CN219979018U - 一种用于经导管主动脉内球囊反搏术模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于经导管主动脉内球囊反搏术模拟器，包括类似于人体的外壳，外壳通过连接线与电源相连接；在外壳内部设置有通过支架固定的心脏模块、动脉动力泵、静脉动力泵、外周容量装置和肺循环装置，心脏模块、动脉动力泵、静脉动力泵、外周容量装置和肺循环装置由外周循环软管相连通，在外周循环部分上设置股动脉穿刺点；在可直视条件下，具有模拟人体正常心脏结构、主动脉血管结构、外周循环、冠脉微循环的功能。同时还适用于开展在直视条件下经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)操作训练与科学研究等功能。

Description

一种用于经导管主动脉内球囊反搏术模拟器

技术领域

本实用新型属于医学领域的动力学辅助装置，具体涉及一种用于经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)的模拟器，主要用于人体心脏结构模拟、主动脉血管结构模拟、血液黏度模拟、冠脉微循环模拟、外周循环模拟的功能。同时还适用于开展在直视条件下经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)操作训练与科学研究应用。

背景技术

随着社会的发展，人民生活水平日益提高，日常饮食中过量胆固醇的摄入无法被机体及时利用或代谢，就会堆积到血管壁内阻塞、占据管腔，造成动脉粥样硬化从而导致冠心病的发生，我国患者发病年龄段日益年轻化并且数量不断增多。冠心病是常见多发的心血管疾病，主要病理改变为冠状动脉不同程度狭窄、心肌缺血、心肌供养与氧需二者失去平衡对身体危害很大。在人体由于病变等原因的影响下，体内的冠状动脉会出现突然性的紧急阻塞，血流不能够顺利流畅通过，心脏的局部进而无法正常工作，造成心肌缺血，进而坏死。伴随有胸痛、胸闷、气短、心绞痛等症状，久之演变成心脏泵衰竭，严重甚至导致患者猝死。临床上，冠心病可通过心电图、超声心动图、CT等手段进行检查与评估。主动脉内球囊反搏术(IABP)是采用机械系辅助循环的方法抢救心脏泵衰竭的技术，在国际上已获得广泛认可。IABP是通过动脉系统植入一根带气囊的导管到降主动脉内左锁骨下动脉开口远端，在心脏舒张期气囊充气，在心脏收缩前气囊排气，从而起到增加心肌血供、减少心肌耗氧量、降低左心室后负荷的作用。这是一种以左心室功能辅助为主的辅助循环方式，大量研究显示，IABP的应用使得危重冠心病患者明显获益。根据IABP的血流动力学特点，IABP的应用不仅可以增加冠状动脉的氧供，同时使心排血量增加0.5～1.0L/min，最高增加约30％，能有效改善左心室功能，所以IABP也是治疗低心排血量综合征的有效手段之一。现阶段，临床教学上应用的经导管主动脉内球囊反搏术模拟器产品少且功能单一，况且行此类手术的患者属于急、重症，技术实操医护范围狭小，对于初级医生、医学专业的学生更是难得一见。同时，IABP在临床治疗中耗时长、难度大，不能满足医生进行日常模拟练习以及临床治疗的需求。

由此可见，目前已有的经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)模拟器不满足于解决当前此领域内“医、教、研”问题，需要设计一种能够模拟冠脉狭窄、冠脉微循环障碍，并且可以使用IABP术进行辅助治疗的模拟器。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种用于经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)的模拟器。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种用于经导管主动脉内球囊反搏术模拟器，包括类似于人体的外壳，外壳通过连接线与电源相连接；其特征在于，在外壳内部设置有通过支架固定的心脏模块、动脉动力泵、静脉动力泵、外周容量装置和肺循环装置，心脏部分、动脉动力泵、静脉动力泵、外周容量装置和肺循环装置由外周循环软管相连通，在外周循环部分上设置股动脉穿刺点；

所述外壳为成年男性全身模型，外壳正面覆盖有柔软硅胶制成的可置换表皮，透明可视，表皮下镶嵌胸骨结构，外壳内缘固定有硅胶卡槽，表皮和胸骨结构可拆卸；

所述心脏模块由冠状动脉狭窄患者心脏CT通过MIMICS软件提取、3D打印透明硅胶且材质内部结构含微小间隙模拟组织微循环的心脏模型，质地柔韧，触感仿真，包括心脏冠脉分布和心脏解剖结构，其中：

心脏冠脉分布包括左冠状动脉、右冠状动脉、冠脉分支；

心脏解剖结构包括室间隔、腱索、三尖瓣、上下静脉腔、肺动脉瓣、肺动脉、房间隔、主动脉、主动脉瓣、肺静脉、心脏(层)、乳头肌；

所述外周循环软管为密闭塑料软管，用于模拟人体血管，以及模拟血液中过量胆固醇导致血液黏度上升，外周阻力加重，即左心室后负荷增加；外周循环软管内部设置有通用单向阀，可连接心脏模块、动脉动力泵、静脉动力泵、外周容量装置和肺循环装置构成封闭式液体循环系统，外周循环软管内镶嵌加热导丝，通过电动泵转轮摩擦外周循环软管，产生匀速单向的模拟血流；外周循环软管布置于外壳内缘一周，卡在外壳内缘的硅胶里，硅胶体与外壳的表皮，胸骨框架紧密贴合；

所述肺循环装置为密闭容器，两端连接软管，其中填充海绵。液体经软管进入肺循环装置，增大了液体与空气的接触，减缓血流速度，模拟肺循环的功效；

所述外周容量装置用于保证血流动力稳定性；

所述动脉动力泵和静脉动力泵给予血流单向流动的动力且速度可调，静脉动力泵和动脉动力泵异步工作，可生动模拟心脏舒张期与收缩期，动脉动力泵上游为穿刺点，是导管进入主动脉弓的标准穿刺点。

本实用新型的其它特点是：

所述软管内流动的液体由聚乙烯醇、甘油、水溶液并加入适量淀粉稀释液组成。

本实用新型的用于经导管主动脉内球囊反搏术模拟器，在可直视条件下，具有模拟人体正常心脏结构、主动脉血管结构、外周循环、冠脉微循环的功能。同时还适用于开展在直视条件下经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)操作训练与科学研究等功能。

附图说明

图1是本实用新型的用于经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)的模拟器外形正面图；

图2是本实用新型的用于经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)的模拟器内部结构示意图；

图3是心脏冠脉分布示意图

图4是心脏解剖结构示意图；

图5是实施例的经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)的模拟器正常模式示意图；

图6是实施例的用于经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)的模拟器“血液”黏度调节模式示意图；

图7是实施例的用于经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)的模拟器的操作模式示意图；

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施方式

参见图1至图2，本实施例给出一种用于经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)模拟器，包括类似于人体的外壳，外壳通过连接线与电源相连接；在外壳内部设置有通过支架固定的心脏模块、动脉动力泵、静脉动力泵、外周容量装置和肺循环装置；所述心脏部分、动脉动力泵、静脉动力泵、外周容量装置和肺循环装置由外周循环软管相连通。

本实施例给出的用于经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)模拟器，其特点在于：

(一)整体架构以及内部细节分布

外壳为成年男性全身模型，内部有固定其他模块的支架，外壳正面覆盖有柔软硅胶制成的可置换表皮，且透明可视，表皮下镶嵌胸骨结构，表皮和胸骨结构可拆卸。外壳内缘固定有硅胶卡槽。

(二)心脏结构与冠脉分布

所述心脏模块由冠状动脉狭窄患者心脏CT通过MIMICS软件提取、3D打印透明硅胶且材质内部结构含微小间隙模拟组织微循环的心脏模型，心脏表面分布冠脉且部分冠脉支有不同程度狭窄。心室腔内结构完整，包含乳头肌、腱索、三尖瓣、主动脉瓣等。

参见图3，心脏冠脉分布包括上左冠状动脉、右冠状动脉、冠脉分支；

参见图4，心脏解剖结构包括室间隔、腱索、三尖瓣、上下静脉腔、肺动脉瓣、肺动脉、房间隔、主动脉、主动脉瓣、肺静脉、心脏(层)、乳头肌；

在外周循环软管中的导丝不加热的情况下，“血液”黏度正常，冠脉血液通畅，心脏灌注正常。

(三)外周循环软管

外周循环软管即软管，用来模拟血液中过量胆固醇导致血液黏度上升，外周阻力加重，即左心室后负荷增加。外周循环软管为密闭塑料软管，用于模拟人体血管，设置有通用单向阀连接各个模块，外周循环软管内镶嵌加热导丝。通过电动泵转轮摩擦外周循环软管，产生匀速单向的模拟血流。转轮磨损的软管可替换，也可增加软管长度。外周循环软管布置于外壳内缘一周，卡在外壳内缘的硅胶里，硅胶体与外壳的表皮，胸骨框架紧密贴合。外周循环软管内流动的液体(“血液”)由聚乙烯醇和甘油、水的溶液，再加入少量淀粉稀释液。通过加热导致淀粉糊化，“血液”黏度增加，模拟外周循环阻力的上升。

(四)肺循环装置

肺循环装置为密闭容器，两端连接软管，其中填充海绵。“血液”经软管进入肺循环装置，增大了液体与空气的接触，适当减缓了血流速度，形象的模拟了肺循环的作用。

(五)动脉动力泵和静脉动力泵

动脉动力泵和静脉动力泵给予血流单向流动的动力且速度可调，静脉动力泵和动脉动力泵异步工作，可生动模拟心脏舒张期与收缩期。外周容量装置保证血流动力稳定性。各部分由透明软管相连接模拟血管。动脉动力泵上游为穿刺点，是导管进入主动脉弓的标准穿刺点。

参见图5至图7，在使用本实施例的用于经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)模拟器之前，需要进行下列工作：

罗列完整的模拟器操作流程表、数据记录表。

按照实验规划进行合理的操作。每次使用必需工作包含但不限于检查设备是否完整，各个模块之间连接是否紧密。

通电启动，观察动脉动力泵和静脉动力泵的运行情况。确保整个模拟器稳定可靠，防止侧翻或不平，对使用者或模拟器造成意外损伤。

根据临床IABP操作流程，依次开启不同模式，并在直视条件下进行不同的模式变换，记录对应的变化过程。

1、检查前测试：

揭开外壳的表皮，打开胸骨层检查各部分的连接情况，有无循环漏水。检查电源线、接地线的完好，避免漏电伤人。准备后负荷测量仪器、主动脉内球囊反搏术(IABP)器械以及相关辅助医疗物品，完全模拟临床环境。

2、正常模式：

各个部分为正常模式，外周循环连接正常，观察正常的心脏活动和血流动力情况。由辅助器械测量左心室后负荷指标。动脉动力泵和静脉动力泵异步做功模拟正常心脏收缩期与舒张期，外周容量装置内液面平稳(左心室每搏量稳定)表示外周循环压力正常，血流动力学稳定。

3、液体(“血液”)黏度调节模式：

此操作由外周循环装置来完成，通过软管内镶嵌的导丝加热“血液”(40℃)，使得液体内淀粉适当糊化，生动的模拟了血液中过量胆固醇导致血液黏度上升，外周阻力加重，进测量可知左心室后负荷增加。粘稠的“血液进入肺循环装置，通过与海绵大面积接触，阻力增加，流速减慢，导致右心室后负荷也增加。左右心室的后负荷增加，造成血流动力学稳定性紊乱，同时打破容量平衡，外周容量装置液面下降。

粘稠的“血液”同样影响心脏在舒张期时冠状动脉的充盈。冠状动脉为整个心脏进行供血，其部分或全部嵌入心肌组织内部，冠脉血管与心肌组织之间渗透压由于液体粘稠变大，心肌灌注减少，在临床上称之为心肌缺血。久而久之造成心肌纤维化，进而心肌梗死。心脏模型由冠状动脉狭窄患者心脏CT通过MIMICS软件提取、3D打印透明硅胶且材质内部结构含微小间隙模拟组织微循环的心脏模型。其中，模拟心肌组织灌注的微小间隙可以反应冠心病患者的灌注程度，将“血液”染色或者称重均可数据呈现。

4、主动脉内球囊反搏术(IABP)操作模式

本实施例给出的经导管主动脉内球囊反搏术(IABP)的模拟器，其技术原理是：当心脏舒张时气囊充气，心脏收缩时气囊放气，由此产生双重血液动力学效应。操作步骤如下①经皮穿刺按Seldinge法，选股动脉搏动明显的一侧穿刺(股动脉穿刺点)，导入导引钢丝及扩张器，保留F12外鞘管，插入气囊导管，插管前抽尽气囊气体，浸湿气囊导管。②手术切开股动脉标准气囊导管须通过一段涤纶管(内径10mm、长8～10cm，剪成斜面缝于股动脉上)再行插入。导管要包在无菌纱布内。调整导管位置时只要握住涤纶管推动导管即可。③经主动脉用1根人造血管与主动脉根部作端侧吻合。把人造血管的游离端自右侧第3肋间作一小切口引出。气囊大小以能膨胀阻塞90％～95％的主动脉管腔或气囊容积超过患者每搏量的50％为宜。术前仔细检查是否漏气，充气量一般为30ml-35ml。氦气气体流动阻力小，充气抽气快，但价格昂贵；临床一般使用二氧化碳，气体容易得到，且一旦气囊破裂，此气容易吸收，故较为安全。气囊的充气时间要取得满意的手术效果，气囊充气的时间很重要，触发气囊充气应在主动脉瓣正好关闭，充气提前或过晚都影响反搏的效果。在IABP术中，时刻观察并记录心脏灌注情况，以及左心室后负荷的变化。

IABP能增加心脏灌注，减少心脏能耗。但是在临床应用中，其对抗凝要求严格，长时间应用会造成患者不可控的后果。冠心病只是IABP应用领域之一，但是IABP这一辅助措施可明显降低死亡率，延长生存时间，促进患者恢复。

5、日常维护：

长期使用会导致模拟器表皮干涩毛糙，可使用润滑油保护，定期清理各个模块中的灰尘和杂物，以免损伤模拟器，日常保证器械存放于干燥处。检查各个模块之间接口紧密度，由于模拟器包含有压力稳定装置，要定期监测压力装置的稳定性与有效性。将模拟器存放于专用箱内封存。

Claims (1)

1.一种用于经导管主动脉内球囊反搏术模拟器，包括类似于人体的外壳，外壳通过连接线与电源相连接；其特征在于，在外壳内部设置有通过支架固定的心脏模块、动脉动力泵、静脉动力泵、外周容量装置和肺循环装置，心脏部分、动脉动力泵、静脉动力泵、外周容量装置和肺循环装置由外周循环软管相连通，在外周循环部分上设置股动脉穿刺点；

所述外壳为成年男性全身模型，外壳正面覆盖有柔软硅胶制成的可置换表皮，透明可视，表皮下镶嵌胸骨结构，外壳内缘固定有硅胶卡槽，表皮和胸骨结构可拆卸；

所述心脏模块是采用透明硅胶经3D打印成型的含微小间隙模拟组织微循环的冠状动脉狭窄心脏模型，质地柔韧，触感仿真，包括心脏冠脉分布和心脏解剖结构，其中：

心脏冠脉分布包括左冠状动脉、右冠状动脉、冠脉分支；

心脏解剖结构包括室间隔、腱索、三尖瓣、上下静脉腔、肺动脉瓣、肺动脉、房间隔、主动脉、主动脉瓣、肺静脉、心脏、乳头肌；

所述外周循环软管为密闭塑料软管，用于模拟人体血管，以及模拟血液中过量胆固醇导致血液黏度上升，外周阻力加重，即左心室后负荷增加；外周循环软管内部设置有通用单向阀，可连接心脏模块、动脉动力泵、静脉动力泵、外周容量装置和肺循环装置构成封闭式液体循环系统，外周循环软管内镶嵌加热导丝，通过电动泵转轮摩擦外周循环软管，产生匀速单向的模拟血流；外周循环软管布置于外壳内缘一周，卡在外壳内缘的硅胶里，硅胶体与外壳的表皮，胸骨框架紧密贴合；

所述肺循环装置为密闭容器，两端连接软管，其中填充海绵；液体经软管进入肺循环装置，增大了液体与空气的接触，减缓血流速度，模拟肺循环的功效；

所述外周容量装置用于保证血流动力稳定性；

所述动脉动力泵和静脉动力泵给予血流单向流动的动力且速度可调，静脉动力泵和动脉动力泵异步工作，可生动模拟心脏舒张期与收缩期，动脉动力泵上游为穿刺点，是导管进入主动脉弓的标准穿刺点。