a blood vessel sleeve
JP5395486B2 (ja) 2009-03-30 2014-01-22 川澄化学工業株式会社 管状治療具留置装置
US20120232642A1 (en) * 2011-03-07 2012-09-13 Chia Nan Wang Punching-based stent and its manufacturing method
US9811613B2 (en) * 2012-05-01 2017-11-07 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Fenestration template for endovascular repair of aortic aneurysms
JP6053118B2 (ja) * 2012-09-18 2016-12-27 川澄化学工業株式会社 シミュレーション装置、シミュレーション方法、およびプログラム
JP5586742B1 (ja) * 2013-06-28 2014-09-10 株式会社World Medish 高柔軟性ステント
US10130266B2 (en) * 2014-06-30 2018-11-20 Siemens Healthcare Gmbh Method and system for prediction of post-stenting hemodynamic metrics for treatment planning of arterial stenosis

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002035135A (ja) * 2000-07-31 2002-02-05 Manii Kk ステント及びステントの製造方法
JP2004533868A (ja) * 2001-03-27 2004-11-11 クック インコーポレイティド 大動脈用グラフト装置
US20080201007A1 (en) * 2006-06-16 2008-08-21 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Methods and systems for making a blood vessel sleeve
JP2013052282A (ja) * 2007-05-21 2013-03-21 Kawasumi Lab Inc ステントグラフト
JP2013052281A (ja) * 2007-05-21 2013-03-21 Kawasumi Lab Inc ステントグラフト留置装置

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