CN109480887A - 一种心脏动态ct质控体模及其应用 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种心脏动态CT质控体模及其应用。其中，一种心脏动态CT质控体模，包括：心脏部分，其包括拟人的心脏模型和模拟不同比例狭窄和粥样硬化的冠状动脉模型；控制部分，其包括微控制器，其用于产生PWM波并传送至电机驱动器；所述电机驱动器用于将PWM波转换为角位移信号并传送至步进电机，所述步进电机用于根据PWM波的脉冲频率不同而产生不同的转速，以实现控制心脏模型处于心率上升、心率下降或心率不齐/规律跳动模式；连接部分，其包括连接件，所述连接件一端与步进电机的输出轴相连，另一端连接活塞，所述活塞从上方插入心脏模型；所述连接件用于将步进电机的转动转换为相同频率的直线运动，通过直线运动往心脏模型里推气吸气，从而实现心脏的跳动。
Description
技术领域
本公开属于心脏体模领域，尤其涉及一种心脏动态CT质控体模及其应用。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
近年来，随着科技的发展，CT越来越多的被用于动态器官的成像，这其中以心脏的运动速度最快，成像难度最高。CT对于心脏的成像质量，直接影响了医生对于心脏疾病诊断的准确性，在临床上具有至关重要的作用。目前市场上用于CT质量控制的体模，多数仅能测试CT对于人体静态器官的成像效果。能够模拟心脏的解剖结构，并且同时能够测试CT成像的空间分辨力和时间分辨力的体模还很少。
目前国际上有用于评估心电图和冠状动脉成像质量的心脏体模，但多数只做出了功能性的左心室和冠状动脉，不能模拟病人真实的心脏和冠状动脉的形态，并且不具备完整的心室心房。此外，这些心脏体模的心率虽可通过系统调节，但却仅能模拟心脏规律性的跳动，无法模拟心率不齐，心脏跳动忽快忽慢等的情况。
发明内容
根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种心脏动态CT质控体模，其具能够控制心脏模型在心率上升、心率下降和心率不齐/规律跳动模式之间切换。
本公开的一种心脏动态CT质控体模，包括：
心脏部分，其包括拟人的心脏模型和模拟不同比例狭窄和粥样硬化的冠状动脉模型；
控制部分，其包括微控制器，其用于产生PWM波并传送至电机驱动器；所述电机驱动器用于将PWM波转换为角位移信号并传送至步进电机，所述步进电机用于根据PWM波的脉冲频率不同而产生不同的转速，以实现控制心脏模型处于心率上升、心率下降或心率不齐/规律跳动模式；
连接部分，其包括连接件，所述连接件一端与步进电机的输出轴相连，另一端连接活塞，所述活塞从上方插入心脏模型；所述连接件用于将步进电机的转动转换为相同频率的直线运动，通过直线运动往心脏模型里推气吸气，从而实现心脏的跳动。
在一个或多个实施例中，所述微控制器与电源开关相连，所述电源开关用于控制整个控制部分的通断电。
在一个或多个实施例中，所述微控制器通过电源转换器与电源开关相连。
在一个或多个实施例中，所述微控制器还与第一开关、第二开关和第三开关分别相连，所述第一开关、第二开关和第三开关用于分别控制心脏模型在心率上升、心率下降和心率不齐/规律跳动模式之间切换。
在一个或多个实施例中，所述微控制器与显示模块相连，所述显示模块用于显示心脏的实时心率和心脏当前跳动模式。
在一个或多个实施例中，所述连接件为曲柄摇杆。
在一个或多个实施例中，拟人的心脏模型是利用心脏CT图像重建成心脏三维模型，并由3D打印机打印而成。
在一个或多个实施例中，冠状动脉模型是利用树脂材料打印的中空冠状动脉三维模型。
在一个或多个实施例中，为模拟冠状动脉粥样硬化的情况，预设中空比例的冠状动脉中间一段塞设有ABS塑料材料。
本公开的上述所述的心脏动态CT质控体模，应用于心脏手术方案术前评估。
本公开的有益效果是：
本公开采用拟人的心脏模型和冠状动脉模型，避免了介入治疗带给患者的痛苦，方便经验医生直接观察；
本公开还能够模拟心脏和冠状动脉的形态和跳动情况，模拟冠状动脉的病变(例如：不同程度的狭窄和冠状动脉粥样硬化)，检测CT对心脏成像的质量。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开的一种心脏动态CT质控体模结构示意图；
图2是心脏模型；
图3(a)是中空比例为25％的冠状动脉模型；
图3(b)是中空比例为50％的冠状动脉模型；
图3(c)是中空比例为75％的冠状动脉模型。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
图1是本公开的一种心脏动态CT质控体模结构示意图。
如图1所示，本公开的一种心脏动态CT质控体模，包括心脏部分、控制部分和连接部分。
(1)心脏部分
心脏部分包括拟人的心脏模型和模拟不同比例狭窄和粥样硬化的冠状动脉模型。
在具体实施中，心脏部分装在一个透明方形的盒子里，这一部分在测试时位于CT扫描区域。
心脏模型是用病人的高质量的CT图像重建成三维模型，并由3D打印机打印而成。打印所用的材料是具有弹性的光敏树脂，通过复模的方式制作完成，如图2所示。
冠状动脉的模型也是用病人的CT图像重建而成。重建之后，利用三维处理软件meshmixer将实心的冠状动脉做成中空比例分别为25％，50％和75％的冠状动脉，并用树脂材料打印出来，如图3(a)-图3(c)所示。另外，还将一条中空比例为75％的冠状动脉中间的一段塞入强度较高的ABS塑料材料，来模拟冠状动脉粥样硬化的情况。
需要说明的是，拟人的心脏模型和冠状动脉模型也可采用其他现有方式实现。
(2)控制部分
控制部分包括微控制器，其用于产生PWM波并传送至电机驱动器；所述电机驱动器用于将PWM波转换为角位移信号并传送至步进电机，所述步进电机用于根据PWM波的脉冲频率不同而产生不同的转速，以实现控制心脏模型处于心率上升、心率下降或心率不齐/规律跳动模式。
在具体实施中，微控制器可采用51系列单片机或ARM单片机来实现。
步进电机采用的是两相混合式42步进电机，扭矩为0.75N.m。
电机驱动器采用的是32细分的步进电机驱动器。
其中，所述微控制器与电源开关相连，所述电源开关用于控制整个控制部分的通断电。
在另一实施例中，所述微控制器通过电源转换器与电源开关相连。
电源转换器可以将110-220V的交流电转换为12V的直流电。
在另一实施例中，所述微控制器还与第一开关、第二开关和第三开关分别相连，所述第一开关、第二开关和第三开关用于分别控制心脏模型在心率上升、心率下降和心率不齐/规律跳动模式之间切换。
在另一实施例中，所述微控制器与显示模块相连，所述显示模块用于显示心脏的实时心率和心脏当前跳动模式。
具体地，显示模块可采用LCD显示屏来实现。
(3)连接部分
连接部分包括连接件，所述连接件一端与步进电机的输出轴相连，另一端连接活塞，所述活塞从上方插入心脏模型；所述连接件用于将步进电机的转动转换为相同频率的直线运动，通过直线运动往心脏模型里推气吸气，从而实现心脏的跳动。
具体地，所述连接件为曲柄摇杆。
例如：曲柄摇杆的摇杆长度为20cm，尾部接心脏上方的活塞，通过直线运动往心脏里推气吸气，从而实现心脏的跳动。
本公开采用拟人的心脏模型和冠状动脉模型，避免了介入治疗带给患者的痛苦，方便经验医生直接观察；
本公开还能够模拟心脏和冠状动脉的形态和跳动情况，模拟冠状动脉的病变(例如：不同程度的狭窄和冠状动脉粥样硬化)，检测CT对心脏成像的质量。
本公开的如图1所示的心脏动态CT质控体模，应用于心脏手术方案术前评估。
本公开利用心脏动态CT质控体模，能够模拟心脏手术，采集手术过程中的心脏的生理参数，并与正常的心脏生理参数相比较，来评估心脏手术的风险，避免了介入治疗带给患者的痛苦，方便经验医生直接观察。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种心脏动态CT质控体模，其特征在于，包括：
心脏部分，其包括拟人的心脏模型和模拟不同比例狭窄和粥样硬化的冠状动脉模型；
控制部分，其包括微控制器，其用于产生PWM波并传送至电机驱动器；所述电机驱动器用于将PWM波转换为角位移信号并传送至步进电机，所述步进电机用于根据PWM波的脉冲频率不同而产生不同的转速，以实现控制心脏模型处于心率上升、心率下降或心率不齐/规律跳动模式；
连接部分，其包括连接件，所述连接件一端与步进电机的输出轴相连，另一端连接活塞，所述活塞从上方插入心脏模型；所述连接件用于将步进电机的转动转换为相同频率的直线运动，通过直线运动往心脏模型里推气吸气，从而实现心脏的跳动。
2.如权利要求1所述的一种心脏动态CT质控体模，其特征在于，所述微控制器与电源开关相连，所述电源开关用于控制整个控制部分的通断电。
3.如权利要求2所述的一种心脏动态CT质控体模，其特征在于，所述微控制器通过电源转换器与电源开关相连。
4.如权利要求1所述的一种心脏动态CT质控体模，其特征在于，所述微控制器还与第一开关、第二开关和第三开关分别相连，所述第一开关、第二开关和第三开关用于分别控制心脏模型在心率上升、心率下降和心率不齐/规律跳动模式之间切换。
5.如权利要求1所述的一种心脏动态CT质控体模，其特征在于，所述微控制器与显示模块相连，所述显示模块用于显示心脏的实时心率和心脏当前跳动模式。
6.如权利要求1所述的一种心脏动态CT质控体模，其特征在于，所述连接件为曲柄摇杆。
7.如权利要求1所述的一种心脏动态CT质控体模，其特征在于，拟人的心脏模型是利用心脏CT图像重建成心脏三维模型，并由3D打印机打印而成。
8.如权利要求1所述的一种心脏动态CT质控体模，其特征在于，冠状动脉模型是利用树脂材料打印的中空冠状动脉三维模型，并设计有不同比例的狭窄。
9.如权利要求8所述的一种心脏动态CT质控体模，其特征在于，为模拟冠状动脉粥样硬化的情况，预设中空比例的冠状动脉中间一段塞设有ABS塑料材料。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的心脏动态CT质控体模，其特征在于，应用于心脏手术方案术前评估。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030048867A1 (en) * | 2001-09-05 | 2003-03-13 | Acharya Kishore C. | Dynamic phantom and method for evaluating calcium scoring |
| CN103157192A (zh) * | 2013-03-01 | 2013-06-19 | 山东师范大学 | 一种医用三维模拟运动平台及其模拟运动方法 |
| CN205338954U (zh) * | 2016-01-28 | 2016-06-29 | 泰山医学院 | 一种模拟心脏运动的医学成像检测装置 |
| CN106796762A (zh) * | 2014-04-22 | 2017-05-31 | 因文科技 | 动态体模 |
| CN107862963A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-03-30 | 西安交通大学 | 一种经皮冠状动脉介入手术体外训练、测试系统 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030048867A1 (en) * | 2001-09-05 | 2003-03-13 | Acharya Kishore C. | Dynamic phantom and method for evaluating calcium scoring |
| CN103157192A (zh) * | 2013-03-01 | 2013-06-19 | 山东师范大学 | 一种医用三维模拟运动平台及其模拟运动方法 |
| CN106796762A (zh) * | 2014-04-22 | 2017-05-31 | 因文科技 | 动态体模 |
| CN205338954U (zh) * | 2016-01-28 | 2016-06-29 | 泰山医学院 | 一种模拟心脏运动的医学成像检测装置 |
| CN107862963A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-03-30 | 西安交通大学 | 一种经皮冠状动脉介入手术体外训练、测试系统 |
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