(57)【要約】【課題】灌流を精度よく再現できるファントムを実現させる。【解決手段】流体７が封入されている第１のチャンバＣ１と、第１のチャンバＣ１に近接または隣接しており、複数の粒状体６が封入されている第２のチャンバＣ２とを形成する容器２と、第１のチャンバＣ１を貫通して第２のチャンバＣ２に挿入されており、第２のチャンバＣ２に流体７を流入する流入用管状部材４と、第２のチャンバＣ２から流体７を排出する排出用管状部材５と、を備えたファントムを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が封入されている第１のチャンバと、該第１のチャンバに近接または隣接しており、複数の粒状体が封入されている第２のチャンバとを形成する容器と、
前記第１のチャンバを貫通して前記第２のチャンバに挿入されており、前記第２のチャンバに流体を流入する流入用管状部材と、
前記第２のチャンバから流体を排出する排出用管状部材と、を備えたファントム。
【請求項２】
当該ファントムは、複数の流入用管状部材及び複数の排出用管状部材を備えており、
前記複数の流入用管状部材の各々は、前記第２のチャンバ内の部分に複数の吐出孔を有しており、
前記複数の排出用管状部材の各々は、前記第２のチャンバ内の部分に複数の吸込孔を有している、請求項１に記載のファントム。
【請求項３】
前記複数の流入用管状部材と前記複数の排出用管状部材とは、前記第２のチャンバ内において略均一になるよう配置されている、請求項２に記載のファントム。
【請求項４】
前記複数の吐出孔の各々は、前記流入用管状部材の軸方向に沿うように一列または複数列になって略一定間隔にて形成されており、
前記複数の吸込孔の各々は、前記排出用管状部材の軸方向に沿うように一列または複数列になって略一定間隔にて形成されている、請求項２または請求項３に記載のファントム。
【請求項５】
前記複数の流入用管状部材及び前記複数の排出用管状部材は、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの隣接方向に平行な軸方向を有しており、
前記複数の吐出孔の各々と前記複数の吸込孔の各々とは、該軸方向における位置が互いにずれるように形成されている、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項６】
前記第１のチャンバは、内径が５０ｍｍから１２０ｍｍ、長さが３０ｍｍから７０ｍｍの円柱状であり、
前記第２のチャンバは、内径が５０ｍｍから１２０ｍｍ、長さが７０ｍｍから１３０ｍｍの円柱状であり、
前記複数の流入用管状部材及び前記複数の排出用管状部材の数は、それぞれ８本から１６本であり、
前記複数の流入用管状部材及び前記複数の排出用管状部材は、それぞれが内径１ｍｍから３ｍｍの円柱状であり、
前記複数の吐出孔及び前記複数の吸込孔の数は、それぞれ９個から２７個であり、
前記複数の吐出孔及び前記複数の吸込孔は、それぞれが直径０．２ｍｍから０．６ｍｍの円形であり、
前記複数の粒状体は、それぞれが直径１．５ｍｍから６ｍｍの球体である、請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項７】
前記容器、前記流入用管状部材、前記排出用管状部材及び前記複数の粒状体は、プラスチック樹脂により構成されている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項８】
前記排出用管状部材は、前記第１のチャンバを貫通している、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項９】
前記流体は、水である、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項１０】
前記容器における前記第２のチャンバ側の壁に複数の孔が形成されており、
該複数の孔を前記容器の外側から覆う弾性膜をさらに備えた、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項１１】
前記容器に形成された複数の孔の数は、５０個から２００個であり、
該複数の孔は、それぞれが直径１．０ｍｍから３．０ｍｍの円形であり、
前記弾性膜は、厚み０．３ｍｍから１．０ｍｍのゴム膜に相当する弾性係数を有する、請求項１０に記載のファントム。
【請求項１２】
前記流入用管状部材及び前記排出用管状部材と接続されており、前記第２のチャンバ内を通るように前記流体を循環させるポンプを備えた、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項１３】
複数の粒状体が封入されているチャンバを形成しており、壁に複数の孔が形成されている容器と、
前記チャンバに流体を流入する流入用管状部材と、
前記チャンバから流体を排出する排出用管状部材と、
前記複数の孔を前記容器の外側から覆う弾性膜と、を備えたファントム。
【請求項１４】
当該ファントムは、複数の流入用管状部材及び複数の排出用管状部材を備えており、
前記複数の流入用管状部材の各々は、前記チャンバ内の部分に複数の吐出孔を有しており、
前記複数の排出用管状部材の各々は、前記チャンバ内の部分に複数の吸込孔を有している、請求項１３に記載のファントム。
【請求項１５】
前記複数の流入用管状部材と前記複数の排出用管状部材とは、前記チャンバ内において略均一になるよう配置されている、請求項１４に記載のファントム。
【請求項１６】
前記複数の吐出孔の各々は、前記流入用管状部材の軸方向に沿うように一列または複数列になって略一定間隔にて形成されており、
前記複数の吸込孔の各々は、前記排出用管状部材の軸方向に沿うように一列または複数列になって略一定間隔にて形成されている、請求項１４または請求項１５に記載のファントム。
【請求項１７】
前記複数の流入用管状部材及び前記複数の排出用管状部材は、互いに平行な軸方向を有しており、
前記複数の吐出孔の各々と前記複数の吸込孔の各々とは、該軸方向における位置が互いにずれるように形成されている、請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項１８】
前記チャンバは、内径が５０ｍｍから１２０ｍｍ、長さが７０ｍｍから１３０ｍｍの円柱状であり、
前記複数の流入用管状部材及び前記複数の排出用管状部材の数は、それぞれ８本から１６本であり、
前記複数の流入用管状部材及び前記複数の排出用管状部材は、それぞれが内径１ｍｍから３ｍｍの円柱状であり、
前記複数の吐出孔及び前記複数の吸込孔の数は、それぞれ９個から２７個であり、
前記複数の吐出孔及び前記複数の吸込孔は、それぞれが直径０．２ｍｍから０．６ｍｍの円形であり、
前記複数の粒状体は、それぞれが直径１．５ｍｍから６ｍｍの球体である、請求項１４から請求項１７のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項１９】
前記容器、前記流入用管状部材、前記排出用管状部材及び前記複数の粒状体は、プラスチック樹脂により構成されている、請求項１３から請求項１８のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項２０】
前記流体は、水である、請求項１３から請求項１９のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項２１】
前記チャンバに形成された複数の孔の数は、５０個から２００個であり、
該複数の孔は、それぞれが直径１．０ｍｍから３．０ｍｍの円形であり、
前記弾性膜は、厚み０．３ｍｍから１．０ｍｍのゴム膜に相当する弾性係数を有する、請求項１３から請求項２０のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項２２】
前記流入用管状部材及び前記排出用管状部材と接続されており、前記チャンバ内を通るように前記流体を循環させるポンプを備えた、請求項１３から請求項２１のいずれか一項に記載のファントム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灌流（perfusion）を模擬的に再現するファントム（phantom）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、頭部などの灌流の画像化が臨床の場においても活用されるようになってきているが、その画像化技術に対する評価の定量性に関しては、未だ議論の余地が残されている。灌流の画像化技術の開発には、被検体の個体差を排除したり、実験の効率を上げたりする観点から、灌流を模擬的に再現したファントムの画像化が有効である。
【０００３】
灌流を模擬的に再現したファントムは、例えば非特許文献１に開示されている。ここに開示されているファントムは、以下の構造上の特徴を有している。（１）内径８０ｍｍ、長さ１００ｍｍのプレキシグラスで作られた円柱ケース（単一のチャンバ）を備えている。（２）内径２ｍｍの流体流入用のチューブ１２本と内径２ｍｍの流体排出用のチューブ１２本とが２ｃｍ間隔で円柱ケースに挿入されている。（３）それぞれのチューブには長さ方向に１ｃｍ間隔で孔が開けられている。（４）円柱ケースには直径３ｍｍのグラスビーズが詰められている。（５）各チューブはポンプと接続されており、流体は、流入用のチューブ、円柱ケース、排出用のチューブという順番で循環される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】G. R. Lee, et al. Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine 10 (2002)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の非特許文献１は、ファントムの概要を単に開示するものであり、現状では、灌流という複雑なメカニズム（mechanism）を精度よく再現できるファントムの製造技術は未だ確立されていない。
【０００６】
このような事情により、灌流を精度よく再現できるファントムの実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の観点の発明は、
流体が封入されている第１のチャンバと、該第１のチャンバに近接または隣接しており、複数の粒状体が封入されている第２のチャンバとを形成する容器と、
前記第１のチャンバを貫通して前記第２のチャンバに挿入されており、前記第２のチャンバに流体を流入する流入用管状部材と、
前記第２のチャンバから流体を排出する排出用管状部材と、を備えたファントムを提供する。
【０００８】
第２の観点の発明は、
当該ファントムが、複数の流入用管状部材及び複数の排出用管状部材を備えており、
前記複数の流入用管状部材の各々が、前記第２のチャンバ内の部分に複数の吐出孔を有しており、
前記複数の排出用管状部材の各々が、前記第２のチャンバ内の部分に複数の吸込孔を有している、上記第１の観点のファントムを提供する。
【０００９】
第３の観点の発明は、
前記複数の流入用管状部材と前記複数の排出用管状部材とが、前記第２のチャンバ内において略均一になるよう配置されている、上記第２の観点のファントムを提供する。
【００１０】
第４の観点の発明は、
前記複数の吐出孔の各々が、前記流入用管状部材の軸方向に沿うように一列または複数列になって略一定間隔にて形成されており、
前記複数の吸込孔の各々が、前記排出用管状部材の軸方向に沿うように一列または複数列になって略一定間隔にて形成されている、上記第２の観点または第３の観点のファントムを提供する。
【００１１】
第５の観点の発明は、
前記複数の流入用管状部材及び前記複数の排出用管状部材が、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの隣接方向に平行な軸方向を有しており、
前記複数の吐出孔の各々と前記複数の吸込孔の各々とが、該軸方向における位置が互いにずれるように形成されている、上記第２の観点から第４の観点のいずれか一つの観点のファントムを提供する。
【００１２】
第６の観点の発明は、
前記第１のチャンバが、内径が５０ｍｍから１２０ｍｍ、長さが３０ｍｍから７０ｍｍの円柱状であり、
前記第２のチャンバが、内径が５０ｍｍから１２０ｍｍ、長さが７０ｍｍから１３０ｍｍの円柱状であり、
前記複数の流入用管状部材及び前記複数の排出用管状部材の数が、それぞれ８本から１６本であり、
前記複数の流入用管状部材及び前記複数の排出用管状部材が、それぞれが内径１ｍｍから３ｍｍの円柱状であり、
前記複数の吐出孔及び前記複数の吸込孔の数が、それぞれ９個から２７個であり、
前記複数の吐出孔及び前記複数の吸込孔が、それぞれが直径０．２ｍｍから０．６ｍｍの円形であり、
前記複数の粒状体が、それぞれが直径１．５ｍｍから６ｍｍの球体である、上記第２の観点から第５の観点のいずれか一つの観点のファントムを提供する。
【００１３】
第７の観点の発明は、
前記容器、前記流入用管状部材、前記排出用管状部材及び前記複数の粒状体が、プラスチック樹脂により構成されている、上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点のファントムを提供する。
【００１４】
第８の観点の発明は、
前記排出用管状部材が、前記第１のチャンバを貫通している、上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点のファントムを提供する。
【００１５】
第９の観点の発明は、
前記流体が、水である、上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点のファントムを提供する。
【００１６】
第１０の観点の発明は、
前記容器における前記第２のチャンバ側の壁に複数の孔が形成されており、
該複数の孔を前記容器の外側から覆う弾性膜をさらに備えた、上記第１の観点から第９の観点のいずれか一つの観点のファントムを提供する。
【００１７】
第１１の観点の発明は、
前記容器に形成された複数の孔の数が、５０個から２００個であり、
該複数の孔が、それぞれが直径１．０ｍｍから３．０ｍｍの円形であり、
前記弾性膜が、厚み０．３ｍｍから１．０ｍｍのゴム膜に相当する弾性係数を有する、上記第１０の観点のファントムを提供する。
【００１８】
第１２の観点の発明は、
前記流入用管状部材及び前記排出用管状部材と接続されており、前記第２のチャンバ内を通るように前記流体を循環させるポンプを備えた、上記第１の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点のファントムを提供する。
【００１９】
第１３の観点の発明は、
複数の粒状体が封入されているチャンバを形成しており、壁に複数の孔が形成されている容器と、
前記チャンバに流体を流入する流入用管状部材と、
前記チャンバから流体を排出する排出用管状部材と、
前記複数の孔を前記容器の外側から覆う弾性膜と、を備えたファントムを提供する。
【００２０】
第１４の観点の発明は、
当該ファントムが、複数の流入用管状部材及び複数の排出用管状部材を備えており、
前記複数の流入用管状部材の各々が、前記チャンバ内の部分に複数の吐出孔を有しており、
前記複数の排出用管状部材の各々が、前記チャンバ内の部分に複数の吸込孔を有している、上記第１３の観点のファントムを提供する。
【００２１】
第１５の観点の発明は、
前記複数の流入用管状部材と前記複数の排出用管状部材とが、前記チャンバ内において略均一になるよう配置されている、上記第１４の観点のファントムを提供する。
【００２２】
第１６の観点の発明は、
前記複数の吐出孔の各々が、前記流入用管状部材の軸方向に沿うように一列または複数列になって略一定間隔にて形成されており、
前記複数の吸込孔の各々が、前記排出用管状部材の軸方向に沿うように一列または複数列になって略一定間隔にて形成されている、上記第１４の観点または第１５の観点のファントムを提供する。
【００２３】
第１７の観点の発明は、
前記複数の流入用管状部材及び前記複数の排出用管状部材が、互いに平行な軸方向を有しており、
前記複数の吐出孔の各々と前記複数の吸込孔の各々とが、該軸方向における位置が互いにずれるように形成されている、上記第１４の観点から第１６の観点のいずれか一つの観点のファントムを提供する。
【００２４】
第１８の観点の発明は、
前記チャンバが、内径が５０ｍｍから１２０ｍｍ、長さが７０ｍｍから１３０ｍｍの円柱状であり、
前記複数の流入用管状部材及び前記複数の排出用管状部材の数が、それぞれ８本から１６本であり、
前記複数の流入用管状部材及び前記複数の排出用管状部材が、それぞれが内径１ｍｍから３ｍｍの円柱状であり、
前記複数の吐出孔及び前記複数の吸込孔の数が、それぞれ９個から２７個であり、
前記複数の吐出孔及び前記複数の吸込孔が、それぞれが直径０．２ｍｍから０．６ｍｍの円形であり、
前記複数の粒状体が、それぞれが直径１．５ｍｍから６ｍｍの球体である、上記第１４の観点から第１７の観点のいずれか一つの観点のファントムを提供する。
【００２５】
第１９の観点の発明は、
前記容器、前記流入用管状部材、前記排出用管状部材及び前記複数の粒状体が、プラスチック樹脂により構成されている、上記第１３の観点から第１８の観点のいずれか一つの観点のファントムを提供する。
【００２６】
第２０の観点の発明は、
前記流体が、水である、上記第１３の観点から第１９の観点のいずれか一つの観点のファントムを提供する。
【００２７】
第２１の観点の発明は、
前記チャンバの壁に形成された複数の孔の数が、５０個から２００個であり、
該複数の孔が、それぞれが直径１．０ｍｍから３．０ｍｍの円形であり、
前記弾性膜が、厚み０．３ｍｍから１．０ｍｍのゴム膜に相当する弾性係数を有する、上記第１３の観点から第２０の観点のいずれか一つの観点のファントムを提供する。
【００２８】
第２２の観点の発明は、
前記流入用管状部材及び前記排出用管状部材と接続されており、前記チャンバ内を通るように前記流体を循環させるポンプを備えた、上記第１３の観点から第２１の観点のいずれか一つの観点のファントムを提供する。
【発明の効果】
【００２９】
上記観点の発明によれば、灌流を精度よく再現できるファントムを実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第一実施形態に係る灌流ファントムの主要部分を側面断面図で表した図である。
【図２】第一実施形態に係る灌流ファントムの主要部分を平面図で表した図である。
【図３】流入用パイプ及び排出用パイプの構成を概略的に示す図である。
【図４】灌流ファントム１のＡＳＬ画像における信号強度のシミュレーションとの比較結果を示す図である。
【図５】第二実施形態に係る灌流ファントムの主要部分を側面図で表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、発明の実施形態について説明する。なお、これにより、発明が限定されるものではない。
【００３２】
（第一実施形態）
第一実施形態に係る灌流ファントムは、磁気共鳴イメージング（imaging）装置によるＡＳＬ（Arterial Spin Labeling）画像の取得に適した灌流ファントムである。この灌流ファントムの大きな特徴の一つは、ラベリング（labeling）領域を設定するためのチャンバとイメージング領域を設定するためのチャンバとが別々に設けられている点にある。
【００３３】
図１及び図２は、第一実施形態に係る灌流ファントム１の構成を示す図である。図１は、灌流ファントム１の主要部分を側面断面図で表したものである。また、図２は、灌流ファントム１の主要部分を平面図で表したものである。
【００３４】
第一実施形態に係る灌流ファントム１は、図１及び図２に示すように、容器２と、境界壁部３と、複数の流入用パイプ（pipe）（流入用管状部材）４と、複数の排出用パイプ（排出用管状部材）５と、複数の粒状体６と、流体７と、流入側マニホールド（manifold）８と、排出側マニホールド９と、ポンプ（pump）１０と、チューブ（tube）１１とを有している。
【００３５】
容器２は、プラスチック樹脂（plastic resin）、例えば透明アクリル樹脂（acrylic resin）により構成されている。容器２は、円筒部２１と、上蓋部２２と、下蓋部２３とを有している。円筒部２１は、内径８０ｍｍ、軸方向（ｚ方向）の長さ１５５ｍｍ、厚さ５ｍｍの円筒形状を有している。円筒部２１の軸方向両端の開口には、上側フランジ（flange）２１ｆｕ及び下側フランジ２１ｆｄが形成されている。上側フランジ２１ｆｕ及び下側フランジ２１ｆｄは、それぞれ直径１００ｍｍ、板厚５ｍｍの環板形状を有している。上蓋部２２及び下蓋部２３は、直径１００ｍｍ、板厚５ｍｍの円板形状を有している。上蓋部２２は、円筒部２１の上端開口２１ｕを塞ぐように、ゴムパッキン（rubber seal）及びプラスチックねじ（不図示）により、上側フランジ２１ｆｕに密着固定されている。下蓋部２３は、円筒部２１の下端開口２１ｄを塞ぐように、ゴムパッキン及びプラスチックねじ（不図示）により、下側フランジ２１ｆｄに密着固定されている。下蓋部２３には、複数の流入用パイプ４及び複数の排出用パイプ５を通すための複数の貫通孔２３ｈが形成されている。また、下蓋部２３には、下側の面に、流入用パイプ４及び排出用パイプ５の端部を衝撃等から保護するための保護部２３ｇが設けられている。保護部２３ｇは、内径８０ｍｍ、軸方向の長さ３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円筒形状を有している。
【００３６】
境界壁部３は、プラスチック樹脂、例えば透明アクリル樹脂により構成されている。境界壁部３は、直径８０ｍｍ、板厚５ｍｍの円板形状を有している。境界壁部３は、円筒部２１の内部に、容器２の内部空間を第１のチャンバＣ１と第２のチャンバＣ２とに区分するよう接着固定されている。すなわち、第１のチャンバＣ１と第２のチャンバＣ２とは、円筒部２１の軸方向において互いに隣接するように形成されている。第１のチャンバＣ１は、内径８０ｍｍ、軸方向長さ５０ｍｍの円柱形状である。第２のチャンバＣ２は、内径８０ｍｍ、軸方向長さ１００ｍｍの円柱形状である。境界壁部３には、複数の流入用パイプ４及び複数の排出用パイプ５を通すための複数の貫通孔３ｈが形成されている。
【００３７】
図３は、流入用パイプ４及び排出用パイプ５の構成を概略的に示す図である。
【００３８】
複数の流入用パイプ４及び複数の排出用パイプ５は、プラスチック樹脂、例えば硬質塩化ビニル樹脂により構成されている。複数の流入用パイプ４及び複数の排出用パイプ５は、それぞれ１２本ずつである。複数の流入用パイプ４は、それぞれ内径２ｍｍ、外径４ｍｍ、長さ１７２ｍｍの細長管形状を有している。複数の排出用パイプ５は、それぞれ内径２ｍｍ、外径４ｍｍ、長さ１６７ｍｍの細長管形状を有している。複数の流入用パイプ４及び複数の排出用パイプ５は、下蓋部２３の貫通孔２３ｈと境界壁部３の貫通孔３ｈとを通って第２のチャンバＣ２に挿入されている。複数の流入用パイプ４及び複数の排出用パイプ５は、流入用パイプ４と排出用パイプ５とが円筒部２１の軸断面方向において均一に散在するよう配置されている。複数の流入用パイプ４及び複数の排出用パイプ５は、第１のチャンバＣ１と第２のチャンバＣ２との隣接方向に互いに平行な軸方向を有している。複数の流入用パイプ４及び複数の排出用パイプ５は、これらの貫通孔２３ｈ，３ｈと隙間なく密着するよう、接着剤にて互いに接着された後、シリコン（silicon）でシーリング（sealing）補強されている。複数の流入用パイプ４及び複数の排出用パイプ５は、それぞれ上端部に蓋が形成されている。流入用パイプ４のうち第２のチャンバＣ２内の部分の側壁には、複数の吐出孔４ｈが、その軸方向に沿うように一列または複数列になって一定間隔にて形成されている。本例では、流入用パイプ４の軸方向に対向２列になって１０ｍｍ間隔で形成されている。すなわち、９対１８個の横方向に貫通する吐出孔４ｈが形成されている。同様に、排出用パイプ５のうち第２のチャンバＣ２内の部分の側壁には、複数の吸込孔５ｈが、その軸方向に沿うように一列または複数列になって一定間隔にて形成されている。本例では、排出用パイプ５の軸方向に対向２列になって１０ｍｍ間隔で形成されている。すなわち、９対１８個の横方向に貫通する吸込孔５ｈが形成されている。流入用パイプ４及び排出用パイプ５は、吐出孔４ｈと吸込孔５ｈの位置が軸方向で互い違いになるように配置されている。吐出孔４ｈと吸込孔５ｈの向きは互いに平行である。吐出孔４ｈ及び吸込孔５ｈは、それぞれ直径０．４ｍｍの円形状である。
【００３９】
第１のチャンバＣ１は、磁気共鳴イメージングによりＡＳＬ画像を取得する際に、流体７のラベリングを行う場所である。第１のチャンバＣ１は、例えば人体の首部・頸部に対応する。なお、ラベリングは、タギング（tagging）とも言い、電磁気パルス（pulse）を打ち込んで水素原子核のスピン（spin）の状態を変更する操作のことである。
【００４０】
第１のチャンバＣ１には、流体７が封入されている。本例では、流体７は水である。また、第１のチャンバＣ１では、流入用パイプ４の周辺がパイプ内を通る流体７と同じ流体７ですべて満たされている。そのため、第１のチャンバＣ１において、流入用パイプ４を流れる流体７へのラベリングが効率よく行われる。
【００４１】
第２のチャンバＣ２は、磁気共鳴イメージングによりＡＳＬ画像を取得する際に、ラベリングされた流体７の動きを画像化する対象となる場所である。第２のチャンバＣ２は、例えば人体の脳部・頭蓋部に対応する。
【００４２】
第２のチャンバＣ２には、複数の粒状体６が密に充填されている。粒状体６は、透明アクリル樹脂により構成されている。粒状体６は、直径３ｍｍの略真球形状を有している。複数の流入用パイプ４及び複数の排出用パイプ５の上端は、ポンプ１０の駆動による振動が伝わって揺れないように、充填された粒状体６によりしっかり支持されている。なお、複数の流入用パイプ４及び複数の排出用パイプ５の上端は、ジェル（gel）等により上蓋部２２に支持固定されてもよい。
【００４３】
複数の流入用パイプ４の下端は、それぞれチューブ１１を介して流入側マニホールド８に接続されている。流入側マニホールド８は、さらにチューブ１１を介してポンプ１０に接続されている。同様に、複数の排出用パイプ５の下端は、それぞれチューブ１１を介して排出用マニホールド９に接続されている。排出用マニホールド９は、さらにチューブ１１を介してポンプ１０に接続されている。流入側マニホールド８及び排出用マニホールド９は、プラスチック樹脂、例えば透明アクリル樹脂により構成されている。チューブ１１はシリコンゴムにより構成されている。
【００４４】
ポンプ１０は、流体７を循環させるためのものであり、本例では、脈流を循環させる心臓型循環ポンプである。ポンプ１０は、流入側マニホールド８、複数の流入用パイプ４、第２のチャンバＣ２、複数の排出用パイプ５、排出側マニホールド９の順番で流体７の脈流を循環させる。ポンプ１０は、流体７の押し出す力を変えることで、流体７の循環速度（移動速度）を調整することができる。流体７の循環速度は、例えば、１０ｃｍ／ｓｅｃ〜１５０ｃｍ／ｓｅｃ程度の範囲で調整される。
【００４５】
これより、第一実施形態に係る灌流ファントムの作用について説明する。
【００４６】
ポンプ１０を駆動すると、流体７は、流入側マニホールド８に入り、そこから１２本のチューブに枝分かれして、１２本の流入用パイプ４に流れ込む。流体７は、流入用パイプ４に形成された吐出孔４ｈから粒状体６の隙間に浸透し、しばし滞留する。そして、流体７は、排出用パイプ５に形成された吸込孔５ｈを通って排出側マニホールド９にまとめられる。１本の流れとなった流体７は、チューブを通ってポンプ１０に戻っていく。
【００４７】
灌流ファントム１のＡＳＬ画像を取得するには、灌流ファントム１の容器２部分すなわち第１及び第２のチャンバＣ１，Ｃ２を、磁気共鳴イメージング装置の撮影空間に配置し、ポンプ１０を駆動して流体７を循環させ、ＡＳＬ法による撮像を実行する。このとき、第１のチャンバＣ１にラベリング領域を設定し、第２のチャンバＣ２にイメージング領域を設定する。
【００４８】
図４は、灌流ファントム１の撮像結果例と、シミュレーション（simulation）の結果と、人体の頭部灌流の撮像結果例との比較を示す図である。図４（ａ）は、灌流ファントム１を３Ｄ−ｐＣＡＳＬ法により５つの異なるＰＬＤ（Post Labeling Delay）で撮像して得られたＡＳＬ画像の信号強度をプロット（plot）したグラフ（graph）である。このグラフにおいて、各プロットのマーク（mark）に対応した番号は、イメージングするスライス（slice）の番号である。図４（ｂ）は、２−コンパートメント・モデル（Two-Compartment Model）に基づくシミュレーションにより得られたＡＳＬ画像の信号強度の推移を示すグラフである。また、図４（ｃ），（ｄ）は、それぞれ人体Ａ及び人体Ｂにおける実際の頭部灌流を３Ｄ−ｐＣＡＳＬ法により撮像して得られたＡＳＬ画像の信号強度をプロットしたグラフである。これらのグラフから、灌流ファントム１による撮像結果は、シミュレーションの結果や実際の灌流の撮像結果と非常に近似しており、灌流が精度よく再現されていることが分かる。
【００４９】
以上、本実施形態によれば、第１のチャンバＣ１と第２のチャンバＣ２とは完全に隔離されており、複数の流入用パイプ４及び複数の排出用パイプ５のうち第１のチャンバＣ１内に存在する部分には、孔が形成されていない。そのため、第２のチャンバ８から逆流する流体７がなく、実際の灌流により近い状態を作り出すことができる。すなわち、ＡＳＬなど灌流を画像化する技術の定量評価に役立てることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、流入用パイプ４における吐出孔４ｈと排出用パイプ５における吸込孔５ｈとの位置が、軸方向においてずれている。これにより、吐出孔４ｈから出た流体７は、適度な滞留を経て吸込孔５ｈに入るので、実際の灌流により近い状態を作り出すことができる。
【００５１】
また、本実施形態では、流入用及び排出用パイプ４，５の上端を粒状体６でしっかり押さえているので、ポンプ１０の駆動振動により流入用及び排出用パイプ４，５の上端が揺れることを防ぐことができ、ＡＳＬ画像にいわゆる被写体ブレが発生しにくく成る。
【００５２】
また、本実施形態では、流入用パイプ４と排出用パイプ５の両方が、第１のチャンバＣ１を通っているので、流体７は、実際の人体首部の血液の流れに近い状態を作り出すことができる。また、このような構成により、流入用パイプ４を流れる流体７の向きと排出用パイプ５を流れる流体７の向きが互いに逆向きになるので、流体７の（一定の向きに対する）流速を画像化したときに、その輝度に基づいて流入用パイプと排出用パイプとを容易に識別することができ、実験上の利便性が高い。また、流入用パイプ４及び排出用パイプ５のマニホールドとの接続部分が上蓋部２２側に一切出ないので、磁気共鳴イメージング装置の撮影テーブル（table）に載置するときも邪魔になり難く、取り扱いが容易である。
【００５３】
また、本実施形態では、容器２、境界壁部３、流入用パイプ４、排出用パイプ５、及び粒状体６を、ガラス（glass）ではなくプラスチック樹脂にて構成しているので、電磁場に与える歪みを抑えることができ、灌流ファントムの画像化を精度よく行うことができる。
【００５４】
（第二実施形態）
第二実施形態に係る灌流ファントムは、生体が持つ弾性特性、例えば頭部がその血流などによる内圧の変化に応じて僅かに拡縮する特性を積極的に再現したものである。この灌流ファントムの大きな特徴の一つは、チャンバを形成する容器の壁に複数の孔を開け、これら複数の孔を弾性膜で覆う点にある。なお、ここでは、第二実施形態に係る灌流ファントム１′は、第一実施形態に係る灌流ファントム１をベース（base）に追加加工を施したものとして説明する。
【００５５】
図５は、第二実施形態に係る灌流ファントムの構成の一例を示す図である。
【００５６】
第二実施形態に係る灌流ファントム１′は、図５に示すように、灌流を模擬的に表した容器部分、すなわち、容器２の円筒部２１における第２のチャンバＣ２側の部分の壁に複数の貫通孔２１ｈが形成されている。そして、その貫通孔２１ｈを円筒部２１の外側から弾性膜２５で覆っている。弾性膜２５は、例えば円筒状である。弾性膜２５の上端及び下端はビニルテープ（vinyl tape）２６で円筒部２１にきつく巻きつけられており、第２のチャンバＣ２内の流体７は弾性膜２５の外に漏れないようになっている。第２のチャンバＣ２内の流体７は、第２のチャンバＣ２内の圧力の変化に応じて貫通孔２１ｈから弾性膜２５内に移動したり戻ったりする。貫通孔２１ｈは、円筒部２１における第２のチャンバＣ２側の筒面に均等に間隔を空けて形成されている。貫通孔２１ｈの数は１００個程度である。貫通孔２１は、直径１．６ｍｍの円形状である。また、弾性膜２５は、厚さ０．５ｍｍ程度の天然ゴムまたはシリコンゴムにより構成されている。
【００５７】
このような構成の灌流ファントム１′によれば、容器２に形成した複数の貫通孔２１ｈとそれを覆う弾性膜２５とによる生体の弾性特性の再現により、流入用パイプ４及び排出用パイプ５のそれぞれを流れる流体７に加わる圧力の不均一性が解消され、流体７の流速がその流体７の流れるパイプによらず一定になる。
【００５８】
なお、発明は上記実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。
【００５９】
例えば、第一及び第二実施形態において、第１のチャンバＣ１と第２のチャンバＣ２とは、互いに隣接している必要はなく、それらの間に空間を挟んで互いに近接して形成されていてもよい。
【００６０】
また例えば、第一及び第二実施形態において、第１のチャンバＣ１及び第２のチャンバＣ２は、境界を備えた単一の容器によって形成されている必要はなく、第１のチャンバＣ１を形成する第１の容器と第２のチャンバＣ２を形成する第２の容器とを近接して配置してもよい。
【００６１】
また例えば、第一及び第二実施形態において、容器１、上蓋部２、下蓋部３、流入用パイプ４、排出用パイプ５、及び粒状体６は、ガラスのように電磁場を歪める材質でなければよく、アクリル樹脂や塩化ビニル樹脂などのプラスチック樹脂以外のもので構成されていてもよい。
【００６２】
また例えば、第一及び第二実施形態において、灌流ファントムを構成する各要素の仕様については、経験上、次にように調整することが可能であると考えられる。第１のチャンバＣ１は、内径３０ｍｍ〜２５０ｍｍ、長さ１５ｍｍ〜１５０ｍｍで調整可能であり、好適には内径５０ｍｍ〜１２０ｍｍ、長さ３０ｍｍ〜７０ｍｍ程度である。第２のチャンバＣ２は、内径３０ｍｍ〜２５０ｍｍ、長さ３０ｍｍ〜３００ｍｍで調整可能であり、好適には内径５０ｍｍ〜１２０ｍｍ、長さ７０ｍｍ〜１３０ｍｍ程度である。流入用パイプ４及び排出用パイプ５の数は、それぞれ６本〜２４本で調整可能であり、好適にはそれぞれ８本〜１６本程度である。流入用パイプ４及び排出用パイプ５は、それぞれ内径０．５ｍｍ〜５ｍｍで調整可能であり、好適には内径１ｍｍ〜３ｍｍ程度である。流入用パイプ４に形成される吐出孔４ｈ及び排出用パイプ５に形成される吸込孔５ｈの数は、それぞれ６個〜５４個で調整可能であり、好適には、９個〜２７個程度である。吐出孔４ｈ及び吸込孔５ｈは、それぞれ内径０．１ｍｍ〜１．０ｍｍで調整可能であり、好適には０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ程度である。粒状体６は、直径１ｍｍ〜１０ｍｍで調整可能であり、好適には、１．５ｍｍ〜６ｍｍ程度である。
【００６３】
また例えば、第二実施形態において、円筒部２１に形成される貫通孔２１ｈの数は３０個〜３００個で調整可能であり、好適には５０個〜２００個程度である。貫通孔２１ｈの直径は０．５ｍｍ〜５．０ｍｍで調整可能であり、好適には１．０ｍｍ〜３．０ｍｍ程度である。また、円筒部２１を覆う弾性膜２５の材質は、ゴムに限定されず、他の弾性材であってもよい。弾性膜２５の弾性係数は、天然ゴムまたはシリコンゴムであれば０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さの膜に相当する弾性係数の範囲内で調整可能であり、好適には０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。
【００６４】
また例えば、第二実施形態において、第１のチャンバＣ１及び第２のチャンバＣ２のうち第２のチャンバＣ２のみを形成するようにしてもよい。このような構成であっても、ＡＳＬ以外の灌流イメージングであれば、灌流を精度よく再現したファントムとして利用することができる。
【００６５】
また例えば、第一及び第二実施形態において、灌流は頭部灌流に限定されず、他の部位の灌流であってもよい。
【００６６】
また例えば、第一及び第二実施形態に係る灌流ファントムは、磁気共鳴イメージングに限定されず、他のイメージング例えば放射線断層撮影などに用いることも可能である。この場合、流体７としてはヨウ素（iodine）などの造影剤を含む液体を用いることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１，１′  灌流ファントム
２  容器
２１  円筒部
２１ｈ  貫通孔
２２  上蓋部
２３  下蓋部
２３ｇ  保護部
２３ｈ  貫通孔
２５  弾性膜
２６  ビニルテープ
３  境界壁部
３ｈ  貫通孔
４  流入用パイプ
４ｈ  吐出孔
５  排出用パイプ
５ｈ  吸込孔
６  粒状体
７  流体
８  流入側マニホールド
９  排出側マニホールド
１０  ポンプ
１１  チューブ
Ｃ１  第１のチャンバ
Ｃ２  第２のチャンバ
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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【図３】
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