UA20549U

UA20549U - Simulator for the ultrasonic visualization of redistribution of blood flow in splanchnic vessels

Info

Publication number: UA20549U
Application number: UAU200610333U
Authority: UA
Inventors: Oleh Borysovych Dynnyk
Original assignee: Oleh Borysovych Dynnyk
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2007-01-15

Abstract

The proposed simulator for the ultrasonic visualization of redistribution of blood flow in splanchnic vessels contains a chamber filled with transparent liquid, the properties of which are equivalent to the properties of the vessel tissues, two watertight and sound-transmitting elastic partitions, which are arranged at the inside surfaces of the walls of the chamber, tubes, which are installed in the chamber, a compressor for feeding blood-simulating liquid over the tubes, and control valves for controlling the flow rate of the liquid passing through the tubes.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель стосується медичних пристроїв, а саме медичного фантому, як моделі для ультразвукової 2 візуалізації перерозподілу кровообігу у спланхнічних судинах для вивчення фізіологічних та патологічних станів, пов'язаних зі змінами кровопостачання органів черевної порожнини та підвищення кваліфікації лікарів ангіологів, гастроентерологів, абдомінальних хірургів та фахівців з ультразвукової діагностики (УЗД).The useful model refers to medical devices, namely a medical phantom, as a model for ultrasound 2 visualization of redistribution of blood circulation in splanchnic vessels to study physiological and pathological conditions associated with changes in the blood supply of abdominal organs and to improve the skills of angiologists, gastroenterologists, abdominal surgeons and specialists on ultrasound diagnostics (USD).

У виникненні та прогресі значної кількості захворювань органів черевної порожнини відіграють порушення їх кровопостачання, зокрема гострі та хронічні запалення печінки, підшлункової залози, шлунка та кишківника, а 70 також їх ішемічні ураження, портальна гіпертензія та цироз печінки, спленомегалія, приживлення трансплантату печінки. В фізіологічних умовах важливим механізмом є саме перерозподіл артеріального кровопостачання названих органів в залежності від їх функціонального навантаження під час травлення за рахунок змін периферичного судинного опору кровообігу. Загалом ці органи отримують близько 30-4595 від серцевого ударного об'єму, що свідчить про життєву значущість кровопостачання цих органів. Весь цей об'єм крові від спланхнічних 12 органів по тому збирається у ворітну вену та разом з кров'ю з печінкової артерії проходить Через синусоїди печінки до нижньої порожнистої вени. Саме механізми перерозподілу та інструментальної реєстрації цього кровообігу становлять інтерес для гастроентерології, абдомінальної хірургії та судинної діагностики (УЗ ангіології та рентгенангіографії) Моделювання анатомії, фізіології та патофізіології кровопостачання спланхнічних судин є важливою засадою для успішної УЗ доплерографічної діагностики. В УЗ судинній діагностиці, зокрема доплерівських режимах кольорового картування потоків та спектральній доплерографії значні труднощі викликані анатомічними особливостями судинної спланхнічної системи, а саме: зміни по ходу кровообігу діаметрів судини та їх чисельними розгалуженнями, звивистістю та складним просторовим розташуванням. Ускладнюється ситуація ще більше у фазу травлення, коли послідовний рух харчового субстрату по травному каналу, як по конвеєру, вмикає послідовно функції різних відтинків шлунково-кишкового тракту (ШКТ) та паренхіматозних органів, що його стосуються (слинні залози, печінка, підшлункова залоза, селезінка). шоViolations of their blood supply play a role in the occurrence and progression of a significant number of diseases of the abdominal organs, in particular, acute and chronic inflammation of the liver, pancreas, stomach and intestines, as well as their ischemic lesions, portal hypertension and cirrhosis of the liver, splenomegaly, engraftment of a liver transplant. Under physiological conditions, an important mechanism is the redistribution of the arterial blood supply of the mentioned organs depending on their functional load during digestion due to changes in the peripheral vascular resistance of blood circulation. In general, these organs receive about 30-4595 of the cardiac stroke volume, which indicates the vital importance of blood supply to these organs. All this volume of blood from the splanchnic 12 organs then collects in the portal vein and, together with blood from the hepatic artery, passes through the sinusoids of the liver to the inferior vena cava. It is the mechanisms of redistribution and instrumental registration of this blood circulation that are of interest for gastroenterology, abdominal surgery and vascular diagnostics (US angiology and X-ray angiography). Modeling the anatomy, physiology and pathophysiology of the blood supply of splanchnic vessels is an important basis for successful US Doppler diagnostics. In ultrasound vascular diagnostics, in particular, color Doppler modes of flow mapping and spectral Doppler, significant difficulties are caused by the anatomical features of the vascular splanchnic system, namely: changes in the course of blood circulation in vessel diameters and their numerous branches, tortuosity, and complex spatial arrangement. The situation becomes even more complicated during the digestion phase, when the sequential movement of the food substrate along the alimentary canal, as if on a conveyor, sequentially turns on the functions of various aspects of the gastrointestinal tract (GI) and the parenchymal organs related to it (salivary glands, liver, pancreas, spleen ). what

Це є основою послідовного перемикання в об'ємі артеріального кровопостачання та венозного відтоку цих відтинків ШКТ та названих паренхіматозних органів. Виникнення та прогрес патології призводить до ще більшого ускладнення схем перерозподілу артеріального кровопостачання та венозного відтоку. Може різко і непередбачено змінюватись геометрія просторового розташування судин. Все це спричиняє труднощі у лікарів о гастроентерологів та абдомінальних хірургів у сприйнятті, розумінні змін спланхнічного кровопостачання та «Її прийнятті діагностичних та лікувальних заходів. В той же час для лікаря-фахівця з УЗД ці ж явища призводять до труднощів у багатоплощинній орієнтації УЗ датчика відносно судинного басейну, оптимальних налаштувань о акустичних регуляцій УЗ приладу для отримання адекватної для тлумачення та діагностичної інтерпретації УЗ Га») дво- та тривимірної В-візуалізації, просторового доплерівського картування її спектрального доплерівського обчислення швидкості та опору в різних судинах спланхнічного басейну людини. Труднощі діагностики пов'язані сч ще й з браком умов для чіткої візуалізації судин зони інтересу через акустичні вікна, складною просторовою їх орієнтацією та великими індивідуальними варіаціями ангіоархітектоніки. Уникнути частини цих діагностичних труднощів можливо при підвищенні інформованості та кваліфікації лікаря-гастроентеролога, хірурга та фахівця з /«фThis is the basis of successive switching in the volume of arterial blood supply and venous outflow of these aspects of the gastrointestinal tract and the named parenchymal organs. The emergence and progress of pathology leads to even greater complication of schemes of redistribution of arterial blood supply and venous outflow. The geometry of the spatial arrangement of blood vessels can change abruptly and unpredictably. All this causes difficulties for gastroenterologists and abdominal surgeons in perception, understanding of changes in splanchnic blood supply and "Its adoption of diagnostic and therapeutic measures. At the same time, for an ultrasound specialist, these same phenomena lead to difficulties in the multi-plane orientation of the ultrasound sensor relative to the vascular pool, optimal settings and acoustic adjustments of the ultrasound device to obtain an adequate for interpretation and diagnostic interpretation of ultrasound Ha") two- and three-dimensional B- visualization, spatial Doppler mapping of its spectral Doppler calculation of speed and resistance in various vessels of the human splanchnic pool. Diagnostic difficulties are also associated with the lack of conditions for clear visualization of vessels in the area of interest through acoustic windows, their complex spatial orientation, and large individual variations in angioarchitectonics. It is possible to avoid part of these diagnostic difficulties by increasing the awareness and qualifications of gastroenterologists, surgeons and specialists in

УЗД завдяки попередньому тренуванню їх просторої уяви про тривимірну геометрію спланхнічних судин, можливість перерозподілу їх кровопостачання від часу та фаз травлення за допомогою технологій УЗ З с ангіологічної реконструкції (у сірій шкалі, допплерівському картуванні) та спектральної доплерографії наUltrasound thanks to the preliminary training of their spacious imagination about the three-dimensional geometry of splanchnic vessels, the possibility of redistributing their blood supply depending on the time and phases of digestion using the technologies of ultrasound with angiological reconstruction (in gray scale, Doppler mapping) and spectral dopplerography on

І» фантомі, тобто тривимірної моделі спланхнічної кровоносної системи з можливістю перерозподілу потоків рідини, що імітує кров, та змін швидкості її руху.I" phantom, that is, a three-dimensional model of the splanchnic circulatory system with the possibility of redistribution of fluid flows imitating blood and changes in the speed of its movement.

Були спроби розробити штучну модель кровоносної системи призначену для тренування фахівців з ультразвукової діагностики, наприклад, на сайті НЕр:/Лимлу Ттапіот.зцйе.ак/361.піт описується доплерівський о фантом модель 361, фірми Юапізпй Рпапіот Оевзідп, що являє собою камеру заповнену тканино-еквівалентним ав! матеріалом, що має ультразвуковий опір який є еквівалентним опору тканин печінки, з гнучкою водонепроникною мембраною закріпленою зверху і системою трубопроводів розташованих в цій камері в одній площині, по яким під і-й дією компресора циркулює штучна кров. Причому трубопровід складається з 2-х (прямолінійної і криволінійної) «їз» 20 трубок, що імітують судини, і на прямолінійній трубці виконано ще й статичне звуження, що моделює таку патологію, як стеноз. с Недоліком згаданого пристрою є, по перше, неможливість одержання тривимірної (30) геометрії досліджуваної зони судин, що обумовлено конструктивними обмеженнями пристрою (можливість одержання двовимірної (20) системи судин), і, по друге, відсутність можливості динамічного регулювання розміру звуження кровоносної 29 судини, яке в згаданому пристрої є фіксованим. Перерозподіл потоків у часі між різними трубопроводами в цьому с пристрої взагалі неможливий. Серед недоліків запропонованого пристрою слід згадати складність його обслуговування, що обумовлено використанням в якості штучного замінника крові 595 водного розчину Родалону.There have been attempts to develop an artificial model of the circulatory system intended for training specialists in ultrasound diagnostics, for example, on the website NEr:/Lymlu Ttapiot.zcye.ak/361.pit, a Doppler phantom model 361, made by Yuapizpy Rpapiot Oevzidp, is described, which is a chamber filled with tissue -equivalent to av! a material that has an ultrasonic resistance that is equivalent to the resistance of liver tissues, with a flexible waterproof membrane fixed on top and a system of pipelines located in this chamber in one plane, through which artificial blood circulates under the action of the compressor. Moreover, the pipeline consists of 2 (straight and curved) "tracks" of 20 tubes imitating blood vessels, and a static narrowing is also performed on the straight tube, which simulates such a pathology as stenosis. c The disadvantage of the mentioned device is, firstly, the impossibility of obtaining the three-dimensional (30) geometry of the investigated vessel zone, which is due to the design limitations of the device (the possibility of obtaining a two-dimensional (20) system of vessels), and, secondly, the lack of the possibility of dynamically adjusting the size of the narrowing of the blood vessel 29 , which is fixed in the mentioned device. Redistribution of flows in time between different pipelines in this device is not possible at all. Among the disadvantages of the proposed device, it should be mentioned the complexity of its maintenance, which is due to the use of 595 aqueous solution of Rodalon as an artificial blood substitute.

Тому задачею корисної моделі було створення фантому для ультразвукової візуалізації перерозподілу кровообігу у спланхнічних судинах для розвитку і вдосконалення знань лікарів гастроентерологів та бо абдомінальних хірургів, а також для тренування навичок доплерівського та ангіологічного УЗ-дослідження і просторової уяви фахівців УЗ діагностики про ЗО геометрію спланхнічних судин на основі сучасних технологій ЗОTherefore, the task of a useful model was to create a phantom for ultrasound visualization of redistribution of blood circulation in splanchnic vessels for the development and improvement of the knowledge of gastroenterologists and abdominal surgeons, as well as for training the skills of Doppler and angiological ultrasound examination and the spatial imagination of specialists in ultrasound diagnostics about the ZO geometry of splanchnic vessels on on the basis of modern ZO technologies

УЗ реконструкції судин у сірій шкалі та доплерівських режимах кольорового картування потоків та реєстрації спектральної доплерограми.Ultrasound of vascular reconstruction in gray scale and Doppler modes of color flow mapping and spectral Doppler registration.

Поставлена задача вирішується шляхом розробки медичного фантому-моделі для ультразвукової візуалізації бо перерозподілу кровообігу у спланхнічних судинах, який складається з камери, наприклад у формі паралелепіпеду,The task is solved by developing a medical phantom-model for ultrasound imaging of the redistribution of blood circulation in the splanchnic vessels, which consists of a chamber, for example, in the form of a parallelepiped,

заповненої оптично-прозорим тканино-еквівалентим рідким матеріалом, з двома пружними водонепроникними звукопроникними мембранами, закріпленими на стінках камери зверху і з одного боку, ЗО системи паралельно і послідовно з'єднаних трубопроводів різних діаметрів, розташованих в цій камері і під'єднаних до компресора,filled with an optically transparent tissue-equivalent liquid material, with two elastic waterproof sound-permeable membranes fixed on the walls of the chamber from above and on one side, ZO system of parallel and serially connected pipelines of different diameters located in this chamber and connected to the compressor,

ЩО забезпечує циркулювання по трубопроводах суспензії, що штучно імітує кров. Крім того, ванна обладнана регулятором просвіту магістрального трубопроводу, що йде від компресора, а три трубопроводи меншого діаметра на виході крові з них обладнані регуляторами просвіту, що Через зміни опору рідини змінюють перерозподіл потоку у всіх гілках-трубопроводах.THAT ensures the circulation of a suspension that artificially imitates blood through the pipelines. In addition, the bath is equipped with a regulator of the clearance of the main pipeline coming from the compressor, and three pipelines of a smaller diameter at the blood outlet from them are equipped with regulators of clearance that, due to changes in fluid resistance, change the flow redistribution in all pipeline branches.

Сама ЗО система трубопроводів складається з 5-х функціональних сегментів, що імітують (1) перепад 7/0 діаметра спланхнічних судин (аорта та магістральні судини) по ходу потоку крові від серця, (2) систему ЗО просторового розгалуження з 5-х трубок прямолінійної, дугоподібної, петлеподібної і спіральної будови (що імітують спланхнічні органні ніжки та позаорганні судини), (3) зону патологічного звуження кровоносної магістральної судини на прямолінійному відрізку зі б6-ти ступеневим дискретним звуженням діаметра з двох сторін судини (1-ша позиція - повна прохідність 10095; далі 96 звуження по діаметра: 2-га позиція - 3090, З-тя 7/5 позиція - 5095, 4-та позиція - 7095, 5-та позиція - 9895, б-та позиція - повна оклюзія), для точної імітації діагностично значущих доплерівських феноменів у зоні локального гемодинамічного перепаду, а також (4) у зоні розгалуження 5-ти спланхнічних судин взаємний паралельний хід 2-х гілок з прямим і зворотним рухом штучної крові в тонких трубопроводах, що імітує взаємозалежність кровообігу у одноіїменних артеріях і венах живильних органних судинних ніжок (наприклад селезінкових, ниркових) чи магістральних судин кінцівок, а також, головне, 2о (5) механізм гідравлічного плавного перерозподілу потоків крові зі змінним ступенем пропускання рідини до 3-х тонких судин-трубопроводів (від повної прохідності до повної оклюзії), що призводить до перерозподілу потоків рідини у всіх 5-ти гілках-трубопроводах (2) для імітації гемодинамічних феноменів перерозподілу спланхнічного кровообігу у фізіологічних умовах травлення та при розвитку стенозно-оклюзуючої патології абдомінальних артерій, з чим постійно стикається ангіологічне доплерівське УЗ-дослідження в реальних умовах.The ZO pipeline system itself consists of 5 functional segments that simulate (1) a 7/0 drop in the diameter of splanchnic vessels (aorta and main vessels) in the course of blood flow from the heart, (2) a ZO system of spatial branching from 5 rectilinear tubes , arc-shaped, loop-shaped and spiral structure (imitating splanchnic organ legs and extra-organ vessels), (3) the zone of pathological narrowing of the main blood vessel on a straight line segment with b6th degree discrete narrowing of the diameter on both sides of the vessel (1st position - complete patency 10095; further 96 diameter narrowings: 2nd position - 3090, 3rd 7/5th position - 5095, 4th position - 7095, 5th position - 9895, bth position - full occlusion), for accurate imitation of diagnostically significant Doppler phenomena in the zone of local hemodynamic drop, as well as (4) in the zone of branching of 5 splanchnic vessels, mutual parallel course of 2 branches with direct and reverse movement of artificial blood in thin pipelines that imitate there is the interdependence of blood circulation in the arteries and veins of the same name of the vascular pedicles of the feeding organs (for example, splenic, renal) or main vessels of the limbs, and also, most importantly, 2o (5) the mechanism of hydraulic smooth redistribution of blood flows with a variable degree of fluid transmission to 3 thin vessels- pipelines (from complete patency to complete occlusion), which leads to the redistribution of fluid flows in all 5 branches-pipelines (2) to simulate the hemodynamic phenomena of redistribution of splanchnic blood circulation in the physiological conditions of digestion and during the development of stenotic-occlusive pathology of the abdominal arteries, with which angiological Doppler ultrasound examination in real conditions is constantly encountered.

Суть корисної моделі далі розкривається за допомогою наступних креслень, на яких схематично зображений розроблений фантом, що заявляється. ноThe essence of the utility model is further disclosed with the help of the following drawings, which schematically depict the developed claimed phantom. but

Фіг.1 - загальний вигляд медичного фантому-моделі,Fig. 1 - a general view of the medical phantom model,

Фіг.2 - вертикальний розріз медичного фантому-моделі.Fig. 2 - a vertical section of a medical phantom model.

Медичний фантом-модель складається з камери (1) закріпленої на станині машинного відсіку (2), в якому Ге! зо розміщено та закріплено компресор (3), блок клапанного механізму гідравлічного плавного перерозподілу потоків штучної крові (4) зі змінним ступенем пропускання/опору проходженню рідини по трьох тонких - судинах-трубопроводах (5), зони з 5-ти трубопроводів (6). На боковій стінці моторного відсіку розташовано З ю роликові регулятори механізму гідравлічного перерозподілу потоків (7). Камера (1) складається з трьох оптично прозорих бокових панелей (8), двох панелей з отворами затягнутими непрозорими пружними водонепроникними, о зв ЗВукопроникними мембранами (9) і акустично демферованого дна (10). В камері (1) розташована ЗО система с трубопроводів, на якій закріплений регулятор просвіту магістрального трубопроводу (11), і яка сполучена з компресором (3) за допомогою шлангів (12).The medical phantom model consists of a camera (1) fixed on the machine compartment frame (2), in which Ge! a compressor (3), a block of a valve mechanism for hydraulic smooth redistribution of artificial blood flows (4) with a variable degree of permeability/resistance to the passage of liquid through three thin vessels-pipelines (5), a zone of 5 pipelines (6) is placed and fixed. On the side wall of the engine compartment there are roller regulators of the hydraulic flow redistribution mechanism (7). The chamber (1) consists of three optically transparent side panels (8), two panels with holes closed with opaque elastic waterproof membranes (9) and an acoustically damped bottom (10). In the chamber (1) there is a ZO system with pipelines, on which the regulator of the clearance of the main pipeline (11) is fixed, and which is connected to the compressor (3) by means of hoses (12).

Розроблений винахідником пристрій представляє собою камеру, наприклад, форми паралелепіпеду виконану з оптично прозорого матеріалу. Згадана камера може бути виготовлена, наприклад, з оргскла. Верхня і одна з « бокових стінок згаданої камери мають отвори, що складають, принаймні, 7095 площини цих стінок і ці отвори (7 с затягнуті пружними, водонепроникними, звукопроникними мембранами виготовленими з непрозорого матеріалу, такого як, наприклад, гума, силікон, гнучкий пластик (ленемет-шкіра), тощо. В переважному втіленні корисної )» моделі пружним водонепроникним матеріалом є гнучкий пластик (ленемет-шкіра). Вибір матеріалу обумовлений необхідністю імітації поверхні шкіри крізь яку проводиться ультразвукове сканування. У випадку більш жорсткихThe device developed by the inventor is a camera, for example, in the shape of a parallelepiped made of optically transparent material. The mentioned camera can be made, for example, of Plexiglas. The upper and one of the side walls of the mentioned chamber have holes that make up at least 7095 planes of these walls and these holes (7 s) are tightened with elastic, waterproof, sound-proof membranes made of an opaque material, such as, for example, rubber, silicone, flexible plastic (slingshot-skin), etc. In a preferred embodiment of the utility model, the resilient waterproof material is a flexible plastic (slingshot-skin). The choice of material is due to the need to imitate the surface of the skin through which ultrasound scanning is performed. In the case of more rigid

Матеріалів буде мати місце значне акустичне затухання з послабленням корисного УЗ сигналу. ко Камера кріпиться зверху до станини (моторного відсіку), де розташовані і закріплені компресор, що має ступінчатий регулятор швидкості роботи компресора, блок електричного живлення та блок клапанного механізму о гідравлічного плавного перерозподілу потоків штучної крові зі змінним ступенем пропускання рідини до трьох с тонких судин-трубопроводів.There will be a significant acoustic attenuation of the materials with a weakening of the useful ultrasound signal. The camera is attached from above to the frame (engine compartment), where the compressor is located and fixed, which has a stepped compressor speed regulator, an electric power supply unit and a valve mechanism unit for hydraulic smooth redistribution of flows of artificial blood with a variable degree of fluid transmission up to three thin vessels. pipelines.

На дно камери нанесене демпфувальне покриття, яке складається з куточкових відбивачів-розсіювачів УЗ ве випромінювання, з метою уникнення зайвих артефактів на УЗ зображенні.A damping coating is applied to the bottom of the camera, which consists of corner reflectors-scatterers of ultrasound radiation, in order to avoid unnecessary artifacts on the ultrasound image.

Ге Камера заповнена прозорим рідким тканино-еквівалентим матеріалом, що має ультразвуковий опір, що є еквівалентним опору м'яких тканин черевної порожнини. Наприклад, камера може бути заповнена водою або водним розчином гліцерину або агару або іншою прийнятною рідкою речовиною. В будь-якому випадку, ця речовина повинна бути оптично прозорою і мати ультразвуковий опір еквівалентний опору живих тканин і органів черевної порожнини. Тканино-еквівалентий матеріал може бути доповнений консервантом для перешкоджання с розмноження бактеріальної і грибкової мікрофлори.The Ge chamber is filled with a transparent liquid tissue-equivalent material, which has an ultrasound resistance that is equivalent to the resistance of the soft tissues of the abdominal cavity. For example, the chamber may be filled with water or an aqueous solution of glycerin or agar or other suitable liquid substance. In any case, this substance should be optically transparent and have an ultrasound resistance equivalent to the resistance of living tissues and organs of the abdominal cavity. The tissue-equivalent material can be supplemented with a preservative to prevent the reproduction of bacterial and fungal microflora.

У камері під кутом до дна в межах від 302 до 60» (для узгодження похибок кута при доплерографії) розташована система трубопроводів, що складається з трьох функціональних сегментів, які імітують (1) перепад бо діаметра судин по ходу потоку крові (аорта та магістральні судини), (2) систему тривимірного розгалуження з 5-х трубок прямолінійної, дугоподібної, петлеподібної і спіральної будови (що імітують органні та позаорганні спланхнічні судини), а також (3) зону патологічного звуження кровоносної магістральної судини на прямолінійному відрізку зі б--и ступеневим дискретним звуженням діаметра з двох сторін судини (1-ша позиція - повна прохідність 100905; далі 96 звуження по діаметра: 2-га позиція - ЗО9о, З-тя позиція - 50905, 4-та позиція - 65 ТО9ю, о-та позиція - 9895, б-та позиція - повна оклюзія), для точної імітації діагностично значущих доплерівських феноменів у зоні локального гемодинамічного перепаду, а також (4) у зоні розгалуження 5-ти спланхнічних судин взаємний паралельний хід 2 гілок з прямим і зворотним рухом штучної крові в тонких трубопроводах, що імітує взаємозалежність кровообігу у однойменних артеріях і венах живильних органних судинних ніжок (наприклад селезінкових, ниркових) чи магістральних судин кінцівок, а також, головне, (5) механізм гідравлічного плавного перерозподілу потоків крові зі змінним ступенем пропускання рідини до 3-х тонких судин-трубопроводів (від повної прохідності до повної оклюзії), що призводить до перерозподілу потоків рідини у всіх 5-ти гілках-трубопроводах (2) для імітації гемодинамічних феноменів перерозподілу спланхнічного кровообігу у фізіологічних умовах травлення та при розвитку абдомінальної патології. На боковій стінці моторного відсіку розташовано три роликові регулятори механізму гідравлічного плавного перерозподілу потоків 70 Крові.In the chamber at an angle to the bottom in the range from 302 to 60" (to match the angle errors during dopplerography) there is a pipeline system consisting of three functional segments that simulate (1) the difference in the diameter of blood vessels along the course of blood flow (aorta and main vessels ), (2) a three-dimensional branching system of 5 tubes of rectilinear, arcuate, loop-like, and spiral structure (imitating organ and extra-organ splanchnic vessels), as well as (3) a zone of pathological narrowing of the main blood vessel on a rectilinear segment from stepwise discrete narrowing of the diameter on both sides of the vessel (1st position - full patency 100905; further 96 diameter narrowings: 2nd position - ЗО9о, 3rd position - 50905, 4th position - 65 ТО9у, оth position - 9895, b-th position - complete occlusion), for accurate imitation of diagnostically significant Doppler phenomena in the zone of local hemodynamic drop, as well as (4) mutual parallel course in the zone of branching of 5 splanchnic vessels 2 branches with direct and reverse movement of artificial blood in thin pipelines, which simulates the interdependence of blood circulation in the arteries and veins of the same names of the feeding organ vascular legs (for example, splenic, renal) or main vessels of the limbs, and also, most importantly, (5) the mechanism of hydraulic smooth redistribution of flows of blood with a variable degree of fluid transmission to 3 thin vessels-pipelines (from complete patency to complete occlusion), which leads to redistribution of fluid flows in all 5 branches-pipelines (2) to simulate the hemodynamic phenomena of redistribution of splanchnic blood circulation in physiological conditions digestion and in the development of abdominal pathology. On the side wall of the engine compartment there are three roller regulators of the mechanism of hydraulic smooth redistribution of 70 Blood flows.

Згадані сегменти трубок виконані з проникного для ультразвукового випромінювання матеріалу і по формі імітують крупні магістральні судини і мілкі розгалужені судини із складною ЗО архітектурою, вони повторюють фізіологічний і патологічний хід спланхнічних кровоносних судин та органних судин черевної порожнини людини.The mentioned tube segments are made of material permeable to ultrasound radiation and their shape imitates large trunk vessels and shallow branched vessels with complex ZO architecture, they repeat the physiological and pathological course of splanchnic blood vessels and organ vessels of the human abdominal cavity.

На підводящому магістральному відрізку трубопроводу розташовано регулятор просвіту трубопроводу з двома /5 ручками керування виведеними на обидві бокові поверхні камери пристрою. За допомогою цього регулятора можна змінювати товщину просвіту згаданого трубопроводу і відповідно моделювати різний ступінь звуження спланхнічної кровоносної судини інтра- та екстравазальним патологічним процесом.On the supply main section of the pipeline, there is a pipeline clearance regulator with two /5 control knobs located on both side surfaces of the device chamber. With the help of this regulator, it is possible to change the thickness of the lumen of the mentioned pipeline and, accordingly, simulate the different degree of narrowing of the splanchnic blood vessel by intra- and extravasal pathological process.

На відводящому кінці системи з п'яти трубопроводів, на виході їх з камери до моторного відсіку розташований регулятор просвіту виходу з трьох тонких трубопроводів з окремими для кожного трубопроводу 2о ручками керування, виведених на одну з бокових поверхонь моторного відсіку-станини пристрою. За допомогою цього комплексу з трьох регуляторів можна змінювати величину просвіту виходу рідини зі згаданих трубопроводів і відповідно моделювати різний ступінь опору/прохідності в системі спланхнічних кровоносних судин, що лежить в основі фізіологічного механізму перерозподілу кровопостачання абдомінальних органів та впливи патологічних процесів на цей механізм. Блок регуляції перерозподілу кровообігу може бути виконано з металу, переважно з ов алюмінію чи латуні, оскільки повинен витримувати значні змінні механічні навантаження і гарантувати герметичність. ноAt the outlet end of the system of five pipelines, at their exit from the chamber to the engine compartment, there is a regulator of the exit clearance from three thin pipelines with separate 20 control knobs for each pipeline, located on one of the side surfaces of the engine compartment-bed of the device. With the help of this complex of three regulators, it is possible to change the amount of clearance of the liquid exit from the mentioned pipelines and, accordingly, to model the different degree of resistance/passability in the system of splanchnic blood vessels, which is the basis of the physiological mechanism of redistribution of blood supply to the abdominal organs and the effects of pathological processes on this mechanism. The blood circulation redistribution control unit can be made of metal, preferably aluminum or brass, as it must withstand significant variable mechanical loads and guarantee tightness. but

Система трубопроводів може бути виконана з будь-якого придатного матеріалу проникного для ультразвукового випромінювання, наприклад, трубки можуть бути виконані з поліетилену, прозорої силіконової гуми і інших полімерних матеріалів. В переважному втіленні корисної моделі трубки виконано з прозорої Ге!The pipeline system can be made of any suitable material permeable to ultrasonic radiation, for example, the tubes can be made of polyethylene, transparent silicone rubber and other polymer materials. In the preferred embodiment of the useful model, the tube is made of transparent Ge!

Зо силіконової гуми. Діаметр і товщина цих трубок не є критичними параметрами, але вона є різною для імітування різних судин і руху по них крові в межах від 2 до 25мм. -From silicone rubber. The diameter and thickness of these tubes are not critical parameters, but it is different to simulate different vessels and the movement of blood along them in the range from 2 to 25 mm. -

Система трубопроводів за допомогою шлангів під'єднана до компресору, за допомогою якого через систему Му безперервно прокачується штучна кров, що являє собою водну суспензію неорганічного оксиду з розміром часточок 5-30 мікрон. Швидкість прокачування крові становить від 10 до 14Осм З/с і може корегуватись за о допомогою ступінчатого регулятору на компресорі. Напрямок руху штучної крові не є критичним параметром і с ніяким чином не впливає на одержувані результати. Розміри часточок суспензії обумовлені відповідністю розмірам еритроцитів крові, що забезпечують приблизно 9595 ультразвукового доплерівського сигналу крові і які мають розмір приблизно 7 мікрон. Для попередження зсідання суспензії вона додатково містить систему ПАВ (поверхнево-активних речовин), що перешкоджають осіданню і злипанню часточок суспензії. Крім того, суспензія « 70 Містить консервант для перешкоджання розвитку бактеріальної і грибкової мікрофлори в штучній крові. шеThe pipeline system is connected to the compressor by means of hoses, with the help of which artificial blood, which is an aqueous suspension of inorganic oxide with a particle size of 5-30 microns, is continuously pumped through the Mu system. The speed of blood pumping is from 10 to 14Osm Z/s and can be adjusted with the help of a step regulator on the compressor. The direction of movement of artificial blood is not a critical parameter and does not affect the obtained results in any way. The size of the particles of the suspension is determined by matching the size of erythrocytes of blood, which provide approximately 9595 ultrasonic Doppler signal of blood and which have a size of approximately 7 microns. To prevent the suspension from settling, it additionally contains a system of surfactants (surfactants) that prevent the suspension particles from settling and sticking together. In addition, suspension « 70 Contains a preservative to prevent the development of bacterial and fungal microflora in artificial blood. what

Гані Також фантом-модель обладнана чотиригранною ширмою, виконаною з непрозорого матеріалу, що надівається коли цього вимагає процес тренування на камеру і перешкоджає прямому попередньому візуальному і» аналізу вмісту камери. Ця ширма перешкоджає і попередньому ознайомленню осіб, що тренуються на доплерівському фантомі, з інформацією про те, яка система тонких спланхнічних трубопроводів задіяна вGhani Also, the phantom model is equipped with a four-sided screen made of opaque material, which is put on when the process of training on the camera requires it and prevents direct preliminary visual and" analysis of the contents of the camera. This screen also prevents the preliminary familiarization of persons training on the Doppler phantom with information about which system of thin splanchnic pipelines is involved in

Конкретний момент механізмом імітації перерозподілу спланхнічного кровообігу, а також із ступенем стенозу ко магістрального трубопроводу (визначення феномену локального гемодинамічного перепаду).A specific moment by the mechanism of imitation of the redistribution of splanchnic blood circulation, as well as with the degree of stenosis of the main pipeline (determination of the phenomenon of local hemodynamic drop).

Далі описується принцип роботи розробленого медичного фантому-моделі для ультразвукової візуалізації о перерозподілу кровообігу у спланхнічних судинах. ос Після ввімкнення компресора фантому і початку руху штучної крові по системі трубопроводів лікар-викладач демонструє гастроентерологу чи хірургу геометрію розподілу спланхнічного кровообігу і можливості її зміни при е підвищенні опору в тому чи іншому судинному басейні чи органі, в іншій ситуації оператор-викладач УЗД моделює (Че) перерозподіл кровообігу у трубопроводах спланхнічних судин З-ма роликовими регуляторами механізму гідравлічного плавного перерозподілу потоків крові, виведеними на бокову стінку моторного відсіку та/або ступінь звуження магістральної судини за допомогою 2-х роликових регуляторів, що розташовано на бокових стінках камери, одягає захисну кожух-ширму на камеру і пропонує особі, що проходить тренування провести ультразвукове сканування моделі кровоносних судин в трьох площинах, Через обидві акустично-прозорі с мембрани. При цьому лікарю-стажеру УЗД необхідно одержати тривимірну модель спланхнічних судин досліджуваної зони, визначити взаєморозташування трубопроводів різного діаметра, як моделі аорти і спланхнічних кровоносних судин і зробити висновок про наявність локального гемодинамічного перепаду і ступінь бо стенозу судини. Потім йому треба визначити перерозподіл кровообігу поміж тонких трубопроводів-моделей спланхнічних судин, опір в яких викладач може динамічно регулювати аж до виключення окремих з кровообігу.Next, the principle of operation of the developed medical phantom model for ultrasound imaging of redistribution of blood circulation in splanchnic vessels is described. After turning on the phantom compressor and starting the movement of artificial blood through the pipeline system, the doctor-teacher demonstrates to the gastroenterologist or surgeon the geometry of the distribution of splanchnic blood circulation and the possibility of its change when resistance increases in one or another vascular pool or organ, in another situation, the operator-teacher simulates ultrasound ( Che) redistribution of blood circulation in the pipelines of splanchnic vessels With roller regulators of the mechanism of hydraulic smooth redistribution of blood flows, placed on the side wall of the engine compartment and/or the degree of narrowing of the main vessel with the help of 2 roller regulators located on the side walls of the chamber, wears a protective casing-screen on the camera and offers the person undergoing training to conduct an ultrasound scan of the model of blood vessels in three planes, through both acoustically transparent membranes. At the same time, the ultrasound trainee doctor needs to obtain a three-dimensional model of the splanchnic vessels of the studied area, determine the mutual location of pipelines of different diameters, as models of the aorta and splanchnic blood vessels, and draw a conclusion about the presence of a local hemodynamic difference and the degree of stenosis of the vessel. Then he needs to determine the redistribution of blood circulation between thin pipelines-models of splanchnic vessels, the resistance in which the teacher can dynamically adjust up to the exclusion of some from the blood circulation.

Після одержання всіх цих результатів лікарю з УЗД, що проходить тестування, дозволяють зняти ширму і візуально ознайомитись з реальним розташуванням системи трубопроводів, їх прохідності і задіяності у кровообігу і порівняти її з одержаною тривимірною УЗ картиною ангіоархітектоніки, зі схемою перерозподілу 65 спланхнічного кровообігу по гілках-трубопроводах, а також ступенем звуження кровоносної судини (локальним гемодинамічним перепадом (Фіг.3), реверберацією (Фіг.4)).After receiving all these results, the ultrasound doctor who is undergoing testing is allowed to remove the screen and visually familiarize himself with the real location of the pipeline system, their patency and involvement in blood circulation and compare it with the obtained three-dimensional ultrasound picture of angioarchitectonics, with the scheme of redistribution of 65 splanchnic blood circulation by branches - pipelines, as well as the degree of blood vessel narrowing (local hemodynamic drop (Fig. 3), reverberation (Fig. 4)).

Як показали експериментальні дослідження, а також на основі відгуків фахівців з ультразвукової діагностики, винахідник зробив висновки: розроблений пристрій дозволяє одержати точну тривимірну модель досліджуваної зони судин завдяки забезпеченню можливості проведення УЗ сканування в трьох перпендикулярних площинах, а також покращити орієнтування і навички фахівців з УЗД при встановленні факту і ступеня перерозподілу спланхнічного кровообігу, діагнозу недостатнього кровопостачання (ішемії) органів черевної порожнини і стенозування спланхнічних органних та магістральних судин.As shown by experimental studies, as well as based on the feedback of specialists in ultrasound diagnostics, the inventor made conclusions: the developed device allows you to obtain an accurate three-dimensional model of the investigated vascular zone thanks to the provision of the possibility of conducting ultrasound scanning in three perpendicular planes, as well as to improve the orientation and skills of ultrasound specialists when establishment of the fact and degree of redistribution of splanchnic blood circulation, diagnosis of insufficient blood supply (ischemia) of abdominal organs and stenosis of splanchnic organ and trunk vessels.

Точно відомий діаметр судини та покрокове управління швидкістю проходженню спеціальної суспензії, що імітує потік часточок крові, дозволяє вивчати різні патологічні феномени (локальний геодинамічний перепад, турбуленцію, аляйзинг, реверберацію,Precisely known vessel diameter and step-by-step control of the speed of passage of a special suspension imitating the flow of blood particles allows studying various pathological phenomena (local geodynamic drop, turbulence, aliasing, reverberation,

7/0 Вплив зміни геометрії потоку на сонографічні дані), а прозорість стінок та середовища фантому гарантують відстрочений візуальний аналіз та самоконтроль УЗ фахівцю за результатами реконструкції УЗ зображень судин фантому та гемодинамічних феноменів.7/0 Influence of flow geometry changes on sonographic data), and the transparency of the walls and environment of the phantom guarantee a delayed visual analysis and self-monitoring of the ultrasound specialist based on the results of the reconstruction of ultrasound images of the phantom vessels and hemodynamic phenomena.

Важливим корисним результатом фантому-моделі є можливість підвищити уяву лікарів УЗД, гастроентерологів і абдомінальних хірургів про механізми фізіологічного та патологічного регулювання перерозподілу спланхнічного кровообігу за рахунок змін судинного опору.An important useful result of the phantom model is the opportunity to increase the imagination of ultrasound doctors, gastroenterologists and abdominal surgeons about the mechanisms of physiological and pathological regulation of redistribution of splanchnic blood circulation due to changes in vascular resistance.

Claims

The formula of the invention

1. Medical phantom model for ultrasound visualization of redistribution of blood circulation in the splanchnic houses, consisting of a chamber filled with optically transparent tissue-equivalent material, with two elastic, waterproof, sound-absorbing membranes fixed on top and on one side of the chamber, as well as a piping system , located in this chamber and connected to a compressor that ensures the circulation of artificial blood through the system, which is characterized by the fact that the chamber is equipped with a block regulating the degree of resistance to the movement of blood in pipelines to simulate the redistribution of splanchnic blood circulation, and the three-dimensional pipeline system consists of a segment, which simulates the difference in the diameter of blood vessels along the course of the blood flow (aorta and main vessels), a segment which simulates a 3-way branching system of 5 tubes of a straight, arcuate, loop-like and - spiral structure (which simulates splanchnic organ and extra-organ vessels), a segment which simulates a zone with a b-stage regulator of a two-sided disc gradual narrowing (stenosis) of the lumen of the pipeline (from complete patency to complete occlusion), to simulate Doppler phenomena in the zone of local hemodynamic ozo difference, a segment that simulates in the zone of branching of 5 splanchnic vessels the mutual parallel course of two branches with direct and reverse movement artificial blood in thin pipelines and the interdependence of blood circulation in the arteries and veins of the same name of the feeding organ vascular legs or main vessels of the limbs, a segment that imitates the mechanism of hydraulic smooth redistribution of blood flows with a variable degree of fluid permeability to 3 thin vessels-pipelines (from complete patency to complete occlusion), which leads to the redistribution of 2 fluid flows in all 5 branches-pipelines to simulate the hemodynamic phenomena of redistribution of splanchnic blood flow under physiological conditions of digestion and during the development of stenotic-occlusive pathology of the abdominal arteries, which is encountered by angiological Doppler ultrasound examination .

2. Medical phantom according to point 1, which is characterized by the fact that the hard walls of the chamber are made of optically transparent and soundproof material. "20 Z.

Medical phantom according to item 71, characterized in that the membranes of the chamber wall for ultrasound scanning are made of elastic opaque material that transmits ultrasound radiation. 1"

4. The medical phantom according to point 1, which is characterized by the fact that the camera is fixed on the frame of the motor compartment, which contains a compressor, which has a step regulator of the speed of pumping artificial blood, a power supply unit. d)

5. The medical phantom according to point 1, which differs in that the motor compartment also includes a mechanism for hydraulic smooth redistribution of blood flows with a variable degree of permeability/resistance to passage ("in liquid to 3 thin vessels-pipelines (from complete patency to complete occlusions), for the imitation of sl hemodynamic phenomena during the redistribution of splanchnic blood flow.

6. The medical phantom according to point 1, which differs in that on the side wall of the motor compartment - there are three roller regulators of the mechanism of hydraulic smooth redistribution of blood flows with a variable He level of transmission/resistance to the passage of liquid.

7. The medical phantom according to item 71, which differs in that it has in the branching zone of 5 splanchnic vessels, the mutual parallel course of two branches with direct and reverse movement of artificial blood in thin pipelines, which simulates the interdependence of blood circulation in the arteries and veins of the same name of the feeding organs vascular legs or main vessels of the limbs.

c 8. The medical simulator according to point 1, which is characterized by the fact that the pipeline system has a main line with a difference in the diameters of the vessel lumen along the blood flow, imitating the aorta and splanchnic main vessels.

9. Medical simulator according to point 1, which is characterized by the fact that the pipeline system has a zone of variable narrowing of the main blood vessel on a straight line segment with a smooth variable degree of diameter narrowing on both sides of the vessel (from complete patency to complete occlusion), to simulate Doppler phenomena in the zone of local hemodynamic drop.

10. The medical phantom according to point 1, which is characterized by the fact that on 2 opposite side walls of the chamber there are 2 roller regulators of variable narrowing of the main blood vessel on a 65 straight line segment with a smooth variable degree of narrowing diameter on both sides of the vessel.

11. Medical phantom according to point 1, which is characterized by the fact that the pipelines are made of a material permeable to ultrasound radiation.

12. Medical phantom according to point 1, which is characterized by the fact that the artificial blood pumped through the pipeline is a suspension of inorganic oxide with a particle size of 5-30 microns, resistant to settling.

13. Medical phantom according to item 1, which is characterized in that the pumped liquid also contains a preservative.

14. The medical phantom according to item 1, characterized in that the transparent tissue-equivalent material that fills the chamber has an ultrasound resistance that is equivalent to the resistance of the tissues of the abdominal cavity.

15. Medical phantom according to item 1, characterized in that the simulator also includes a cover-screen, 7/0 Made of an opaque material that is worn over the cameras and prevents the preliminary visual analysis of the contents of the camera by the trainee doctor conducting the ultrasound scan. what with (o) « iv) «c) s - i» ime) («c) 1 sh» 3e) 60 b5