CN102024367B - 一种心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型，包括心脏及周围大血管腔本体和底盘，所述的三维透视模型还包括C形支撑杆，所述的心脏及周围大血管腔本体由内到外为心腔及周围大血管腔内膜网状空壳部分和心腔壁心肌及周围大血管壁的透明硅胶包裹部分，所述的心脏及周围大血管腔本体下端连接在C形支撑杆的下端，C形支撑杆的下端连接在底盘上，心脏及周围大血管腔本体上端连接在C形支撑杆的上端。本发明还提供了心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型的制备方法。本发明从介入心脏病学的临床实际出发，解决介入心脏病学初学者与医疗器械从业人员对心腔及周围大血管管腔内真实大小、解剖形态，可在此模型上模拟常见心脏介入手术操作的需求。

Description

一种心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种模型，具体地说，是关于一种心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型及其制备方法。

【背景技术】

介入心脏病学是一门新兴学科，指经皮穿刺进入血管和心脏，在X线影像下准确地判断和理解解剖部位和病变性质，或将导管、电极、气囊或支架等送入心脏或血管的特定部位进行诊断、研究和治疗。是心脏病学、影像学、心电学的结合，也是临床医学和生物医学工程的结合。

中国心血管疾病介入治疗历时二十多年，发展现状有三个特点：第一、初具规模：无论是冠心病介入，还是心律失常介入都已达到相当的例数。以冠心病介入治疗为例，在亚太地区几乎与日本持平，在世界上也是PCI例数最多的国家之一。第二、不同地区，不同医院差别非常大，发展不平衡。第三、中国人口基数大，病例资源多，所以潜力巨大。为保证中国介入可持续、健康发展，迫切需要行介入治疗规范化。2009年4月卫生部决定规范介入诊疗，建立心血管疾病介入诊疗培训制度。

由于生物医学工程的发展和新的医疗器械与产品不断涌现，介入心脏病学的重要性与日俱增。例如国内不少心血管内科介入心脏病学部分占到心内科总收入的50％-80％。2007年全国共完成14万余例心脏介入手术，我国介入治疗市场支架的销售额近40亿元，2008年的销售额继续上升。国内如此巨大的介入市场，吸引了国内外医疗器械公司“逐鹿”。

在介入心脏病学中学习心脏及周围大血管内部结构是首要的，如能通过模型模拟常见心脏介入手术操作，将有利于医生缩短学习曲线、医疗器械厂家演示心脏介入导管与设备。

现有心脏解剖模型主要分为以下几种：

1、心脏解剖放大模型，该模型由主动脉弓和心房、心室冠状剖面等3个部件组成，并显示心房、心室以及二尖瓣、三尖瓣、主动脉瓣和肺动脉瓣等结构，共有48个部位指示标志；尺寸：高倍放大，高25cm，宽23cm，厚30cm；材质：进口PVC材料、进口油漆、电脑配色、高级彩绘。大体显示心脏内外解剖，适合医学、生理、生物初级阶段教学，或面向大众科普教学使用。2、心脏模型(XM307A)，它们解剖精确，是学习心脏内、外解剖的绝佳的模型。分成两件，安放于塑料座上，尺寸：15×8×9cm。这款自然大心脏模型非常适合病人护理课程或初级科学课程使用。3、4D人体心脏拼装模型，产品为人类的心脏器官的散件，共31件，拼好后为人类心脏器官模型。产品规格：模型高度10.5CM，产品材质：环保塑料。有助于了解人体心脏器官的组成和结构，同时也很适合幼教系统作为教学使用。4、动画3D心脏模型，Holomatrix推出的Anatomy of The Heart是一个以3D模型展示心脏结构和功能的网页。如图所示，可以旋转，移动，缩放这个3D动态心脏模型，对于各个结构部分的功能均有详细的说明，同时还有动脉和静脉血液在心脏中运转过程动画。Zygote Human Heart 3是迄今为止最精细的3D心脏模型。几乎所有角度的人体心脏都能实现视觉化，包括人体心脏图、心脏解剖图和精确的人体心脏动画。这个虚拟的心脏模型具有剖视图，因此不但心脏内部结构清晰可见，同时还通过有关心动周期的动画进行展示。来自MRI和CT数据的新细节使得影像如同当今市场上所有事物的实物一样。Zygote Human Heart 3使图形设计人员、科学家和动画人员轻松地实现人体心脏(从外表和内部的剖视图到心动周期的精确动画)的直观化。5、儿童心脏解剖放大模型-医学模型，教学模型，该模型由心房、心室冠状剖面两部件组成，并显示心房、心室以及二尖瓣、三尖瓣、主动脉瓣和肺动脉瓣等结构，共有25个部位指示标志。尺寸：放大1倍，高14cm，宽9cm，厚7.5cm。6、心脏放大模型，主要使学生了解心脏外部形态和内部结构，以及与心脏有关的大血管，进一步了解体循环和肺循环的途径。用PVC制成，分成3件，4倍放大。尺寸：25x23x23CM。本模型适用于普通中学、中等专业学校讲解生理解剖课时作直观教具用。7、先天性心脏畸形模型，本产品一套五件分别显示：卵园孔末团；房间膈缺损；室间膈缺损；法乐氏四联症；动脉导管末团。外形尺寸：自然大，材料结构：玻璃钢。中国专利文献CN200947310，公开了一种冠状动脉分布模型。中国专利文献CN2607635，公开了一种人体心脏模型。现有技术存在的主要问题和缺点：1，现有心脏解剖模型主要显示心脏的外形轮廓，心腔内解剖只能打开心壁或从空间断面切开观察才能看见。未能真实地反映活体心脏各心腔及大血管的大小、解剖形态和相互空间位置关系。2，心脏各心腔及周围大血管有机结合，相对独立，相互空间关系复杂。特定结构位于模型中央，可被其他外周或重叠部分遮挡。现有心脏解剖模型不能将这些相对独立的结构分解，无法直观显示特定结构的相互空间位置关系。3，现有心脏解剖模型根据停跳心脏尸体直视绘制，此时心腔与血管塌陷、失真，无法还原充满血液的跳动心脏各心腔及周围血管管腔内膜真实大小、形态和相互关系。4，现有心脏解剖模型直接固定于底座，未考虑不同旋转角度下这些重要结构的空间关系，和临床实际不符，不能满足心脏介入临床、教学培训、医疗器械展示的要求。

【发明内容】

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型。

本发明的再一的目的是，提供一种心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型，包括心脏及周围大血管腔本体和底盘，其特征在于，所述的三维透视模型还包括C形支撑杆，所述的心脏及周围大血管腔本体由内到外为心腔及周围大血管腔内膜网状空壳部分和心腔壁心肌及周围大血管壁的透明硅胶包裹部分，所述的心脏及周围大血管腔本体下端连接在C形支撑杆的下端，C形支撑杆的下端连接在底盘上，心脏及周围大血管腔本体上端连接在C形支撑杆的上端。

所述的C形支撑杆上设有角度刻度。

所述的底盘上设有角度刻度。

所述的底盘上设有指针。

为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：

一种心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型的制备方法，包括以下步骤：

a，建立健康人心脏及周围大血管原始数据；

b，根据步骤a得到的原始数据进行制作心脏及周围大血管腔本体以及制作带有角度刻度C形支撑杆和带有角度刻度底盘；制作心脏及周围大血管腔本体中，首先用金属丝制成心腔及周围大血管腔内膜网状空壳部分，然后在各个网状空壳部分上涂有不同颜色，最后用透明硅胶重建心腔壁心肌、血管壁以及外膜；

c，安装心脏及周围大血管腔本体，C形支撑杆和刻度底盘。

本发明优点在于：

1，本模型根据健康人心脏及周围大血管腔内膜三维重建，测量获得原始数据，按实际大小尺寸1∶2比例放大建模，符合生理状态，能较真实还原活体形态结构、大小。

2，各个心腔及周围大血管腔内膜解剖以不同颜色的网状空壳形式呈现，心腔与血管壁以透明硅胶材料制作，能够透视内部结构，重叠部分不相互遮挡。

3，各个心腔及大血管独立制作，可从整体模型独立拆开，或再分别组合，清晰显示相互间的空间关系。

4，新模型底座设计如罗盘，C形支撑杆，分别在底座和支撑杆上以不同角度进行划分，连有两指针指示旋转角度，完全模拟临床常用X线投照角度，三维解读X线影像。

5，从介入心脏病学的临床实际出发，解决介入心脏病学初学者与医疗器械从业人员对心腔及周围大血管管腔内真实大小、解剖形态、相互位置关系的需求。

6，利用本模型可模拟常见心脏介入手术操作。

【附图说明】

附图1是本发明心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型结构示意图。

附图2A是本发明中心脏及周围大血管腔本体局部结构示意图。

附图2B是本发明中心脏及周围大血管腔本体另一侧面局部结构示意图。

附图3是本发明底盘上角度刻度分布示意图。

附图4是本发明C形支撑杆上角度刻度分布示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

请参看图1，图1是本发明心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型结构示意图。所述的心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型包括心脏及周围大血管腔本体1，底盘2和C形支撑杆3。心脏及周围大血管腔本体1上端设有上连接杆18，下端设有下连接杆19，C形支撑杆3下端设有连接凸起31。上连接杆18插入C形支撑杆3上端的孔中，下连接杆19插入C形支撑杆3下端的孔中，连接凸起31插入底盘2上端的孔中。请参看图2A和图2B，心脏及周围大血管腔本体1由内到外为心腔及周围大血管腔内膜网状空壳部分(见标号11，12，13和14)和心腔壁心肌及周围大血管壁的透明硅胶包裹部分(未标出)。心腔及周围大血管腔内膜网状空壳部分包括右心房-右心耳-上、下腔静脉-冠状静脉，上、下腔静脉断端开口(标号11)；右心室-肺动脉(标号12)；左心室-主动脉-冠状静脉，主动脉断端开口(标号13)；左心房-左心耳-肺静脉(标号14)。请参看图3，所述的底盘上设有指针，底盘的边缘处设有角度刻度，模型底座罗盘角度划分参照：如前后位(AP)(正位0°)，左前斜位(LA0)15°、30°、40°、45°、60°，左侧位(90°)，后前位(PA)(后位180°)，右前斜位(RAO)15°、30°、40°、45°、60°划分，最小角度细分至5°。请参看图4，所述的C形支撑杆上设有角度刻度，C形支撑杆划分角度足位(CAU)、头位(CRA)，最小角度细分至5°。

实施例2

心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型制备方法

1，对健康人心脏及周围大血管进行增强双源CT扫描成像，采用心电门控技术，选取各心腔及周围大血管内充满造影剂的连续断层序列，将其导入CartoMerge系统。分别对各心腔及周围大血管内膜进行三维重建，以不同颜色区别各相对独立的部分，呈内膜网状空壳。连续拍照，测量原始数据。

原始数据见下表：

表1心脏房室腔大小

	长轴径(mm)	短轴径(mm)
			左心房	116.51	71.73
左心室	97.3	54.36
			右心房	94.38	41.93
右心室	103.22	69.11

表2心脏周围血管内径

	内径(mm)
		主动脉根部内径	49.03
右冠状动脉开口内径	6.39
		左冠状动脉主干开口内径	7.1
冠状静脉开口内径	14.52
		上腔静脉开口内径	41.3
下腔静脉开口内径	23.87
		肺动脉根部内经	34.13
左上肺静脉开口	17.11
		左下肺静脉开口	11.39
右上肺静脉开口	18.3
		右下肺静脉开口	19.14

2，根据原始数据按真实尺寸1∶2比例放大，应用金属丝制成内膜网状空壳，透明硅胶重建心腔壁、血管壁以及外膜。不同颜色部分分别独立制作，(例如右心房-右心耳-上、下腔静脉-冠状静脉为蓝色；右心室-肺动脉为紫色；左心室-主动脉-冠状静脉为绿色；左心房-左心耳-肺静脉为红色)最后组合成整体模型，并能独立拆分。(需要说明的是，右心房-右心耳-上、下腔静脉-冠状静脉，上、下腔静脉断端开口，心脏介入操作导管进路(标号11)；右心室-肺动脉(标号12)；左心室-主动脉-冠状静脉，主动脉断端开口，心脏介入操作导管进路(标号13)；左心房-左心耳-肺静脉(标号14)这四大部分接触面之间设有相互吻合的连接卡口，便于这四大部分组合成整体模型，并能独立拆分)。

3，旋转角度按照介入心脏病学临床实际常用投照角度进行划分，模型底座罗盘角度划分参照：如前后位(AP)(正位0°)，左前斜位(LAO)15°、30°、40°、45°、60°，左侧位(LL)(90°)，后前位(PA)(后位180°)，右前斜位(RAO)15°、30°、40°、45°、60°划分，最小角度细分至5°。C形支撑杆划分角度足位(CAU)、头位(CRA)，最小角度细分至5°。

4，安装：将心脏及周围大血管腔本体1的上连接杆18插入C形支撑杆3上端的孔中，下连接杆19插入C形支撑杆3下端的孔中，连接凸起31插入底盘2上端的孔中。制备得到心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型，包括心脏及周围大血管腔本体和底盘，其特征在于，所述的三维透视模型还包括C形支撑杆，所述的心脏及周围大血管腔本体由内到外为心腔及周围大血管腔内膜网状空壳部分和心腔壁心肌及周围大血管壁的透明硅胶包裹部分，所述的心脏及周围大血管腔本体下端连接在C形支撑杆的下端，C形支撑杆的下端连接在底盘上，心脏及周围大血管腔本体上端连接在C形支撑杆的上端，所述的C形支撑杆下端设有连接凸起，所述的C形支撑杆的下端连接在底盘上是C形支撑杆下端连接凸起插入底盘上端的孔中。

2.根据权利要求1所述的三维透视模型，其特征在于：所述的C形支撑杆上设有角度刻度。

3.根据权利要求1或2所述的三维透视模型，其特征在于：所述的底盘上设有角度刻度。

4.根据权利要求3所述的三维透视模型，其特征在于：所述的底盘上设有指针。

5.一种心脏及周围大血管腔内解剖三维透视模型的制备方法，包括以下步骤：

a，建立健康人心脏及周围大血管原始数据；

b，根据步骤a得到的原始数据进行制作心脏及周围大血管腔本体以及制作带有角度刻度C形支撑杆和带有角度刻度底盘；制作心脏及周围大血管腔本体中，首先用金属丝制成心腔及周围大血管腔内膜网状空壳部分，然后在各个网状空壳部分上涂有不同颜色，最后用透明硅胶重建心腔壁心肌、血管壁以及外膜；

c，安装心脏及周围大血管腔本体，C形支撑杆和刻度底盘。

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