CN103229224B - 一种用于学习气管插管术的模拟器及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于学习气管插管术的模拟器，包括：解剖模型元件（1），再现至少一个具有舌（4）、会厌（7）和相应的舌会厌谷（8）的口腔（2）；模拟系统（15），能确定经受气管插管术的患者的至少一个生理参数。该模拟器包括：至少一个力传感器（13），位于所述模型元件上、所述舌会厌谷处，从而测量由操作人员操作的喉镜（12）的镜片（11）在该处所施加的力，以及传送装置（14），用于在所述模拟系统的所述输入端提供由所述力传感器进行测量得到的值；该模拟系统被设计为考虑由所述力传感器进行测量得到的值来确定所述生理参数。

Description

一种用于学习气管插管术的模拟器及其应用方法
技术领域
本发明涉及用于学习气管插管术的模拟器，更特别地，涉及这样的一种模拟器，包括：
-解剖模型元件，该解剖模型元件再现至少一个具有舌、会厌和相应的舌会厌谷的口腔；
-模拟系统，该模拟系统能够根据在该系统的输入端提供的数据，确定经受气管插管术的患者的至少一个生理参数的值，并将该值传送给用户。
背景技术
现在已知气管插管术，也就是主要为了医学复苏的目的而将导管插入到患者的气管中，是指采用喉镜允许声门呈现出来以便观察，其中声门是要向其中插入气管导管的喉的孔。通过将操作人员的眼和上述声门没有任何视觉障碍地对准，使得这种显露以便观察成为可能，将喉镜的镜片插入并在咽中适当定位该镜片也允许这种显露以便观察。
为此，将喉镜的镜片插入到患者的口腔中，镜片的末端被施加到舌会厌谷中舌的根部。该镜片被用作影响接触到患者的喉，特别是舌，的肌肉结构的牵引器。
气管插管术是一种侵入式医学操作，患者很难忍受，需要操作人员快速和小心地进行。在操作的过程中，气道被部分堵塞，患者会感觉暂时的呼吸不适。此外，由于咽和喉的肌肉的反射运动，患者会感到疼痛，然后这种操作反过来会引起呕吐反射。舌会厌谷中喉镜的镜片所增加的压力，特别是如果没有在正确的方向使用喉镜的镜片来显露声门，会导致患者心率减慢的反应和全身氧合的不足。
患者对气管插管术的难以忍受，而他/她的由于病理状态而变弱的一些生命机能和常量（心率和血液氧合）的持续改变使得必须进行介入，因此需要实施这个过程的操作人员初步和反复的训练。
由于这样的训练难以在患者身上进行，因而已经提出了一种在解剖模型上进行这种训练的方案。
然而，现有的模型不能让操作人员实时注意到他/她的介入的质量和生理耐受性从 而可能校正他/她的介入同时逐步检查校正的效力。
发明内容
本发明旨在克服这些缺陷。
更特别地，本发明的目的是提供一种用于学习气管插管术的模拟器，该模拟器允许操作人员实时检查他/她的介入的质量和生理耐受性。
本发明的再一个目的是提供一种应用该模拟器的方法。
为此，本发明的目的首先是一种用于学习气管插管术的模拟器，包括：
-解剖模型元件，再现一个具有舌、会厌和相应的舌会厌谷的口腔；
-模拟系统，能根据在该系统的输入端提供的数据，确定经受气管插管术的患者的至少一个生理参数，并能将该参数经由转换器实时传送给在所述解剖模型元件上练习气管插管术的操作人员；该模拟器进一步包括：
-至少一个力传感器，位于所述模型元件上、所述舌会厌谷处，从而测量由所述操作人员所持的喉镜的镜片在该处所施加的力，和
-传送装置，用于在所述模拟系统的所述输入端提供由所述力传感器进行测量得到的值，
该模拟系统被设计为考虑由所述力传感器进行测量得到的值来确定所述生理参数。
在一个特定实施例中，所述模拟系统被设计为考虑施加力的持续时间。
通过这一设备，有可能再现在气管插管术过程中医学复苏的实际情况中所遇到的困难之一：患者对这一医学操作的难以忍受，以及他/她的例如心率和血液氧合的由于病理状态而变弱的一些生命机能和常量的持续改变使得必须进行气管插管术，特别是当这个操作在持续时间和技术操作上不是以较佳方式进行时。
有利地，所述解剖模型元件（1）再现一个儿童，较佳地所述解剖模型元件（1）再现一个婴儿。
在又一个特定实施例中，所述模拟系统被设计为考虑所施加的力的强度。
在又一个特定实施例中，所述至少一个生理参数的随时间改变的表示形成了对所述患者心电图的模拟。
例如，模拟系统被设计为使得所述心电图具有心率参考值，例如每分钟135(±15)次，这一参考值较佳地随时间每30秒降低每分钟5次。
更特别地，所述转换器可以包括至少一个能显示所述心电图的监视器。
所述模拟装置还可以被设计为根据所述施加力的持续时间模拟所述心率的降低。 需要注意的是得到零心率标志模拟结束。
更特别地，所述模拟装置被设计为通过如下方式模拟所述心率的逐步降低：
-响应于检测到在30秒期间持续施加的力，所述持续施加的力大于可用参数表示的阈值，在该时段内降低每分钟10次；
-响应于检测到在10秒期间持续施加的具有增加强度的力，所施加的力大于所述可用参数表示的阈值，并且其强度的增加在至少5%和至少40%之间，较佳地其强度增加至少30%，在该时段内降低每分钟35次；
-响应于检测到在20秒期间持续施加的具有增加强度的力，所施加的力大于所述可用参数表示的阈值，并且其强度的增加在至少40%和至少80%之间，较佳地其强度增加至少60%，在该时段内降低每分钟55次；
-响应于检测到在超过20秒期间持续施加的具有增加强度的力，所施加的力大于所述可用参数表示的阈值，并且其强度的增加在至少80%和至少150%之间，较佳地其强度增加至少100%，在该时段内降低每分钟75次。
然而，应该理解所有的这些值都是可用参数表示的。
有利地，所述可用参数表示的阈值对应于在位于解剖模型上舌会厌谷处的力传感器处施加的压力，所述压力大于或等于10N/cm2，较佳地大于或等于20N/cm2，更佳地大于或等于50N/cm2。
在一个实施例中，所述模拟装置被设计为在所述力传感器上不再施加有力的时候，较佳地在所述施加力小于所述可用参数表示的阈值的时候，模拟返回正常心率。有利地，这一返回到正常值根据所施加的力的强度以前面定义的心率降低的相反法则升高心率来进行。
在又一个特定实施例中，所述至少一个生理参数是所述患者的血红蛋白氧饱和度。
例如，模拟系统被设计为使得所述血红蛋白氧饱和度具有参考值94(±4)%，这一参考值较佳地随时间每30秒降低3%。
更特别地，所述模拟装置可以被设计为根据施加力的持续时间模拟所述血红蛋白氧饱和度的降低。
所述模拟装置尤其可以被设计为根据所施加的力的强度模拟所述血红蛋白氧饱和度的降低。需要注意的是零血红蛋白氧饱和度标志模拟结束。
所述转换器还可以包括声学装置，血红蛋白氧饱和度的值以声学信号的形式传送给操作人员，声学信号的频率取决于值的大小。
更特别地，所述模拟装置可以被设计为通过如下方式模拟所述血红蛋白氧饱和度的逐步降低：
-响应于检测到在30秒期间持续施加的力，所述持续施加的力大于可用参数表示的阈值，在该时段内降低6%；
-响应于检测到在10秒期间持续施加的具有增加强度的力，所施加的力大于所述可用参数表示的阈值，并且其强度的增加在至少5%和至少40%之间，较佳地其强度增加至少30%，在该时段内降低20(±4)%；
-响应于检测到在20秒期间持续施加的具有增加强度的力，所施加的力大于所述可用参数表示的阈值，并且其强度的增加在至少40%和至少80%之间，较佳地其强度增加至少60%，在该时段内降低29(±4)%；
-响应于检测到在超过20秒期间持续施加的具有增加强度的力，所施加的力大于所述可用参数表示的阈值，并且其强度的增加在至少80%和至少150%之间，较佳地其强度增加至少100%，在该时段内降低38(±4)%。
所述模拟装置还可以被设计为在所述力传感器上不再施加有力的时候，较佳地在所述施加力小于所述可用参数表示的阈值的时候，模拟返回正常血红蛋白氧饱和度。有利地，这一返回到正常值根据所施加的力的强度以前面定义的心率降低的相反法则升高心率来进行。
本发明的目的还在于一种应用前述模拟器的方法，包括如下步骤：
-对于所述至少一个生理参数设置参考值；
-记录由所述力传感器进行测量得到的值；
-根据由所述力传感器进行的测量从所述参考值对所述生理参数进行循环增加；
-经由所述转换器将所述增加后的参数实时传送给所述操作人员。
在一个特定实施例中，该方法进一步包括如下步骤：根据所述气管插管术的持续时间对所述生理参数进行循环增加。
附图说明
下面将参考所附示意图描述本发明的作为非限制性示例的实施例，其中：
图1是用在根据本发明的模拟器中的解剖模型的示意图；
图2是图1的细节的放大图；和
图3是能够应用根据本发明的方法的模拟系统的流程图。
具体实施方式
如图1和图2所示，解剖模型1基本上由一个半身像构成，在该半身像中形 成有主要由腭3和舌4限定的口腔2。此外，还可以看见食道5、气管6以及在舌的根部形成的会厌7。舌4和会厌7共同限定了舌会厌沟或谷8。通过形成声门的孔9，气管打开进入口腔。
刚刚描述的解剖模型具有便于学习气管插管术的用途。
气管插管术包括将气管导管10插入到患者的声门9中。为此，声门应当显露出来，以便操作人员观察，这需要操作人员的眼和上述声门在视觉上对准。这用喉镜12的镜片11来执行。
为此，镜片11的端部被施加到舌会厌谷8的底部，镜片由操作人员向上压（当患者处于站立位置时，以和腭相反的方向，也就是向下的方向）。正是这个操作导致前面所述的生理反应。
根据本发明，力传感器13位于模型1上、舌会厌谷8处，在舌的根部下方，从而对于喉镜12的镜片11施加的力灵敏（下文中，也称作由镜片11所施加的力或者所施加的压力）。使用电导体14可以将传感器13进行的测量的结果传送到微计算机15，微计算机15至少包括数据处理装置、用于根据传感器13进行的测量来显示心电图模拟的视频监视器、用于同样根据传感器13进行的测量和血红蛋白氧饱和度的模拟的表示中的一个来传送声音的扬声器。
上面描述了用于从模拟导出心率F和血红蛋白氧饱和度S的算法。下面将参考图3给出一种可替代方案。
首先，对于传感器13进行的测量，从第一压力阈值P0定义出一组压力范围[Pi,Pi+1]。同时设置参考心率F0和参考血红蛋白氧饱和度S0，以及和持续时间相关的增量，对于心率的ΔF和对于血红蛋白氧饱和度的ΔS。对于每个压力范围[Pi,Pi+1]，进一步设置对于心率的正增量ΔFai和负增量ΔFbi，以及对于血红蛋白氧饱和度的正增量ΔSai和负增量ΔSbi。
在模拟的开始（101），设置F和S的值为F0和S0（102）。然后从传感器13进行的测量p获得值P（103）。
循环104给出了确定在哪个压力范围[Pi,Pi+1]内可以发现当前值P的可能性。
接下来的测试105旨在确定由喉镜施加的压力是否增加或者减少。如果压力保持稳定或者增加，F和S分别负增加ΔFbi和ΔSbi（106）（心率和血红蛋白氧饱和度降低）。相反，如果压力减少，F和S分别正增加ΔFai和ΔSai（107）（心率和血红蛋白氧饱和度增加）。
步骤105、106和107因此模拟了介入的质量。
进一步，不管介入质量如何，为了考虑介入的持续时间的影响，在每个循环 将F和S分别负增加ΔF和ΔS（108）。进行适当的布置，以确保循环的持续时间的稳定性。
进一步，对于F和S的随机变化可以进行规定。
在109，将更新后的F和S的值传送到转换器（监视器和扬声器）。
最后，在其中发现P的压力范围[Pi,Pi+1]在110被储存在储存器中，以在下一个循环中确定所施加的压力发生了怎样的改变，并开始新的循环。
微计算机15的软件在监视器上以先前确定的频率F模拟心电图。此外，它控制扬声器，使得扬声器以心跳的节奏传送一系列哔哔声，哔哔声的声调高低取决于S。

Claims (11)

1.一种用于学习气管插管术的模拟器，包括：
-解剖模型元件(1)，再现至少一个具有舌(4)、会厌(7)和相应的舌会厌谷(8)的口腔(2)；
-模拟系统，能根据在该系统的输入端提供的数据，确定经受气管插管术的患者的从心率和血红蛋白氧饱和度中选择的至少一个生理参数，并能将该参数经由转换器实时传送给在所述解剖模型元件上练习气管插管术的操作人员；
其特征在于，该模拟器包括：
-至少一个力传感器(13)，位于所述模型元件上的所述舌会厌谷处，从而测量由所述操作人员所持的喉镜(12)的镜片(11)在该处所施加的力，和
-传送装置(14)，用于在所述模拟系统的所述输入端提供由所述力传感器进行测量得到的值，
其特征还在于，该模拟系统被设计为：
-根据施加力的持续时间和/或所施加的力的强度模拟所述心率的降低，得到标志所述模拟结束的零心率；和/或
-根据施加力的持续时间和/或所施加的力的强度模拟所述血红蛋白氧饱和度的降低，得到标志所述模拟结束的零血红蛋白氧饱和度。
2.根据权利要求1所述的模拟器，其中所述解剖模型元件(1)再现一个儿童。
3.根据权利要求1所述的模拟器，其中所述模拟系统被设计为通过如下方式模拟所述心率的逐步降低：
-响应于检测到在30秒期间持续施加的力，在该30秒期间持续施加的力大于可用参数表示的阈值，在该30秒内降低每分钟10次；
-响应于检测到在10秒期间持续施加的具有增加强度的力，在该10秒期间所施加的力大于所述可用参数表示的阈值，并且其强度的增加在至少5％和至少40％之间，在该10秒内降低每分钟35次；
-响应于检测到在20秒期间持续施加的具有增加强度的力，在该20秒期间所施加的力大于所述可用参数表示的阈值，并且其强度的增加在至少40％和至少80％之间，在该20秒内降低每分钟55次；
-响应于检测到在超过20秒期间持续施加的具有增加强度的力，在该20秒期间所施加的力大于所述可用参数表示的阈值，并且其强度的增加在至少80％和至少150％之间，在该20秒内降低每分钟75次。
4.根据权利要求1所述的模拟器，其中所述模拟系统被设计为通过如下方式模拟所述血红蛋白氧饱和度的逐步降低：
-响应于检测到在30秒期间持续施加的力，在该30秒期间持续施加的力大于可用参数表示的阈值，在该30秒内降低6％；
-响应于检测到在10秒期间持续施加的具有增加强度的力，在该10秒期间所施加的力大于所述可用参数表示的阈值，并且其强度的增加在至少5％和至少40％之间，在该10秒内降低20(±4)％；
-响应于检测到在20秒期间持续施加的具有增加强度的力，在该20秒期间所施加的力大于所述可用参数表示的阈值，并且其强度的增加在至少40％和至少80％之间，在该20秒内减低29(±4)％；
-响应于检测到在超过20秒期间持续施加的具有增加强度的力，在该20秒期间所施加的力大于所述可用参数表示的阈值，并且其强度的增加在至少80％和至少150％之间，在该20秒内降低38(±4)％。
5.根据权利要求3或4所述的模拟器，其中所述可用参数表示的阈值对应于在力传感器(13)处施加的压力的强度，所述压力的强度大于或等于10N/cm2。
6.根据权利要求1所述的模拟器，其中所述模拟系统被设计为在所述力传感器上不再施加有力的时候，模拟返回正常心率和/或正常血红蛋白氧饱和度。
7.根据权利要求1所述的模拟器，其中所述解剖模型元件(1)再现一个婴儿。
8.根据权利要求5所述的模拟器，其中所述可用参数表示的阈值对应于在力传感器(13)处施加的压力的强度，所述压力的强度大于或等于20N/cm2。
9.根据权利要求8所述的模拟器，其中所述可用参数表示的阈值对应于在力传感器(13)处施加的压力的强度，所述压力的强度大于或等于50N/cm2。
10.根据权利要求6所述的模拟器，其中所述模拟系统被设计为在所施加的力小于可用参数表示的阈值的时候，模拟返回正常心率和/或正常血红蛋白氧饱和度。
11.一种应用根据前述权利要求中的任意一项所述的模拟器的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
-对于所述至少一个生理参数设置参考值(102)；
-记录由所述力传感器进行测量得到的值(103)；
-根据由所述力传感器进行的测量从所述参考值对所述生理参数进行循环增加(105-107)；
-经由所述转换器将所述增加后的参数实时传送(109)给所述操作人员。
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