RO133225A0 - Simulator universal pentru exersarea tehnicilor şi procedeelor din chirurgia cardiacă prin abord clasic şi minim-invaziv - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un simulator universal, utilizat pentru exersarea tehnicilor şi procedeelor din chirurgia cardiacă prin abord clasic şi minim-invaziv la nivelul cordului, inclusiv la nivelul valvelor tricuspidă şi mitrală, şi a aortei ascendente, sau alte intervenţii în sfera chirurgiei toracice, permiţând introducerea unui depărtător chirurgical pentru îndepărtarea coastelor sau a sternului. Simulatorul conform invenţiei este constituit dintr-un torace (1) sintetic similar anatomic toracelui uman, fiind format dintr-un schelet acoperit cu un strat de latex ce prezintă o serie de incizii (6) tipice, folosite în chirurgia cardiacă şi toracică, cu articulaţii (2) mobile la nivel costo- vertebral, şi articulaţii (3) mobile la nivel costo-sternal, permiţând retractarea atât a sternului, cât şi a coastelor, are câte un orificiu de scurgere a lichidului în cea mai joasă zonă a fiecărui hemitorace, un stern tăiat median (4) şi transversal (5) la nivelul celui de-al treilea spaţiu intercostal, are ţesut porcin, special preparat, compus din cord (7), doi plămâni (21), aortă (17) ascendentă, aortă (22) descendentă şi trahee (23), şi un sistem de pompare, compus dintr-un actuator (10), un cilindru (8) cu piston cu rol de pompă, conectat prin tubulatură (11) la ventriculul stâng al cordului şi la ventriculul drept al cordului, care introduce şi scoate lichid din cord (7), creând impresia bătăii cardiace, o pompă (9) cu presiune reglabilă, ce introduce lichid prin intermediul unei tubulaturi (18) în aorta (17) ascendentă, menţinând o presiune constantă la nivelul acesteia, creând impresia unui flux sanguin, o capcană (13) de aer montată între pompă (8) şi cord (7), şi două supape (19 şi 20) unidirecţionale, pentru lichid, respectiv, pentru aer, montate în serie în partea superioară a capcanei (13), şi un rezervor (14) de lichid conectat la pompe (8 şi 9), care vehiculează lichid în cordul (7) porcin şi la aorta (17) ascendentă.

Description

Simulator universal pentru exersarea tehnicilor si procedeelor din chirurgia cardiaca prin abord clasic si minim-invaziv

Invenția se refera la un simulator universal pentru exersarea tehnicilor si procedeelor din chirurgia cardiaca prin abord clasic si minim-invaziv.

Sunt cunoscute diferite simulatoare pentru chirurgia cardiaca de la cele mai simple la cele mai complexe, si anume:

Cu cele simple (de birou) se pot simula doar procedee de baza, neintegrate si care oferă un nivel scăzut de realism.

Cu simulatoarele virtuale se pot simula si procedee mai complexe ce pot fi integrate intr-un context operator mai amplu, dar care oferă tot un nivel scăzut de realism, fiind infexibile si scumpe.

Simulatoarele complexe, bazate pe o combinație de tesut biologic si diferite elemente oferă un nivel crescut de realism si de integrare a actului medical. Aceste simulatoare oferă posibilitatea executării de manevre complexe.

Simulatorul descris in brevetul US7798815 este bazat pe tesut porcin, o cavitate toracica rudimentara si cel puțin 2 baloane poziționate intraventricular, controlate de un sistem computerizat, ce sunt umflate si dezumflate ritmic facand inima sa se miște similar cu un cord uman. Dezavantajele acestui sistem sunt legate de posibilitatea simulării doar a abordului chirurgical clasic (prin sternotomie mediana), eliminând din sfera opțiunilor de simulare toate abordurile minim-invazive (mini sternotomie, minitoracotomie dreapta sau stanga), care reprezintă noutati in evoluția chirurgiei cardiace.

Alt dezavantaj este reprezentat de imposibilitatea efectuării de simulări la nivelul valvelor tricuspida si mitrala datorita faptului ca prin acestea sunt introduse baloanele ce se umfla si se dezumfla pentru a crea mișcarea inimii. Totodată, in cadrul unor intervenții ce implica pereții cordului si vizualizarea interiorului ventriculilor, nivelul de realism al simulării este mai scăzut datorita vizualizării de către chirurg a baloanelor mai sus menționate.

Un alt dezavantaj al simulatorului este reprezentat de faptul ca, datorita manierei de preparare a țesutului porcin, nu permite decât intervenții pe cord fara a oferi chirurgilor oportunitatea de a simula si procedee din sfera chirurgiei toracice (pneumectomii, rezectii atipice). Tot datorita manierei de preparare a țesutului procin nu se poate simula nici transplantul cardiac.

a 2018 00777

05/10/2018

Scopul invenției este de a creste numărul de procedee efectuate pe același simulator, gradul de realism al simulărilor efectuate si scăderea timpului de preparare a țesutului procin, facand, prin acest lucru, simulările mai accesibile si mai ușor de pus in practica.

Obiectul invenției este de a realiza un simulator de chirurgie cardiotoracica care sa permită realizarea procedeelor si tehnicilor de chirurgie cardiaca clasica si minim invaziva folosite in acest moment, oferind, in același timp, un grad mai crescut de realism fata de soluțiile actuale.

Simulatorul, conform invenției, elimina dezavantajele simulatoarelor cunoscute prin aceea ca se compune dintr-un torace sintetic 1 similar anatomic cu toracele uman, format dintr-un schelet acoperit cu un strat de material elastic, care prezintă o serie de incizii 6 tipice folosite in chirurgia cardiaca si toracica si cu articulații mobile la nivelul costo-vertebral 2 si articulații mobile la nivel costo-sternal 3, care permit retractarea atat a sternului cat si a coastelor asa cum se face in realitate in cadrul unei intervenții chirurgicale cardiace, cate un orficiciu de scurgere in cea mai joasa zona a fiecărui hemitorace (unde se aduna lichidul scurs), un stern, taiat median 4 si transversal 5 la nivelul celui de-al treilea spațiu intercostal sau la nivelul altor spatii intercostale, tesut porcin, special preparat, compus din cord porcin 7, doi plamani 21, aorta ascendenta 17, aorta descendenta 22 si trahee 23, conectat la un sistem format dintr-un actuator 10, un cilindru cu piston 8 cu rol de pompa, conectat prin tubulatura 11 la ventriculul stâng al cordului si la ventriculul drept al cordului, care introduce si scoate lichid din cordul porcin 7, creând impresia bătăii cardiace, respectiv o pompa 9 cu presiune reglabila si la un rezervor 14, introducând lichid prin intermediul unei tubulaturi 18 in aorta ascendenta 17 menținând o presiune constanta la nivelul acesteia si creând impresia unui flux sanguin, o capcana de aer 13 montata intre pompa 8 si cord 7 si doua supape unidirecționale pentru lichid 19 si pentru aer 20 montate in serie in partea superioara a capcanei de aer 13 si un rezervor de lichid 14 conectat la pompele 8, 9 care vehiculează lichid in cordul porcin 7 si in aorta ascendenta 17.

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje:

- Permite simularea procedeelor de chiurgie cardiaca prin abord clasic si minim invaziv ce se efectuează la niveul cordului si a aortei ascendente.

- Permite simularea procedeelor de chirurgie cardiaca la nivelul valvelor tricuspida si mitrala h

V a 2018 00777

05/10/2018

- Permite efectuarea unor intervenții din sfera chirurgiei toracice

- Permite o preparare mai facila a țesutului procin, ceea ce implica costuri mai scăzute de implementare a unei simulări

- Permite introducerea unui departator chirurgical si depărtarea sternului sau a coastelor si revenirea acestora la normal după scoaterea deparatorului ( la fel ca in realitate)

Se da in continuare un exemplu de realizare a invenției in legătură cu figurile 1-5, ce reprezintă:

Fig. 1 - reprezintă torace sintetic format din schelet cu articulații mobile costo-sterale si costo-vertebrale, acoperit de un strat de latex

Fig. 2 - reprezintă articulațiile mobile sternocostale si sternul cu incizia mediana si incizia transversala

Fig. 3 - reprezintă o articulație costo-vertebrala mobila, coastele si sternul retractat si neretractat

Fig. 4 - reprezintă simulatorul in ansamblu format din torace sintetic, tesut porcin si sistemul de pompare.

Fig. 5 - reprezintă tesutul porcin format din cord, plamani, aorta ascendenta, aorta descendenta si trahee

Exemplu

Simulatorul, conform invenției, se compune dintr-un torace sintetic 1 similar anatomic cu toracele uman, format dintr-un schelet acoperit cu un strat de material elastic (latex) care prezintă o serie de incizii 6 tipice folosite in chirurgia cardiaca si toracica si cu articulații mobile la nivel costo-vertebral 2 si articulații mobile la nivel costo-sternal 3, care permit retractarea atat a sternului cat si a coastelor asa cum se face in realitate in cadrul unei intervenții chirurgicale cardiace, cate un orficiciu de scurgere in cea mai joasa zona a fiecărui hemitorace (unde se aduna lichidul scurs), un stern, taiat median 4 si transversal 5 la nivelul celui de-al treilea spațiu intercostal, tesut porcin, special preparat, compus din cord 7, doi plamani 21, aorta ascendenta 17, aorta descendenta 22 si trahee 23 si un sistem de pompare format dintr-un actuator 10, un cilindru cu piston 8 cu rol de pompa, conectat prin tubulatura 11 la ventriculul stâng al cordului si la ventriculul drept al cordului,care introduce si scoate lichid din cord 7, creând impresia bătăii cardiace, o pompa 9 cu presiune reglabila, care introduce lichid prin intermediul unei tubulaturi 18 in aorta ascendenta 17 menținând o presiune constanta la nivelul acesteia si creând

a 2018 00777

05/10/2018 impresia unui flux sanguin, o capcana de aer 13 montata intre pompa 8 si cord 7, si doua supape unidirecționale 19 pentru lichid si 20 pentru aer, montate in serie in partea superioara a capcanei 13 si un rezervor de lichid 14 conectat la pompele 8, 9 care vehiculează lichid in cordul porcin 7 si la aorta ascendenta 17.

Simulatorul astfel conceput este un simulator universal si se utilizează pentru exersarea tehnicilor si procedeelor din chirurgia cardiaca prin abord clasic sau minim-invaziv.

Simularea abordurilor chirurgicale clasice si minim invazive este obtinuta prin intermediul toracelui sintetic 1, care prezintă următoarele incizii: anterolateral drept la nivelul spațiului intercostal doi, anterolateral drept la nivelul spațiului intercostal trei, anterolateral drept la nivelul spațiului intercostal patru, anterolateral stâng la nivelul saptiului intercostal trei, anterolateral stâng la nivelul spațiului intercostal patru. Pot exista si alte incizii la alte niveluri. De asemenea, sternul este secționat longitudinal pe linia sa mediana si transversal, la nivelul spațiului intercostal trei. Pot exista secțiuni transversale si la nivelul altor spatii intercostale. Elementele de îmbinare (corespondentul articulațiilor umane) sunt mobile, atat la nivelul îmbinării coastelor cu sternul 3 cat si la nivelul îmbinării coastelor cu vertebrele 2. Aceasta mobilitate permite introducerea unui departator chirurgical si depărtarea coastelor sau a sternului si revenirea acestora la normal după scoaterea departatorului (la fel ca in realitate).

Simularea bătăilor inimii, pentru a se putea exersa procedee de canulare si procedeele de by pass coronairan ON-PUMP, este obtinuta prin umplerea si golirea cordului 7 cu lichid. Acest efect se obține prin folosirea unui cilindru cu piston 8 cu rol de pompa, conectat prin tubulatura 11 la ventriculul stâng al cordului (tubulatura intra in cord pe la nivelul unei venei pulmonare si ajunge la nivelul valvei mitrale) si la ventriculul drept al cordului (tubulatura intra in inima pe la nivelul arterei pulmonare, trece de valva pulmonara si intra in ventriculul drept). Se pot conecta si mai multe tuburi la fiecare dintre cei doi ventriculi si prin intermediul altor cai de intrare. Cilindrul poate fi acționat prin diferite metode (pneumatic, electric,hidraulic, etc.) de către un actuator 10 . Mișcarea sa se reglează in funcție de lungimea cursei (si in consecința volumul pompat) si de viteza de pompare ( ce poate fi reglata atat la nivelu de ciclu cat si la nivel de etapa (reglarea individuala a vitezei de umplere si reglarea individuala a vitezei de golire). Reglarea acestor parametri permite simularea bătăilor inimii umane in diferite condiții de viteza si de umplere.

a 2018 00777

05/10/2018

Clindrul cu piston 8 este conectat la un rezervor 14 din care se alimentează cu apa. Intre cilindru si cordul porcin 7 exista o capcana de aer 13 sub forma unui vas plin cu apa, care prezintă in partea sa superioara o supapa de sens de apa 19 (care nu permite ieșirea apei) si, deasupra ei, una de aer 20 (care nu permite intrarea aerului). Când intra aer in sistem (fie la nivelul cordului, in timpul simulărilor, fie la îmbinări, fie in alte parti) acesta este aspirat de cilindru si ajunge la nivelul capcanei de aer unde este blocat. Capcana de aer este conectata si ea la pompa cu presiune reglabila 9 si poate fi umpluta periodic, fara oprirea funcționarii sistemului.

Pentru a permite simularea intervențiilor chirurgicale la nivelul nivelul valvelor tricuspida si mitrala, tuburile 11 care intra in ventriculul stâng si drept sunt de mici dimensiuni si construite dintr-un material foarte moale si flexibil care permite îndepărtarea lor foarte ușoara din câmpul chirurgical.

Pentru a se putea exersa procedee de canulare, realizarea unei presiuni similare cu cea fiziologica la nivelul aortei ascendente 17 este obtinuta prin intermediul unei pompe 9 cu presiune reglabila intre 0 si 180 mmHg conectata la un rezervor cu lichid 14 si la aorta ascendenta 17 prin intermediul unui tub 18 conectat la unul dintre vasele supraaortice. Prin intermediul unui alt tub 15, aorta este conectata la același rezervor cu lichid 14 la care este conectata si pompa. Lichidul pompat in aorta 17 este eliminat prin tubul 15 conectat la rezervorul de alimentare, lichidul fiind in felul acesta recirculat. La nivelul acestui circuit exista un indicator de presiune 16 care arata presiunea la nivelul circuitului si implicit al aortei 17.

Pentru simularea anumitor intervenții din sfera chirurgiei toracice este necesara pastrarea elementelor anatomice, prin pastrarea aproape intacta a plămânilor 21. Folosirea plămânilor 21 si a traheei 23 creeaza un grad de realism suplimentar si permite exersarea de proceduri chirurgicale la nivelul plămânilor. De asemena, pastrarea aproape intacta a materialului biologic scade timpii si resursele necesare pregătirii materialului biologic.

Claims (7)

1. Simulator pentru exersarea tehnicilor din chirurgia cardiaca prin abord clasic si minim-invaziv format din torace sintetic, tesut porcin si sistem de pompare, caracterizat prin aceea ca toracele sintetic (1) este format dintr-un schelet acoperit cu un strat de material elastic care prezintă o serie de incizii (6) tipice folosite in chirurgia cardiaca si toracica, articulații mobile (2) la nivel costo-vertebral si articulații mobile (3) la nivel costo-sternal, un stern, taiat median (4) si transversal (5) la nivelul celui de-al treilea spațiu intercostal sau a altor spatii intercostale, tesut porcin special preparat, avand ca element central un cord porcin (7), doi plamani (21), aorta ascendenta (17), aorta descendenta (22) si trahee (23), conectat la un sistem de pompare format dintr-un actuator (10), un cilindru cu piston (8) cu rol de pompa, conectat prin tubulatura 11 la ventriculul stâng si drept al cordului, care introduce si scoate lichid din cordul porcin 7, creând impresia bătăii cardiace, respectiv o pompa 9 cu presiune reglabila care introduce lichid prin intermediul unei tubulaturi 18 in aorta ascendenta 17, menținând o presiune constanta la nivelul acesteia si creând impresia unui flux sanguin, o capcana de aer 13 montata intre pompa 8 si cord 7 si doua supape unidirecționale pentru lichid 19 si pentru aer 20 montate in serie in partea superioara a capcanei de aer 13 si un rezervor de lichid 14 conectat la pompele 8, 9 care vehiculează lichid in cordul porcin 7 si la aorta ascendenta 17.

2. Simulator conform revendicării 1, caracterizat prin aceea ca, simularea mișcării cordului (7) se realizează prin intermediul unui cilindru cu piston (8) cu rol de pompa, a cărui viteza de pompare si lungime a cursei sunt reglabile, vehiculând lichid in interiorul cordului (7), permițând simularea bătăilor inimii umane in diferite condiții de viteza si de umplere, permițând astfel simularea procedeelor chirurgicale inclusiv la nivelul valvelor mitrala si tricuspida.

3. Simulator conform revendicării 1, caracterizat prin aceea ca, scheletul prezintă articulații mobile (2) la nivel costo-vertebral si articulații mobile (3) la nivel costo-sternal, ce permit simularea abordurilor atat clasice cat si minim-invazive din chirurgia cardiaca.

4. Simulator conform revendicării 1, caracterizat prin aceea ca, stratul de material elastic care simulează pielea si tesutul subcutanat uman, prezintă diferite incizii (6) ce se folosesc pentru abordul chirurgical, permițând in acest fel simularea majorității procedeelor din chirurgia cardiaca.

a 2018 00777

05/10/2018

5. Simulator conform revendicării 1, caracterizat prin aceea ca, tesutul porcin cuprinde pe langa cord (7) si cei doi plamani (21), aorta ascendentă (17), aorta descendenta (22) și traheea (23), permițând in acest fel executarea de manevre chirurgicale specifice chirurgiei toracice.

6. Simulator conform revendicării 1, caracterizat prin aceea ca, presiunea la nivelul aortei ascendemte (17) este constantă, similară cu cea fiziologica si reglabila intre 0 si 180 mmHg.

7. Simulator conform revendicării 1, caracterizat prin aceea ca, presiunea la nivelul aortei ascendente (17) se obține prin crearea unui circutit conectat la vasele supraaortice in care lichidul pompat prin tubulatura (18) de pompa (9) la nivelul aortei ascendente (17) se întoarce in rezervorul de alimentare (14) al pompei prin intermediul unei tubulaturi (15).