JP6710027B2 - Heart simulation device, control method for heart simulation device, and control program for heart simulation device - Google Patents
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本発明は、医師等が例えば、心臓手術等を行うための訓練用の心臓シミュレーション装置、心臓シミュレーション装置の制御方法及び心臓シミュレーション装置の制御プログラムに関する。 The present invention relates to a training heart simulation device for a doctor or the like to perform, for example, heart surgery, a control method of the heart simulation device, and a control program of the heart simulation device.
医師等は心臓手術、例えば、冠動脈バイパス術(CABG(Coronary Artery Bypass Grafting))を行う必要があるが、この手術は心臓に張り巡らされた冠動脈に関する切断や縫合等の作業を伴うため、医師等に高い手術技能が求められる。
このため、実際に人体で手術をするための訓練用の模擬心臓等が提案されている(例えば、特許文献1等)。
このような訓練用の模擬心臓は、動物の心臓等を用い、さらに、拍動も再現させることで、人間の心臓と近い状態を再現しようとしている。
Although a doctor or the like needs to perform a cardiac surgery, for example, coronary artery bypass grafting (CABG), since this operation involves cutting or suturing a coronary artery stretched around the heart, a doctor or the like is required. Requires high surgical skill.
Therefore, a simulated heart for training for actually operating on a human body has been proposed (for example, Patent Document 1).
As such a simulated heart for training, an animal heart or the like is used, and by further reproducing the pulsation, it is attempted to reproduce a state close to that of a human heart.
しかしながら、これらの模擬心臓等は、人間の実際の心臓との相違点が多く、医師等が訓練を行うには不十分であるという問題があった。 However, these simulated hearts and the like have many differences from the actual human heart, and there is a problem in that doctors and the like are insufficient for training.
そこで、本発明は、より実際の人間の心臓に近似した心臓シミュレーション装置、心臓シミュレーション装置の制御方法及び心臓シミュレーション装置の制御プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a heart simulation device that more closely resembles an actual human heart, a control method for the heart simulation device, and a control program for the heart simulation device.
上記目的は、本発明にあっては、訓練用心臓に配置される変形部と、前記訓練用心臓に直接配置される訓練用血管部と、前記変形部に接続され、前記変形部を拡張及び収縮させる駆動部と、前記訓練用血管部に供給する作動流体を収容する作動流体収容部と、前記作動流体収容部に対して面で圧力を付加することができる加圧部と、前記駆動部および前記加圧部を制御するコントローラと、を備え、前記駆動部は、前記変形部を拡張及び収縮させることで、前記訓練用心臓の拡張及び収縮から成る拍動動作が可能であり、前記加圧部の圧力によって、前記作動流体収容部が変形する構成となっており、前記コントローラが、前記駆動部と前記加圧部の動作タイミングをそれぞれ個別に制御することにより、前記訓練用心臓が収縮する際に、当該収縮に対応させて前記訓練用血管部に前記作動流体を送液する構成となっており、前記拍動動作及び前記作動流体の送液は、実際の心臓の動作情報に基づいて実行され、前記作動流体の送液は、実際の心臓で心電図にR波が表れ、その後、大動脈弁が開放されるタイミングで、実行される構成となっていることを特徴とする心臓シミュレーション装置により達成される。 In the present invention, the above-mentioned object is to connect the deformable portion arranged in the training heart, the training blood vessel portion directly arranged in the training heart, the deformable portion, and expand the deformable portion. A drive section for contracting, a working fluid storage section for storing a working fluid to be supplied to the training blood vessel section, a pressurization section capable of applying a pressure to the working fluid storage section by a surface, and the drive section And a controller for controlling the pressurizing unit, wherein the driving unit expands and contracts the deformable unit to enable a pulsating motion including expansion and contraction of the training heart. The working fluid accommodating portion is configured to be deformed by the pressure of the pressure portion, and the controller individually controls the operation timings of the drive portion and the pressurizing portion, whereby the training heart contracts. In this case, the working fluid is delivered to the training blood vessel portion in response to the contraction, and the pulsating motion and the delivery of the working fluid are based on actual heart motion information. The heart simulation apparatus is configured such that the delivery of the working fluid is performed at a timing when an R wave appears in an electrocardiogram in an actual heart and then the aortic valve is opened. Achieved by.
前記構成によれば、訓練用心臓が収縮する際に、当該収縮に対応させて訓練用血管部に作動流体を送液する構成となっている。
このため、心臓の拍動のうち「収縮」に対応して、訓練用血管部に作動流体を送液するので、実際の心臓に極めて近似した心臓シミュレーション装置となり、医師等が行う人工心肺を使用しない冠動脈バイバス手術(CABG)等の心臓手術の訓練をより効果的に行うことができる。
また、前記構成によれば、作動流体収容部には、当該作動流体収容部に対して面で圧力を付加することができる加圧部が配置され、この加圧部の圧力によって、作動流体収容部が変形する構成となっている。
したがって、作動流体は作動流体収容部の変形によって押し出されるため、モータ等を使用するポンプ等と異なり、作動流体の不規則な供給等の動作を再現し易く、実際の不整脈や心室細動等の動きにより近い心臓の動きを再現し易い構成となっている。
According to the above configuration, when the training heart contracts, the working fluid is delivered to the training blood vessel in response to the contraction.
For this reason, the working fluid is delivered to the training blood vessel in response to "contraction" of the heart pulsation, resulting in a heart simulation device that closely resembles the actual heart, and uses an artificial heart-lung machine performed by a doctor or the like. Training of cardiac surgery such as coronary artery bypass bypass surgery (CABG) can be more effectively performed.
Further, according to the above configuration, the working fluid accommodating portion is provided with the pressurizing portion that can apply a pressure to the working fluid accommodating portion by a surface, and the working fluid accommodating portion is pressured by the pressurizing portion. The part is deformed.
Therefore, since the working fluid is pushed out by the deformation of the working fluid storage portion, it is easy to reproduce the operation such as the irregular supply of the working fluid unlike the pump using the motor etc., and the actual arrhythmia or ventricular fibrillation etc. It has a structure that makes it easy to reproduce the movement of the heart that is closer to the movement.
前記構成によれば、拍動動作及び作動流体の送液は、実際の心臓の動作情報に基づいて実行されるので、より実際の心臓に近似した心臓シミュレータ装置となり、医師等が行う冠動脈バイバス手術(CABG)等の心臓手術の訓練をより効果的に行うことができる。 According to the above configuration, the pulsating motion and the delivery of the working fluid are executed based on the actual motion information of the heart, so that the heart simulator device more closely resembles the actual heart, and the coronary bypass surgery performed by a doctor or the like is performed. Training of cardiac surgery such as (CABG) can be performed more effectively .
好ましくは、前記拍動動作が、心臓の通常の拍動動作である通常拍動動作のみならず、前記拍動動作が一定でない不整脈拍動動作及び心臓の心室が小刻みに震える心室細動拍動動作も含むことを特徴とする。 Preferably, the pulsating motion is not only a normal pulsating motion that is a normal pulsating motion of the heart, but also an arrhythmic pulsating motion in which the pulsating motion is not constant and a ventricular fibrillation pulsation in which the ventricles of the heart quiver. It is characterized in that it also includes a motion.
前記構成によれば、拍動動作が、心臓の通常の拍動動作のみならず、拍動動作が一定でない不整脈拍動動作及び心臓の心室が小刻みに震える心室細動拍動動作も含むので、医師等が心臓手術の訓練を行う際に、心臓に実際に発生する様々な状況下での訓練が可能となり、より効果的に訓練を行うことができる。 According to the above configuration, the pulsatile motion includes not only the normal pulsating motion of the heart, but also the arrhythmic pulsating motion in which the pulsating motion is not constant and the ventricular fibrillation pulsating motion in which the ventricles of the heart quiver. When a doctor or the like conducts a heart surgery training, the training can be performed under various situations in which the heart actually occurs, and the training can be performed more effectively.
好ましくは、前記作動流体収容部内の前記作動流体の低下情報をセンサより取得して、前記低下情報の変化に基づいて、前記通常拍動動作、前記不整脈拍動動作又は前記心室細動拍動動作のいずれかを自動的に選択実行する構成となっていることを特徴とする。 Preferably, information about a decrease in the working fluid in the working fluid container is acquired from a sensor, and based on a change in the decrease information , the normal pulsation operation, the arrhythmic pulsation operation, or the ventricular fibrillation pulsation operation. It is characterized in that any one of the above is automatically selected and executed.
前記構成によれば、作動流体収容部内の作動流体の状態情報に基づいて、通常拍動動作、不整脈拍動動作又は心室細動拍動動作のいずれかを自動的に選択実行する構成となっているので、実際に心臓手術で発生する状況が自動的に再現されることによって、より効果的な心臓手術の訓練を行うことができる。 According to the above configuration, the normal pulsation operation, the arrhythmic pulsation operation, or the ventricular fibrillation pulsation operation is automatically selected and executed based on the state information of the working fluid in the working fluid container. As a result, the situation that actually occurs in heart surgery is automatically reproduced, so that more effective heart surgery training can be performed.
好ましくは、前記作動流体の前記訓練用血管部への送液は、前記通常拍動動作、前記不整脈拍動動作、前記心室細動拍動動作のそれぞれの拍動に合わせて、送液パターンを変える構成となっていることを特徴とする。 Preferably, the working fluid is delivered to the training blood vessel portion in a delivery pattern in accordance with each pulsation of the normal pulsation operation, the arrhythmic pulsation operation, and the ventricular fibrillation pulsation operation. It is characterized by being changed.
前記構成によれば、通常拍動動作、不整脈拍動動作、心室細動拍動動作のそれぞれの拍動パターンに合わせて、作動流体を訓練用血管部へ送液するパターンを変える構成となっているので、実際の心臓手術における冠動脈の血流動態を緻密に再現することができる。 According to the above configuration, the pattern of sending the working fluid to the training blood vessel part is changed according to each pulsation pattern of the normal pulsation motion, the arrhythmic pulsation motion, and the ventricular fibrillation pulsation motion. Therefore, it is possible to precisely reproduce the blood flow dynamics of the coronary artery in the actual heart surgery.
好ましくは、前記駆動部を有し、当該駆動部と同期して動作するダイアフラム部を有し、このダイアフラム部の動作で、前記作動流体を前記訓練用血管部へ送液する構成となっていることを特徴とする。 Preferably, prior to have asked moving parts, it has a diaphragm portion which operates synchronously with the drive unit, in operation of the diaphragm portion, is configured to feed the hydraulic fluid to the training vessel portion It is characterized by
前記構成によれば、駆動部を有し、当該駆動部と同期して動作するダイアフラム部を有し、このダイアフラム部の動作で、作動流体を訓練用血管部へ送液する構成となっている。
したがって、前記構成では、拍動動作と作動流体の送液を共通する駆動部で制御するので、収縮に対応させて訓練用血管部に作動流体を送液させ易い構成となっている。
According to the above construction, having a drive moving parts, has a diaphragm portion which operates synchronously with the drive unit, in operation of the diaphragm portion, is configured to feed the hydraulic fluid to the training vessel portion There is.
Therefore, in the above-described configuration, the pulsation operation and the delivery of the working fluid are controlled by the common drive unit, so that the working fluid is easily delivered to the training blood vessel portion in response to the contraction.
好ましくは、前記作動流体は、血液又は模擬血液からなることを特徴とする。 Preferably, the working fluid is blood or simulated blood.
前記構成によれば、作動流体が、血液や又は模擬血液により構成されるため、より実際の心臓に近似した心臓シミュレーション装置となり、医師が行う冠動脈バイパス手術(CABG)の心臓手術の訓練をより効果的に行うことができる。 According to the above configuration, since the working fluid is composed of blood or simulated blood, it becomes a heart simulation device that more closely resembles an actual heart, and more effective training of the heart surgery of coronary artery bypass surgery (CABG) performed by a doctor. Can be done on a regular basis.
上記目的は、本発明にあっては、訓練用心臓に配置される変形部と、前記訓練用心臓に直接配置される訓練用血管部と、前記変形部に接続され、前記変形部を拡張及び収縮させる駆動部と、前記訓練用血管部に供給する作動流体を収容する作動流体収容部と、前記作動流体収容部に対して面で圧力を付加することができる加圧部と、前記駆動部および前記加圧部を制御するコントローラと、を備える心臓シミュレーション装置の制御方法であって、前記駆動部が、前記変形部を拡張及び収縮させることで、前記訓練用心臓の拡張及び収縮から成る拍動動作をさせ、前記加圧部の圧力によって、前記作動流体収容部を変形させ、前記コントローラが、前記駆動部と前記加圧部の動作タイミングをそれぞれ個別に制御することにより、前記訓練用心臓が収縮する際に、当該収縮に対応させて前記訓練用血管部に前記作動流体を送液し、前記拍動動作及び前記作動流体の送液は、実際の心臓の動作情報に基づいて実行され、前記作動流体の送液は、実際の心臓で心電図にR波が表れ、その後、大動脈弁が開放されるタイミングで、実行されることを特徴とする心臓シミュレーション装置の制御方法により達成される。 In the present invention, the above-mentioned object is to connect the deformable portion arranged in the training heart, the training blood vessel portion directly arranged in the training heart, the deformable portion, and expand the deformable portion. A drive section for contracting, a working fluid storage section for storing a working fluid to be supplied to the training blood vessel section, a pressurization section capable of applying a pressure to the working fluid storage section by a surface, and the drive section And a controller for controlling the pressurizing unit, wherein the drive unit expands and contracts the deformable unit to expand and contract the training heart. The training heart is operated in a dynamic manner, the working fluid storage section is deformed by the pressure of the pressurizing section, and the controller individually controls the operation timings of the drive section and the pressurizing section, whereby the training heart is exercised. When contracting, the working fluid is delivered to the training blood vessel portion in response to the contraction, and the pulsating operation and the delivery of the working fluid are executed based on actual heart movement information. The delivery of the working fluid is performed by a control method of the heart simulation apparatus, which is performed at a timing when an R wave appears in an electrocardiogram in an actual heart and then the aortic valve is opened .
上記目的は、本発明にあっては、訓練用心臓に配置される変形部と、前記訓練用心臓に直接配置される訓練用血管部と、前記変形部に接続され、前記変形部を拡張及び収縮させる駆動部と、前記訓練用血管部に供給する作動流体を収容する作動流体収容部と、前記作動流体収容部に対して面で圧力を付加することができる加圧部と、前記駆動部および前記加圧部を制御するコントローラと、を備える心臓シミュレーション装置に、前記駆動部が、前記変形部を拡張及び収縮させることで、前記訓練用心臓の拡張及び収縮から成る拍動動作をさせる工程と、前記加圧部の圧力によって、前記作動流体収容部を変形させる工程と、前記コントローラが、前記駆動部と前記加圧部の動作タイミングをそれぞれ個別に制御することにより、前記訓練用心臓が収縮する際に、当該収縮に対応させて前記訓練用血管部に前記作動流体を送液する工程と、前記拍動動作及び前記作動流体の送液は、実際の心臓の動作情報に基づいて実行される工程、前記作動流体の送液は、実際の心臓で心電図にR波が表れ、その後、大動脈弁が開放されるタイミングで、実行される工程、を実行させることを特徴とする心臓シミュレーション装置の制御プログラムにより達成される。 In the present invention, the above-mentioned object is to connect the deformable portion arranged in the training heart, the training blood vessel portion directly arranged in the training heart, the deformable portion, and expand the deformable portion. A drive section for contracting, a working fluid storage section for storing a working fluid to be supplied to the training blood vessel section, a pressurization section capable of applying a pressure to the working fluid storage section by a surface, and the drive section And a controller for controlling the pressurizing unit, in which the driving unit causes the deforming unit to expand and contract, thereby causing a pulsating motion including expansion and contraction of the training heart. And a step of deforming the working fluid containing section by the pressure of the pressurizing section, and the controller individually controlling operation timings of the drive section and the pressurizing section, whereby the training heart is operated. At the time of contraction, the step of supplying the working fluid to the training blood vessel portion in response to the contraction, the pulsating operation and the supply of the working fluid are executed based on actual heart motion information. The heart simulation apparatus , wherein the step of performing the working fluid is performed at a timing when an R wave appears in an electrocardiogram in an actual heart and then the aortic valve is opened. It is achieved by the control program of.
以上説明したように、本発明によれば、より実際の人間の心臓に近似した心臓シミュレーション装置、心臓シミュレーション装置の制御方法及び心臓シミュレーション装置の制御プログラムを提供できるという利点がある。 As described above, according to the present invention, there is an advantage that it is possible to provide a heart simulation device that more closely resembles an actual human heart, a control method for the heart simulation device, and a control program for the heart simulation device.
以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。 Since the embodiment described below is a preferred specific example of the present invention, various technically preferable limitations are attached, but the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless otherwise stated, the present invention is not limited to these embodiments.
図1は、本発明の心臓シミュレーション装置である例えば、コントローラ10を含む実施の形態に係る冠動脈バイパス術(CABG(Coronary Artery Bypass Grafting))シミュレーションシステム1を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a coronary artery bypass grafting (CABG)
冠動脈バイパス術は、開胸心臓手術で、医師は、先ず、脚、胸、腕または腹部から健康な血管の一部を採取する。その後、この血管を冠動脈の閉塞部分に移植することで、血液が閉塞動脈を迂回して心臓に流れる新しい路(バイパス)を作る術式である。 Coronary artery bypass surgery is an open heart surgery in which the doctor first removes a portion of a healthy blood vessel from the leg, chest, arm or abdomen. After that, this blood vessel is transplanted to the occluded part of the coronary artery to create a new path (bypass) in which blood bypasses the occluded artery and flows to the heart.
また、近年、スタビライザーという器具が開発され、縫合する部位のみ動きを止めることが可能となったため、心臓が動いている状態のまま手術することも可能となっている。この術式をオフポンプCABGと呼ぶ。 Further, in recent years, a device called a stabilizer has been developed, and it has become possible to stop the movement only at a sutured portion, so that it is possible to perform an operation while the heart is moving. This technique is called off-pump CABG.
このような冠動脈バイパス術、特にオフポンプCABGの術式で手術する場合、医師には高い技能等が求められるため、事前に模擬心臓や模擬血管等からなるCABGシミュレーションシステムを用いて、術式の訓練を行うのが一般的である。
本実施の形態のCABGシミュレーションシステム1は、CABG、特にオフポンプCABGの術式の訓練に最適なシミュレーションシステムとなっている。
When performing such a coronary artery bypass surgery, particularly an off-pump CABG surgery, a doctor is required to have a high level of skill. Therefore, a CABG simulation system including a simulated heart and simulated blood vessels is used in advance to train the surgery. It is common to do
The
本システム1は、図1に示すように、例えば、豚の心臓等を用いた訓練用心臓2を有している。
この訓練用心臓2には、図1に示すように、その表面等に訓練用血管部である例えば、右冠動脈22や左冠動脈21等が配置されている。
また、訓練用血管部内には作動流体(例えば、模擬血液)が送液される。なお、模擬血液とは、実際の血液や赤く着色した生理食塩水等が含まれ、心臓シミュレーション装置として実際の心臓を再現する上で理想的な液体全般を指す。
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 1, the
Further, a working fluid (for example, simulated blood) is fed into the training blood vessel part. It should be noted that the simulated blood refers to all ideal liquids that include actual blood, physiological saline colored red, etc. and are ideal for reproducing an actual heart as a heart simulation device.
本実施の形態では、訓練用心臓2には、出血部位23があり、この治療をするため、訓練用心臓2が拍動している状態で、オフポンプCABGの訓練を行う構成となっている。
すなわち、本実施の形態では、出血部位23は、冠動脈にありオフポンプCABG手法で血管の吻合をする際に、出血が生じる設定となっている。したがって、医師等は、訓練用心臓2が拍動し、かつ冠動脈に模擬血液が送液された状態で、CABG手法の訓練を行うことができる構成となっている。
In the present embodiment, the
That is, in the present embodiment, the bleeding
この訓練用心臓2の内部には、変形部である例えば、シリコーン製の柔軟なバルーン24が配置されている。このバルーン24は、風船状となっており、内部に後述する水を収容することで、膨らみ、逆に水が排出されることで収縮する構成となっている。
Inside the
すなわち、このバルーン24の膨張又は収縮によって、訓練用心臓2が拡張又は収縮し、これによって心臓の拍動が再現される構成となっている。
That is, the
このバルーン24は、図1に示すように、送液チューブ51を介して、駆動部である例えば、遠心ポンプ4に接続されると共に、送液チューブ52を介してタンク3に接続されている。
このタンク3内には、例えば、液体である水31が収容されており、遠心ポンプ4の動作で、この水31がバルーン24内に供給されると、バルーン24が膨張し、逆に水31の供給が停止されるとバルーン24が収縮する構成となっている。
すなわち、バルーン24は柔軟で伸縮性に富むと共に、復元力を有するシリコーン等から成っているため、バルーン24への水31の供給が止まると、その復元力で元の大きさに収縮する構成となっている。
As shown in FIG. 1, the
The tank 3 contains, for example,
That is, since the
また、遠心ポンプ4の動作によって、水31をバルーン24内に供給し、又は供給を止めることで、バルーン24を膨張、収縮させ、これにより訓練用心臓2の拡張と収縮からなる拍動を実現している。
In addition, the operation of the
また、本実施の形態では、訓練用心臓2の左冠動脈21に送血チューブ53が接続されている。この送血チューブ53は、図1に示すように作動流体である例えば、模擬血液7を収容する作動流体収容部である例えば、バッグ61に接続され、バッグ61内の模擬血液7が、送血チューブ53を介して、左冠動脈21へ供給される構成となっている。
Further, in the present embodiment, the
このバッグ61には、図1に示すように、レベルセンサ62が設けられており、バッグ61内の模擬血液7の水位等を測定可能な構成となっている。
また、バッグ61の外側には、図1に示すように、バッグ61を面で加圧可能な加圧部63が配置され、この加圧部63の動作により、バッグ61内の模擬血液7が、送血チューブ53を介して、訓練用心臓2に供給される構成となっている。
なお、これらバッグ61、加圧部63及びレベルセンサ62等により、全体として加圧バッグ6を構成している。
As shown in FIG. 1, the
Further, as shown in FIG. 1, a pressurizing
The
また、図1に示すように遠心ポンプ4及び加圧バッグ6は、コントローラ10に接続され、コントローラ10が、これらを制御する構成となっている。
Further, as shown in FIG. 1, the
ところで、図1に示すCABGシミュレーションシステム1のコントローラ10等は、コンピュータを有し、コンピュータは、図示しないCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を有し、これらは、バスを介して接続されている。
By the way, the
図2は、図1のコントローラ10等の主な構成を示す概略ブロック図である。
図2に示すように、コントローラ10は、「制御部11」を有し、制御部11は、図1に示す遠心ポンプ4及び加圧バッグ6等と通信するための「通信装置12」を有している。
また、図2の制御部11は、各種情報を表示する「ディスプレイ13」や各種情報を入力する「入力装置14」を制御すると共に時刻情報を生成する「計時装置15」も制御する。
さらに、「制御部11」は、図2に示す「第1の各種情報記憶部110」や「第2の各種情報記憶部120」を制御する。
図3及び図4は、それぞれ「第1の各種情報記憶部110」及び「第2の各種情報記憶部120」の主な構成を示す概略ブロック図である。これらの内容は後述する。
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the main configuration of the
As shown in FIG. 2, the
In addition, the
Further, the "
3 and 4 are schematic block diagrams showing the main configurations of the "first various
図5乃至図8は、本システム1の主な動作例等を示す概略フローチャートである。以下、これらのフローチャートに沿って説明すると共に、図1乃至図4等の構成等についても説明する。
ここで、本実施の形態で再現している実際の人間の心臓の拍動等について説明する。
5 to 8 are schematic flowcharts showing main operation examples of the
Here, the pulsation of the actual human heart reproduced in the present embodiment will be described.
図9は、実際の人間の心臓の動作である拍動(拡張と収縮)の状態を心電図等で示した概略説明図である。
実際の心臓は、血液を動脈中に押し出すため、心臓の拡張と収縮を繰り返している。具体的には、心臓は収縮で血液を動脈中に押し出すことになる。このような心臓の拡張と収縮の繰り返しが拍動と呼ばれている。
FIG. 9 is a schematic explanatory diagram showing the state of pulsation (expansion and contraction), which is the actual operation of the human heart, by an electrocardiogram or the like.
The actual heart pushes blood into the arteries, causing the heart to repeatedly expand and contract. Specifically, the heart contracts and pushes blood into the arteries. Such repeated expansion and contraction of the heart is called pulsation.
図9に示すように、心臓は例えば、800msの「拡張期」と300msの「収縮期」で成る「1心周期」(例えば、1100ms)を繰り返すことで拍動を行っている。
先ず、「拡張期」に入ると心筋の働きで心臓が膨張を開始し(僧帽弁開放)、心電図上に「P波」(心房の興奮を示す)が表れ、開始から600ms経過後、膨張が止まる。
As shown in FIG. 9, the heart beats by repeating, for example, “one cardiac cycle” (for example, 1100 ms) including “diastole” of 800 ms and “systole” of 300 ms.
First, when entering the "diastole", the heart begins to expand due to the action of the myocardium (mitral valve opening), and the "P wave" (indicating the excitation of the atrium) appears on the electrocardiogram, and 600 ms after the start, the expansion occurs. Stops.
その後、例えば、200ms経過すると「拡張期」が終了し(僧帽弁閉鎖)、「収縮期」が開始される。
「収縮期」は、心電図に「R波」(心臓が収縮するときの電気の流れで心室の興奮を示す)が表れて開始される。この心臓の収縮で血液を動脈に供給する準備が始まり、「R波」から例えば、20ms後に「大動脈弁」が開放され、血液の動脈への押し出しが開始される。
After that, for example, when 200 ms has elapsed, the “diastole” ends (mitral valve closure), and the “systole” starts.
The "systole" begins when the "R wave" (indicating ventricular excitement due to the flow of electricity when the heart contracts) appears on the electrocardiogram. Preparation of supplying blood to the artery is started by the contraction of the heart, and the "aortic valve" is opened, for example, 20 ms after the "R wave", and the pushing of blood into the artery is started.
その後、例えば、「R波」から220ms後、心電図上に「T波」(心室の興奮が冷めている)が表れる。この「T波」が表れるときは、大動脈弁が閉鎖され、血液の押し出しが終了したことを示す。
このようにして、「拡張期」と「収縮期」からなる1心周期が終了し、この心周期が繰り返されることで拍動が行われる。
After that, for example, 220 ms after the “R wave”, a “T wave” (excited ventricle is cooled) appears on the electrocardiogram. When this "T wave" appears, it indicates that the aortic valve is closed and the blood extrusion is completed.
In this way, one heart cycle consisting of "diastole" and "systole" is completed, and the heart cycle is repeated, so that a pulsation is performed.
本実施の形態では、例えば、上述のような心臓の拍動及び大動脈圧の推移等を図1の本システム1で、忠実に再現しようとするものである。
In the present embodiment, for example, the pulsation of the heart and the transition of the aortic pressure as described above are faithfully reproduced by the
以下、図5等のフローチャートについて説明する。
先ず、訓練用心臓2等を図1に示すように配置する。そして、本システム1を動作させる。
すると、図5のステップ(以下「ST」とする。)1で、図3の「第1の拡張動作実行処理部(プログラム)111」が動作し、図1の遠心ポンプ4を所定の条件で動作させる。これにより、図1のタンク3から所定量の水31が、訓練用心臓2のバルーン24へ供給され始める。
また、動作開始時刻を図3の「遠心ポンプ動作開始時刻情報記憶部112」に記憶させる。
The flowchart of FIG. 5 and the like will be described below.
First, the
Then, in step (hereinafter referred to as “ST”) 1 of FIG. 5, the “first extended operation execution processing unit (program) 111” of FIG. 3 operates, and the
Further, the operation start time is stored in the “centrifugal pump operation start time
これにより、バルーン24内に水31が注入され、バルーン24の膨張が開始する。この動作開始時刻は、図9の拡張期の(1)に相当する。
また、上述の所定量の水31の注入程度情報やバルーン24の復元(収縮)力の程度は、図9に示した心臓が実際に拡張や収縮するのと同様の拡張や収縮を「訓練用心臓2」で再現できるように計算され、調整されている。
As a result, the
Further, regarding the information about the degree of infusion of the predetermined amount of
次いで、ST2へ進む。ST2でも、図3の「第1の拡張動作実行処理部(プログラム)111」が動作し、図2の「計時装置15」を参照し、「遠心ポンプ動作開始時刻112」から600ms経過したか否かを判断する。
ST3で、「600ms」経過したと判断したときは、ST4へ進む。ST4でも「第1の拡張動作実行処理部(プログラム)111」が動作し、遠心ポンプ4の動作を停止する。
Then, it proceeds to ST2. In ST2 as well, the “first extended operation execution processing unit (program) 111” in FIG. 3 operates, refers to the “
When it is determined in ST3 that "600 ms" has elapsed, the process proceeds to ST4. Also in ST4, the “first extended operation execution processing unit (program) 111” operates and the operation of the
すなわち、タンク3からのバルーン24への水31の供給を停止する。そして、「遠心ポンプ停止時刻情報」を図3の「遠心ポンプ停止時刻情報記憶部113」に記憶する。
この遠心ポンプ停止時刻情報は、図9の拡張期の(2)の時点に相当する。
That is, the supply of the
This centrifugal pump stop time information corresponds to the point (2) in the diastole in FIG.
次いで、ST5へ進む。ST5では、図3の「第1の収縮動作実行処理部(プログラム)114」が動作し、図2の「計時装置15」を参照し、「遠心ポンプ停止時刻情報記憶部113」の「遠心ポンプ停止時刻情報」から200ms経過したか否かを判断する。
Then, it proceeds to ST5. In ST5, the “first contraction operation execution processing unit (program) 114” of FIG. 3 operates, the “
すなわち、図9の拡張期が終了し、収縮期の開始時期が到来したかどうかを判断する。この収縮期の開始時期は、図9の心電図における「R波」の部分に相当する。 That is, it is determined whether the diastole of FIG. 9 has ended and the start of systole has arrived. The start time of this systole corresponds to the "R wave" portion in the electrocardiogram of FIG.
ST6で、「200ms」経過したと判断されると、ST7へ進む。ST7でも、「第1の収縮動作実行処理部(プログラム)114」が動作し、図2の「計時装置15」を参照し、当該時刻を「収縮期開始時刻」として「収縮期開始時刻記憶部115」に記憶する。そして、20ms経過後に、図1の「加圧バッグ6」に血液の供給を指示する。
If it is determined in ST6 that "200 ms" has elapsed, the process proceeds to ST7. In ST7 as well, the “first contraction operation execution processing unit (program) 114” operates, refers to the “
この「加圧バッグ6」に血液の供給を指示する時点は、図9の心電図における「R波」から20ms経過した時点(3)に相当する。すなわち、大動脈圧が高まる開始時点である。
また、この「収縮期開始時刻」は、図9の心電図における「R波」の時点(加圧バッグ6に血液の供給を指示する時点(4)の220ms前の時点(5))に相当する。
The time point at which the "pressurization bag 6" is instructed to supply blood corresponds to the time point (3) when 20 ms has elapsed from the "R wave" in the electrocardiogram of FIG. That is, it is the time when the aortic pressure increases.
The "systole start time" corresponds to the time point of "R wave" in the electrocardiogram of FIG. 9 (time point (5) 220 ms before the time point (4) at which the pressure bag 6 is instructed to supply blood). ..
また、ST7では、加圧バッグ6のバッグ61内の模擬血液7が送血チューブ53を介して左冠動脈21へ押し出される。
具体的には、加圧バッグ6の加圧部63が膨らみ、バッグ61を面で加圧することで作動流体7が押し出される。
Further, in ST7, the
Specifically, the pressurizing
次いで、ST8へ進む。ST8でも「第1の収縮動作実行処理部(プログラム)114」が動作し、図2の「計時装置15」を参照し、図3の「収縮期開始時刻記憶部115」の「収縮期開始時刻」から220ms経過したか否かを判断する。
Then, it proceeds to ST8. In ST8 as well, the “first contraction operation execution processing unit (program) 114” operates, refers to the “
次いで、ST8で、220ms経過したと判断したときは、ST10へ進む。ST10でも「第1の収縮動作実行処理部(プログラム)114」が動作し、加圧バッグ6に模擬血液7の供給の停止を指示する。
Next, when it is determined in ST8 that 220 ms has elapsed, the process proceeds to ST10. Also in ST10, the “first contraction operation execution processing unit (program) 114” operates to instruct the pressurization bag 6 to stop the supply of the
この時点が、図9の大動脈弁閉鎖(4)の時点に相当する。
また、次の拡張期を迎える時点で、本収縮期は終了し、本システム1が開始されてからの最初の1回目の拍動(1心周期)が終了し、2回目の拍動が開始される。
本実施の形態では、この2回目の拍動から図9の収縮期の開始時点である「R波」の時点、すなわち、上述の「収縮期開始時刻」を基準に拍動と模擬血液7の供給を制御する。
これにより、簡易且つ正確な拍動等のタイミングの管理が可能となる。
This time point corresponds to the time point of aortic valve closure (4) in FIG.
At the time of the next diastole, the systole ends, the first first beat (one cardiac cycle) after the
In the present embodiment, from the second pulsation, the pulsation and the
As a result, it becomes possible to easily and accurately manage the timing of the beat and the like.
先ず、ST11では、図3の「第2の拡張動作実行処理部(プログラム)116」が動作し、図3の「収縮期開始時刻記憶部115」の「収縮期開始時刻」から300ms経過したか否かを判断する。
すなわち、図9の「R波」から300ms経過で収縮期が終了し、拡張期が開始される図9の(1)の時点が到来したか否かを判断する。
First, in ST11, is 300 ms elapsed from the "systolic start time" of the "systolic start
That is, it is determined whether or not the time point (1) in FIG. 9 at which the systolic period ends and the diastolic period starts after 300 ms has elapsed from the “R wave” in FIG.
ST12で、300ms経過したと判断したときは、ST13へ進む。ST13でも「第2の拡張動作実行処理部(プログラム)116」が動作し、図1の遠心ポンプ4が動作を開始する。これにより、バルーン24が膨らみ、図1の訓練用心臓2は、図9の拡張期と同様に拡張する期間となる。
When it is determined in ST12 that 300 ms has elapsed, the process proceeds to ST13. Also in ST13, the "second extended operation execution processing unit (program) 116" operates, and the
次いで、ST14へ進む。ST14でも「第2の拡張動作実行処理部(プログラム)116」が動作し、図3の「収縮期開始時刻記憶部115」の「収縮期開始時刻」から900ms経過したか否かを判断する。
すなわち、図9の(2)で示す時点が到来したか否かを判断する。
Then, it proceeds to ST14. Also in ST14, the "second expanded operation execution processing unit (program) 116" operates to determine whether or not 900 ms has elapsed from the "systolic start time" of the "systolic start
That is, it is determined whether or not the time point indicated by (2) in FIG. 9 has arrived.
ST15で、900ms経過したと判断されたときは、ST16へ進む。ST16でも、「第2の拡張動作実行処理部(プログラム)116」が動作し、遠心ポンプ4の動作が停止され、拡張期は終了に向かう。
When it is determined in ST15 that 900 ms has elapsed, the process proceeds to ST16. In ST16 as well, the "second expansion operation execution processing unit (program) 116" operates, the operation of the
次いで、ST17へ進む。ST17では、図3の「第2の収縮動作実行処理部(プログラム)117」が動作し、図3の「収縮期開始時刻記憶部115」の「収縮期開始時刻」から1100ms経過したか否かを判断する。
すなわち、図9の「R波」の時点(次の収縮期の開始時点)が到来したか否かを判断する。
Then, it proceeds to ST17. In ST17, it is determined whether or not the “second systolic motion execution processing unit (program) 117” in FIG. 3 operates and 1100 ms has elapsed from the “systolic start time” in the “systolic start
That is, it is determined whether or not the time point of “R wave” in FIG. 9 (start time point of the next systole) has arrived.
ST18で、1100ms経過したと判断したときは、ST19へ進む。ST19でも「第2の収縮動作実行処理部(プログラム)117」が動作し、当該時刻を新「収縮期開始時刻」として図3の「収縮期開始時刻記憶部115」に記憶して、書き換える。その後、新「収縮期開始時刻」から20ms経過後、図1の加圧バッグ6に血液の供給を指示する。
When it is determined in ST18 that 1100 ms has elapsed, the process proceeds to ST19. In ST19 as well, the “second systole operation execution processing unit (program) 117” operates, and the time is stored in the “systole start
次いで、ST20へ進む。ST20でも「第2の収縮動作実行処理部(プログラム)117」が動作し、図1の「計時装置15」を参照し、新「収縮期開始時刻」から220ms経過したか否かを判断する。
すなわち、図9の(4)の大動脈弁閉鎖の時点が到来したか否かを判断する。
Then, it progresses to ST20. Also in ST20, the "second contraction operation execution processing unit (program) 117" operates, and with reference to the "
That is, it is determined whether or not the time point of aortic valve closure in (4) of FIG. 9 has arrived.
ST21で、220ms経過したと判断したときは、ST22へ進む。ST22でも「第2の収縮動作実行処理部(プログラム)117」が動作し、加圧バッグ6の動作を停止させる。 When it is determined in ST21 that 220 ms has elapsed, the process proceeds to ST22. Also in ST22, the "second contraction operation execution processing unit (program) 117" operates to stop the operation of the pressure bag 6.
このように,本実施の形態では、図9に示す実際の人間の心臓と同様の拍動及び大動脈圧の上昇と同様のタイミングを、図1の訓練用心臓2で再現させることができる。
このため、この訓練用心臓2で、冠動脈バイパス術(CABG)を訓練することで、より人体に近い状態での訓練を可能にし、訓練効果を高めることができる。
なお、この図9に示す実際の人間の心臓と同様の拍動と大動脈圧の上昇等のデータが、「実際の心臓の動作情報」の一例となっている。
As described above, in the present embodiment, the same pulse as that of the actual human heart shown in FIG. 9 and the same timing as the rise of the aortic pressure can be reproduced by the
Therefore, by training the coronary artery bypass grafting (CABG) with the
The data such as the pulsation and the rise in aortic pressure similar to those of the actual human heart shown in FIG. 9 is an example of “actual heart motion information”.
また、心臓が動いている状態のままで手術する「オフポンプCABG」の訓練には特に有効で、本実施の形態では、極めて効果的に訓練を行うことができる。
さらに、従来、心臓の拍動を行う心臓シミュレーション装置では、血液が心臓の収縮期に対応して(同期して)、冠動脈に供給されるものはなく、訓練を行う医師にとって実際の心臓との相違が際立ってしまうという問題があった。
しかし、この点、本実施の形態では、実際の心臓の収縮期に作動流体が冠動脈に供給されるので、実際の心臓の拍動に伴って変化する冠動脈内の血流動態を緻密に再現することができる。したがって、実際の心臓と同様の条件で訓練をすることが可能となっている。
Further, it is particularly effective for the training of “off-pump CABG” which is operated while the heart is moving, and in the present embodiment, the training can be performed very effectively.
Furthermore, conventionally, in a heart simulation device that performs heart beat, there is nothing that supplies blood to the coronary arteries in synchronization with the systole of the heart (synchronization), so that it does not interfere with the actual heart for the training doctor. There was a problem that the difference was noticeable.
However, in this regard, in the present embodiment, the working fluid is supplied to the coronary arteries during the actual systole of the heart, so that the blood flow dynamics in the coronary arteries that change with the actual pulsation of the heart are precisely reproduced. be able to. Therefore, it is possible to train under the same conditions as the actual heart.
ところで、図7のST22の後、ST23へ進む。ST23では、「加圧バッグ状態情報記憶部121」に「不整脈」のデータがあるか否かを判断する。
本実施の形態では、訓練用心臓2の拍動等の制御の他に、コントローラ10は、加圧バッグ6のレベルセンサ62と計時装置15から加圧バッグ6内の模擬血液7の低下に関するデータ(「作動流体の状態情報」の一例)を生成する。
By the way, after ST22 in FIG. 7, the process proceeds to ST23. In ST23, it is determined whether or not there is data of "arrhythmia" in the "pressurized bag state
In the present embodiment, in addition to the control of the pulsation of the
具体的には、図4の「加圧バッグ作動流体低下関連データ生成処理部(プログラム)122」が動作して、「計時装置15」と「加圧バッグ6」の「レベルセンサ62」の数値に基づいて、模擬血液7の低下に関するデータを判断する。
例えば、60秒間で水位が5ml以内低下したときは、不整脈拍動動作である例えば、「不整脈」のデータを、30秒間で水位が5ml以内低下したときは、心室細動拍動動作である例えば、「心室細動」のデータを図4の「加圧バッグ状態情報記憶部121」に記憶する。
Specifically, the “pressurized bag working fluid lowering related data generation processing unit (program) 122” in FIG. 4 operates and the numerical values of the “
For example, when the water level falls within 5 ml within 60 seconds, it is an arrhythmic pulsation motion. For example, when the water level falls within 5 ml within 30 seconds, it indicates a ventricular fibrillation pulsation motion. , "Ventricular fibrillation" data is stored in the "pressurized bag state
ここで、「不整脈」とは拍動数やリズムが一定でない状態をいい、「心室細動」は、心臓の心室が小刻みに震えて全身に血液を送ることができない状態をいう。 Here, "arrhythmia" refers to a state in which the beat rate and rhythm are not constant, and "ventricular fibrillation" refers to a state in which the ventricles of the heart quiver and cannot send blood to the whole body.
ST23では、上述の「不整脈」のデータが、「加圧バッグ状態情報記憶部121」に記憶されているか否かが判断される。
In ST23, it is determined whether or not the above-mentioned "arrhythmia" data is stored in the "pressurized bag state
ST23で、「加圧バッグ状態情報記憶部121」に「不整脈」のデータが記憶されているときは、ST24へ進む。ST24では、図4の「不整脈動作実行処理部(プログラム)123」が動作し、不整脈特有の動作が所定回数、実行される。
In ST23, when the data of “arrhythmia” is stored in the “pressurized bag state
具体的には、例えば、図3の「収縮期開始時刻」から1400ms経過した後、遠心ポンプ4の動作を開始し、その後、上述の通常拍動動作を実行する。
このように動作させることで、ときどき拍動が抜ける「不整脈」を再現させることができる。
Specifically, for example, the operation of the
By operating in this way, it is possible to reproduce an “arrhythmia” in which the pulsation sometimes drops.
この「不整脈」の拍動は、例えば血管の吻合に時間が掛かり過ぎたり、吻合が適切に行われない場合等にバッグ61内の模擬血液7が減少し、所定の条件に合致したときに自動的に、図1の訓練用心臓2に発生するので、訓練を行う医師にとって、実際の心臓手術の状況により近い条件で、訓練をすることができ、訓練効果を高めることができる。
また、本実施の形態は、心臓が不整脈の拍動を起こすきっかけとして、冠動脈からの血液流出によるバッグ61内の血液量の減少を一因としている。
This "arrhythmia" pulsation is automatically generated when the
In addition, in the present embodiment, the cause of the heart to cause arrhythmic pulsation is due to a decrease in the blood volume in the
さらに、本実施の形態は、心臓の収縮期に合わせてバッグ61内から模擬血液7を供給する。その結果として、実際の心臓の拍動だけでなく大動脈圧の上昇までをも再現することが可能となっている。
これらの構成によって、実際に心臓が不整脈の拍動に陥る前後における冠動脈からの血液流出(突出)の動態(変化)をも緻密に再現することができる。
したがって、訓練を行う医師は、訓練用心臓2が不整脈の拍動に陥った場合における心臓手術訓練をより実践的に行うことができる。
Further, in this embodiment, the
With these configurations, the dynamics (changes) of blood outflow (protrusion) from the coronary arteries before and after the heart actually falls into arrhythmic beats can be precisely reproduced.
Therefore, the doctor who performs the training can more practically perform the heart surgery training when the
次いで、ST25へ進む。ST25では、上述の「心室細動」のデータが、「加圧バッグ状態情報記憶部121」に記憶されているか否かが判断される。
Then, it proceeds to ST25. In ST25, it is determined whether or not the above-mentioned “ventricular fibrillation” data is stored in the “pressurized bag state
ST25で、「加圧バッグ状態情報記憶部121」に「心室細動」のデータが記憶されているときは、ST26へ進む。ST26では、図4の「心室細動動作実行処理部(プログラム)124」が動作し、心室細動特有の動作が所定回数、実行される。
In ST25, when the data of “ventricular fibrillation” is stored in the “pressurized bag state
具体的には、例えば、遠心ポンプ4の動作開始後100ms後、動作停止。その後100ms経過したときに加圧バッグ6から血液の供給を開始する。その後、100ms経過したときに供給を停止等する。これにより遠心ポンプ4と加圧バッグ6をそれぞれ100msずつ動作させると共に、各動作間を100ms空けることで、心臓が小刻みに振動する「心室細動」の動作を実行する。本工程では、これらの動作を所定回数繰り返す。
Specifically, for example, 100 ms after the start of the operation of the
この「心室細動」の拍動も、例えば血管の吻合に時間が掛かり過ぎたり、吻合が適切に行われない場合等にバッグ61内の模擬血液7が減少し、所定の条件に合致したときに自動的に、図1の訓練用心臓2に発生するので、訓練を行う医師にとって、実際の心臓手術の状況により近い条件で、訓練をすることができ、訓練効果を高めることができる。
また、心室細動の拍動においても、実際に心臓が心室細動の拍動に陥る前後における冠動脈からの血液流出(突出)の動態(変化)をも緻密に再現することができる。したがって、訓練を行う医師は、訓練用心臓2が心室細動の拍動に陥った場合における心臓手術訓練をより実践的に行うことができる。
The pulsation of "ventricular fibrillation" also occurs when the
Further, even in the pulsation of ventricular fibrillation, the dynamics (change) of blood outflow (protrusion) from the coronary artery before and after the heart actually falls into the pulsation of ventricular fibrillation can be precisely reproduced. Therefore, the doctor who performs the training can more practically perform the heart surgery training when the
本実施の形態では、バッグ61内の作動流体7を遠心ポンプ4ではなく、加圧部63を設け、加圧部63で、バッグ61を面状で加圧することで、バッグ61内の模擬血液7が、送血チューブ53を介して、訓練用心臓2に供給される構成となっている。
したがって、モータ等を使用するポンプ等と異なり、模擬血液7の不規則な供給等の動作を再現し易く、実際の不整脈や心室細動等の動きにより近い心臓の動きを再現し易い構成となっている。
In the present embodiment, the working
Therefore, unlike a pump or the like that uses a motor or the like, it is easy to reproduce operations such as irregular supply of the
次いで、ST27へ進み、本システム1の動作を停止させる指示が入力されない場合、ST11に戻り、同じ心臓の拍動動作を繰り返すことになる。
Next, if the instruction to stop the operation of the
(第1の変形例)
図10は、図1に示す冠動脈バイパス術(CABG)シミュレーションシステム1の第1の変形例である冠動脈バイパス術(CABG)シミュレーションシステム200を示す概略図である。
本変形例の構成の多くは、上述の実施の形態と共通しているため、共通する構成は同一符号等とし、以下、相違点を中心に説明する。
(First modification)
FIG. 10 is a schematic diagram showing a coronary artery bypass grafting (CABG)
Since many of the configurations of the present modification are common to the above-described embodiment, common configurations are denoted by the same reference numerals and the like, and differences will be mainly described below.
本変形例においては、上述の実施の形態の加圧バッグ6の加圧部63を構成に含めておらず、模擬血液7は、バッグ61内に収容されているだけの構成となっている。
そして、バッグ61内の模擬血液7は、図10に示す遠心ポンプ140によって、訓練用心臓2に供給される構成となっている。
したがって、訓練用心臓2への作動流体7の供給量等をポンプによって制御可能な構成となっている。
In this modified example, the pressurizing
The
Therefore, the supply amount of the working
(第2の変形例)
図11は、図1に示す冠動脈バイパス術(CABG)シミュレーションシステム1の第2の変形例である冠動脈バイパス術(CABG)シミュレーションシステム300を示す概略図である。
本変形例の構成の多くは、上述の実施の形態と共通しているため、共通する構成は同一符号等とし、以下、相違点を中心に説明する。
(Second modified example)
FIG. 11 is a schematic diagram showing a coronary artery bypass grafting (CABG)
Since many of the configurations of the present modification are common to the above-described embodiment, common configurations are denoted by the same reference numerals and the like, and differences will be mainly described below.
本変形例においては、上述の実施の形態の加圧バッグ6の加圧部63を構成に含めておらず、模擬血液7は、バッグ61内に収容されているだけの構成となっている。
そして、バッグ61内の模擬血液7は、図11に示すダイアフラム部である例えば、ダイアフラム型ポンプ240によって、訓練用心臓2に供給される構成となっている。
In this modified example, the pressurizing
The
具体的には、ダイアフラム型ポンプ240は、その内部に、図において上下方向に移動可能なダイアフラム241を有している。
したがって、図11において、遠心ポンプ4が動作し、タンク3内の水31をバルーン24へ供給すると、タンク3内の水31は、タンク3からバルーン24方向へ流れ、その際にダイアフラム型ポンプ240内のダイアフラム241の下側の空間内の空気が送液チューブ52側に引かれて、ダイアフラム241の下側の空間は負圧となり、ダイアフラム241は下側(図11の破線部分)に移動する。
すると、ダイアフラム241の上側の空間が負圧となり、バッグ61内の模擬血液7がダイアフラム型ポンプ240内に引き込まれる。
Specifically, the
Therefore, in FIG. 11, when the
Then, the space above the
次いで、図11の遠心ポンプ4が動作を停止し、タンク3内の水31の流れが止まると、ダイアフラム型ポンプ240のダイアフラム241の下側の負圧は解消し、ダイアフラム241は上昇する。
このとき、ダイアフラム241内に引き込まれていた模擬血液7が送血チューブ53を介して、左冠動脈21へ供給される。
Next, when the
At this time, the
すなわち、上述の実施の形態では、バルーン24の膨張用の水31を供給する遠心ポンプ4と、左冠動脈21に作動流体7を供給する加圧バッグ6がそれぞれ設けられ、それぞれ個別にコントローラ10が動作タイミングを制御していた。
That is, in the above-described embodiment, the
しかし、本変形例では、バルーン24の膨張用の水31を供給する遠心ポンプ4の動作に同期して、ダイアフラム型ポンプ240が動作するので、上述の実施の形態のように、遠心ポンプ4とダイアフラム型ポンプ240をそれぞれ別個に制御する必要がないという利点がある。
However, in this modification, the
すなわち、水31を供給するときは、模擬血液7が供給されず、水31が供給されないときは、模擬血液7が供給されるという動作が遠心ポンプ4の動作のみで制御可能となっている。
また、本変形例では、バッグ61内の模擬血液7を訓練用心臓2に送液するための専用のモータ駆動ポンプ等を別個備える必要がなく、コスト面からも効率的となる。
That is, when supplying the
Further, in this modified example, it is not necessary to separately provide a dedicated motor-driven pump or the like for feeding the
ところで、本発明は、上述の実施の形態等に限定されない。 By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like.
1・・・冠動脈バイパス術(CABG(Coronary Artery Bypass Grafting))シミュレーションシステム、2・・・訓練用心臓、3・・・タンク、4・・・遠心ポンプ、6・・・加圧バッグ、7・・・模擬血液、10・・・コントローラ、11・・・制御部、12・・・通信装置、13・・・ディスプレイ、14・・・入力装置、15・・・計時装置、21・・・左冠動脈、22・・・右冠動脈、23・・・出血部位、24・・・バルーン、31・・・水、51、52・・・送液チューブ、53・・・送血チューブ、61・・・バッグ、62・・・レベルセンサ、63・・・加圧部、110・・・第1の各種情報記憶部、111・・・第1の拡張動作実行処理部(プログラム)、112・・・遠心ポンプ動作開始時刻情報記憶部、113・・・遠心ポンプ停止時刻情報記憶部、114・・・第1の収縮動作実行処理部(プログラム)、115・・・収縮期開始時刻記憶部、116・・・第2の拡張動作実行処理部(プログラム)、117・・・第2の収縮動作実行処理部(プログラム)、120・・・第2の各種情報記憶部、121・・・加圧バッグ状態情報記憶部、122・・・加圧バッグ模擬血液低下関連データ生成処理部(プログラム)、123・・・不整脈動作実行処理部(プログラム)、124・・・心室細動動作実行処理部(プログラム) 1... Coronary artery bypass surgery (CABG (Coronary Artery Bypass Grafting)) simulation system, 2... Training heart, 3... Tank, 4... Centrifugal pump, 6... Pressurization bag, 7. ..Simulated blood, 10... Controller, 11... Control unit, 12... Communication device, 13... Display, 14... Input device, 15... Timing device, 21... Left Coronary artery, 22... right coronary artery, 23... bleeding site, 24... balloon, 31... water, 51, 52... liquid delivery tube, 53... blood delivery tube, 61... Bag, 62... Level sensor, 63... Pressurizing section, 110... First various information storage section, 111... First extended operation execution processing section (program), 112... Centrifuge Pump operation start time information storage unit, 113... Centrifugal pump stop time information storage unit, 114... First contraction operation execution processing unit (program), 115... Systole start time storage unit, 116... Second expansion operation execution processing unit (program) 117... Second contraction operation execution processing unit (program), 120... Second various information storage unit, 121... Pressurized bag state information Storage unit, 122... Pressurized bag simulated blood drop related data generation processing unit (program), 123... Arrhythmia operation execution processing unit (program), 124... Ventricular fibrillation operation execution processing unit (program)
Claims (8)
前記訓練用心臓に直接配置される訓練用血管部と、
前記変形部に接続され、前記変形部を拡張及び収縮させる駆動部と、
前記訓練用血管部に供給する作動流体を収容する作動流体収容部と、
前記作動流体収容部に対して面で圧力を付加することができる加圧部と、
前記駆動部および前記加圧部を制御するコントローラと、を備え、
前記駆動部は、前記変形部を拡張及び収縮させることで、前記訓練用心臓の拡張及び収縮から成る拍動動作が可能であり、
前記加圧部の圧力によって、前記作動流体収容部が変形する構成となっており、
前記コントローラが、前記駆動部と前記加圧部の動作タイミングをそれぞれ個別に制御することにより、前記訓練用心臓が収縮する際に、当該収縮に対応させて前記訓練用血管部に前記作動流体を送液する構成となっており、
前記拍動動作及び前記作動流体の送液は、実際の心臓の動作情報に基づいて実行され、
前記作動流体の送液は、実際の心臓で心電図にR波が表れ、その後、大動脈弁が開放されるタイミングで、実行される構成となっていることを特徴とする心臓シミュレーション装置。 A deformable section placed on the training heart,
A training blood vessel placed directly on the training heart;
A driving unit that is connected to the deforming unit and expands and contracts the deforming unit;
A working fluid containing portion for containing a working fluid supplied to the training blood vessel portion;
A pressurizing portion capable of applying pressure to the working fluid storage portion by a surface;
A controller that controls the drive unit and the pressure unit,
The drive unit is capable of pulsating motion consisting of expansion and contraction of the training heart by expanding and contracting the deformable unit,
Due to the pressure of the pressurizing portion, the working fluid storage portion is deformed,
The controller individually controls the operation timings of the drive unit and the pressurizing unit, so that when the training heart contracts, the working fluid is supplied to the training blood vessel unit in response to the contraction. It is configured to send liquid ,
The pulsating motion and the delivery of the working fluid are executed based on the actual motion information of the heart,
The heart simulation apparatus is characterized in that the sending of the working fluid is executed at a timing when an R wave appears on an electrocardiogram in an actual heart and then the aortic valve is opened .
前記駆動部が、前記変形部を拡張及び収縮させることで、前記訓練用心臓の拡張及び収縮から成る拍動動作をさせ、
前記加圧部の圧力によって、前記作動流体収容部を変形させ、
前記コントローラが、前記駆動部と前記加圧部の動作タイミングをそれぞれ個別に制御することにより、前記訓練用心臓が収縮する際に、当該収縮に対応させて前記訓練用血管部に前記作動流体を送液し、
前記拍動動作及び前記作動流体の送液は、実際の心臓の動作情報に基づいて実行され、
前記作動流体の送液は、実際の心臓で心電図にR波が表れ、その後、大動脈弁が開放されるタイミングで、実行されることを特徴とする心臓シミュレーション装置の制御方法。 A deformable section arranged on the training heart, a training blood vessel section directly arranged on the training heart, a drive section connected to the deforming section for expanding and contracting the deformable section, and the training blood vessel section A working fluid containing portion for containing a working fluid to be supplied to, a pressurizing portion capable of applying a pressure to the working fluid containing portion on a surface, and a controller for controlling the drive portion and the pressurizing portion, A method for controlling a heart simulation device comprising:
The drive section expands and contracts the deformable section to cause a pulsating motion of expansion and contraction of the training heart,
The working fluid containing portion is deformed by the pressure of the pressurizing portion,
The controller individually controls the operation timings of the drive unit and the pressurizing unit, so that when the training heart contracts, the working fluid is supplied to the training blood vessel unit in response to the contraction. Send the liquid,
The pulsating motion and the delivery of the working fluid are executed based on the actual motion information of the heart,
The feeding of the working fluid, R wave appears in the ECG in real heart, then, at the timing when the aortic valve is opened, the control method of the heart simulator you characterized in that it is executed.
前記駆動部が、前記変形部を拡張及び収縮させることで、前記訓練用心臓の拡張及び収縮から成る拍動動作をさせる工程と、
前記加圧部の圧力によって、前記作動流体収容部を変形させる工程と、
前記コントローラが、前記駆動部と前記加圧部の動作タイミングをそれぞれ個別に制御することにより、前記訓練用心臓が収縮する際に、当該収縮に対応させて前記訓練用血管部に前記作動流体を送液する工程と、
前記拍動動作及び前記作動流体の送液は、実際の心臓の動作情報に基づいて実行される工程、
前記作動流体の送液は、実際の心臓で心電図にR波が表れ、その後、大動脈弁が開放されるタイミングで、実行される工程、を実行させることを特徴とする心臓シミュレーション装置の制御プログラム。 A deformable section arranged on the training heart, a training blood vessel section directly arranged on the training heart, a drive section connected to the deforming section for expanding and contracting the deformable section, and the training blood vessel section A working fluid containing portion for containing a working fluid to be supplied to, a pressurizing portion capable of applying a pressure to the working fluid containing portion on a surface, and a controller for controlling the drive portion and the pressurizing portion, In the heart simulation device equipped with
A step in which the driving section expands and contracts the deformable section to cause a pulsating motion of expansion and contraction of the training heart;
The step of deforming the working fluid container by the pressure of the pressurizing section,
The controller individually controls the operation timings of the drive unit and the pressurizing unit, so that when the training heart contracts, the working fluid is supplied to the training blood vessel unit in response to the contraction. A step of sending a liquid,
The pulsatile motion and the delivery of the working fluid are performed based on actual heart motion information,
Feeding of the working fluid, R wave appears in the ECG in real heart, then, at the timing when the aortic valve is opened, the control program of the cardiac simulation apparatus according to claim Rukoto to execute the steps, to be performed ..
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