(57)【要約】【解決手段】この装置は、血管内治療についてのシミュレーションをコンピュータにより行う装置であって、画像から処理された血管形状を入力する入力部と、治療方法選択部と、前記治療方法選択部で選択された治療方法に使用される治療機器を選択する治療機器選択部と、前記治療方法及び治療機器を適用する部位を指定する適用部位指定部と、治療シミュレーション部と、血流計算部とを具備し、前記治療方法選択部では複数の治療方法の中から一の治療方法が選択され、前記治療機器選択部では複数の治療機器の中から一の治療機器が選ばれる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータが、血管内治療に使用しうる複数の治療機器における機械的特性についてのパラメータを記憶する記憶部と、
コンピュータが、血管形状を入力する入力部と、
コンピュータが、ユーザーの入力に基づいて前記記憶部が記憶する治療機器の中から一の治療機器を選択する治療機器選択部と、
コンピュータが、ユーザーの入力に基づいて前記治療機器を適用する前記血管形状内の部位を指定する適用部位指定部と、
コンピュータが、前記治療機器選択部での選択に基づいて一の治療機器についての前記パラメータを読み出し、前記適用する部位に前記治療機器が使用された際の血流情報を求める留置シミュレーション部と、
コンピュータが、前記血管形状に基づいた第１の血流特性と、前記血管形状及び留置シミュレーション部からの出力に基づいた第２の血流情報とを各々計算して比較可能に出力する血流計算部
を具備することを特徴とする血管内治療シミュレーション装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、治療方法選択部をさらに有し、
前記記憶部が、血管内治療に使用しうる複数の治療方法を記憶していることにより、ユーザーの入力に基づいて前記治療方法選択部においてその中から一の治療方法を選択しうることを特徴とする血管内治療シミュレーション装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記パラメータは自然形状、線要素密度、線要素形状、曲げ抵抗、及び／または捻り抵抗であることを特徴とする血管内治療シミュレーション装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、前記治療機器選択部では、ユーザーが当該治療機器の製品名又は前記パラメータを指定して選択しうることを特徴とする血管内治療シミュレーション装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記適用部位指定部では、ユーザーが治療機器を適用する部位を指定しうることを特徴とする血管内治療シミュレーション装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、ユーザーによる適用する部位の指定は、前記治療機器を留置しはじめる開始点と留置を行う方向を指定することにより規定される留置ラインにより行うことを特徴とする血管内治療シミュレーション装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記留置ラインは、ユーザーが留置ラインについての中心線の位置を画面に表示された図上で変更することにより修正しうることを特徴とする血管内治療シミュレーション装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、前記パラメータは、事前に行われた非臨床モデルを用いた実験に基づいた特性を含むことを特徴とする血管内治療シミュレーション装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、治療が行われる前後の血流の変化を可視的なデータとして比較可能に出力しうるように構成したことを特徴とする血管内治療シミュレーション装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、前記可視的なデータはポリゴンデータであることを特徴とする血管内治療シミュレーション装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置において、前記第１の第１の血流特性と前記第２の血流特性を比較表示する表示部をさらに有することを特徴とする血管内治療シミュレーション装置。
【請求項１２】
コンピュータが、血管内治療に使用しうる複数の治療機器における機械的特性についてのパラメータを記憶する記憶工程と、
コンピュータが、血管形状を入力する入力工程と、
コンピュータが、ユーザーの入力に基づいて前記記憶工程で記憶された治療機器の中から一の治療機器を選択する治療機器選択工程と、
コンピュータが、ユーザーの入力に基づいて前記治療機器を適用する前記血管形状内の部位を指定する適用部位指定工程と、
コンピュータが、前記治療機器選択工程での選択に基づいて一の治療機器についての前記パラメータを読み出し、前記適用する部位に前記治療機器が使用された際の血流情報を求める留置シミュレーション工程と、
コンピュータが、前記血管形状に基づいた第１の血流特性と、前記血管形状及び留置シミュレーション部からの出力に基づいた第２の血流情報とを各々計算して比較可能に出力する血流計算工程
を具備することを特徴とする血管内治療シミュレーション方法。
【請求項１３】
血管内治療についてのシミュレーションをコンピュータにより行うシミュレーションのためのコンピュータソフトウェアプログラムにおいて、以下の工程：
コンピュータが、血管内治療に使用しうる複数の治療機器における機械的特性についてのパラメータを記憶する記憶工程と、
コンピュータが、血管形状を入力する入力工程と、
コンピュータが、ユーザーの入力に基づいて前記記憶工程で記憶された治療機器の中から一の治療機器を選択する治療機器選択工程と、
コンピュータが、ユーザーの入力に基づいて前記治療機器を適用する前記血管形状内の部位を指定する適用部位指定工程と、
コンピュータが、前記治療機器選択工程での選択に基づいて一の治療機器についての前記パラメータを読み出し、前記適用する部位に前記治療機器が使用された際の血流情報を求める留置シミュレーション工程と、
コンピュータが、前記血管形状に基づいた第１の血流特性と、前記血管形状及び留置シミュレーション部からの出力に基づいた第２の血流情報とを各々計算して比較可能に出力する血流計算工程とを実行させる命令を含むことを特徴とするコンピュータソフトウェアプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管病変に対する血管内治療に関連する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる「血管内治療」とは、動脈硬化による血管の局所的狭窄や動脈瘤による血管の局所的拡張を対象にした治療方法であり、血管形状が局所的に異常化した場合にその血管形状を再構築するためのものである。X線造影環境でカテーテルを使用して血管病変部にデバイスを留置することにより血管形状を再構築する治療が行われる。例えば、血管の狭窄の場合にはステントを使用した留置術、血管の瘤化の場合にはコイルを使用した塞栓術がその代表である。【０００３】
一方で、近年における医療機器開発の進捗により、デバイスの多様化が日進月歩で進んでいる。ステントについては、金属製ステント、薬剤溶出性ステント、生分解性ステントなどそれらを構成する素材を中心として多角化している。また、コイルについては、素材や硬さの異なるものが多数存在する。脳動脈瘤の場合には、瘤内部を閉塞させたいことから、コイルのみならず、頭蓋内動脈ステント或いはＦｌｏｗ  ｄｉｖｅｒｔｅｒと呼ばれる線素材から構成された血流回避デバイスも臨床で活用されている。【０００４】
一方、このような血管内治療デバイスの多様化の結果、個々の異なる患者のコンディションに応じて、どのデバイスをどのタイミングで使用することが治療効果を最大化させ、治療リスクを最小化するのかに関しては、統計的な情報を得るのが難しくなってきている。即ち、これまでのような生物統計をベースとした評価法では判断しきれなくなってきている。これは、デバイス開発の高速化と多様化により各々のデバイスについてのライフサイクルが短くなってきており、その結果、デバイスが多様化する以前の様に、個々のデバイスの使用例についての症例数がデータとして蓄積されにくく、そのため大規模な症例数を母体にした評価法が適用しにくくなっているという現状に由来する。【０００５】
そこで、血管内治療デバイスごとに治療そのものをコンピュータ上でシミュレーションすることで治療効果の最大化と治療リスクの最小化を得ようとする試みがある。ただし、臨床で使用されている血管内治療デバイスは、もはや純粋に機械的強度や寸法等から定義できるような単純な素材や形状からものではなく、極めて複雑な要素が絡んだシステムとして成立している。これまで利用されてきた治療シミュレーションは、「形態学的シミュレーション」（形態学的手法）と「計算学的シミュレーション」（計算学的手法）とに大別できる。「形態学的シミュレーション」とは、形態のみを考慮し材料の機械的強度を考慮しない。一方の「計算学的シミュレーション」は治療デバイスの機械的強度を純粋に考慮し、有限要素法なの手法によりデバイスの変形や運動などをシミュレーションするものである。【０００６】
しかしながら、このいずれもが臨床現場環境に合致したものとはなっていない。形態学的シミュレーションは今や数あるデバイス間の相違点を考慮できない欠点があり、また、計算学的シミュレーションでは計算時間が増大し、タイムリーに現場が求めるレベルでのシミュレーション結果を出力できないという課題がある。医療現場において血管内治療の適否ないしは種別の選択に際する時間的制約を考慮するといずれの方法論も満足しない。【０００７】
本出願に係る血管内治療ナビゲーション装置は、形態学的要素と計算学的要素の双方のメリットを兼ね揃えたシミュレーションを提供することを目的とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の背景から、発明者らは、臨床現場へ続々と投入される血管内治療デバイスに対して、臨床現場が必要とする精度と時間の範囲内でのシミュレーション技術の開発が必要であるという考えに至った。また本発明は、血管内治療デバイスの素材や硬さを純機械的に定義して行うのではなく、デバイスとしての性質を模擬できるに足りれば良いという考え方に基づく。ここで提案するハイブリッドなシミュレーションは、デバイス間の性質の違いを考慮しつつ、臨床環境に適合した計算速度、を実現するものである。このため、発明者らは、既存のシミュレーションの概念を改め、シミュレーション結果の妥当性を種々の比較検討方法により明らかにするという方法を見いだした。【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の主要な観点によれば、コンピュータが、血管内治療に使用しうる複数の治療機器における機械的特性についてのパラメータを記憶する記憶部と、コンピュータが、血管形状を入力する入力部と、コンピュータが、ユーザーの入力に基づいて前記記憶部が記憶する治療機器の中から一の治療機器を選択する治療機器選択部と、コンピュータが、ユーザーの入力に基づいて前記治療機器を適用する前記血管形状内の部位を指定する適用部位指定部と、コンピュータが、前記治療機器選択部での選択に基づいて一の治療機器についての前記パラメータを読み出し、前記適用する部位に前記治療機器が使用された際の血流情報を求める留置シミュレーション部と、コンピュータが、前記血管形状に基づいた第１の血流特性と、前記血管形状及び留置シミュレーション部からの出力に基づいた第２の血流情報とを各々計算して比較可能に出力する血流計算部とを具備することを特徴とする血管内治療シミュレーション装置が提供される。【００１０】
本発明の一実施態様によれば、治療方法選択部をさらに有し、前記記憶部が、血管内治療に使用しうる複数の治療方法を記憶していることにより、前記治療方法選択部においてユーザーの入力に基づいてその中から一の治療方法を選択しうることを特徴とする血管内治療シミュレーション装置が提供される。【００１１】
別の一実施態様によれば、前記パラメータは自然形状、線要素密度、線要素形状、曲げ抵抗、及び／または捻り抵抗であることを特徴とする血管内治療シミュレーション装置が提供される。【００１２】
また、ユーザーが当該治療機器の製品名又は前記パラメータから選択しうるように構成してもよい。【００１３】
さらに別の一実施態様によれば、ユーザーによる適用部位の指定は、前記治療機器を留置しはじめる開始点と留置を行う方向を指定することにより規定される留置ラインにより行うことを特徴とする血管内治療シミュレーション装置として構成しても良い。また前記留置ラインは、ユーザーが留置ラインについての中心線の位置を図上で変更することにより修正しうるようにしても良い。【００１４】
さらに、前記パラメータは、事前に行われた非臨床モデルを用いた実験に基づいた特性を含むことを特徴とする血管内治療シミュレーション装置として構成することができる。【００１５】
また、治療が行われる前後の血流の変化を可視的なデータとして比較可能に出力しうるように構成した血管内治療シミュレーション装置としてもよい。【００１６】
さらに治療が行われる前後の血流の変化を可視的に比較可能に構成してもよい。その場合、前記可視的なデータはポリゴンデータであってもよい。【００１７】
また第１の血流情報及び第２の血流情報を比較表示する表示部を具備するようにしてもよい。【００１８】
このように構成したことにより、臨床現場へ続々と投入されつつある血管内治療デバイスについて、臨床現場が必要とする精度と時間の範囲内でのシミュレーションが実施でき、患者に対してどのような治療デバイスを使うべきかについて適切な治療指針を受けることが可能になる。【００１９】
また、本発明の第２の主要な観点によれば、コンピュータが、血管内治療に使用しうる複数の治療機器における機械的特性についてのパラメータを記憶する記憶工程と、コンピュータが、血管形状を入力する入力工程と、コンピュータが、前記記憶工程で記憶された治療機器の中から一の治療機器を選択する治療機器選択工程と、コンピュータが、前記治療機器を適用する前記血管形状内の部位を指定する適用部位指定工程と、コンピュータが、前記治療機器選択工程での選択に基づいて一の治療機器についての前記パラメータを読み出し、前記適用する部位に前記治療機器が使用された際の血流情報を求める留置シミュレーション工程と、コンピュータが、前記血管形状に基づいた第１の血流特性と、前記血管形状及び留置シミュレーション部からの出力に基づいた第２の血流情報とを各々計算して比較可能に出力する血流計算工程とを具備することを特徴とする血管内治療シミュレーション方法が提供される。【００２０】
さらに本発明の第３の主要な観点によれば、血管内治療についてのシミュレーションをコンピュータにより行うシミュレーションのためのコンピュータソフトウェアプログラムにおいて、以下の工程：コンピュータが、血管内治療に使用しうる複数の治療機器における機械的特性についてのパラメータを記憶する記憶工程と、コンピュータが、血管形状を入力する入力工程と、コンピュータが、前記記憶工程で記憶された治療機器の中から一の治療機器を選択する治療機器選択工程と、コンピュータが、前記治療機器を適用する前記血管形状内の部位を指定する適用部位指定工程と、コンピュータが、前記治療機器選択工程での選択に基づいて一の治療機器についての前記パラメータを読み出し、前記適用する部位に前記治療機器が使用された際の血流情報を求める留置シミュレーション工程と、コンピュータが、前記血管形状に基づいた第１の血流特性と、前記血管形状及び留置シミュレーション部からの出力に基づいた第２の血流情報とを各々計算して比較可能に出力する血流計算工程とを実行させる命令を含むことを特徴とするコンピュータソフトウェアプログラムが提供される。【００２１】
その他の様々な課題をも解決しうることは、以下に述べる発明の開示により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る血管内治療シミュレーション装置の構成図である。
【図２】同じく、本シミュレーション装置において制御部が司る各機能を示す図である。
【図３】同じく、本シミュレーション装置における機能の流れを説明するための図である。
【図４】同じく、本シミュレーション装置における画像から血管形状を取得する工程を説明するための図である。
【図５】同じく、本シミュレーション装置における治療法選択部について説明するための図である。
【図６】同じく、本シミュレーション装置における治療機器選択部の機能を説明するための図である。
【図７】同じく、本シミュレーション装置における治療機器選択部の他の機能を説明するための図である。
【図８】同じく、本シミュレーション装置において治療機器選択部が使用するテンプレートについて説明する図である。
【図９】同じく、本シミュレーション装置において治療機器選択部で使用されるテンプレートが有する自然形状データの例を模式的に示した図である。
【図１０】同じく本シミュレーション装置において治療機器選択部で指定されたパラメータに基づくＦｌｏｗ  ｄｉｖｅｒｔｅｒを示す図である。
【図１１】曲げ抵抗について説明するための図である。
【図１２】脳動脈瘤を対象とした場合における、曲げ抵抗が異なる二種類のFｌｏｗ  ｄｉｖｅｒｔｅｒについてのシミュレーション結果を比較して示す図である。
【図１３】本シミュレーション装置における適用部位指定部による部位の指定方法を示す図である。
【図１４】本実施の態様における留置シミュレーションを示す図である。
【図１５】動脈瘤を有する血管に対して治療シミュレーションを行った結果の一例を示す図である。
【図１６】血流シミュレーションの流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき具体的に説明する。
【００２４】
図１に本発明の一実施形態における血管内治療シミュレーション装置１００の構成図を示す。この血管内治療シミュレーション装置１００は、制御部１，操作部２、記憶部３、表示部４、入出力（インターフェース）部５等を有する。制御部１はＣＰＵとメモリ（いずれも図示せず）を有し、記憶部３に記録されているコンピュータ・ソフトウエアを適宜メモリ上に展開することにより、図２に示すような各部として機能する。即ち、入力処理部１１、治療法選択部１２、治療機器選択部１３、適用部位指定部１４、留置シミュレーション部１５、血流計算部１６及び出力部１７として機能する。記憶部３においては、計算処理等に必要なデータである血液物性、境界条件やその他の計算条件をシミュレーション開始前に記録しておくようにしてもよい。こうした諸条件は後で述べる数値流体解析（ＣＦＤ）に用いることができる。操作部２や表示部４は、出力部１７による各種出力結果の他、本実施の態様で様々な用途に使われるユーザーとのインターフェースとしても機能することは言うまでも無い。操作部２としては、キーボード、マウスの他スタイラス等のタッチペンを使用することができ、表示部４としては各種のディスプレイを使用することができる。入出力（インターフェース）部５は、その名の通り、後述する画像やテンプレートを含む各種データの入出力のためのインターフェースであり、入出力は他の機器や媒体（記憶メディア）等との間でLAN回線やその他の通信回線を介して、有線または無線の通信手段により行われる。図２に示した各部の機能については、それぞれの受け持つ工程とともに以下に述べる。
【００２５】
図３は本実施の形態に基づくシステム構成図であって入力から出力までの処理の流れを示す。本実施の形態では、システムのフローは二系統からなる。一つ目の系統は、入力した血管形状をもとに血流計算を行う系統（図３中左側）であり、二つ目は、入力とした血管形状に治療シミュレーションを実施した後に血流計算を行う系統（図３中右側）であり、出力として両者の違いを比較して表示しうる構成となっている。
【００２６】
ここでは後者（図３中右側）の経路を中心に、対象を脳動脈瘤に対するコイル塞栓術を例として説明する。血管内治療ナビゲーション装置は、治療前の血管形状に係る医用画像を前記入出力（インターフェース）部５を経由して入力する。医用画像から図４に示す工程により血管形状についてのデータを取得することができる。同工程は一般的であるためここでは詳述はしないが、血管形状に用いた医用画像は、ＭＲＡ（磁気共鳴血管造影）、ＣＴＡ（コンピュータ断層血管造影）、ＤＳＡ（デジタル差分血管造影）等の撮像装置で得られた断層画像群である。取得された画像は、領域分割、領域設定、形状構築及び血管分割を経て血管の形状が計測される。こうして得られた血管形状が治療法選択部１２により処理される。なおこの血管形状はポリゴンによるサーフェースメッシュによるモデルであってもよい。
【００２７】
本装置の最初の工程（１）では、図５に例示されているような治療法選択部１２のユーザーインターフェースを介して、ユーザーが治療法を選択する。ここで治療法は、（１）ステント、（２）コイル、（３）Ｆｌｏｗ  ｄｉｖｅｒｔｅｒなどを含む。治療法は、脳動脈（Ｃｅｒｅｂｒａｌ）、頚動脈（Ｃａｒｏｔｉｄ）、冠動脈（Ｃｏｒｏｎａｒｙ）、大動脈（Ａｏｒｔａ）など対象血管に応じて選択できるようになっている。図５では、脳動脈（Ｃｅｒｅｂｒａｌ）におけるコイル塞栓術を選択している例を示す。
【００２８】
次の工程（２）では、図６に例示されているような治療機器選択部１３のユーザーインターフェースを介して、ユーザーが治療機器（治療デバイス）の特性ないしは種別を選択する。治療機器の選択は、前記工程（１）で選択された治療法に基づいて行われる。この治療機器選択は二種類の方式から選択することができる。一つは、（２ａ）治療機器の形態と強度をユーザーが指定する方式、もう一つは（２ｂ）治療機器ごとに形態と強度をモジュール化して記憶させておき、それをコンピュータ内部でパラメータとして読み出すことにより自動設定（自動入力）する方式である。前者を「個別入力」、後者を「自動入力」と称する。前記工程（１）で、コイル又はＦｌｏｗ  ｄｉｖｅｔｅｒを選択した場合の個別入力のパラメータの一例は以下の通りである。
（１）直径、（２）長さ、（３）自然形状、（４）線要素密度、（５）線要素形状、（６）曲げ抵抗、（７）捻り抵抗
前記（２a）の個別指定入力の場合、各項目のパラメータは例えば図６に示すように、プルダウン方式の指標選択によりユーザーに指定させる。上記項目（１）〜（７）の各指標（例えば直径の場合ではＤ３、Ｄ４、Ｄ５）は、「ファントム実験（非臨床モデル実験）」の結果とシミュレーション実験結果を比較検討することで得られた基準値に関連付けらている。当該基準値は記録部３にテンプレートとして格納される。尚、上記「ファントム実験」とはシリコーンゴム製の血管モデル内に治療機器を留置することで治療を仮想的に行い、治療機器の形状を数値化したものである。また、コンピュータを用いてシミュレーション実験を行うことで、ファントム実験による結果と合致するように各種の基準値を決定している。
【００２９】
これに対して（２ｂ）自動入力の場合は、プルダウンメニュー中に現れるメーカ名と具体的な治療機器の組合せ（例、ＡＡ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ、Ｔｙｐｅ  Ａ）をを選択すればコンピュータ内のテーブルマップを参照することでパラメータが自動的に適用される。一例を図７に示す。例えばコイル塞栓術に用いるコイルは塞栓用途に応じて細分化されており、選択枝として「Ｆｒａｍｉｎｇ  Ｃｏｉｌ」、「Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏｉｌ」などのように選択するように構成することも可能である。
【００３０】
ここで、本実施の形態の治療機器選択部１３が参照するテンプレートについて説明する。治療機器選択部１３は、ユーザーインターフェースを介して「表示名」が選択されるとそれに関連づけられた各パラメータ（その表示名に基づく各種特性、仕様等の情報）を取得することができる。これにより図８に示すテンプレート（テーブル）を参照して「直径」、「長さ」、「自然形状」、「線要素密度」、「線要素形状」等が決定され、治療機器の形状を決定することができる。
【００３１】
以下に、Fｌｏｗ  ｄｉｖｅｒｔｅｒの場合の形状について具体的に説明する。図９は、テンプレートが有する自然形状データの例を模式的に示したものである。この一例では、「Ｔｙｐｅ  １」は、前記Ｆｌｏｗ  ｄｉｖｅｒｔｅｒで構成される網目（メッシュ）がダイヤ状であるものを、また「Ｔｙｐｅ  ２」は六角形状であるもを、さらに「Ｔｙｐｅ  ３」はダイヤが連鎖した形状であるものを表している。
【００３２】
こうして各パラメータが具体的に指定された機器仕様等の一例を、図１０に示す。表示名「Ｄ３」が選択されると、長さＬが「１５mm」であって「Ｔｙｐｅ  １」の自然形状を有し，線要素密度が「Ｌｏｗ」、即ち低く、線要素の形状が「Ｃｉｒｃｕｌａｒ  １」であることが、テンプレート（図８参照）から読み出され、その仕様等に基づくFｌｏｗ  ｄｉｖｅｒｔｅｒが選択されたものとしてシミュレーションがなされる。
【００３３】
図１１は、曲げ抵抗を説明する図である。この段階では強度はまだ考慮されておらず、強度は、留置シミュレーション部１５にて考慮される。その際の強度の与え方は、デバイス中心線の形状を拘束することで与える。拘束する際の指標として、曲げ抵抗と捻り抵抗を与える。それぞれデバイス中心線の各点における曲げ角度（θｂ）と捻り角度（θｔ）によって規定する。
【００３４】
このように、治療機器選択部１３では、ユーザーの指定にもとづき、力学的特性テンプレートを参照することでユーザーの指定に基づいた特性をもつ治療機器を選択することが可能となる。
【００３５】
次に、前述のファントム実験（非臨床モデル実験）をもとに上記力学的特性モデルテンプレートを作成する方法を説明する。治療機器の力学的特性を純機械工学的に表現することは現実的ではない。ここでいう「純機械工学的」とはヤング率やポアソン比といった材料としての力学的性質である。純機械工学的に表現できない理由は、こうした治療機器に使用される材料自体が微細な構造をもつ複合材料であったり、熱可塑処理を加えてある場合がほとんどであるためである。そこで、本発明では力学的特性を従来通りに微視的に表現するのではなく、巨視的に全体としての特性を再現できればよいという実用的な考えに基づく。
【００３６】
同一患者の生体内で複数の治療機器を比較評価することは侵襲的であり許されない。そこでシリコーンゴムをもちいた血管モデルを作成し、治療機器デバイスをファントム実験（非臨床実験）により主として力学的特性を事前に明らかにしている。こうして得た特性は、「特性テンプレート」として、記憶部３（図１参照）に蓄積される。図１２には、脳動脈瘤を対象とした場合における、曲げ抵抗が異なる二種類のFｌｏｗ  ｄｉｖｅｒｔｅｒについてのシミュレーション結果を比較して示す。図１２（ｂ）に示す「シミュレーションA」ではファントム実験と整合性がとれているが、図１２（ｃ）に示す「シミュレーションB」（曲げ抵抗がシミュレーションＡで使用したものよりも柔軟であるものを使用した例）では血管屈曲部の治療デバイスと血管壁との密着特性が異なっていることが表されている。このような方法でデバイス特性を再現するというコンセプトにもとづいて、本実施の態様に係る力学的な特性テンプレートは使用される。
【００３７】
続く工程（３）では、ユーザーが適用部位指定部１４のユーザーインターフェースを介して治療シミュレーションを適用する部位を指定する。図１３（ａ）（ｂ）は、適用部位指定部１４における部位の指定方法を示す。部位は、表示部４上において「始点」と「方向」により指定することができる。ここに「始点」とは、治療機器を留置しはじめる開始点である（図１３の各図では黒丸として表示）。また「方向」とは治療機器を留置していく方向である（図１３の各図では矢印により表示）。これらにより、血管におけるどの範囲にステントを入れるかが設定しうる。尚、こうした始点や方向の決定は３次元で描画した上で行ってもよいし、３次元形状を投影した２次元上で行うことも可能である。
【００３８】
工程（４）では、留置シミュレーション部１５が上記各工程（１）乃至（３）で得られた情報をもとに治療機器を血管内に留置するシミュレーションを行う。
【００３９】
背景技術として前述したように、一般に血管内に治療機器を留置する際に用いる計算手法としては、「形態学的手法」と「計算学的手法」とがある。前者は、治療機器の形態のみを入力としたものであり力学的特性を考慮しないので計算速度は速いが精度に難点がある。後者は、力学的特性を考慮したものであり、計算精度に利点があるが計算速度に難点がある。医療現場において血管内治療の適否ないしは種別の選択に際する時間的制約を考慮するといずれの方法論も満足しないことは既に述べたとおりである。
【００４０】
図１４に、本実施の態様における留置シミュレーションを示す。この留置シミュレーションはその詳細を表示部４上に表示することができる。例えばＦｌｏｗ  ｄｉｖｅｒｔｅｒの場合、留置シミュレーション部１５は、まず血管中心線と前記工程（３）で指定された始点と方向に基づいて留置ラインを決める（図１４（ａ））。ここでユーザーが表示部４の画面上に表示された中心線を変更する（図１４（ｂ））ことで留置ラインに修正を加えることができるようにしてもよい（図１４（ｃ））。
【００４１】
次いで、留置シミュレーション部１５は、前記工程（２）での指定に基づいてテンプレートを参照して選択した治療機器についての留置を開始する。この留置シミュレーションは、表示された図上で留置ラインに対して垂直に配置した複数の留置面を徐々に拡大しながら、当該留置面に対して治療機器をマッピングすることで達成する。より具体的には、留置直後においては、治療機器は血管壁に接触せず、自由に拡張しうる。拡張するに従い、血管壁にデバイスが接触することで拘束環境での拡張に移行する。拘束拡張では、デバイス中心線の曲げと捻りで変形を拘束する。
【００４２】
図１５に動脈瘤を有する血管に対して治療シミュレーションを行った結果の一例を示す。図１５（ａ）はｆｌｏｗ  ｄｉｖｅｒｔｅｒを留置した場合、図１５（ｂ）および図１５（ｃ）は塞栓コイルを留置した場合における治療シミュレーション結果を示す。その後、留置シミュレーション部１５は、治療結果をポリゴンデータとして続く工程（５）に受け渡す。ここでの計算時間は最大でも５分程度で行うことが可能である。
【００４３】
工程（５）では、血流計算部１６が、治療効果を判断するために、数値流体解析（ＣＦＤ）を用いて治療前後の形状に対して血流シミュレーションを行う。
【００４４】
血流シミュレーションの流れは図１６に示す通りであり、すでに一般化した方法を採用する。治療シミュレーションは線素材周囲のメッシュ（網目）の粗密に応じて計算時間が変動する。例えば、不必要に計算精度を追求すれば時間的制約条件を満たすことができない。この実施形態では、定常流解析により計算を行う。拍動流などの非定常解析は、院外の大型並列計算機を利用して計算することも可能である。当該手法の計算の要点は、直接数値計算手法による血流計算を行うことである。すなわち、血流計算部は、線素材の近傍に境界メッシュを作成することで厳密に流れ場を解析する。既知の手法として計算速度を高めるために、様々な計算簡略化手法が採用できる。しかしながら、計算自体の簡略化は治療デバイス間の違いを明らかにできないことに繋がる。本発明では、実用上可能な限り現実に近い流れ場を解とできるように計算する。なお、解析開始段階から、メッシュ数にもとづき予定計算時間を表示する機能とともに用いる。治療前後の血流情報をもとに治療効果検証結果を出力する。治療効果検証は対象疾患と治療法にもとづき参考にするべきパラメータが異なる。例えば、コイル塞栓術の場合は、瘤内速度の低下による血栓形成促進が課題である。そこで、血流計算部は、瘤内流入速度、瘤内流入流量などのパラメータを重み付けを行うことでスコア化する。最終的に、治療前後の血流情報ならびに治療効果検証結果をユーザーインターフェースに表示する。
【００４５】
このようにして、本発明によれば、力学的強度を代表するパラメータとしての特徴量をもとにデバイスの性能の違いを峻別しうる精度を有しながら、臨床現場の時間的制約に応える計算速度での治療シミュレーションを提供しうるというものである。また、以上から本発明が産業上の利用性を有することは自明である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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