Медицинский тренажёр для отработки навыков выполнения эндоваскулярных вмешательств Российский патент 2022 года по МПК G09B23/28 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к учебным моделям, и предназначено для обучения медицинского персонала технике рентгеноинтервенционных вмешательств в онкологии, направленной на закрытие патологической новообразованной сосудистой сети злокачественного новообразования (ЗНО) различными эмболизирующими агентами.

Изобретение позволяет отрабатывать базовые навыки в эндоваскулярной хирургии (ангиографию, стентирование, баллонную ангиопластику, эмболизацию) применяемые в лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы. Использование изобретения повышает реалистичность моделирования операции, за счет выполнения практически полного набора манипуляций, выполняемых рентгенохирургом в рентгеноперационной.

Известен медицинский тренажер «Endo vascular simulator» производимый компанией NU-Trando 3D Medical Technology Co., Ltd. Публикация https://www.trando-med.com/. Данный тренажер представляет собой систему из силиконовых трубок и сменных элементов, соединяемых с помощью переходников, которая моделирует сердечно-сосудистую систему человека или же её часть в условиях нормы или патологии. Модели сосудистого русла изготавливаются с применением технологии 3D-печати, что позволяет создавать эластичные полые трехмерные структуры, имеющие высокую прозрачность. Недостатками указанного решения является меньшая степень реалистичности моделирования вмешательства, поскольку вся моделируемая система находится в состоянии постоянной визуальной доступности, а также отсутствие моделирования сосудов малого калибра.

Известен тренажёр для освоения интервенционных методов диагностики и лечения заболеваний сосудов сердца (Патент RU 2474883). Данный тренажер содержит блок с двумя датчиками фиксации линейного перемещения катетера, тросика со сменными инструментами и блоки: сопряжения, объемной геометрической модели сосудов сердца, базы данных 3D-моделей сосудов сердца пациентов, базы данных результатов компьютерной томографии сосудов сердца пациентов, преобразования форматов данных компьютерной томографии сосудов сердца пациентов в формат 3D-модели, геометрических преобразований 3D-модели и отображения процесса проведения операции. Недостатками данного тренажера является высокая стоимость его производства и низкая реалистичность симуляции процессов, что снижает его практическое значение для тренировки хирурга.

Известен медицинский тренажер (Патент СССР SU 1 467 565 A1) Указанное изобретение состоит из имитатора торса человека, головы, в которой размещена модель сосудистой системы из прозрачного материала. Головной мозг выполнен в виде модулей с макетами артерий мозга, выполненных прозрачными и полыми и несущих аневризмы. Данное изобретение позволяет устанавливать режим кровообращения, посредством шприца и иглы пунктировать сонную артерию и вводить баллон-катетер, для проведения его в необходимый бассейн сосудов головного мозга. Указанное известное техническое решение принято в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.

Недостатками данного прототипа являются:

1) Ограниченные функциональные возможности

2) Меньшая степень реалистичности моделирования вмешательства

Ограниченная функциональность прототипа обусловлена тем, что в прототипе отсутствуют модели сосудов малого калибра, что не позволяет использовать его для моделирования таких операций как эмболизация и химиоэмболизация неоваскулярных сетей.

Меньшая степень реалистичности моделирования вмешательства обусловлена тем, что в данном тренажере, так же, как и в других, моделируемая сосудистая система постоянно доступна визуализации.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности имитации проведения эмболизации, химиоэмболизации, радиоэмболизации сосудов, питающих злокачественные новообразования. Тренажёр позволяет отрабатывать базовые навыки в эндоваскулярной хирургии (ангиографию, стентирование, баллонную ангиопластику, эмболизацию) применяемые в лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы, что происходит за счет повышения реалистичности моделирования операции, за счет выполнения практически полного набора манипуляций, выполняемых рентгенохирургом в рентгеноперационной.

Указанный технический результат достигается тем, что медицинский тренажёр состоит из монолитного блока отвердевшей литьевой эпоксидной смолы с системой сообщающихся между собой каналов, имеющих различный диаметр и направление хода, насоса для подачи жидкости, фильтра, резервуара для жидкости и соединительных трубок. Система является замкнутой и обеспечивает непрерывную циркуляцию жидкости. Основными элементами в системе каналов являются участки, моделирующие патологические новообразованные сосудистые сети злокачественных новообразований.

Изобретение поясняется примером его выполнения и чертежами, на которых:

Фиг. 1 изображает структуру Тренажера

Фиг. 2 изображает структуру тренажера по п. 2 формулы

Фиг. 3 изображает структуру тренажера по п. 3 формулы

Основным элементом является прозрачный блок (1), содержащий систему каналов (2), имитирующих неоваскулярную сосудистую сеть. Конфигурация сосудистого русла может быть произвольной, в том числе являться точной моделью участка кровеносного русла человека в норме или в условиях патологии. Областью вмешательства является смоделированная неоваскулярная опухолевая сеть.

Система каналов, в общем виде, имеет следующие компоненты:

1. «вход» (3), представленный одним или несколькими крупными каналами

2. система каналов (2), представленная различного диаметра ветвями основного ствола. Эта часть имитирует артерии, которые в дальнейшем делятся на более мелкие.

3. модели неоваскулярных опухолевых сетей, представляющие собой трёхмерные сети из мелких канальцев диаметром менее 1 мм, которые сообщаются с основной системой каналов через несколько афферентных сосудов

4. «выход» (4) - канал, собирающий в себя все ветви сосудистой сети, по сути являющийся коллектором всей системы.

Деление сообщений с внешней средой на «вход» и «выход» условно и применяется при имитации кровотока, реализуемого путем подачи воды или иной жидкости для моделирования тока крови по сосудам.

Основной блок соединяется при помощи трубок (5) с насосом (6) погруженным в резервуар с жидкостью (7). Система циркуляции замкнута, после прохождения через основной блок жидкость возвращается по трубке в резервуар, из которого вновь поступает в систему циркуляции. Для осуществления доступа к каналам основного блока используется заменяемый участок приносящей трубки (8), имитирующий сосуд, соединяемый с основной системой с помощью переходников или быстросъёмных соединений (9). Данный элемент тренажера позволяет отрабатывать доступ по Сельдингеру. Для приближения к реальным условиям выполнения чрескожной пункции сосуда по Сельдингеру, заменяемый участок приносящей трубки может быть закрыт материалами, имитирующими человеческие ткани, расположенные в зоне пункции.

В качестве циркулирующей по системе жидкости используется состав, имеющий показатель преломления равный показателю преломления материала основного блока, благодаря чему сосудистое русло визуально мало различимо.

Оптимальным вариантом является подача жидкости в систему с помощью насоса небольшого размера и мощности с последующими сбором, фильтрацией и повторным использованием. Циркуляция жидкости по сосудам позволяет моделировать контрастирование сосудистого русла путем введения раствора красящего вещества через катетер. Дальнейшая фильтрация необходима для удаления красящего вещества и повторного использования прошедшей через систему жидкости. Для этого прошедшая через систему жидкость пропускается через фильтр (10).

Для приближения к условиям рентгеноперационной возможно дополнение тренажёра, изображённого на рисунке 1, путём установки над основным блоком тренажера (1) подвижной камеры (11) с трансляцией изображения на монитор (12).

Для имитации режимов рентгенографии и рентгеноскопии возможно закрепление камеры (11) на подвижном штативе (14), приводящимся в движение устройства дистанционного управления в виде ножной педали (13).

Устройство работает следующим образом:

После запуска циркуляции жидкости, производится доступ к руслу, путём пункции участка соединительной трубки, выполненного из материала, имитирующего кровеносный сосуд. Равные показатели преломления циркулирующей жидкости и материала основного блока делают сосудистое русло визуально не определяемым, в свою очередь, для его визуализации, применяется окрашивающее вещество. После селективной катетеризации афферентной “артерии” смоделированного участка неоваскулярного русла ЗНО, производится эмболизация металлической спиралью либо другими эмболизирующими агентами, которые выбирает оператор в зависимости от конфигурации неоваскулярного русла.

Таким образом медицинский тренажер позволяет моделировать операции избирательного закрытия просвета артерий и микроциркуляторного русла (эмболизацию, химиоэмболизацию, радиоэмболизацию). Совокупность визуальных и тактильных ощущений при моделировании оперативного вмешательства, в том числе отсутствие постоянной визуализации сосудистого русла, обеспечивает высокую реалистичность моделирования процесса выполнения операции, что позволяет эффективно применять его в процессе обучения выполнению эндоваскулярных вмешательств.

Изобретение относится к средствам обучения в медицине, в частности в эндоваскулярной хирургии. Медицинский тренажер содержит соединенные трубками с образованием замкнутой системы непрерывной циркуляции жидкости прозрачный основной блок, насос, погруженный в резервуар с жидкостью, фильтр для фильтрации вводимого в систему раствора красящего вещества и трубку, имитирующую кровеносный сосуд, используемую для выполнения катетеризации по методу Сельдингера. Имитирующая кровеносный сосуд трубка является сменной и изготовлена из эластичного материала. Материал основного блока представляет собой отвердевшую литьевую эпоксидную смолу. Основной блок содержит систему каналов, имитирующую сосудистую сеть и включающую вход, представленный по меньшей мере одним крупным каналом, часть, имитирующую артерии, представленную ветвями крупного канала, делящимися на более мелкие каналы, модели неоваскулярных опухолевых сетей, включающие мелкие канальца и сообщающиеся с ветвями крупного канала через имитаторы афферентных сосудов, и выход, собирающий каналы сосудистой сети. Жидкость имеет показатель преломления, равный показателю преломления материала основного блока. Технический результат состоит в обеспечении отработки проведения эмболизации, ангиографии, стентирования и баллонной ангиопластики при лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Медицинский тренажер для обучения навыкам в эндоваскулярной хирургии, содержащий соединенные трубками с образованием замкнутой системы непрерывной циркуляции жидкости прозрачный основной блок, насос, погруженный в резервуар с жидкостью, фильтр для фильтрации вводимого в систему раствора красящего вещества и трубку, имитирующую кровеносный сосуд, используемую для выполнения катетеризации по методу Сельдингера, имитирующая кровеносный сосуд трубка является сменной и изготовлена из эластичного материала, материал основного блока представляет собой отвердевшую литьевую эпоксидную смолу, основной блок содержит систему каналов, имитирующих сосудистую сеть и включающую вход, представленный по меньшей мере одним крупным каналом, часть, имитирующую артерии, представленную ветвями крупного канала, делящимися на более мелкие каналы, модели неоваскулярных опухолевых сетей, включающие мелкие канальца и сообщающиеся с ветвями крупного канала через имитаторы афферентных сосудов, и выход, собирающий каналы сосудистой сети, при этом жидкость имеет показатель преломления, равный показателю преломления материала основного блока.

2. Медицинский тренажер по п. 1, отличающийся тем, что включает видеокамеру, расположенную над основным блоком и соединенную с монитором для передачи изображения проводимых манипуляций.

3. Медицинский тренажер по п. 2, отличающийся тем, что камера расположена на штативе и снабжена устройством передвижения, управляемым ножной педалью.