Модель носовой перегородки и способ ее производства Российский патент 2021 года по МПК G09B23/28 

Область техники

[0001] Изобретение относится к технологиям моделирования в медицине, в частности к моделированию носовой перегородки для обучения методике выполнения септопластики и освоения хирургических навыков, необходимых для проведения оперативного вмешательства в носовую перегородку.

Уровень техники

[0002] В настоящее время основной медицинской проблемой, связанной с моделированием оперативного вмешательства на носовой перегородке как во врачебных, так и в образовательных целях, является невозможность подготовки к предстоящему оперативному вмешательству вследствие отсутствия оборудования (устройств), имеющих возможность моделировать носовую перегородку конкретного пациента. Отсутствие возможности отработки предстоящего оперативного вмешательства резко повышает риск необратимой хирургической ошибки.

[0003] Каждая из деформаций носовой перегородки является индивидуальной, требующей собственного подхода и тактики проведения оперативного вмешательства. На данный момент отсутствует методика и оборудование, позволяющие отработать предстоящее оперативное вмешательство на симуляционной модели.

[0004] Из уровня техники известно техническое решение по патенту №RU2637037 на изобретение «Способ электропротезирования носа» (заявка: 2016121801, дата публикации: 29.11.2017 г., МПК: A61F 2/50), раскрывающему способ эктопротезирования носа, который заключается в получении оптического изображения головы пациента путем сопоставления графических файлов лицевого сканирования и компьютерной томографии в цифровом модуле CAD/САМ системы, моделировании на полученном оптическом изображении головы носа по параметрам, учитывающим принципы гармонии и симметрии, изображение модели носа согласовывают с пациентом, после чего фрезеруют из воска, далее восковую конструкцию примеряют и согласовывают с пациентом эстетические аспекты, проведении операции по установке скуловых имплантатов в костную ткань скуловой кости, проходящих симметрично с двух сторон, у основания грушевидного отверстия в толще альвеолярного отростка верхней челюсти через верхнечелюстные синусы с окончательной фиксацией в теле скуловой кости, с одномоментной фиксацией формирователей десны, обращенных в полость носа, дальнейшей винтовой фиксации абатментов и фиксации в абатменты, через семь дней после операции, армирующего элемента, обеспечивающего дальнейшую фиксацию протеза носа, представленного в виде проволоки из титанового сплава, соединяющей абатменты и имеющей изгиб, параллельный средней горизонтальной линии лица, проходящий посередине грушевидного отверстия, на котором посредством лазерной пайки фиксирован магнитный элемент, получении функционального оттиска индивидуальной ложкой, предварительно изготовленной из полимера методом компьютерного фрезерования цифрового прототипа, моделированного на оптическом изображении головы, с условием прикрытия границ дефекта носа на 3 мм по периметру, уточнении границ ранее изготовленной модели носа на гипсовой модели, полученной по указанному функциональному оттиску с фиксацией ответного разнополюсного магнитного элемента, в проекции, установленного на ретенционном элементе, фиксированном на скуловых имплантатах, дублировании воскового прототипа носа с магнитным элементом силиконовой массой, замещении воска на силоксановый каучук, предварительно подобранный по цвету и прозрачности, индивидуализации красителями, фиксации готового протеза пациенту.

[0005] Данное техническое решение не обеспечивает заявляемый результат. Модель формируется за счет сопоставления графических файлов лицевого сканирования и компьютерной томографии. При моделировании на полученном оптическом изображении головы носа осуществляется по параметрам, учитывающим принципы гармонии и симметрии, изображение модели носа согласовывают с пациентом. Данное решение не позволяет создать копию модели носовой перегородки объекта.

[0006] Из уровня техники известен источник литературы А.И.Морозов, проф. В.С.Козлов «Применение трехмерных компьютерных моделей полости носа в ринологии» («Вестник оториноларингологии №2, 2010 г.), который описывает формирование трехмерной виртуальной модели полости носа, позволяющей строить любые виды деформации перегородки носа, а также варианты анатомических изменений структуры носовых раковин. Имеется возможность отображать этапы хирургического вмешательства посредством рисования компьютерной мышью.

[0007] Однако, в представленном аналоге деформация перегородки носа задается искусственно, что не позволяет считать ее точной копией фактически моделируемой носовой перегородки конкретно взятого человека, а также в последствие отработать порядок действий при оперативном вмешательстве. Также данный аналог не раскрывает способ создания виртуальной модели на основе данных, полученных по результату томографии.

[0008] Из уровня техники известно техническое решение по патенту №RU2484537 на изобретение «Способ подготовки к пластическому закрытию перфорации перегородки носа с применением плоскостного шаблона» (заявка: 2012112294, дата публикации: 10.06.2013 г., МПК: G09B 23/28, A61B 17/24), который раскрывает способ моделирования операции по пластическому закрытию перфорации перегородки носа, отличающийся тем, что на плоскостной шаблон, содержащий векторные линии с характеристиками длины, полученными в результате математической обработки массива компьютерных томограмм, по результатам измерений, проводимых в трех плоскостях, а именно вектор, проведенный вдоль основания перегородки носа от внутреннего конца твердого неба до края носовой ости, и отходящие от него под прямым углом линии из точки на уровне переднего конца нижней носовой раковины, точки на уровне границы передней и средней трети нижней носовой раковины, точки на уровне границы средней и задней трети нижней носовой раковины и точки края твердого неба экстраполируют размеры и расположение перфорации, после чего определяют этапность операции и объем необходимой ткани, расположения мукоперихондрия и мукопериоста, которые используют в формировании педикулярных лоскутов для закрытия перфорации.

[0009] Недостатком данного технического решения является формирование модели за счет векторных линий в плоскостном шаблоне, из-за этого полученная модель не применима для моделирования носовой перегородки с последующим ее изготовлением и отображает только наружные послеоперационные изменения или текущее расположение носа.

[0010] Из уровня техники известен тренажер для ринохирургии «S.I.M.O.N.T.» (https://germesrf.com/catalog/simulyatsionnye-tekhnologii/Chelyustno-licevaya-hirurgiya/273), который содержит опору, устройство фиксации, сменную модель головы человека, перегородку носа, при этом, лицевая часть тренажера является сменной. Данный тренажер создан для обучения эндоскопическим навыкам выполнения хирургических вмешательств на околоносовых пазухах.

[0011] Недостатком данного аналога является не соответствие анатомическому строению перегородки носа человека; перегородка носа не повторяет различные типы деформации, которые могут встречаться у человека; себестоимость данного тренажера является крайне высокой.

[0012] Ближайшим аналогом является техническое решение по патенту №RU2691517 на изобретение «Модель перегородки носа симулятора для освоения мануальных навыков в ринохирургии» (заявка: 2018118942, дата публикации: 14.06.2019 г., МПК: G09B 23/28), которое раскрывает модель перегородки носа симулятора для освоения мануальных навыков в ринохирургии, выполненную с возможностью закрепления по периферии в модели каркаса носа симулятора, содержащая остов, имитирующий костно-хрящевой скелет перегородки носа с деформацией перегородки, выполненный из упругопластичного полимерного материала, и покрытый с двух сторон имитирующим мукоперихондрий перегородки носа слоем полимерного материала, при этом остов выполнен перфорированным, а полости перфораций остова заполнены материалом слоя, имитирующего мукоперихондрий перегородки носа, и формируют перемычки, соединяющие противоположные его слои.

[0013] Недостатком данного технического решения является использования ограниченного количества типовых 7 возможных вариантов деформации носовой перегородки, предложенной Ranko Mladina (Mladina R. The role of maxillary morphology in the development of pathological septal deformities // Rhinology. - 1987. - Vol. 25. - P. 199-205.). Данное ограничение не позволяет также провести подготовку к ринохирургической операции, отработав порядок действий с особенностями строения носовой перегородки конкретно взятого объекта. Отсутствие элемента имитации наружного носа не способствует достижению заявляемого технического результата, заключающегося в повышении эффективности моделирования носовой перегородки.

Сущность изобретения

[0014] Задачей настоящего изобретения является создание симуляционной модели для обучения методике выполнения септопластики и освоения хирургических навыков, необходимых для проведения оперативного вмешательства в носовую перегородку.

[0015] Технический результат заключается в повышении точности моделирования носовой перегородки, в том числе внутренней полости носовой перегородки, с последующим созданием достоверной материальной модели носовой перегородки, соответствующей реальной носовой перегородке человека.

[0016] Технический результат достигается системой имитации носовой перегородки, состоящей из устройства фиксации, на котором установлен фиксатор перегородки носа с эластичным наружным носом и сменной модели носовой перегородки, при этом способом производства системы имитации носовой перегородки заключается в получении исходных данных с помощью проведения томографии носовой перегородки и придаточных пазух объекта, обработке исходных данных томографии для получения фасетной модели сменной модели носовой перегородки, обработке фасетной модели сменной модели носовой перегородки для получения твердотельной модели носовой перегородки, изготовлении сменной модели носовой перегородки на основании полученной твердотельной модели носовой перегородки, закреплении фиксатора перегородки носа с эластичным наружным носом и сменной модели носовой перегородкой на устройстве фиксации.

[0017] Сменная модель носовая перегородка может быть выполнена из полимерного материала, при этом перегородка может иметь отверстия для фиксации.

[0018] На внутренней поверхности эластичного наружного носа может быть выполнена по крайней мере одна борозда, а фиксатор сменной модели носовой перегородки может быть выполнен в форме прямого усеченного конуса, состоящего из двух полуконусов. На задней части по крайней мере одного полуконуса фиксатора сменной модели носовой перегородки может быть выполнено отверстие для соединения фиксатора сменной модели носовой перегородки с устройством фиксации. На боковых поверхностях полуконусов фиксатора сменной модели носовой перегородки выполнены выступы.

[0019] Обработка фасетной модели может осуществляется за счет представления геометрии изделия в нейтральных форматах.

[0020] Исходные данные могут быть представлены в формате DICOM.

[0021] Проектирование сменной модели носовой перегородки могут осуществлять с помощью систем автоматизированного проектирования.

[0022] Фасетная модель сменной модели носовой перегородки может быть выполнена в формате .stl.

[0023] Изготовление сменной модели носовой перегородки на основании полученной модели фасетной модели может осуществляться методом вулканизации силиконовой смеси.

Описание чертежей

[0024] Объект притязаний по настоящей заявке описан по пунктам и чётко заявлен в формуле изобретения. Упомянутые выше задачи, признаки и преимущества изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания, в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых показано:

[0025] На фигуре 1 представлена модель эластичного наружного носа;

[0026] На фигуре 2 представлена сменная модель носовая перегородки;

[0027] На фигуре 3 представлено изображение фасетной модели носовой перегородки;

[0028] На фигуре 4 представлено фиксатор сменной модели носовой перегородки;

[0029] На фигуре 5 представлено устройство фиксации;

[0030] На фигуре 6 изображено заявляемое изобретение в натуре;

[0031] На фиг.7 изображены в виде блок-схем этапы изготовления модели носовой перегородки.

[0032] Указанные фигуры поясняются следующими позициями: 1 - эластичный наружный нос, 2 - лобная зона эластичного наружного носа, 3 - сменная модель носовой перегородки, 4 - центральная часть сменной модели носовой перегородки, 5 - отверстия сменной модели носовой перегородки для крепления к фиксатору сменной носовой перегородки, 6 - фасетная модель, 7 - фиксатор сменной модели носовой перегородки, 8 - выступы фиксатора сменной модели носовой перегородки, 9 - отверстия фиксатора сменной модели носовой перегородки, 10 - устройства соединениями полуконусов фиксатора сменной модели носовой перегородки, 11 - отверстие для соединения фиксатора сменной модели носовой перегородки с устройством фиксации, 12 - колонка фиксатора сменной модели носовой перегородки, 13 - устройство фиксации, 14 - подвижный элемент устройства фиксации для наклона эластичного наружного носа, 15 - подвижный элемент устройства фиксации для вращения эластичного наружного носа, 16 - основание устройства фиксации, позиции 17 – 21 представлены далее по тексту описания.

Подробное описание изобретения

[0033] В приведенном ниже подробном описании изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них.

[0034] На регистрацию заявляется изобретение, заключающееся в изготовлении системы имитации носовой перегородки, состоящей из устройства фиксации, фиксатора перегородки носа с эластичным наружным носом, сменной модели носовой перегородкой, включающем следующие этапы: получение исходных данных с помощью проведения томографии носовой перегородки и придаточных пазух объекта, обработка исходных данных томографии для получения фасетной модели сменной модели носовой перегородки, обработка фасетной модели сменной модели носовой перегородки для получения твердотельной модели носовой перегородки, изготовление сменной модели носовой перегородки на основании полученной твердотельной модели носовой перегородки, закрепление фиксатора перегородки носа с эластичным наружным носом и сменной моделью носовой перегородкой на устройстве фиксации.

[0035] Эластичный наружный нос

[0036] Эластичный наружный нос (1) представляет собой модель лобной доли (2) и носа человека, с выполнением на внутренней поверхности эластичного наружного носа борозд, которые необходимы в первую очередь для позиционирования эластичного наружного носа, а также могут обеспечивать плотную фиксацию в фиксаторе сменной модели носовой перегородки. Борозды могут быть выполнены в любой форме, например, могут иметь клинообразную форму, форму эллипса и так далее.

[0037] Эластичный наружный нос (1) необходим для достижения правильного позиционирования и прочной фиксации сменной модели носовой перегородки и фиксатора сменной модели носовой перегородки. Конфигурация эластичного наружного носа (1) выполняет не только функцию имитации части поверхности лица человека, но и фиксирует внешнюю часть модели носовой перегородки.

[0038] Для имитации поверхности лица человека используются те зоны, которые задействуются хирургом при проведении оперативного вмешательства, а именно носовая и лобная зоны.

[0039] Конфигурация носа, в случае очевидной патологии наружного носа или носовой перегородки, которая проявляется внешне, может определяется с учетом данных томографии головы человека. Так как при проведении обучения человек использует скальпель, или иные колющие и режущие инструменты, необходимо создать безопасные условия, в которых исключен риск нанесение травмы как непосредственно использующему инструмент, так и окружающим. Поэтому конфигурация лобной зоны (2) определяется исходя из необходимой для упора руки хирурга площади и высоты.

[0040] Эластичный наружный нос (1) выполнен из полимерного материала. Формообразование наружного носа (1) осуществляется в пресс-форме. Для придания твердости эластичному наружному носу (1) при подготовке силиконовой смеси может быть добавлен наполнитель, например, в виде сажи. Более того, благодаря наполнителю удается достигнуть равномерного и более схожего с цветом кожи человека окрашивания. Таким образом, эластичный наружный нос (1) со сменной моделью носовой перегородкой представляет достаточно точную модель носа, что способствует повышению качества обучения методике выполнения септопластики и освоения хирургических навыков. Конфигурация естественной лобной зоны (2) заменена на более удобную модель, что позволяет изготавливать устройство в более компактном виде, при условии, что особенности лобной зоны человека не оказывают существенного влияния на характер и порядок выполнения действия при хирургическом вмешательстве на нос.

[0041] Исходя из анатомических особенностей человека, в фиксации модели носовой перегородки участвуют не только ткани, относящиеся непосредственно к черепу, но и мягкие ткани наружного носа человека.

[0042] Внутри эластичного наружного носа (1) выполнен специальный паз между ноздрей, в который при установке эластичного наружного носа (1) на фиксатор сменной модели носовой перегородки будет заглубляться сменная модель носовой перегородки (3).

[0043] Сменная модели носовая перегородка

[0044] Сменная модель носовой перегородки (3) имеет центральную часть (4), имитирующую хрящевой остов носа, который выполнен, например, из полимера. Второй слой сменной модели носовой перегородки выполнен из герметика. Полимер и герметик схожи по структуре с хрящом носовой перегородки человека. Вся площадь центральной части (4) покрыта полимерным материалом, который имитирует надхрящницу носовой перегородки человека и имеет меньшую твердость по сравнению с полимерным материалом, из которого выполняется сменная модель носовой перегородки (3) и представляет собой третий слой сменной модели носовой перегородки. Для имитации строения носовой перегородки (3) центральная часть (4) может быть окрашена в разные цвета или изготовлена из материала, например, полимерного, разной жесткости, что позволит выделить участки центральной части (4), соответствующие четырехугольному хрящу, перпендикулярной пластинке решетчатой кости и сошнику.

[0045] Для более плотной фиксации в модели носовой перегородки предусмотрены отверстия для крепления к фиксатору сменной модели носовой перегородки (5). Сменная модель носовой перегородки (3) закреплена внутри фиксатора сменной модели носовой перегородки.

[0046] Проектирование сменной модели носовой перегородки (3) проводится с помощью систем автоматизированного проектирования, например, cad инструментов. Основной задачей проектирования сменной модели носовой перегородки (3) является доработка её конфигурации таким образом, чтобы обеспечить технологичность изделия. Для обеспечения технологичности сменной модели носовой перегородки (3) необходимо убрать элементы, не относящиеся к исследуемому объекту (носу), и выделить отдельно элементы, изготавливаемые из твердого и мягкого материала, которые имитируют четырехугольный хрящ, перпендикулярную пластинку решетчатой кости и сошник, а также переходные области носа между указанных частей. Для обеспечения удобства в её эксплуатации при проектировании сменной модели носовой перегородки определяются места крепления ее к фиксатору сменной модели носовой перегородки, а также габаритные размеры, позволяющие моделировать ведение операционного вмешательства.

[0047] Потенциал решения проблемы формообразования и разработки конструкции сложной геометрии ограничен технологиями производства, проектирования и метрологии. Для решения задачи производства изделий антропоморфной формы его качество в метрологическом аспекте сводится к близости разрабатываемого изделия по геометрии к некоторому элементу человеческого тела.

[0048] При разработке модели носовой перегородки (3) пациента в качестве исходных данных при проектировании служат результаты томографии носовой перегородки и придаточных пазух конкретно взятого пациента (17). Выбор метода лучевой диагностики обусловлен исключительно возможностью отображения ткани носовой перегородки. Например, могут применяться методы рентгенодиагностика, компьютерной томография, магнитно-резонансной томографии, рентгеновской компьютерная томография и т.д.

[0049] Исходные данных могут быть представлены, например, в формате DICOM. Обработанные результаты, представленные в одном из возможных форматов для обработки и отображения воксельных моделей, представляет собой воксельную картину, каждой точке которой сопоставлена в однозначное соответствие плотность соответствующей ткани.

[0050] Первым этапом в проектировании сменной модели носовой перегородки (3) является сегментация изображения томографии носовой перегородки и придаточных пазух, то есть разделение на множество непересекающихся областей или наборов вокселов, имеющих одинаковую признаковую характеристику. В случае сегментации изображения компьютерной томографии носовой перегородки и придаточных пазух основной признаковой характеристикой является плотность ткани. Сопоставление значения плотности тканей с портовыми значениями позволяет определить сегментацию как процедуру выделения подобласти вокселов с близкими к заданной значениями плотностей тканей. Результатом сегментации является поверхность, которая служит границей к выделенной группе вокселов. Данная поверхность задается в формате фасетной модели (6), т.е. объединения геометрических примитивов, например, двумерных симплексов (18).

[0051] Фасетная модель (6) может быть представлено в любом пригодном для его отображения формате. Одним из наиболее приоритетных форматов данных фасетных тел является stl. файл в текстовой либо бинарной формах. Пример фасетной модели (6) носовой перегородки пациента представлен на фигуре 3.

[0052] Вторым этапом проектирования сменной модели носовой перегородки для последующего трехмерного моделирования сменной модели носовой перегородки является обработка фасетной модели (6) носовой перегородки для получения твердотельной модели носовой перегородки (19). Для дальнейшей обработки фасетной модели (6) необходимо конвертировать фасетный формат данных в твердотельный. Формально фасетный и твердотельный форматы относятся к одному типу boundary representation представления геометрии: модель описывается своей границей, но, в отличие от твердотельного, фасетный формат не гарантирует замкнутости и согласованности нормалей ориентации и является простым объединением набора симплексов.

[0053] Для существенной доработки изделия, в частности при проектировании пресс-формы, необходимо представить геометрию изделия в нейтральных форматах, как правило, parasolid, step, *X_T, *IGS, *SAT, *prt, ipt*. Элементы конвертации также содержат cad пакеты общего назначения, в частности SolidWorks.

[0054] Твердотельная модель носовой перегородки, полученная путем обработки фасеточной модели, например, в формате STL.

[0055] Для изготовления сменной модели носовой перегородки (3) на образцах материала, могут быть использованы полимерные материалы, например, два возможных вида силиконовой резиновой смеси: силиконовая резиновая смесь твердостью 40 ед. Шор А (прочность 8 МПа), так как данная твердость резины позволяет доработать данную силиконовую резиновую смесь с целью получения требуемой твердости материала для изготовления слоя, имитирующего хрящ; силиконовая резиновая смесь твердостью 59 ед. Шор А (прочность 4,5 МПа), так как данная прочность удовлетворяет требованиям к материалу для изготовления слоя, имитирующего надхрящницу.

[0056] Сменная модель носовой перегородки (3) изготавливается методом вулканизации полимерных материалов, имитирующих хрящ и входящих в состав модели носовой перегородки. Благодаря методу вулканизации возможно воспроизвести полимерный материал с требуемыми прочностными характеристиками.

[0057] Процесс вулканизации смесей, имитирующих хрящ и надхрящницу, включает в себя следующие этапы (20): жидкую полимерную основу силиконовой резиновой смеси смешивают с платиновым катализатором; наполняют полученную силиконовую резиновую смесь наполнителем и стабилизатором в рассчитанных пропорциях для получения требуемой твердости полимерного материала, имитирующего хрящевую ткань; вводят пигмент телесного цвета; обрабатывают формообразующие поверхности верхней и нижней плит пресс-формы для сменной модели носовой перегородки антиадгезивом на основе силикона; заливают полученную силиконовую резиновую смесь в формообразующую поверхность нижней плиты пресс-формы для сменной модели носовой перегородки, имеющей глубину 3 мм; устанавливают на нижнюю плиту пресс-формы верхнюю плиту до полного смыкания плит; закрывают собранную конструкцию металлическими пластинами, и сжимают под давлением; выдерживают под давлением не менее 12 ч до полного отверждения силикона; снимают давление и убирают металлические пластины, извлекают образцы, имитирующие хрящ. Затем обрезают облой в местах сопряжения элементов формообразующих поверхностей. После чего на поверхности первого слоя сменной модели носовой перегородки формируют второй слой, используя герметик. При этом герметик способствует уменьшению адгезии между внутренним и внешним полимерными слоями сменной модели носовой перегородки. Это обеспечивает возможность выполнения действий по имитации хирургического вмешательства за счет возможности отслоения каждого внешнего и внутреннего слов по отдельности. Герметик имитирует мягкие ткани, расположенные между надхрящницей и хрящом. Внешний слой, имитирующий надхрящницу, и выполненный из полимерного материала меньшей твердости в сравнении с материалом, из которой выполнен хрящ. В центре находится полимерный материал, имитирующий сам хрящ носовой перегородки.

[0058] Проведены замеры твердости по Шор А полимерного материала, имитирующего хрящевую ткань, которая находилась в пределах 78-80 ед. по Шор А. Данный показатель близок к показателям твердости хрящевой ткани носовой перегородки человека с сохранением свойства хрупкости ткани хряща.

[0059] Для крепления слоев сменной модели носовой перегородки при комнатной температуре использовался клей на основе силиконового герметика.

[0060] Фиксатор сменной модели носовой перегородки

[0061] На наружной поверхности фиксатора сменной модели носовой перегородки (7) симметрично бороздам на внутренней поверхности эластичного наружного носа (1) выполнены выступы (8) для плотной фиксации фиксатора сменной модели носовой перегородки (7) в эластичном наружном носу (1). Фиксатор сменной модели носовой перегородки (7) является несущей конструкцией и предназначен для закрепления на нем эластичного наружного носа (1), а также закрепления внутри фиксатора сменной модели носовой перегородки (7).

[0062] Фиксатор сменной модели носовой перегородки (7) должен обладать габаритами, при которых симметрично борозды на внутренней поверхности эластичного наружного носа (1) совпадают с выступами фиксатора сменной модели носовой перегородки (8) в эластичном наружном носу (1), а отверстия для крепления сменной модели носовой перегородки (5) совпадали с отверстиями фиксатора сменной модели носовой перегородки (9). При этом фиксатор сменной модели носовой перегородки (7) может иметь форму прямого усеченного конуса с круглым основанием. Фиксатор сменной модели носовой перегородки (7) разделен на два полуконуса, которые соединяются между собой двумя болтовыми соединениями или эксцентриками (10), обеспечивающими быстрый зажим сменной модели носовой перегородки (3) без применения специального инструмента. Полуконусы и технологические отверстия (9) в них и борозды могут быть выполнены за счет фрезерной обработки, лазерной обработки или любым другим способом, обеспечивающим возможность выполнения данного изделия.

[0063] На задней части одного из полуконусов фиксатора сменной модели носовой перегородки выполнено отверстие (11) для соединения фиксатора сменной модели носовой перегородки с устройством фиксации (13) всего устройства для симуляционного моделирования оперативного вмешательства на перегородке носа человека.

[0064] На боковых поверхностях каждого из полуконусов фиксатора сменной модели носовой перегородки выполнены выступы (8), которые предназначены для предотвращения проворачивания эластичного наружного носа (1) по оси фиксатора сменной модели носовой перегородки (3).

[0065] На поверхности контакта двух полуконусов расположены две колонки (12) диаметром не более 5 мм, необходимые для точного позиционирования сменной модели носовой перегородки (3) внутри фиксатора сменной носовой перегородки (7).

[0066] Для удобства поворота фиксатора сменной модели носовой перегородки (7), отверстие для его соединения (11) с опорной платформой должно находится по центру основания конуса. Для обеспечения такого позиционирования отверстия основание конуса (11) может быть выполнено зацело с одним из полуконусов.

[0067] Устройство фиксации

[0068] Устройство фиксации (13) обеспечивает крепление на ней остальных частей модели носовой перегородки и дает возможность изменения пространственного положения модели носовой перегородки во время обучения. Для проведения симуляционного моделирования оперативного вмешательства на перегородку носа пациента, необходимо чтобы эластичный наружный нос (1) имел положение в пространстве, аналогичное положению носа пациента на операционном столе. Для того, чтобы обучающийся мог настроить устройство под свои антропометрические данные, фиксатор модели носовой перегородки относительно поверхности стола должен иметь необходимую степень свободы и ограничители, позволяющие изменять пространственное положение модели носовой перегородки для симуляционного моделирования оперативного вмешательства на носовой перегородке человека.

[0069] Для обеспечения необходимой степени свободы устройство фиксации (13) должно иметь по крайней мере два подвижных элемента (14, 15). Один подвижный элемент должен обеспечивать возможность наклона (14) эластичного наружного носа (1) на заданный угол относительно поверхности стола. Другой подвижный элемент должен обеспечивать вращение эластичного наружного носа (15). При этом каждый из подвижных элементов (14, 15) должен иметь зажимной винт для возможности закрепления устройства в удобном положении и шарнир, представляющий собой подвижное соединение двух тел, при котором их относительное движение есть вращение вокруг оси.

[0070] Для обеспечения опоры и возможности поворота модели носовой перегородки может быть использована панорамная платформа или иное основание (16).

[0071] Исходя из того, что длина предплечья взрослого человека варьируется от 170 до 350 мм, высота устройства может находиться в диапазоне от 100 мм до 210 мм в зависимости от угла наклона фиксатора модели носовой перегородки.

[0072] Основание фиксатора (16) модели носовой перегородки для симуляционного моделирования оперативного вмешательства на перегородке носа человека выполняет следующие функции: служит для фиксации на ней сменной модели носовой перегородки при помощи болтового соединения; обеспечивает устойчивость сменной модели носовой перегородки на поверхности стола при проведении симуляционного оперативного вмешательства на перегородке носа пациента; служит для расположения на ней медицинских инструментов, необходимых для выполнения хирургических вмешательств на перегородке носа. При этом для удобства в эксплуатации, обеспечения правильного положения рук, обучающихся как для освоения мануальных навыков работы с медицинскими инструментами, так и при моделировании оперативного вмешательства на носовой перегородке, а также хранении медицинских инструментов, основание (16) может иметь габаритные размеры 300х300 мм и бортики.

[0073] Все острые кромки платформы могут быть притуплены фаской во избежание получения травм (порезов, заноз и т.д.).

[0074] Сборка и эксплуатация модели носовой перегородки

[0075] Система имитации носовой перегородки в натуре для симуляционного моделирования оперативного вмешательства на перегородке носа пациента изображена на фигуре 6.

[0076] Алгоритм работы на системе имитации носовой перегородки для симуляционного моделирования оперативного вмешательства на носовой перегородке пациента включает в себя следующие этапы (21): устройство устанавливается на ровную поверхность, например, на стол; разъединяют фиксатор сменной модели носовой перегородки (7) и эластичный наружный нос (1); разъединяют полуконусы фиксатора сменной модели носовой перегородки; устанавливают сменную модель носовой перегородки в пазы фиксатора сменной модели носовой перегородки; фиксируют полуконусы фиксатора сменной модели носовой перегородки с помощью болтового соединения (эксцентриков) (10); соединяют фиксатор сменной модели носовой перегородки (7) и эластичный наружный нос (1); устанавливают модель носовой перегородки в положение, удобное для обучающегося, и приступают к проведению симуляции оперативного вмешательства.

[0077] Симуляция оперативного вмешательства может осуществляться в соответствии со следующими этапами: идентифицируют передний край сменной модели носовой перегородки; скальпелем выполняют полупроникающий разрез слоя, имитирующего надхрящницу; выполнение разреза слева или справа зависит от конкретного типа деформации носовой перегородки. Этот этап соответствует выполнению разреза слизистой оболочки и надхрящницы по переднему краю носовой перегородки для обнажения четырехугольного хряща. При помощи распатора отслаивают слой, имитирующий надхрящницу, от остова модели носовой перегородки. Основное требование к обучающемуся - сохранение целостности слоя, имитирующего надхрящницу. Отслойку начинают на стороне, которая вогнута, продолжая ее до заднего края модели носовой перегородки. Затем приступают к отслойке слоя, имитирующего надхрящницу, на противоположной стороне. Отслойку слоя, имитирующего надхрящницу, проводят до начала деформированного участка остова. Затем при помощи скальпеля выполняют вертикальные и/или горизонтальные разрезы остова. В результате деформированные участки остова становятся мобильными. Их смещают к средней линии и продолжают отслойку слоя, имитирующего надхрящницу, до заднего края модели носовой перегородки. Затем выполняются разрезы сверху и снизу от деформированных участков при помощи носовых ножниц, деформированные фрагменты удаляют; листки надхрящницы приводят к средней линии и оценивают результат проведенной операции; на разрез накладывают узелковые швы с помощью нити на режущей игле; на модель носовой перегородки с обеих сторон устанавливают силиконовые сплинты, которые фиксируют посредством наложения матрацного шва с помощью нити на режущей игле. В случае повреждения надхрящницы на разрыв накладывают узелковые швы с помощью нити на колющей игле. На этом этап имитации хирургического вмешательства завершают. Затем разъединяют фиксатор сменной модели носовой перегородки (7) и эластичный наружный нос (1). Разъединяют полуконусы фиксатора сменной модели носовой перегородки и извлекают использованную сменную модель носовой перегородки и вместо нее устанавливают новую. После чего можно приступают к проведению новой операции. Дополнительно может быть реализована имитация кровотечения при осуществлении хирургического вмешательства. Реализовано может быть следующими способами: при изготовлении надхрящницы закладывается в материал проволока, которая формирует сосуд. После затвердевания полимерного материала, проволока извлекается, в сформированную полость заливается жидкость, имитирующая кровь, после чего входные отверстия изолируются. Также возможно добавить между полимерными материалами, имитирующими хрящ и надхрящницу, прослойку пористого материала, в который возможно заливать жидкость, имитирующую кровь.

[0078] В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к системе имитации носовой перегородки и способу ее производства. Способ производства системы имитации носовой перегородки, состоящей из устройства фиксации, фиксатора сменной модели носовой перегородки с эластичным наружным носом, сменной модели носовой перегородки включает: получение исходных данных путем томографии носовой перегородки и придаточных пазух объекта и их обработка для получения фасетной модели сменной модели носовой перегородки, обработка фасетной модели для получения твердотельной модели носовой перегородки, изготовление сменной модели носовой перегородки на основании твердотельной модели, закрепление фиксатора сменной модели носовой перегородки с эластичным наружным носом и сменной модели носовой перегородкой на устройстве фиксации. Система имитации носовой перегородки, изготовленная вышеуказанным способом, состоит из устройства фиксации с фиксатором сменной модели носовой перегородки с эластичным наружным носом и сменной моделью носовой перегородки. Достигается повышение точности моделирования носовой перегородки с последующим созданием достоверной материальной модели носовой перегородки, соответствующей реальной носовой перегородке человека. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ производства системы имитации носовой перегородки, состоящей из устройства фиксации, фиксатора сменной модели носовой перегородки с эластичным наружным носом, сменной модели носовой перегородки, включающий следующие этапы:

- получение исходных данных с помощью проведения томографии носовой перегородки и придаточных пазух объекта,

- обработка исходных данных томографии для получения фасетной модели сменной модели носовой перегородки,

- обработка фасетной модели сменной модели носовой перегородки для получения твердотельной модели носовой перегородки,

- изготовление сменной модели носовой перегородки на основании полученной твердотельной модели носовой перегородки,

- закрепление фиксатора сменной модели носовой перегородки с эластичным наружным носом и сменной модели носовой перегородкой на устройстве фиксации.

2. Способ производства по п.1, отличающийся тем, что обработка фасетной модели осуществляется за счет представления геометрии изделия в нейтральных форматах.

3. Способ производства по п.1, отличающийся тем, что исходные данные представлены в формате DICOM.

4. Способ производства по п.1, отличающийся тем, что проектирование сменной модели носовой перегородки осуществляют с помощью систем автоматизированного проектирования.

5. Способ производства по п.1, отличающийся тем, что фасетная модель сменной модели носовой перегородки выполнена в формате .stl.

6. Способ производства по п.1, отличающийся тем, что изготовление сменной модели носовой перегородки на основании полученной модели фасетного тела осуществляется методом вулканизации силиконовой смеси.

7. Система имитации носовой перегородки, изготовленная способом по п.1, состоящая из устройства фиксации, на котором установлен фиксатор сменной модели носовой перегородки с эластичным наружным носом и сменной моделью носовой перегородки.

8. Система имитации по п.7, отличающаяся тем, что сменная носовая перегородка выполнена из полимерного материала.

9. Система имитации по п.7, отличающаяся тем, что сменная носовая перегородка имеет отверстия для фиксации.

10. Система имитации по п.7, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности эластичного наружного носа выполнена по крайней мере одна борозда.

11. Система имитации по п.7, отличающаяся тем, что фиксатор сменной модели носовой перегородки выполнен в форме прямого усеченного конуса, состоящего из двух полуконусов.

12. Система имитации по п.7, отличающаяся тем, что на задней части по крайней мере одного полуконуса фиксатора сменной модели носовой перегородки выполнено отверстие для соединения фиксатора сменной носовой перегородки с устройством фиксации.

13. Система имитации по п.7, отличающаяся тем, что на боковых поверхностях полуконусов фиксатора сменной модели носовой перегородки выполнены выступы.