CN112150901A - 一种介入器械演示和测试模拟人系统 - Google Patents
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Abstract
一种介入器械演示和测试模拟人系统，属于医疗器械培训和测试领域，其特征在于：包括透明人形外壳、隔板、仿真血管管路、液体收集回路、可跳动心脏泵和全身血管脉动泵；提供全身血管和仿真的透明人体外形，实现介入器械演示和测试所需的全身血管系统的高度仿真；隔板上面为仿真血管管路，用于模拟人体血液系统，将心脏处泵出的液体分散到各个分支；各个分支末端固定在隔板的接头上；隔板下面为液体收集回路，负责将隔板上面的仿真血管管路中的流动液体汇集并返回到泵体中，从而提供循环液体，通过双驱动系统实现心脏跳动和血管内液体的脉冲的同时，可以保证血管内流动液体的具有充足的压力，以模拟人体心血管系统内的血压分布。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械培训和测试领域，尤其涉及一种介入器械演示和测试模拟人系统。
背景技术
心脑血管介入手术量正在逐年递增，越来越多的医院开展介入手术，但介入手术操作难度较大，学习周期长，需要大量的操作练习才能熟练。而现今的医疗环境所限，很多医务人员在进修、学习的过程中难以获得足够多的操作机会，大部分医生经过培训后仍只能进行最简单的操作，处理非普通情况及复杂操作的能力不足。
目前虽然有一些简易的模拟器出现，但多数只限于局部血管，缺乏模拟整个人体复杂血管网络的血管循环系统，其中液体流动行为也非常简单，大大降低了介入器械培训和测试的真实感，练习效果有限，仅能练习一些基本的操作，练习后仍难以胜任真实手术操作。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种整个人体复杂血管网络的介入器械演示和测试模拟人系统。
本发明所述介入器械演示和测试模拟人系统，包括透明人形外壳、隔板、仿真血管管路、液体收集回路、可跳动心脏泵和全身血管脉动泵；所述透明人形外壳包括两部分，分别为上壳体和下壳体；所述隔板水平设置于下壳体内；所述仿真血管管路设置于前述隔板上部；所述仿真血管管路包括血管网络和软质的可扩张的独立心脏；所述血管网络包括相互连通的主动脉血管和若干分支血管；所述液体收集回路设置于前述隔板的下部；所述液体收集回路包括汇总管和若干回收支路；所述分支血管的末端均与所述回收支路的前端相连通；所述回收支路的末端与汇总管相连通；所述可跳动心脏泵和全身血管脉动泵均设置于透明人形外壳的一侧；前述全身血管脉动泵的出口与主动脉血管相连接；所述汇总管与全身血管脉动泵的入口相连通；所述独立心脏设置一接口与前述可跳动心脏泵相连接。
下壳体用于支持隔板和仿真血管管路等，上壳体只是起到保护以及增加整体外形逼真度的作用。仿真血管管路是为介入器械演示和测试提供所需的全身心血管系统，根据人体血管进行了简化处理。仿真血管管路用于模拟人体血液系统，将全身血管脉动泵泵出的液体分散到各个分支血管。液体收集回路负责将隔板上面的仿真血管管路中的流动液体汇集并返回到泵体中，从而提供循环液体。本发明中血管网络和独立心脏是两个独立的管路系统，由两个泵实现双驱动，全身血管脉动泵的出口连接主动脉血管，将液体泵入血管网络中，流通过各个分支血管后流入到液体收集回路；液体收集回路的汇总管与全身血管脉动泵的入口相连，液体是经过全身血管形成单向循环。
本发明所述介入器械演示和测试模拟人系统，所述隔板上设置有若干穿透过隔板的穿板接头；所述穿板接头的上端与前述分支血管的末端相连接；所述穿板接头的下端与前述回收支路的前端相连接；即通过穿板接头实现仿真血管管路和液体收集回路的连接。
本发明所述介入器械演示和测试模拟人系统，所述可跳动心脏泵为往复运动的活塞泵，通过活塞泵驱动心脏反复收缩和扩张；其中，活塞推动的可以是气体，或者液体。
本发明所述介入器械演示和测试模拟人系统，所述血管网络的血管管道内壁设置有水压传感器；主要设置于包括主动脉、颅内、髂动脉、腹主动脉等位置。
本发明所述介入器械演示和测试模拟人系统，所述分支血管由若干节血管依次连通组成；所述节血管之间通过血管接头相连通；前述主动脉血管与分支血管通过血管接头相连通。所述节血管包括可替换病变血管模型；例如肿瘤血管模型、血栓模型和其他可替换病变血管模型。将分支血管设计为若干节血管的方式，以方便局部血管的更换，降低制造难度。
本发明所述介入器械演示和测试模拟人系统，所述血管接头的入口内径大于与其相连接的血管的内径；所述血管接头的出口内径小于与其相连接的血管的内径，保证导管导丝在血管系统中运行的通过性，不会被血管接头卡住。
本发明所述介入器械演示和测试模拟人系统，所述血管网络的下部设置有若干透明支撑；所述透明支撑的下端固定设置于隔板上。通过设置透明支撑保证众多分支血管保持立体状，避免杂乱放置影响观察实验。
本发明所述介入器械演示和测试模拟人系统，提供全身血管和仿真的透明人体外形，实现介入器械演示和测试所需的全身血管系统的高度仿真；隔板上面为仿真血管管路，用于模拟人体血液系统，将心脏处泵出的液体分散到各个分支；各个分支末端固定在隔板的接头上；隔板下面为液体收集回路，负责将隔板上面的仿真血管管路中的流动液体汇集并返回到泵体中，从而提供循环液体，通过双驱动系统实现心脏跳动和血管内液体的脉冲的同时，可以保证血管内流动液体的具有充足的压力，以模拟人体心血管系统内的血压分布。
附图说明
图1为本发明所述介入器械演示和测试模拟人系统结构图；
图2为本发明所述介入器械演示和测试模拟人系统结构示意图；
图3为本发明所述可跳动心脏泵和全身血管脉动泵与血管网络连接示意图；
图4为本发明所述透明支撑结构示意图；
图5为本发明所述血管接头结构示意图；
其中1-透明人形外壳、2-隔板、3-仿真血管管路、4-液体收集回路、5-可跳动心脏泵、6-全身血管脉动泵、7-穿板接头、8-独立心脏、9-主动脉血管、10-透明支撑、11-血管接头。
具体实施方式
下面通过附图及实施例对本发明所述介入器械演示和测试模拟人系统进行详细说明。
实施例一
本发明所述介入器械演示和测试模拟人系统，如图1所示包括透明人形外壳1、隔板2、仿真血管管路3、液体收集回路4、可跳动心脏泵5和全身血管脉动泵6；所述透明人形外壳1包括两部分，分别为上壳体和下壳体；所述隔板2水平设置于下壳体内；如图2所示，所述仿真血管管路3设置于前述隔板2上部；所述仿真血管管路3包括血管网络和软质的可扩张的独立心脏8；所述血管网络包括相互连通的主动脉血管9和若干分支血管；所述液体收集回路4设置于前述隔板2的下部；所述液体收集回路4包括汇总管和若干回收支路；所述分支血管的末端均与所述回收支路的前端相连通；所述回收支路的末端与汇总管相连通；如图3所示，所述可跳动心脏泵5和全身血管脉动泵6均设置于透明人形外壳1的一侧；前述全身血管脉动泵6的出口与主动脉血管9相连接；所述汇总管与全身血管脉动泵6的入口相连通；所述独立心脏8设置一接口与前述可跳动心脏泵5相连接。
在隔板2上设置有若干穿透过隔板2的穿板接头7；所述穿板接头7的上端与前述分支血管的末端相连接；所述穿板接头7的下端与前述回收支路的前端相连接；即通过穿板接头7实现仿真血管管路3和液体收集回路4的连接。所述可跳动心脏泵5为往复运动的活塞泵，通过活塞泵驱动心脏反复收缩和扩张，在本实施例中活塞推动的可以是气体。
在本实施例中，在血管网络的主动脉、颅内、髂动脉、腹主动脉处的血管管道内壁设置有水压传感器；所述分支血管由若干节血管依次连通组成；所述节血管之间通过血管接头11相连通；前述主动脉血管9与分支血管通过血管接头11相连通。所述节血管包括肿瘤血管模型、血栓模型和其他可替换病变血管模型；可替换病变血管模型包括狭窄、分叉、钙化病变血管模型。
如图5所示，血管接头11的入口内径大于与其相连接的血管的内径；所述血管接头11的出口内径小于与其相连接的血管的内径，保证导管导丝在血管系统中运行的通过性，不会被血管接头11卡住。如图4所示，所述血管网络的下部设置有若干透明支撑10；所述透明支撑10的下端固定设置于隔板2上。通过设置透明支撑10保证众多分支血管保持立体状，避免杂乱放置影响观察实验。
下壳体用于支持隔板2和仿真血管管路3等，上壳体只是起到保护以及增加整体外形逼真度的作用。仿真血管管路3是为介入器械演示和测试提供所需的全身心血管系统，根据人体血管进行了简化处理。仿真血管管路3用于模拟人体血液系统，将全身血管脉动泵6泵出的液体分散到各个分支血管。液体收集回路4负责将隔板2上面的仿真血管管路3中的流动液体汇集并返回到泵体中，从而提供循环液体。本发明中血管网络和独立心脏8是两个独立的管路系统，由两个泵实现双驱动，全身血管脉动泵6的出口连接主动脉血管9，将液体泵入血管网络中，流通过各个分支血管后流入到液体收集回路4；液体收集回路4的汇总管与全身血管脉动泵6的入口相连，液体是经过全身血管形成单向循环。
在进行试验时，全身血管脉动泵6产生脉冲，模拟人体体内的脉冲血液。全身血管脉动泵6产生的脉冲节律和可跳动心脏泵5往复运动的节律是同步的，以模拟真实人体体内心脏收缩扩张与血管中液体脉冲同步。分两套驱动保证血管网络各个分支血管都能具有充足的脉冲流体产生的水压，以模拟血压；若是单个泵直接驱动心脏产生脉冲，那由于心脏是软质的，大大削弱了管路中的水压，无法满足模拟血压的目的。
本实施例以冠脉支架治疗冠脉狭窄手术演练为例，进行操作时，通过统一开关系统同时打开全身血管脉动泵6和可跳动心脏泵5。然后将红色模拟血液加入到全身血管脉动泵6中，经过泵的驱动产生脉冲，红色液体可迅速沿着液体供给总管到达主动脉，并分散到各个分支血管，进而流入到隔板2下的液体收集回路4，回到全身血管脉动泵6中。可跳动心脏泵5驱动心脏不断扩张收缩，其频率与血管系统中的脉冲频率保持一致。经过5-10分钟循环后，系统内水压分布保持稳定，通过血管系统内的测压传感器测量水压，确保与人体在各处的血压一致。然后将装载有冠状动脉的导管导丝从桡动脉入路，经过锁骨下动脉、主动脉，到达冠脉处，再具体到达狭窄病变处后，释放支架。血管系统内的测压传感器可实时监控操作过程中局部水压的变化，作为评价操作水平的一个指标，以此为培训人员提供一接近真实环境的操作系统。
实施例二
本实施例以弹簧圈治疗颅内动脉瘤手术演练为例，进行操作时，通过统一开关系统同时打开全身血管脉动泵6和可跳动心脏泵5。然后将红色模拟血液加入到全身血管脉动泵6中，经过泵的驱动产生脉冲，红色液体可迅速沿着液体供给总管到达主动脉，并分散到各个分支血管，进而流入到隔板2下的液体收集回路4，回到全身血管脉动泵6中。可跳动心脏泵5驱动心脏不断扩张收缩，其频率与血管系统中的脉冲频率保持一致。经过5-10分钟循环后，系统内水压分布保持稳定，通过血管系统内的测压传感器测量水压，确保与人体在各处的血压一致，然后将装载有弹簧圈的导管导丝从股动脉入路，经过主动脉弓和颈部动脉，到达颅内，具体到达动脉瘤处，释放弹簧圈。
Claims (7)
1.一种介入器械演示和测试模拟人系统，其特征在于：包括透明人形外壳（1）、隔板（2）、仿真血管管路（3）、液体收集回路（4）、可跳动心脏泵（5）和全身血管脉动泵（6）；
所述透明人形外壳（1）包括两部分，分别为上壳体和下壳体；
所述隔板（2）水平设置于下壳体内；
所述仿真血管管路（3）设置于前述隔板（2）上部；所述仿真血管管路（3）包括血管网络和软质的可扩张的独立心脏（8）；所述血管网络包括相互连通的主动脉血管（9）和若干分支血管；
所述液体收集回路（4）设置于前述隔板（2）的下部；所述液体收集回路（4）包括汇总管和若干回收支路；
所述分支血管的末端均与所述回收支路的前端相连通；所述回收支路的末端与汇总管相连通；
所述可跳动心脏泵（5）和全身血管脉动泵（6）均设置于透明人形外壳（1）的一侧；
前述全身血管脉动泵（6）的出口与主动脉血管（9）相连接；所述汇总管与全身血管脉动泵（6）的入口相连通；
所述独立心脏（8）设置一接口与前述可跳动心脏泵（5）相连接。
2.根据权利要求1所述介入器械演示和测试模拟人系统，其特征在于：所述隔板（2）上设置有若干穿透过隔板（2）的穿板接头（7）；所述穿板接头（7）的上端与前述分支血管的末端相连接；所述穿板接头（7）的下端与前述回收支路的前端相连接。
3.根据权利要求2所述介入器械演示和测试模拟人系统，其特征在于：所述可跳动心脏泵（5）为往复运动的活塞泵。
4.根据权利要求1或3所述介入器械演示和测试模拟人系统，其特征在于：所述血管网络的血管管道内壁设置有水压传感器。
5.根据权利要求4所述介入器械演示和测试模拟人系统，其特征在于：所述分支血管由若干节血管依次连通组成；所述节血管之间通过血管接头（11）相连通；前述主动脉血管（9）与分支血管通过血管接头（11）相连通；所述节血管包括可替换病变血管模型。
6.根据权利要求5所述介入器械演示和测试模拟人系统，其特征在于：所述血管接头（11）的入口内径大于与其相连接的血管的内径；所述血管接头（11）的出口内径小于与其相连接的血管的内径。
7.根据权利要求6所述介入器械演示和测试模拟人系统，其特征在于：所述血管网络的下部设置有若干透明支撑（10）；所述透明支撑（10）的下端固定设置于隔板（2）上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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