CN216287125U - 经导管主动脉瓣手术体外模拟系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了经导管主动脉瓣手术体外模拟系统，包括：箱体，用于模拟体内环境且设有多个连通接口和介入接口；主动脉单元，用于模拟主动脉弓；主动脉瓣单元，用于模拟主动脉瓣；左心室单元，用于模拟左心室；流体供应设备，与所述连通接口连接；监测设备，采集仿真单元和/或介入器械的相关信息并进行输出；各单元设有仿真接口且按照生理构造彼此可拆卸连接，所述主动脉单元或所述左心室单元的其中一仿真接口与所述介入接口连接，供介入器械进出。本申请的技术方案通过可模块化组装的仿真单元来形成目标仿真器官，配合流体供应设备来实现对仿真器官的驱动，从而能够根据实际需要调整介入手术体外模拟系统具体运行状态。

Description

经导管主动脉瓣手术体外模拟系统

技术领域

本申请涉及医疗设备领域，特别是涉及经导管主动脉瓣手术体外模拟系统。

背景技术

随着人口老龄化，瓣膜性心脏病的发病率明显增加，主要原因在于患者的自体心脏瓣膜(Native Heart Valve)出现病变。例如自体心脏瓣膜变窄、自体瓣膜渗漏和返流。目前实验和临床结果来看，针对自体心脏瓣膜病变药物治疗效果不佳，手术效果良好。手术主要针对瓣膜的置换。置换瓣膜时，自体瓣膜可以被切除并且被生物瓣膜或机械瓣膜所置换。机械瓣膜需要终生服用抗凝血药物以防止血凝块形成，并且通过胸腔通常可以听到瓣膜的滴答声。生物组织瓣膜一般不需要这种药物。组织瓣膜可以利用猪或牛的瓣膜，并且通常附着在合成的环状物上，环状物被固定于患者的心脏瓣膜环。

现阶段，考虑到术后恢复人工瓣膜的置入常采用微创介入的形式来实施。所谓介入是指介入器械被压缩装载至导管系统中，而后导管系统经人体血管或管腔输送至病变位置释放展开。在术中，介入器械需要在人体复杂的生理构造中反复弯曲穿行，对医护人员的操作提出了相当高的要求。因此也出现了一些体外模拟介入手术实施的装置。

但现有的模拟装置模拟功能单一，可调整范围小，对于训练、模拟、体外仿真等场景中的使用效果有限。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本申请公开了经导管主动脉瓣手术体外模拟系统，包括：

箱体，用于模拟体内环境且设有多个连通接口和介入接口；

主动脉单元，用于模拟主动脉弓；

主动脉瓣单元，用于模拟主动脉瓣；

左心室单元，用于模拟左心室；

流体供应设备，与所述连通接口连接；

监测设备，采集仿真单元和/或介入器械的相关信息并进行输出；

各单元设有仿真接口且按照生理构造彼此可拆卸连接，所述主动脉单元或所述左心室单元的其中一仿真接口与所述介入接口连接，供介入器械进出。

可选的，所述主动脉单元至少设有两个仿真接口，其中一仿真接口与所述主动脉瓣单元对接，另一仿真接口与所述箱体的介入接口对接。

可选的，所述左心室单元至少设有两个仿真接口，其中一仿真接口与所述主动脉瓣单元对接，另一仿真接口邻近心尖处且与所述箱体的介入接口对接。

可选的，所述心尖处的仿真接口经由过渡件与所述介入接口连接。

可选的，所述主动脉单元包括：

主动脉本体，用于模拟升主动脉、主动脉弓、降主动脉、胸主动脉、腹主动脉以及股主动脉；

若干个扩展单元，分别用于模拟右锁骨下动脉、右颈总动脉、左颈总动脉以及左锁骨下动脉，各扩展单元通过各自的仿真接口与所述主动脉本体的主动脉弓连接。

可选的，所述主动脉单元至少设有两个仿真接口，其中一仿真接口与所述主动脉瓣单元对接，另一仿真接口与所述箱体的介入接口对接。

可选的，与所述箱体的介入接口对接的仿真接口设置于其中一扩展单元上。

可选的，所述主动脉瓣单元包括：

筒体，所述筒体的两端设有所述仿真接口；

仿真瓣膜，固定于所述筒体内；

调节装置，用于改变主动脉瓣单元形态。

可选的，所述调节装置包括调节所述筒体内部的腔径大小的腔径调节装置；所述腔径调节装置包括：

第一弹性囊，环设于所述筒体的内壁上，所述仿真瓣膜设置在所述第一弹性囊的内壁上；

控制管路，与所述第一弹性囊连通并延伸至所述箱体上对应的连通接口；

所述第一弹性囊在所述控制管路的控制下形变以改变所述筒体的腔径大小。

可选的，所述调节装置包括调节所述仿真瓣膜形态的瓣膜调节装置；所述瓣膜调节装置包括：

第二弹性囊，用于形成所述仿真瓣膜；

控制管路，与所述第二弹性囊连通并延伸至所述箱体上对应的连通接口；

所述第二弹性囊在所述控制管路的控制下改变自身结构特点。

本申请公开的技术方案通过可模块化组装的仿真单元来形成目标仿真器官，配合流体供应设备来实现对仿真器官的驱动，从而能够根据实际需要调整介入手术体外模拟系统具体运行状态，有效提高对于不同情况的适应性，对于训练、模拟、体外仿真等场景中的具有较高的实施意义。

具体的有益技术效果将在具体实施方式中结合具体结构或步骤进一步阐释。

附图说明

图1a为一实施例中左心室单元和右心室单元装配示意图；

图1b为一实施例中右心房单元示意图；

图1c为一实施例中主动脉单元示意图；

图1d为一实施例中肺动脉单元示意图；

图1e为一实施例中左心房单元示意图；

图1f为一实施例中瓣膜单元示意图；

图1g为一实施例中左心室单元示意图；

图1h为一实施例中右心室单元示意图；

图2a为一实施例中主动脉单元的主动脉本体示意图；

图2b为图2a中的主动脉本体连接有扩展单元的示意图；

图3a为一实施例中传感器组件示意图；

图3b为图3a中的传感器组件另一视角示意图；

图4a为一实施例中主动脉瓣介入手术中仿真器官搭建示意图；

图4b为图4a中的仿真器官调整瓣膜单元后的搭建示意图；

图4c为图4a中的仿真器官和箱体配合示意图；

图4d为一实施例中经导管主动脉瓣手术体外模拟系统示意图；

图4e为另一实施例中主动脉瓣介入手术中仿真器官搭建示意图；

图5a为一实施例中三尖瓣介入手术中仿真器官搭建示意图；

图5b为图5a中的二尖瓣仿真器官调整位置后示意图；

图5c为一实施例中肺动脉瓣介入手术中仿真器官搭建示意图；

图5d为图5c中的仿真器官和箱体配合示意图；

图6a为一实施例中二尖瓣仿真介入搭建和箱体配合示意图；

图6b为另一实施例中二尖瓣介入手术中仿真器官搭建示意图；

图6c为图6b中的二尖瓣仿真器官调整位置后示意图；

图6d为图6c中二尖瓣介入手术体外模拟系统示意图；

图6e为又一实施例中二尖瓣介入手术中仿真器官搭建示意图；

图6f为图6e中的二尖瓣介入手术体外模拟系统示意图。

图中附图标记说明如下：

10、箱体；11、连通接口；12、介入接口；13、牵拉件；

20、仿真器官；21、仿真接口；211、过渡件；221、左心室单元；222、右心室单元；223、右心房单元；2231、上腔静脉；2232、下腔静脉；224、左心房单元；2241、肺静脉；23、瓣膜单元；231、筒体；232、仿真瓣膜；233、腔径调节装置；2331、第一弹性囊；234、瓣膜调节装置；2341、第二弹性囊；235、控制管路；236、调节座；241、主动脉单元；2411、主动脉本体；2412、升主动脉；2413、主动脉弓；2414、降主动脉；2415、胸主动脉；2416、腹主动脉；2417、股主动脉；2418、扩展单元；24181、右锁骨下动脉；24182、右颈总动脉；24183、左颈总动脉；24184、左锁骨下动脉；242、肺动脉单元；25、固定部；

31、承托支架；

40、监控组件；41、传感器组件；411、定位环；412、传感器阵列；413、检测点；

90、介入器械。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参考附图1a至附图6f，本申请公开了一种介入手术体外模拟系统，包括

箱体10，用于模拟体内环境且设有连通接口11和介入接口12；

仿真器官20，设置在箱体10内且包括一个或多个可模块化组装的仿真单元，各仿真单元分别设有仿真接口21，仿真接口21用于同连通接口11、介入接口12连通，或用于仿真单元之间彼此连通；

流体供应设备，与连通接口11连接；

监测设备，采集仿真器官和/或介入器械90的相关信息并进行输出；

介入手术的介入器械90经由介入接口12对仿真器官20进行模拟介入手术。

本申请公开的技术方案通过可模块化组装的仿真单元来形成目标仿真器官20，配合流体供应设备来实现对仿真器官20的驱动，从而能够根据实际需要调整介入手术体外模拟系统具体运行状态，有效提高对于不同情况的适应性，在监测设备的配合下，对于训练、模拟、体外仿真等场景中的具有较高的实施意义。下面将结合具体部分的细节设置详细阐释有益技术效果以及技术特征之间的相互协同。

仿真的重点在于如何实现仿真器官20的运动过程，尤其是仿真对象为心脏这类运动较为剧烈且非常重要的脏器。参考一实施例中，仿真器官20的材质为弹性材料。

弹性材料的意义在于实现在箱体10内部压力变化过程中模拟真实器官的运动过程。仿真器官20内部通过仿真接口21与流体供应设备连通，外部暴露于箱体10内，流体供应设备还能够控制箱体10内的环境参数(例如压力、温度、流体循环速度等等)，因此流体供应设备能够通过各部分的匹配来实现仿真器官20的运动。

在此功能上，可以通过仿真单元的材质设置来实现，例如仿真单元的采用高分子材料。高分子材料的优势在于弹性，例如硅胶。同时高分子材料能够实现结构稳定，易于生产的优势。进一步的，仿真单元采用透明材料制成，方便观察介入器械90的运动状态。根据不同的脏器情况，高分子材料能够方便的调整配比来实现不同的理化参数设置需求，例如弹性、硬度以及壁厚等参数。

参考附图1a至附图1e所示的一实施例中，仿真器官20为心脏组织，仿真单元包括：

房室单元，分别用于模拟真实心脏的心房或者心室；

瓣膜单元23，分别用于模拟位于真实心脏中各处的瓣膜；

血管单元，分别用于模拟真实心脏中与对应心房或者心室连通的血管。

上述单元能够实现房室单元、瓣膜单元23以及血管单元通过仿真接口21按照真实心脏连接。在具体使用过程中，本实施例中的各仿真单元能够灵活搭配，从而针对不同的位置设置能够更好实现对于不同介入手术类型的调整，提高装置适应性的同时降低设置的复杂程度。

同理的，参考一实施例中，瓣膜单元23包括以下至少一者：

主动脉瓣单元，用于模拟主动脉瓣；

肺动脉瓣单元，用于模拟肺动脉瓣；

二尖瓣单元，用于模拟二尖瓣；

三尖瓣单元，用于模拟三尖瓣。

真实生理结构中，各处的瓣膜在结构上存在差异，本实施例中的瓣膜单元23针对不同瓣膜独立设置瓣膜单元，能够提供更为真实模拟效果。在其他方面，各种类型的瓣膜单元23不存在差异，因此下文中若非明确指出，瓣膜单元23的设置可以应用与各瓣膜单元23。

在提高适应性的设置上，参考一实施例中，仿真接口21为预设规格，预设规格表现为法兰或螺纹方式。在仿真接口21的预设规格尺寸上，可以设置为同一尺寸，该设置能够提高部件的共用率，从而在部件数量一定的情况下尽可能的实现更多的仿真器官20结构。在该思路上，下文中仿真器官20调节也具有协同作用，将在下文中具体阐释。在仿真接口21的预设规格尺寸上，也可以设置为参照真实生理结构的尺寸，从而提供更为真实的模拟效果。

在仿真单元的具体设置上，参考一实施例中，房室单元包括以下至少一者：

左心室单元221，用于模拟左心室；

右心室单元222，用于模拟右心室；

右心房单元223，用于模拟右心房以及与右心房连通的上腔静脉2231和下腔静脉2232；

左心房单元224，用于模拟左心房以及与左心房连通的肺静脉2241。

左心室单元221和右心室单元222可以合并为一体的结构或者单独使用，在结构上，参考在附图1a所示的实施例中，左心室单元221和右心室单元222两者在心室壁部位的形状互补。因为在本实施例中，左心室单元221和右心室单元222两者常常同时出现，分开设置会造成系统设置过程中搭建复杂程度，两者一体能够进一步减少部件数量，方便系统的生产、装配、储运以及搭建。在附图1g和附图1h中，左心室单元221和右心室单元222独立设置，能够根据不同的模拟情况进行仿真器官的灵活搭建。同理的，右心房单元223和左心房单元224两者在心房壁部位的形状互补。右心房单元223和左心房单元224可以合并为一体的结构或者单独使用。

同理的，在血管单元的具体设置上，参考一实施例中，血管单元包括以下至少一者：

主动脉单元241，用于模拟主动脉弓；

肺动脉单元242，用于模拟肺动脉。

两者作为常见的心脏介入手术的介入路径或者被介入的靶点位置，单独设置能够进一步调高本实施例中系统的适应程度。

在实际搭建过程中，可以根据模拟介入手术的需要灵活选择各部件的搭设。参考附图4c公开的实施例中，通过主动脉单元241、左心室单元221以及主动脉瓣膜单元组成了主动脉瓣膜介入模拟手术系统，其中介入路径中不包括右心室，因此可以单独选用左心室单元221。但是在模拟心脏跳动的过程中，是否存在右心室可能会对仿真器官的工作过程造成一定的影响，因此也可以参考附图4d公开的实施例中，搭建完整的心室部分，即左心室单元221和右心室单元222均安装在箱体内，其中右心室单元222的各仿真接口21与箱体上对应的连通接口11连接，以模拟真实状况下的器官动态。

基于仿真器官20的各仿真单元的设置，结合多个单元之间的组合设置(例如可以根据需要整合，即其中两个或以上单元集成为一体)，参考附图4a至附图4d，本申请提供了一种经导管主动脉瓣手术体外模拟系统，包括：

箱体10，用于模拟体内环境且设有多个连通接口11和介入接口12；

主动脉单元241，用于模拟主动脉弓；

主动脉瓣单元，用于模拟主动脉瓣；

左心室单元221，用于模拟左心室；

流体供应设备，与连通接口11连接；

监测设备，采集仿真器官和/或介入器械的相关信息并进行输出；

各单元设有仿真接口且按照生理构造彼此可拆卸连接，主动脉单元241或左心室单元221的其中一仿真接口21与介入接口12连接，供介入器械进出。

其中，参考附图2a至附图2b所示，主动脉单元241除了用于模拟主动脉弓2413外，还可以设置周围部件，具体的主动脉单元241包括：

主动脉本体2411，用于模拟升主动脉2412、主动脉弓2413、降主动脉2414、胸主动脉2415、腹主动脉2416以及股主动脉2417；

若干个扩展单元2418，分别用于模拟右锁骨下动脉24181、右颈总动脉24182、左颈总动脉24183以及左锁骨下动脉24184，各扩展单元2418通过各自的仿真接口21与主动脉本体2411的主动脉弓2413连接。

根据不同的介入路径，左心室单元221和主动脉单元241进行了不同的针对设置。

参考附图4c公开的实施例中，主动脉单元241至少设有两个仿真接口21，其中一仿真接口21与主动脉瓣单元对接，另一仿真接口与箱体10的介入接口12对接。其中与箱体10的介入接口12对接的仿真接口开设于主动脉单元241的股主动脉2417上，在具体操作中，可以通过股主动脉2417的分叉特性来实现介入路径和给药(例如造影剂等介入治疗过程中需要注入的药剂)路径的独立设置。

参考附图4e公开的实施例中，左心室单元221至少设有两个仿真接口21，其中一仿真接口21与主动脉瓣单元对接，另一仿真接口21邻近心尖处且箱体10的介入接口12对接。此路径上需要实现对心尖的穿刺，因此心尖处的仿真接口经由过渡件211与介入接口12连接。

在具体产品中，过渡件211可以通过仿真单元上的仿真接口安装或者拆卸，即在有需要的时候安装，当无需设置时，可以通过相应的结构封闭。其他附图中未显示过渡件211的实施例可以理解为过渡件211未安装且对应的仿真接口21处于封闭状态。过渡件211的具体结构可以参考瓣膜单元的设置方式，在介入器械未穿过此处时，过渡件211能够实现自身封闭，从而维持仿真单元的完整形态；当介入器械穿过时，能够开放一个通道实现模拟穿刺。在具体结构上，过渡件211通过类似于瓣膜单元的通道来实现，通道内设有可以改变形态的弹性件，从而实现封闭或者开放。参考一实施例中，过渡件211为筒状结构，筒状结构轴向两端分别带有法兰或螺纹，在筒状结构内部设置有弹性体，弹性体中开设有供介入器械贯穿的通道，该通道在弹性体自身作用下具有保持封闭的趋势。

除了上文的实施例外，本申请还公开了一种介入路径。在本实施例中，主动脉单元241至少设有两个仿真接口21，其中一仿真接口21与主动脉瓣单元对接，另一仿真接口21与箱体10的介入接口12对接。与所述箱体的介入接口对接的仿真接口设置于其中一扩展单元2418上。在本实施例中，介入器械可以经由右锁骨下动脉24181、右颈总动脉24182、左颈总动脉24183以及左锁骨下动脉24184中的一者进入主动脉弓2413实现介入手术。

除了介入路径的不同设置外，本申请中的技术方案还可以通过调节连接关系来进一步模拟不同形态的器官状态。例如参考附图4b所示的实施例中，瓣膜组件23两侧的仿真接口中至少其中一者通过调节座236与对应仿真单元的仿真接口连接。调节座236的主要作用在于能够调整各仿真单元之间的空间位置，提供更为丰富的仿真效果，具体对比附图4a和附图4b。

附图4c和附图4d的却别在于左心室单元221和右心室单元222的组合设置。

结合上文，同理的，瓣膜单元23也可以根据不同的介入案例进行一定的调整来提高适应性。

参考一实施例中，瓣膜单元23包括：

筒体231，筒体231的两端设有仿真接口21；

仿真瓣膜232，固定于筒体231内；

调节装置，用于改变瓣膜单元23形态。

调节装置的设置能够在单个瓣膜单元23上实现多种瓣膜的不同病灶形态，从而提供适应程度，减少系统中配置的瓣膜单元23数量的同时，确保系统对于不同情况的模拟效果。

调节装置的具体参数上来看，调节装置包括腔径调节装置233和瓣膜调节装置234。两者可以协同设置(参考附图)或者独立设置(图未示)。

腔径调节装置233的细节上，参考一实施例中，调节装置包括调节筒体231内部的腔径大小的腔径调节装置233，腔径调节装置233包括：

第一弹性囊2331，环设于筒体231的内壁上，仿真瓣膜232设置在第一弹性囊2331的内壁上；

控制管路235，与第一弹性囊2331连通并延伸至箱体10上对应的连通接口11；

第一弹性囊2331在控制管路235的控制下形变以改变筒体231的腔径大小。

第一弹性囊2331可以为整体的环形也可以设置为多个独立的弹性囊合围形成环形。控制管路235可以为电气管路或者流体输送管路，对弹性囊进行操作实现弹性囊的形变，在筒体231的内径不变或者变化较小的情况下，弹性囊的体积发生变化能够实现筒体231内部的腔径大小的调节，从而模拟瓣膜处狭窄等介入情况。

瓣膜调节装置234的细节上，参考一实施例中，调节装置包括调节仿真瓣膜232形态的瓣膜调节装置234，瓣膜调节装置234包括：

第二弹性囊2341，用于形成仿真瓣膜232；

控制管路235，与第二弹性囊2341连通并延伸至箱体10上对应的连通接口11；

第二弹性囊2341在控制管路235的控制下改变自身结构特点。

第二弹性囊2341通过自身的中空特性能够根据控制管路235的不同操作来实现对于不同情况的瓣膜的模拟。控制管路235可以为电气管路或者流体输送管路，对弹性囊进行操作实现弹性囊的形变。进一步的，第二弹性囊2341还可以通过设置局部材质或者强度的差异化设置，来实现对于局部瓣膜病变的模拟。

在具体的瓣膜单元23设置细节上，瓣膜单元23可以通过仿真瓣膜232可更换的设置来实现进一步的灵活调整，在仿真接口21的设置上，尤其是瓣膜单元23的仿真接口21连接方式上，可以选择螺纹、磁吸、插接、铆接等多种方式。

仿真单元除了模块化设置的优势外，还可以通过可调整的组装来实现更多情况的模拟。参考一实施例中，箱体10的内部设有约束各仿真单元的限位支座(图未示)。限位支座在具体结构上可以为限位槽或者限位柱。在调整的过程中，参考一实施例中，限位支座设有多个以供仿真单元调整位置；或限位支座能够相对箱体10调整自身位置。在本实施例中，箱体10对各仿真单元实现空间位置上的约束，因此，箱体10为刚性的壳体。此处的刚性的具体材料上表现为金属、塑料等生产中常见的可以承受一定载荷的材料，上述载荷用于约束各仿真单元在空间上的具体位置。

上述实施方式的优点在于结构简单。本申请还提供了另一种仿真器官20的固定以及调节方式。参考一实施例中，各仿真单元上设有多个固定部25，箱体10上设有用于连接各固定部25的牵拉件13，牵拉件13的长度可调。

通过牵拉件13能够约束固定部25相对于箱体10的空间位置关系，从而实现箱体10对于仿真器官20的约束。在具体结构上，各牵拉件13朝向不同方向实现连接。从而对仿真器官20实现三维空间上的约束。在牵拉件13的调整上，可以在系统搭建的过程中调节牵拉件13的长度，也可以参考一实施例中，箱体10上安装有用于连接牵拉件13的控制部件(图未示)，固定部25在控制部件的驱动下运动以调节各仿真单元的空间位置或者空间形态。本实施例中的优势为能够在系统搭建结束后，甚至在介入实施过程中，灵活的通过控制部件来微调仿真器官20的空间位置，甚至微调仿真单元之间的空间位置关系。

在结构体系上，牵拉件13和箱体10之间具有协同关系。当箱体10为刚性(参见上文对于刚性的解释)材料时，参考一实施例中，牵拉件13为能够承受轴向拉伸的柔性部件。本申请还提供了一种特殊的箱体10设置方式，参考一实施例中，箱体10为能够承受内部压力的柔性容器。关于箱体10的有益技术效果将在下文具体阐述，此处将重点阐释在该实施例情况下，仿真器官20如何实现空间位置的确定。参考一实施例中，各固定部25之间设有长度可调的牵拉件13，对应牵拉件13的长度调整过程中对应的固定部25运动以调节各仿真单元的空间位置或者空间形态。相较于上文中通过箱体10约束仿真器官20空间位置的设置方式而言，本实施例中通过仿真器官20自身的各部件来实现空间形态的确立。参考一实施例中，牵拉件13为能够承受轴向拉伸和压缩的杆件。从某种意义而言，仿真器官20的各部件之间形成了一个相对稳定的结构，通过“悬浮”于箱体10，从而实现工作过程。

在箱体10的设置上，具有多种设置方式，参考一实施例中，箱体10为刚性的壳体。具体的优势参见上文中关于牵拉件13的详细表述。同时，还可以设置其他形式。参考一实施例中，箱体10为能够承受内部压力的柔性容器。柔性容器的优点在于能够根据使用情况来调整其形态，同时方便储运。参考一实施例中，箱体10具有内部填充流体的工作状态和非工作时的可折叠状态。

参考一实施例中，箱体10外设有用于承托介入器械90的承托支架31，承托支架31用于模拟远离介入手术实施部位的介入路径。

介入器械90为适应自身介入路径，需要在长度上进行一定的适配。例如当通过下体腔静脉或者主动脉弓进行介入时，介入器械90有可能需要满足从人体下肢至心脏部位的长度。当该类介入器械90在本系统中进行模拟手术时，介入器械90的长度会带来一定的困扰。本实施例中通过承托支架31来克服该问题，承托支架31能够在箱体10外模拟介入路径，从而避免操作人员需要手工维持介入路径。在空间位置关系上，参考一实施例中，承托支架31设置于介入接口12附近。

在各接口的连接方式上，参考一实施例中，各仿真接口21与箱体10的介入接口12连接时，可依照血管走向仿真设置，也可以通过简易贯通按需连通。箱体10的介入接口12根据需要配置有多个，可用盲板封闭，或加入模拟血流循环，或作为实操的介入器械通道。

参考一实施例中，箱体10上的连通接口11包括以下至少一者：

连通至仿真器官内部以模拟血流；

连通至仿真器官外部；

连通至调节装置的控制管路235；

各连通接口11单独配置流体供应设备，或至少两个连通接口11公用一流体供应设备。

流体供应设备提供的流体具有多种形式，能够提供多种流体形式。例如流体为周期性泵送时，能够模拟仿真器官内部的模拟血流；例如流体为周期性泵送时，能够模拟仿真器官外部的组织液因为器官运动造成的波动，甚至通过该波动来驱动器官运动；例如，流体为均匀稳定的介质时，能够模拟仿真器官外部的组织液；例如，流体为具备一定压力时，能够提供控制管路235来控制瓣膜单元23的形态等等。上述不同的流体类型可以通过一个或者多个流体供应设备来提供，也可以通过不同的流体供应设备类型来实现。参考一实施例中，流体供应设备为输送泵。输送泵在具体形式还可以选择周期性向箱体10内泵送流体的脉动泵；或者稳定输出的蠕动泵；或者是带有一定压力输出能力的增压泵；或者是能够输出高流量流体的轴流泵等等。

流体供应设备输送的流体除了驱动和控制的作用外，还用于模拟内体环境，因此温度、压力都是重要的参数。参考一实施例中，流体供应设备还包括温度调节装置，用以调节所供应流体的温度。在一些治疗案例中，尤其是介入治疗案例中，温度对于介入器械90的状态切换时非常重要的。因此温度调节装置能够进一步调高本实施例中装置对于真实环境的模拟能力。

参考一实施例中，监测设备包括用于对箱体10内部进行成像的医学影像设备(图未示)。医学影像设备能够为操作人员提供更为真实的操作感受。例如和实际介入手术过程中一样的造影设备，从而提高模拟介入手术的训练效果。同时医学影像设备还可以设置为真实介入手术过程中不容易实现的方式。参考一实施例中，医学影像设备包括摄像头和用于安装摄像头的三维支架。摄像头能够实现介入器械90的直接观测，从而进一步指导介入手术的实施，也能够为本系统的远程实施上提供结构基础。

在摄像头的具体设置上，可以是普通摄像机,用于提供基础的视频录制和输出,为模拟介入手术提供记录和展示的基础。摄像头还可以设置为虚拟现实相机，用于实现模拟介入手术三维记录影像，操作人员在观察记录影像时能够自由调整视角以实现更多维度的记录和展示。虚拟现实相机可以采用现有技术中的解决方案，例如由Gopro相机组成的虚拟现实相机Omni，再例如Gopro公司提供的GoPro Odyssey相机阵列。

在摄像头还可以设置为内窥镜，参考一实施例中，本申请公开了一种内窥镜系统，内窥镜系统包括内窥镜、摄像系统主机、显示设备和存储装置；

内窥镜用于采集图像，将所述图像发送给所述摄像系统主机；

摄像系统主机用于执行以下步骤：

获取手术视频中的第一图像；

根据第一图像对应的第一空间信息和历史阶段信息，确定第一图像所属的目标手术主阶段，目标手术主阶段为手术过程涉及的多个主阶段中的一个，历史阶段信息用于表征在采集所述第一图像之前经历的手术阶段，所述第一空间信息用于表征所述第一图像的语义特征；

在确定所述目标手术主阶段之后，根据所述第一图像对应的器械存在信息，确定所述第一图像所属的手术子阶段，所述器械存在信息用于表征所述第一图像中存在的器械，所述手术子阶段为所述目标手术主阶段包括的子阶段中的一个；

摄像系统主机还用于对图像进行处理，将处理后的图像和识别出的手术阶段的阶段信息发送给显示设备和存储装置；

显示设备用于接收处理后的图像和阶段信息，将处理后的图像和阶段信息显示在显示设备上；

存储装置用于接收处理后的图像和阶段信息，将接收到的图像形成手术视频，存储带有阶段信息的手术视频，以供回放。

如上文描述的，针对不同的摄像头设置，监测设备均可以包括与对应述摄像头通信连接的显示设备。

显示设备用于输出摄像头的图像。在显示设置上，能够通过显示设备的参数调节来实现不同的显示效果，例如实现类似于CT影像的显示模式，增加模拟介入手术的模拟程度；再例如通过实时演算形成类似于仿真3d的显示效果，为模拟介入手术的展示、远程提供结构基础。在不同显示模式的实现上，可以通过硬件的调整来实现，例如带有不同滤镜的镜头组件，或带有不同传感器的成像设备等等；也可以通过软件的调整来实现，例如上文中提到的通过显示设备的参数调节，或者通过计算设备对影像数据进行计算得到的不同显示风格或者不同显示形式的显示影像。

计算设备还能通过图像识别实现对影像数据的标注，比对以及进一步的图像处理。

摄像头还可以通过三维支架提高适应性。参考一实施例中，三维支架包括：

支撑臂，自身为弧形且跨设在箱体的上方，支撑臂的两端可拆卸式安装于箱体；

滑动座，滑动安装在支撑臂上，滑动路径与所述支撑臂自身的延伸方向一致；

调节座，自身安装在滑动座上，摄像头安装在调节座上，调节座能够调节摄像头的朝向。

三维支架能够从空间上实现多个位置的多维度调节，从而提高摄像头的适应程度。

三维支架还可以通过自动化控制来进一步提高医学影像设备的记录和展示效果。例如医学影像设备包括用于控制三维支架的控制模块、驱动三维支架的滑动座和调节座运动的电动单元，电动单元受控于控制模块。控制模块用于驱动医学影像设备中的摄像头按照预设路径和/或朝向对模拟介入手术过程进行记录和/或扫描和/或建模。

参考一实施例中，监测设备包括用于监控介入手术实施过程的监控组件40，监控组件40包括设置在靶点位置附近的传感器组件41以及受控于传感器组件41的响应模块。

监控组件40能够对介入器械90进行监控，从而实现对介入手术过程进行全自动的检测过程，能够为本系统的远程实施上提供结构基础。响应模块能够根据预设规则针对传感器组件41不同传感结果进行响应操作，从而丰富本实施例中系统的功能。例如通过响应模块实现警示功能，具体可以设置为随着介入过程提供视觉指引。例如当接触器械处于正常范围内绿灯，位置不准确时亮红灯，两者中间状态提供警示的黄灯等。再例如通过传感器组件41检测释放位置，在释放过程中检测支架释放位置是否准确；瓣膜下滑时警示灯亮或语音提醒。

传感器组件41能够用于感应多项参数，例如夹瓣叶检测，或者参考一实施例中，传感器组件41用于检测介入器械90释放时的空间位置。

在传感器组件41具体设置上，参考一实施例中，传感器组件41包括：

定位环411，绕设在瓣膜单元23的筒体231上；

传感器阵列412，由多个传感器按照预设规则组成且安装在定位环411上；

检测点413，设置在介入器械90的预设部位上且用于触发传感器阵列。

定位环411，绕设在瓣膜单元23的筒体231上，介入器械90在运动过程中贯穿定位环411，因此检测点413的信号会触发对应位置的传感器阵列。具体的检测信号可以是电信号，磁信号，放射信号等具有高辨识度的信号类型。通过信号的强度变化配合传感器阵列412的空间位置能够精确的判断检测点413的空间位置，从而确定介入器械90的空间状态。通过增加检测点413数量以及传感器阵列412数量能够有效提高检测的维度以及精度。在具体布局上，参考一实施例中，定位环411套设在筒体231的外周面上。进一步的，多个传感器共面布置。传感器阵列还能够在筒体的轴向上并排设置有多组，从而连续监控介入器械90的运动过程。

参考附图5c所示的实施例中，本申请还公开了一种肺动脉介入手术体外模拟系统，包括箱体10，用于模拟体内环境且设有多个连通接口11和介入接口12；

右心房单元223，用于模拟右心房以及与所述右心房连通的上腔静脉2231和下腔静脉2232；

三尖瓣单元，用于模拟三尖瓣；

右心室单元222，用于模拟右心室；

肺动脉瓣单元，用于模拟肺动脉瓣；

肺动脉单元242，用于模拟肺动脉；

流体供应设备，与连通接口11连接；

摄像头，三维位置可调的安装于箱体10；

各单元设有仿真接口21且按照生理构造彼此可拆卸连接，右心房单元223的其中一仿真接口与介入接口12连接，供介入器械90进出。

在仿真接口的连接上，参考一实施例中，右心房单元223至少设有两个仿真接口21，其中一仿真接口21与三尖瓣单元对接，另一仿真接口21与箱体10的介入接口12对接。介入器械经由对应的介入接口12、仿真接口21进入仿真器官。

参考上文，多个单元之间也可以根据需要整合，即其中两个或以上单元集成为一体。

参考附图5a所示的实施例中，本申请还公开了一种三尖瓣介入手术体外模拟系统，包括箱体10，用于模拟体内环境且设有多个连通接口11和介入接口12；

右心房单元223，用于模拟右心房以及与所述右心房连通的上腔静脉2231和下腔静脉2232；

三尖瓣单元，用于模拟三尖瓣，包括筒体231以及固定于筒体231内的仿真瓣膜，在筒体231的周壁上布置多个感应介入器械位置的传感器；

右心室单元222，用于模拟右心室；

流体供应设备，与连通接口11连接；

各单元设有仿真接口21且按照生理构造彼此可拆卸连接，右心房单元223的其中一仿真接口21与介入接口12连接，供介入器械90进出。

在仿真接口的连接上，参考一实施例中，右心房单元223至少设有两个仿真接口21，其中一仿真接口21与三尖瓣单元对接，另一仿真接口21与箱体10的介入接口12对接。在具体的产品中，与箱体10的介入接口12对接的仿真接口21可以设置在上腔静脉2231或下腔静脉2232上。介入器械经由对应的介入接口12、仿真接口21进入仿真器官。

参考上文，多个单元之间也可以根据需要整合，即其中两个或以上单元集成为一体。

参考附图6a至5c所示的实施例中，本申请还公开了一种二尖瓣介入手术体外模拟系统，包括

箱体10，用于模拟体内环境且设有多个连通接口11和介入接口12；

二尖瓣单元，用于模拟二尖瓣；

周边仿真单元，设有仿真接口且用于与二尖瓣单元配合以仿真二尖瓣周围的生理结构；

周边仿真单元的其中一仿真接口21与所述介入接口12连接，供介入器械90进出；

流体供应设备，与连通接口11对接；

各单元相对于箱体10位置可调，调节方式为在箱体的内部设有改变各单元位置的限位支座，或调节方式为所述箱体与各单元之间通过长度可调的牵拉件13连接。

根据介入路径的不同，周围仿真单元能够灵活设置。

例如参考附图6a所示的实施例中，周边仿真单元包括：

主动脉单元241，用于模拟主动脉弓；

主动脉瓣单元，用于模拟主动脉瓣；

左心室单元221，用于模拟左心室；

各单元设有仿真接口21且按照生理构造彼此可拆卸连接，主动脉单元241的其中一仿真接口21与介入接口12连接，供介入器械90进出。

在本实施例中，介入器械90经由主动脉弓、主动脉瓣膜、左心室对二尖瓣进行介入手术操作。在仿真接口的连接上，参考一实施例中，主动脉单元241至少设有两个仿真接口21，其中一仿真接口21与主动脉瓣单元对接，另一仿真接口与箱体10的介入接口12对接。介入器械经由对应的介入接口12、仿真接口21进入仿真器官。

在附图所示的实施例中，周边仿真单元还包括用于模拟左心房以及与所述左心房连通的肺静脉的左心房单元224，用于提供更为真实的介入环境。

参考附图6d所示的实施例中，周边仿真单元包括：

右心房单元223，用于模拟右心房以及与所述右心房连通的上腔静脉2231和下腔静脉2232；

左心房单元224，用于模拟左心房以及与所述左心房连通的肺静脉；

二尖瓣单元，用于模拟二尖瓣；

各单元设有仿真接口21且按照生理构造彼此可拆卸连接，右心房单元223和左心房单元224之间的心房壁上开设有供介入器械90穿刺的穿刺区，右心房单元223其中一仿真接口21与介入接口12连接，供介入器械90进出。

在本实施例中，介入器械90经由右心房单元223(具体表现为上腔静脉2231或下腔静脉2232)、左心房单元224对二尖瓣进行介入手术操作。在本实施例公开的路径上，需要对右心房单元223和左心房单元224之间的心房壁进行穿刺。右心房单元223和左心房单元224之间的心房壁可以设置为与人体组织类似的材质，通过介入器械的穿刺能力实现仿真穿刺，也可参考一实施例中，右心房单元223和左心房单元224之间的之间通过设置在穿刺区的过渡件221相连通。

在具体产品中，过渡件211可以通过仿真单元上的仿真接口安装或者拆卸，即在有需要的时候安装，当无需设置时，可以通过相应的结构封闭。其他附图中未显示过渡件211的实施例可以理解为过渡件211未安装且对应的仿真接口21处于封闭状态。过渡件211的具体结构可以参考瓣膜单元的设置方式，在介入器械未穿过此处时，过渡件211能够实现自身封闭，从而维持仿真单元的完整形态；当介入器械穿过时，能够开放一个通道实现模拟穿刺。在具体结构上，过渡件211通过类似于瓣膜单元的通道来实现，通道内设有可以改变形态的弹性件，从而实现封闭或者开放。参考一实施例中，过渡件211为筒状结构，筒状结构轴向两端分别带有法兰或螺纹，在筒状结构内部设置有弹性体，弹性体中开设有供介入器械贯穿的通道，该通道在弹性体自身作用下具有保持封闭的趋势。

在附图所示的实施例中，周边仿真单元还包括用于模拟左心室的左心室单元221，用于提供更为真实的介入环境。

参考附图6f所示的实施例中，周边仿真单元包括左心室的左心室单元221，二尖瓣单元和左心室单元221按照生理构造彼此可拆卸连接，左心室单元221的心尖处设有供所述介入器械90穿刺的仿真接口，该仿真接口与与介入接口12连接。

在本实施例中，介入器械90经由左心室单元221对二尖瓣进行介入手术操作。在本实施例公开的路径上，需要对左心室单元221的心尖处实施穿刺。在穿刺的实现上，左心室单元221的心尖处可以设置为与人体组织类似的材质，通过介入器械的穿刺能力实现仿真穿刺，也可以参考一实施例中，心尖处的仿真接口21经由过渡件211与介入接口12连接。

在具体产品中，过渡件211可以通过仿真单元上的仿真接口安装或者拆卸，即在有需要的时候安装，当无需设置时，可以通过相应的结构封闭。其他附图中未显示过渡件211的实施例可以理解为过渡件211未安装且对应的仿真接口21处于封闭状态。过渡件211的具体结构可以参考瓣膜单元的设置方式，在介入器械未穿过此处时，过渡件211能够实现自身封闭，从而维持仿真单元的完整形态；当介入器械穿过时，能够开放一个通道实现模拟穿刺。在具体结构上，过渡件211通过类似于瓣膜单元的通道来实现，通道内设有可以改变形态的弹性件，从而实现封闭或者开放。参考一实施例中，过渡件211为筒状结构，筒状结构轴向两端分别带有法兰或螺纹，在筒状结构内部设置有弹性体，弹性体中开设有供介入器械贯穿的通道，该通道在弹性体自身作用下具有保持封闭的趋势。

与上文中同理的，本实施例中周边仿真单元还可以包括用于模拟左心室的左心室单元221，用于提供更为真实的介入环境。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.经导管主动脉瓣手术体外模拟系统，其特征在于，包括：

箱体，用于模拟体内环境且设有多个连通接口和介入接口；

主动脉单元，用于模拟主动脉弓；

主动脉瓣单元，用于模拟主动脉瓣；

左心室单元，用于模拟左心室；

流体供应设备，与所述连通接口连接；

监测设备，采集仿真单元和/或介入器械的相关信息并进行输出；

各单元设有仿真接口且按照生理构造彼此可拆卸连接，所述主动脉单元或所述左心室单元的其中一仿真接口与所述介入接口连接，供介入器械进出。

2.根据权利要求1所述的经导管主动脉瓣手术体外模拟系统，其特征在于，所述主动脉单元至少设有两个仿真接口，其中一仿真接口与所述主动脉瓣单元对接，另一仿真接口与所述箱体的介入接口对接。

3.根据权利要求1所述的经导管主动脉瓣手术体外模拟系统，其特征在于，所述左心室单元至少设有两个仿真接口，其中一仿真接口与所述主动脉瓣单元对接，另一仿真接口邻近心尖处且与所述箱体的介入接口对接。

4.根据权利要求3所述的经导管主动脉瓣手术体外模拟系统，其特征在于，所述心尖处的仿真接口经由过渡件与所述介入接口连接。

5.根据权利要求1所述的经导管主动脉瓣手术体外模拟系统，其特征在于，所述主动脉单元包括：

主动脉本体，用于模拟升主动脉、主动脉弓、降主动脉、胸主动脉、腹主动脉以及股主动脉；

若干个扩展单元，分别用于模拟右锁骨下动脉、右颈总动脉、左颈总动脉以及左锁骨下动脉，各扩展单元通过各自的仿真接口与所述主动脉本体的主动脉弓连接。

6.根据权利要求5所述的经导管主动脉瓣手术体外模拟系统，其特征在于，所述主动脉单元至少设有两个仿真接口，其中一仿真接口与所述主动脉瓣单元对接，另一仿真接口与所述箱体的介入接口对接。

7.根据权利要求6所述的经导管主动脉瓣手术体外模拟系统，其特征在于，与所述箱体的介入接口对接的仿真接口设置于其中一扩展单元上。

8.根据权利要求1所述的经导管主动脉瓣手术体外模拟系统，其特征在于，所述主动脉瓣单元包括：

筒体，所述筒体的两端设有所述仿真接口；

仿真瓣膜，固定于所述筒体内；

调节装置，用于改变主动脉瓣单元形态。

9.根据权利要求8所述的经导管主动脉瓣手术体外模拟系统，其特征在于，所述调节装置包括调节所述筒体内部的腔径大小的腔径调节装置；所述腔径调节装置包括：

第一弹性囊，环设于所述筒体的内壁上，所述仿真瓣膜设置在所述第一弹性囊的内壁上；

控制管路，与所述第一弹性囊连通并延伸至所述箱体上对应的连通接口；

所述第一弹性囊在所述控制管路的控制下形变以改变所述筒体的腔径大小。

10.根据权利要求8所述的经导管主动脉瓣手术体外模拟系统，其特征在于，所述调节装置包括调节所述仿真瓣膜形态的瓣膜调节装置；所述瓣膜调节装置包括：

第二弹性囊，用于形成所述仿真瓣膜；

控制管路，与所述第二弹性囊连通并延伸至所述箱体上对应的连通接口；

所述第二弹性囊在所述控制管路的控制下改变自身结构特点。

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