Универсальный тренажер для обучения допплерометрии, пункции и катетеризации сосудов под ультразвуковым контролем Российский патент 2020 года по МПК G09B23/28 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для обучения врачей анестезиологов, реаниматологов, сосудистых хирургов и студентов допплерометрии, пункции и катетеризации сосудов под ультразвуковым контролем.

Известные сосудистые тренажеры [1-5] для тренировки хирургического доступа к венам и артериям позволяют вводить в имитатор кровеносного сосуда катетер и выполнять пункцию под ультразвуковым контролем. К особенностям сосудистых тренажеров относятся:

а) реалистичная искусственная, имитирующая структуру человеческого тела самоуплотняющаяся ткань, которая не оставляет визуализированных следов от иглы;

б) анатомически правильные фантомы туловища и конечностей;

в) имитатор крови на водной основе;

г) возможное наличие ручного насоса, позволяющего имитировать биение артериального пульса;

д) возможность произвести пункцию и катетеризацию сосудов [1-5].

Для совместного использования с фантомом рекомендован ультразвуковой сканер, оснащенный линейным высокочастотным датчиком 5,0-12 Мгц [4].

Известные тренажеры способствуют развитию навыков ультразвуковой визуализации кровеносных сосудов (артерии и вены) с возможностью внутрисосудистого доступа для пункции или установки катетера. Сменные комплекты тканей позволяют множество раз проводить пункционные вмешательства [5].

К недостаткам известных тренажеров относится ограничение возможности проведения допплеровского сканирования для приобретения навыков определения количественных показателей кровотока.

В качестве прототипа выбран тренажер [1] с венозным симулятором, предназначенный для тренировки пункции и катетеризации следующих вен: подключичной, внутренней яремной и других магистральных вен. Имитатор позволяет вводить катетер и в реальном времени проводить ультразвуковые исследования. Известный тренажер [1] включает: блок для ультразвукового исследования, выполненный из искусственной ткани, имитирующей структуру человеческого тела; искусственную кровь на водной основе; имитаторы кровеносных сосудов; емкость с искусственной кровью; ручной насос, позволяющий имитировать биение артериального пульса [1].

К недостаткам известных тренажеров относится отсутствие возможности проведения допплеровского сканирования с определением количественных показателей кровотока: диаметр сосуда; пиковую систолическую и конечную диастолическую скорость кровотока; систолодиастолический коэффициент. Измерение перечисленных показателей производится программным обеспечением ультразвукового сканера. По этим данным можно рассчитать дополнительные параметры: площадь поперечного сечения сосуда (S), см², S=πD²/4; среднюю линейную скорость кровотока (Vcp), см/с, Vcp= (Vs+Vd)/2; объемную скорость кровотока (Qcp), мл/мин, Qcp= S·Vcp·60 [6, 7].

Задачей предложенного технического решение является: разработка конструкции тренажера для устранения недостатков прототипа.

На фиг. 1 блок-схема универсального тренажера для обучения допплерометрии, пункции и катетеризации сосудов под ультразвуковым контролем.

На фиг. 2 схема ориентировки имитаторов кровеносных сосудов в блоке для ультразвукового исследования.

Универсальный тренажер для обучения допплерометрии, пункции и катетеризации сосудов под ультразвуковым (далее универсальный тренажер) контролем содержит блок для ультразвукового исследования 1 (фиг. 1), выполненный из искусственной ткани 2, имитирующей структуру человеческого тела. В блок для ультразвукового исследования 1 введены имитаторы кровеносных сосудов 3 с разным диаметром и последовательно соединенные в единую сосудистую систему 4 со встречным направлением тока искусственной крови в соседствующих кровеносных сосудах 3 (фиг. 2). Начальная часть 5 сосудистой системы 4 посредством штуцера 6, выходящего из блока для ультразвукового исследования 1, трубопроводом 7 соединена со штуцером 8 выхода роторного насоса 9 (фиг. 1 и 2). Конечная часть 10 сосудистой системы 4 посредством штуцера 11, выходящего из блока для ультразвукового исследования 1, трубопроводом 12 соединена со штуцером 13 емкости 14 для искусственной крови 15 (фиг.1 и 2). Емкость 14 для искусственной крови 15 посредством трубопровода 16 соединена со штуцером 17 входа роторного насоса 8 (фиг. 1). При включении роторного насоса 8 через трубопровод 16 и штуцера 17 искусственная кровь 15 из емкости 14 всасывается в эластичный шланг 18 роторного насоса 8, помещенного в трек 19 корпуса 20 роторного насоса 8, и прижимными роликами 21 искусственная кровь 15 нагнетается через трубопровод 7 в сосудистую систему 4 блока для ультразвукового исследования 1 (фиг. 1). В процессе работы роторного насоса 8 в имитаторах кровеносных сосудов 3 сосудистой систему 4 искусственный кровоток идентичен естественному и может быть регистрирован при допплеровском сканировании. Объем циркулирующей искусственной крови 15 регулируется блоком 22, за счет увеличения или уменьшения скорости вращения ротора 23, оснащенного прижимными роликами 21 (фиг. 1). Емкость 14 снабжена воздушной ловушкой 24 с выходным патрубком 25 для удаления излишнего воздуха и возможности "заправки" сосудистой системы 4 искусственной кровью 15 (фиг. 1).

В качестве искусственной крови 15 применен раствор высокомолекулярного декстрана, например, Полиглюкин, который является кровезаменителем и представляет гиперосмотический раствор с осмолярностью 0,34-0,37 ммоль/кг. Искусственная кровь 15 окрашена нейтральным красным (класс по Соlour Index 2-е издание, ВR № 50040), имитирующим цвет натуральной крови.

Последовательность этапов при использовании Универсальный тренажер для обучения допплерометрии, пункции и катетеризации сосудов под ультразвуковым контролем

Последовательность работы на универсальном тренажере включает несколько этапов.

На первом этапе осваивается методика визуализации сосудов в режиме серой шкалы. Для этого необходимо знать, что сосуд при ультразвуковом изображении имеет вид трубчатой структуры с эхогенными стенками. Нужно оценить качественные параметры сосуда: его положение, геометрию, состояние стенки, состояние просвета и окружающих тканей, для артериальных сосудов важно визуально оценить пульсацию. Также необходимо разобраться с основами ультразвуковой навигации: право-лево, верх-низ, дальше-ближе, усвоить значение соответствующих настроек ультразвукового сканера.

На втором этапе необходимо научиться допплеровским методикам. В режиме цветового допплеровского картирования необходимо изучить назначение цветовой картограммы потока крови, освоить настройки сканера для оптимизации изображения потока крови в режиме цветового картирования и импульсных режимах, научиться выполнять запись кривой кровотока и рассчитывать количественные показатели гемодинамики.

На третьем этапе обучения требуется освоить основы эхонавигации. Для этого необходимо научиться вводить иглу в блок для ультразвукового исследования 1, ориентированную определенным образом по отношению к ультразвуковому датчику (до длинной и короткой оси), чтобы получить изображение хода иглы на экране сканера, освоить угол введения иглы, расстояние до датчика, метод треугольников, метод перемещения датчика относительно иглы, метод изменения наклона иглы относительно датчика и др.

После освоения этого этапа проводить обучение пункции сосуда, расположенного внутри блока для ультразвукового исследования 1, под ультразвуковым контролем по длинной и короткой оси сосуда. Для усложнения задачи можно использовать различные по толщине и длине иглы, а также наборы для катетеризации. После освоения пункции нужно перейти к методике катетеризации сосуда под контролем эхонавигации. При этом необходимо стремиться выполнить катетеризацию стилет-катетерным методом и по проводнику (по Сельдингеру).

Положительный эффект при использовании универсального тренажера

Универсальный тренажер позволяет освоить практические навыки допплерометрии, пункции и катетеризации сосудов под ультразвуковым контролем. При проведении допплеровского сканирования можно изменять скорость вращения ротора 23 для сравнительного определения количественных показателей интенсивности кровотока: диаметр сосуда (D), см; систолическую линейную скорость кровотока (Vs), см/с; диастолическую линейную скорость кровотока (Vd), см/с; систоло-диастолический коэффициент (S/D). Измерение перечисленных показателей производится программным обеспечением ультразвукового сканера. По этим данным можно рассчитать дополнительные параметры: площадь поперечного сечения сосуда (S), см², S=πD²/4; среднюю линейную скорость кровотока (Vcp), см/с, Vcp= (Vs+Vd)/2; объемную скорость кровотока (Qcp), мл/мин, Qcp= S·Vcp·60.

Источники информации, принятые во внимание:

1. https://mirmanekenov.ru/тренажер-грудной-клетки-для-катетеризации-вен-система-centralineman

2. https://www.3bscientific.ru/тренажер-ультразвукового-исследования- sonotrain-модель-вен-1019637-p120-3b-scientific,p_1397_27465.html

3. https://mirmanekenov.ru/тренажер-для-вв-и-катетеризации-периферических-вен-при-помощи-узи

4. http://germesrf.com/catalog/simulyatsionnye-tekhnologii/Practicheskaya-otrabotka-navikov/544

5. https://spb-maneken.ru/katalog/trenazhery_inektsiy/

6. Лелюк В.Г., Лелюк С.Э. Ультразвуковая ангиология. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва: Реальное время, 2003. – 336 с.

7. Ультразвуковая допплеровская диагностика в клинике / под ред. Ю.М. Никитина, А.И. Труханова. – М.: МИК, 2004. – 496 с.

Проректор по научной работе и инновационному развитию, доктор медицинских наук, профессор Сучков И.А.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для обучения врачей анестезиологов, реаниматологов, сосудистых хирургов и студентов допплерометрии, пункции и катетеризации сосудов под ультразвуковым контролем. Универсальный тренажер включает ультразвуковой блок с имитаторами кровеносных сосудов, начальная часть которых соединена с выходом роторного насоса, а конечной часть - с емкостью для искусственной крови, которая соединена с входом роторного насоса. Емкость для искусственной крови снабжена воздушной ловушкой с выходным патрубком для удаления излишнего воздуха и для заправки сосудистой системы искусственной кровью - раствором высокомолекулярного декстрана. Технический результат состоит в обеспечении освоения практических навыков допплерометрии, пункции и катетеризации сосудов под ультразвуковым контролем. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Универсальный тренажер для обучения допплерометрии, пункции и катетеризации сосудов под ультразвуковым контролем, включающий ультразвуковой блок из ткани, имитирующей структуру человеческого тела, искусственную кровь, имитаторы кровеносных сосудов, емкость с искусственной кровью и ручной насос, отличающийся тем, что в ультразвуковом блоке имитаторы кровеносных сосудов последовательно соединены в единую сосудистую систему, начальная и конечная части которой оснащены штуцерами, причем штуцер начальной части соединен посредством трубопровода с выходом роторного насоса, а штуцер конечной части посредством трубопровода соединен с емкостью для искусственной крови, которая посредством трубопровода соединена с входом роторного насоса, кроме этого, емкость для искусственной крови снабжена воздушной ловушкой с выходным патрубком для удаления излишнего воздуха и для заправки сосудистой системы искусственной кровью, которая представлена раствором высокомолекулярного декстрана, например Полиглюкином, с осмолярностью 0,34-0,37 ммоль/кг.

2. Универсальный тренажер по п. 1, отличающийся тем, что искусственная кровь окрашена нейтральным красным, имитирующим цвет натуральной крови.

3. Универсальный тренажер по п. 1, отличающийся тем, что объем циркулирующей искусственной крови в сосудистой системе регулируется блоком скорости вращения ротора, оснащенного прижимными роликами.

4. Универсальный тренажер по п. 1, отличающийся тем, что имитаторы кровеносных сосудов имеют неодинаковый диаметр и ориентированы в ультразвуковом блоке со встречным направлением потока искусственной крови.