專利名稱：用于醫(yī)學(xué)訓(xùn)練和評估的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在一態(tài)樣中，本發(fā)明是關(guān)于執(zhí)行和評估外科與其它醫(yī)療處置程序的裝置和方法，包括用在訓(xùn)練和評估個體在內(nèi)窺鏡手術(shù)(laparascopicsurgery)的解剖構(gòu)造和方法。該裝置和方法可進(jìn)一步用在非內(nèi)窺鏡手術(shù)的訓(xùn)練和評估，特別是那些需要精密度且涉及在程序進(jìn)行中會動態(tài)動作的器官與身體部分。該等裝置和方法可進(jìn)一步用在放射鏡(radioscopic)的訓(xùn)練和評估。在較佳等態(tài)樣中，本發(fā)明的裝置較佳可模擬人類解剖區(qū)域的解剖、動態(tài)和/或機(jī)械特性，該等解剖區(qū)域是以進(jìn)行訓(xùn)練和評估。
背景技術(shù)：
內(nèi)窺鏡手術(shù)可藉由穿過小切口插入內(nèi)窺鏡管和外套管至體內(nèi)而執(zhí)行。各式儀器和視訊攝影機(jī)(內(nèi)窺鏡)然后可經(jīng)導(dǎo)引至體內(nèi)的內(nèi)窺鏡管和外套管以執(zhí)行并監(jiān)控此手術(shù)。該內(nèi)窺鏡與儀器使外科醫(yī)生可探測整個體腔而不需為了侵入體腔而制造巨大的標(biāo)準(zhǔn)開口、分開皮膚和肌肉。該等內(nèi)窺鏡管和外套管具有10毫米等級之直徑并，因此，內(nèi)窺鏡程序僅需小切口以進(jìn)入手術(shù)的部位。相較于傳統(tǒng)的手術(shù)，該等切口顯著地縮減傷口和所需之痊愈，因此較少的住院期間和病患罹病率、較低疼痛控制的止痛劑量、更好的美感效果和較快的復(fù)原。該等程序可用在廣泛多樣的程序，例如泌尿、婦科、胸部和腹部手術(shù)。
舉例而言，在腹部的習(xí)知內(nèi)窺鏡技術(shù)中，首先是將充氣針(Veressneedle)穿過病患的腹壁而插入，然后通過針注入氣體，通常為二氧化碳，以對腹腔加壓以膨脹腹壁(充氣)。壓力調(diào)節(jié)氣體充氣機(jī)(pressureregulator gas insufflator)典型連接至該針以使所得的壓力不會超過15mmHg。接著在腹部開五或六個小切口(5-10毫米)。內(nèi)窺鏡和手術(shù)器具可經(jīng)這些切口插入，典型系經(jīng)由內(nèi)窺鏡管和外套管，進(jìn)入經(jīng)充氣之腹腔。外科醫(yī)生因此藉內(nèi)試鏡引導(dǎo)，此內(nèi)窺鏡系傳送內(nèi)部器官的影像于視訊監(jiān)視器之上。
然而，由于它的復(fù)雜性，內(nèi)窺鏡手術(shù)的并發(fā)癥與外科醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)的程度有高度地關(guān)聯(lián)(W.A.Cooper，C.S.Fischer，R.J.，Predictors oflaparoscopic complications after formal training in laparoscopic surgery，JAMA，2702689，1993)。再者，一般內(nèi)窺鏡檢查的困難在于泌尿方面應(yīng)用的高度復(fù)雜性和泌尿科案例的相對不頻繁的發(fā)生率使得泌尿科醫(yī)生接受特別訓(xùn)練課程是必要的。為滿足此需求，已經(jīng)建立許多泌尿科內(nèi)窺鏡課程和短期課(Fahlenkamp，D.，Rassweiler，J.，F(xiàn)ornara，P.et al.，Complications of Laparoscopic Procedures in UrologyExperience with2,407 Procedures at 4 German Centers，Journal of Urology，162765，1999)。訓(xùn)練課程包括一連串理論、模擬器和動物訓(xùn)練接著是心智聯(lián)想的手術(shù)(mentored surgery)，而短期課只有這些步驟前三個。內(nèi)窺鏡模擬器可分類為各種器官組成的實(shí)體(physical)裝置或擬真(virtual reality)模擬器。
傳統(tǒng)的訓(xùn)練裝置為帶有彈性套針(flexible trocar)插入部之箱形結(jié)構(gòu)。舉例而言，針對基本反向動作內(nèi)窺鏡訓(xùn)練的箱形訓(xùn)練器已發(fā)展(Muhgal，M.A cheap laparoscopic surgery trainer，Ann R Coll Surgery，England，74256，1992)。容許套針置入和腹部充氣的箱型訓(xùn)練器亦已報(bào)導(dǎo)(Monro，A.，Park，K.，Atkinsori，D.et al，A laparoscopic surgicalsimulator，J.R.Coll.Surg.Edimb.，39176，1994；Kopchok，G.，Cavaye，D.，Klein，S.et al.，Endoscopic Surgery TrainingApplication of an In VivoTrainer and In Vivo Swine Model，Journal of InvestigativeSurgery，6329，1993)。Seattle’s Simulab Corporation與University ofWashington的腹腔鏡手術(shù)中心(Videoendoscopic Surgery)共同提供一種意欲取代活體動物訓(xùn)練的模擬器。此模擬器包括模擬人體模型和程序特制化的套組，且容許受訓(xùn)者引入手術(shù)器具并能夠在標(biāo)準(zhǔn)器具和內(nèi)窺鏡在模擬的乳膠器官上練習(xí)內(nèi)窺鏡使用技巧。特制程序套組在初期階段中足以在一般性之內(nèi)窺鏡訓(xùn)練中獲得穿過切口、反向操控技巧、監(jiān)視屏幕下的深度覺，以及手眼協(xié)調(diào)的能力，但卻無法提供真實(shí)的解剖全貌(anatomical perspective)。
最近以來，一些擬真(VR)手術(shù)模擬器已為可得。訓(xùn)練器以計(jì)算機(jī)模型化人類身體和似內(nèi)窺鏡(laparoscopic-like)的輸入裝置(觸覺感知接口(haptic interface))，受訓(xùn)者藉此與此模型互動以執(zhí)行特殊的外科程序。例如，MIST-VR系由Virtual Presence開發(fā)之內(nèi)窺鏡訓(xùn)練器，其允許數(shù)種內(nèi)窺鏡程序之模擬(Wilson，M.S.，Middlebrook，A.，Sutton，C.et al.，MIST-VRa virtual reality trainer for laparoscopic surgery assessesperformance，Annals of the Rotal College of Surgeons ofEngland，79403，1997；Gallagher，A.G.，McClure，N.，McGuigan，J.et al.，Virtual reality training in laparoscopic surgeryA preliminary assessmentof minimally invasive surgical trainerreality(MIST VR)，Endoscopy，31310，1999)。雖然VR模擬器可提供訓(xùn)練的選擇，該等模擬器的應(yīng)用和效能現(xiàn)今受限于需真實(shí)模型人類器官所需的高度復(fù)雜性(Kneebone，R.Simulation in surgical trainingeducational issues andpractical implications，Medical Education，37267，2003；Ahlberg，G.，Heikkinen，T.，Iselius，L.et al.，Does training in a virtual reality simulatorimprove surgical performance？SurgEndosc，16126，2002)。
使用活的動物，盡管在組織特性等方面更真實(shí)，但因其價(jià)格和動物的死亡率而受限，特別是在學(xué)習(xí)曲線的開始。此外，使用活的動物僅能提供一段有限的時(shí)間，在該時(shí)間內(nèi)僅一位受訓(xùn)者能練習(xí)手術(shù)技術(shù)。再者，動物有不同于人類的解剖和器官位置。
各式的模擬器手段亦已用在各式影像治療和診斷，包含磁振造影、各式的核醫(yī)治療、和超音波程序的訓(xùn)練與檢測。Computerized ImagingReference Systems，Inc.(Norfolk Virginia)售有用在上述之模擬應(yīng)用器之某些裝置。
需有新的裝置和方法以使院內(nèi)醫(yī)事人員增加他們在執(zhí)行各式外科和影像程序(包括內(nèi)窺鏡程序)的經(jīng)驗(yàn)程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是以用在各式醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練與評估的之裝置和方法作為特征，特別是內(nèi)窺鏡程序、放射鏡程序，且該等程序所需的精確度可藉由對包含于器官、組織與不同身體部位的動態(tài)運(yùn)動產(chǎn)生影響或受該程序影響。
在一具體實(shí)施例中，本發(fā)明是以醫(yī)學(xué)訓(xùn)練和/或評估包括殼罩(housing)、器官或組織組件、和用在模擬器官或組織組件之呼吸和/或肺動作之設(shè)備作為其特征。在一較佳實(shí)施例中，該設(shè)備可模擬人類呼吸動作和/或肺部力的動作。本文所提及的″模擬″或其它相似的術(shù)語系指創(chuàng)造，或模示，特別是仿制一個表征。較佳系，該裝置于器官或組織組件上展現(xiàn)多重自由度的力。本文所提及的″多重自由度(pluralityof degrees of freedom)″或其它相似的術(shù)語系指完整描述一特殊組件的動作所需的最小坐標(biāo)數(shù)。具體言之，當(dāng)使用與各別解剖構(gòu)造有關(guān)時(shí)，較佳系于本發(fā)明相應(yīng)的構(gòu)造具有如與相應(yīng)的真實(shí)解剖構(gòu)造相同的自由度。因此，舉例而言，假使心臟(模擬的或真實(shí)的)設(shè)置在本發(fā)明裝置之內(nèi)，該設(shè)置以能夠提供如同心臟在有生命的身體中的情況所具有的相同數(shù)量的自由度。
該殼罩可符合任何簡單幾何形狀，例如，箱形元素/似箱形的形狀。本文所提及的″箱形元素″或其它相似的術(shù)語包括任何幾何形狀，其具有底與典型地四邊，此四邊適當(dāng)?shù)卮笾麓怪庇诘?。箱形元素可或可不包括罩或蓋子。在一些實(shí)施例中，該殼罩系為具哺乳動物的解剖構(gòu)造的至少一部份的形狀，較佳是具人類解剖構(gòu)造。本文所提及的″哺乳動物″或其它相似的術(shù)語包括任何哺乳動物綱的各式溫血的脊椎動物，包含靈長類動物，特別是人類。該殼罩亦可預(yù)期能提供除了哺乳動物的其它活體生物的形狀例如，舉例而言，魚類(魚上綱的冷血的水生脊椎動物)、爬蟲類(冷血的，通常為卵生的爬蟲綱脊椎動物)和鳥類(溫血的，卵生，鳥綱的有羽毛的脊椎動物)。該殼罩較佳包括一個或多個腔以安放一種或多種器官或組織組件。本文所提及的″安放(nesting)″或其它相似的術(shù)語系指適合(fitting)、包含(containing)、容納(housingwithin)。該一個或多個腔可經(jīng)多種材料排列，以模擬相應(yīng)真實(shí)體腔的內(nèi)層。在一些實(shí)施例中，此外罩殼復(fù)包括骨骼系統(tǒng)。此裝置可進(jìn)一步包括一種或多種壁，經(jīng)此壁，模擬的內(nèi)窺鏡程序可進(jìn)行。于一較佳實(shí)施例中，此一種或多種壁相當(dāng)于腹壁，并以容許充氣的材料制造。使用在形成殼罩和/或壁的較佳材料為硅樹脂材料，該材料可模擬解剖構(gòu)造的相應(yīng)部位。于一些具體實(shí)施例中，該裝置可經(jīng)改造為放射鏡程序的訓(xùn)練和/或評估。在其它具體實(shí)施例中，該裝置可經(jīng)改造為內(nèi)窺鏡程序的訓(xùn)練和/或評估。再于其它具體實(shí)施例中，該裝置可經(jīng)改造為需要特別精密度的程序，此程序可包括在程序期間涉入的器官與身體部分的動態(tài)動作。
在一具體實(shí)施例中，此訓(xùn)練和/或評估裝置包括表現(xiàn)人類軀干外型的殼罩、一種或多種在殼罩內(nèi)的器官或組織組件、和在器官或組織組件之上模擬呼吸和/或肺動作的裝置。較佳為，該裝置系提供以模擬相應(yīng)解剖構(gòu)造的大小、維度和比率。該裝置較佳可進(jìn)一步包括相應(yīng)于人類軀干的一個或多個體腔的一個或多個腔，一個或多個器官或組織組件設(shè)置在其中。該裝置可包括一個或多個可移動的腔壁組件，其位于一個或多個器官之上，經(jīng)此模擬的內(nèi)窺鏡程序可進(jìn)行。在一具體實(shí)施例中，一個或多個壁組件可經(jīng)改造為相當(dāng)于人類腹壁，且較佳是可經(jīng)改造為允許在殼罩內(nèi)充氣。再者，此一個或多個壁組件較佳可經(jīng)內(nèi)窺鏡儀器刺穿。此裝置可進(jìn)一步包括模擬循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)的設(shè)備。該殼罩可進(jìn)一步包括骨骼系統(tǒng)。
該一種或多種器官可依模擬相應(yīng)器官連接的方式和依此相應(yīng)器官可移動的自由度，扣接在裝置的不同部位。在一些實(shí)施例中，外殼罩可進(jìn)一步容納相當(dāng)于有生命的身體的組織和肌肉的真實(shí)或模擬的組織和肌肉。
該外殼罩較佳使用模擬體壁相應(yīng)部位性質(zhì)的一種或多種材料所制造。舉例而言，一些適合的材料包括，但不限定于撓性胺甲酸乙酯橡膠、熱塑性聚胺酯和硅樹脂橡膠。較佳該材料可用在形成外殼罩以有相似于相應(yīng)體壁部位的抗拉強(qiáng)度、展延度、硬度和/或撕裂強(qiáng)度。特別需要選擇為″似皮膚(skin-like)″的材料。較佳是此外殼罩為硅樹脂材料所制造。如有需要，此外殼罩可使用相似于人類皮膚的各式顏色著色。
該裝置可用在各式訓(xùn)練和/或評估程序。在一實(shí)施例中，此裝置系為用在訓(xùn)練和/或評估內(nèi)窺鏡程序。在彼等實(shí)施例中，該裝置較佳包括位于一種或多種器官上方的一種或多種壁，以使該內(nèi)窺鏡程序可經(jīng)此一種或多種壁而執(zhí)行。此一種或多種壁較佳使用提供相應(yīng)體壁的相似性質(zhì)的材料所制造，經(jīng)此腔壁可執(zhí)行內(nèi)窺鏡程序。于一具體實(shí)施例中，此一種或多種壁相當(dāng)于腹壁的腔壁使用允許充氣的材料所制造。在一些實(shí)施例中，包含一個或多個預(yù)先形成的開口的一種或多種壁，經(jīng)此壁可執(zhí)行內(nèi)窺鏡程序。在一具體實(shí)施例中，此一種或多種壁是能夠被內(nèi)窺鏡儀器刺穿的材料所制造。在一較佳實(shí)施例中，當(dāng)此一種或多種壁經(jīng)內(nèi)窺鏡儀器刺穿，此一種或多種壁可拋棄(disposable)和可移除(removable)。該等壁可使用任何習(xí)知的扣接手法可移除地扣接住，其能重復(fù)地扣接或解開。舉例而言，扣接的手法包括，但不限定于鈕扣、壓扣、鉤子、子母沾(Velcro)、鉗夾和接合唇(mating lips)與嵌入部份(recessed portion)。用以形成一種或多種壁的一些材料包括，但不限定于撓性胺甲酸乙酯橡膠、熱塑性聚胺酯和硅樹脂橡膠。較佳為用在形成一種或多種壁的材料有相似于相應(yīng)體壁(例如腹壁)的抗張強(qiáng)度、展延度、硬度和/或撕裂強(qiáng)度。在一些具體實(shí)施例中，該一種或多種壁可用兩層或多層材料制造。舉例而言，在一具體實(shí)施例中，內(nèi)層可以實(shí)質(zhì)上或高度彈性的材料制造，例如帶有50％部份C的Cine Skin SiliconeA/B(展延度1000％(A/B+50％C))，而外層可以選自用在形成外殼罩的那些材料制造。例如，該一種或多種壁可包含兩層，其中內(nèi)層較外層為具更佳彈性的材料。
在另一具體實(shí)施例中，其中該裝置系用在訓(xùn)練和/或評估內(nèi)窺鏡程序，該外殼罩包括一個或多個部份，通過該殼罩內(nèi)窺鏡程序以進(jìn)行。舉例而言，該一個或多個部份可包括一個或多個開口，經(jīng)此開口可觸及一個或多個器官且通過該開口使內(nèi)窺鏡、內(nèi)窺鏡儀器、內(nèi)窺鏡管和外套管可插入和操作。在一具體實(shí)施例中，該裝置進(jìn)一步包括位在一個或多個外殼罩部份(經(jīng)此內(nèi)窺鏡進(jìn)行之)與一種或多種器官之間的一種或多種壁。使用期間，內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡儀器是通過一種或多種壁插入與操作。該一個或多個壁包含一個或多個預(yù)先形成的開口，通過該開口，內(nèi)窺鏡程序可進(jìn)行。在一些具體實(shí)施例中，該一個或多個壁使用可被內(nèi)窺鏡儀器刺穿的材料制造。在一較佳實(shí)施例中，該一個或多個壁系位于以便可移除地彌封一個或多個開口的位置。例如，該壁可扣接至外殼罩以便彌封一個或多個開口。在上述兩者實(shí)施例中，該壁較佳是用任何習(xí)知扣接手法妥善的扣接。較佳為，該等壁可移除地扣接且該扣接手法為可重復(fù)地扣接和解開的手法。舉例而言，扣接手法可包括，但不限定于鈕扣、壓扣、鉤子、子母沾、鉗夾扣和接合唇與嵌入部份。在一些具體實(shí)施例中，該一個或多個壁系為可拋棄與可移除，且較佳為使用模擬相應(yīng)體壁(經(jīng)此進(jìn)行程序)的性質(zhì)的材料(例如撓性胺甲酸乙酯橡膠、熱塑性聚酯和硅樹脂橡膠)制造。在一些實(shí)施例中，該一個或多個壁使用允許充氣的材料制造。
在另外具體實(shí)施例中，用在內(nèi)窺鏡程序的訓(xùn)練和/或評估裝置包括呈現(xiàn)人類軀干大小和比例外型的外殼罩，其以模擬人類軀干、一個或多個于外殼罩內(nèi)的器官，供以于多重活動度下運(yùn)動，此運(yùn)動為以模擬相應(yīng)器官于有生命的身體中運(yùn)動的方式、相當(dāng)于腹壁的可拋棄與可移除的腔壁，該壁位于一個或多個器官之上，經(jīng)此壁進(jìn)行內(nèi)窺鏡程序、和可用在模擬呼吸和/或肺動作的手段。較佳為，該一個或多個可拋棄、可移除的壁設(shè)計(jì)以模擬具腹壁的性質(zhì)。例如，該一個或多個可拋棄、可移除的壁在外殼罩允許充氣，且較佳是內(nèi)窺鏡儀器可刺穿。該裝置可進(jìn)一步包括用在覆蓋一個或多個器官的一個或多個體腔。該一個或多個體腔較佳系可以位置、尺寸和外型的手法以模擬相應(yīng)的人類身體體腔。于一具體實(shí)施例中，該用在模擬呼吸和/或肺動作的方式包括一條或多條管，以使氣體和/或液體可予以循環(huán)。于一些實(shí)施例中，該裝置可進(jìn)一步包括用在模擬循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)的手段。該方式可包括一條或多條管，經(jīng)此氣體和/或液體可循環(huán)。若需要，骨骼系統(tǒng)可進(jìn)一步位于外殼罩之內(nèi)。較佳為，該骨骼系統(tǒng)系為以提供相似于真實(shí)的骨骼系統(tǒng)性質(zhì)的材料以制造的模擬骨骼系統(tǒng)。
在另外具體實(shí)施例中，該裝置適用在訓(xùn)練和/或評估放射鏡程序。在上述實(shí)施例中，該裝置較佳設(shè)計(jì)以便模擬相應(yīng)的解剖構(gòu)造部份的尺寸、位置和性質(zhì)，且各種器官與組織系包含在該裝置內(nèi)。再者，該裝置的構(gòu)成組件較佳使用允許用在實(shí)際可行的各種放射鏡程序模擬的材料制造。因此，例如，當(dāng)該裝置用在產(chǎn)生影像時(shí)，形成各式組件部份的材料將可使用X-射線、CT(計(jì)算機(jī)斷層)、MRI(磁振造影)、超音波、核磁共振造影和侵入性放射學(xué)裝置以允許產(chǎn)生正確的影像。
本發(fā)明亦包括用在訓(xùn)練或評估醫(yī)學(xué)程序的方法，該方法包括使用本文所述的裝置和執(zhí)行醫(yī)學(xué)程序。特別是，在一具體實(shí)施例中，該方法包括提供包含以哺乳動物解剖構(gòu)造的至少一部份外型的殼罩的訓(xùn)練裝置、在殼罩內(nèi)的一種或多種器官或組織組件、用在模擬器官或組織組件的呼吸和/或肺動作的設(shè)備，使得在裝置內(nèi)可產(chǎn)生模擬呼吸和/或肺動作且可執(zhí)行醫(yī)療程序。在此方法期間，該一種或多種器官或組織組件較佳可因呼吸和/或肺動作的結(jié)果而移動。該方法可進(jìn)一步包括插入內(nèi)窺鏡與一個或多個內(nèi)窺鏡儀器進(jìn)入外殼罩并執(zhí)行內(nèi)窺鏡程序。在另外實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括以放射線對該一種或多種器官或組織組件造影。在一些具體實(shí)施例中，內(nèi)窺鏡訓(xùn)練和/或評估裝置進(jìn)一步包括能夠在模擬循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)的設(shè)備，且該方法進(jìn)一步包括，在插入內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡儀器進(jìn)外殼罩之前，使得在內(nèi)窺鏡鏡訓(xùn)練和/或評估裝置內(nèi)產(chǎn)生模擬循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)。較佳為，該一種或多種器官或組織組件藉由在有生命的身體中的循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)的作用期間以相當(dāng)于器官或組織組件的運(yùn)動的仿真(mimic)手法的結(jié)果而予以移動。本文所提及的″仿真″或其它相似的術(shù)語系指模擬(simulating)、復(fù)制(copying)或模仿(imitating)，較佳以復(fù)制或相當(dāng)接近的模仿。
在一具體實(shí)施例提供用在訓(xùn)練和/或評估內(nèi)窺鏡程序的方法，該方法包括下列的步驟提供內(nèi)窺鏡訓(xùn)練和/或評估裝置，其依照實(shí)施例的任何前提于該內(nèi)窺鏡訓(xùn)練和/或評估裝置內(nèi)可產(chǎn)生模擬呼吸作用，其中該一種或多種器官于有生命的身體中的呼吸作用期間以相當(dāng)于器官運(yùn)動的模擬手法的結(jié)果而移動；和插入內(nèi)窺鏡與內(nèi)窺鏡儀器至外殼罩并可執(zhí)行內(nèi)窺鏡程序。較佳為，該內(nèi)窺鏡訓(xùn)練和/或評估裝置進(jìn)一步包括一個或多個體腔，于該體腔中的一種或多種器官系以模擬在有生命的身體中的器官與體腔的配置的手法而設(shè)置。一個或多個壁較佳內(nèi)含上述一種或多種器官，透過該等器官得能進(jìn)行內(nèi)窺鏡程序，且內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡儀器可經(jīng)該(等)壁插入至外殼罩。在一具體實(shí)施例中，該壁包括一個或多個預(yù)先形成的開口，并因此使該內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡儀器可經(jīng)由一個或多個預(yù)先形成的開口通過該壁藉由插入它們進(jìn)入外殼罩。在另外具體實(shí)施例中，該內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡儀器可藉刺穿該壁和經(jīng)形成在壁的開口插入內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡儀器。在一些程序中，在插入內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡儀器進(jìn)外殼罩之前，注入氣體至外殼罩以使對外殼罩下方充氣。在一具體實(shí)施例中，藉由一個或多個管以使液體和/或氣體可循環(huán)以提供模擬呼吸作用的機(jī)制，且此方法進(jìn)一步包含引發(fā)呼吸作用，此引發(fā)動作藉通過該(等)管流動的一種或多種液體和/或氣體而模擬。如有需要，該內(nèi)窺鏡訓(xùn)練和/或評估裝置可進(jìn)一步包括用在模擬肺動作、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)的手段，且此方法進(jìn)一步包括，在插入內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡儀器進(jìn)外殼罩之前，在內(nèi)窺鏡鏡訓(xùn)練和/或評估裝置內(nèi)模擬以造成肺動作、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)，其中該一種或多種器官的動作系由上述模擬的動作所導(dǎo)致和/或系針對于有生命的身體中相應(yīng)器官在以下動作期間的方式模擬肺動作、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)。于一些實(shí)施例中，該外殼罩或該(等)壁的動作亦由上述模擬的動作所導(dǎo)致和/或系針相應(yīng)的體壁部分在以下動作期間的方式模擬肺動作、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)。在一些具體實(shí)施例中，該外殼罩進(jìn)一步含骨骼系統(tǒng)，且此方法進(jìn)一步包括經(jīng)由該骨骼系統(tǒng)插入內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡儀器至外殼罩的步驟。
在另外具體實(shí)施例中，依照本文實(shí)施例的任何前提，本發(fā)明可藉由提供訓(xùn)練和/或評估裝置而提供用在訓(xùn)練和/或評估放射學(xué)的程序的方法，特別是，提供一種裝置，該裝置包括具哺乳動物解剖構(gòu)造的一種或多種部份外型的外殼罩、在外殼罩內(nèi)提供以多重自由度運(yùn)動的一種或多種器官或組織組件、和用在模擬呼吸作用的手段。該方法進(jìn)一步包括在訓(xùn)練和/或評估裝置內(nèi)模擬以造成呼吸，其中該一種或多種器官或組織組件的動作系因呼吸所導(dǎo)致且是以模擬有生命的身體中相應(yīng)器官在呼吸期間運(yùn)動的方式并進(jìn)行放射學(xué)的程序。該等方法可進(jìn)一步包括在訓(xùn)練和/或評估裝置期間內(nèi)模擬以造成肺動作、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)，其中該一個或多個器官的動作系由上述模擬的動作所導(dǎo)致和/或系針對于有生命的身體中相應(yīng)器官在以下動作期間的方式模擬肺動作、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)。
如本文所討論，真實(shí)的或模擬的器官或組織的廣泛多樣化可依照本發(fā)明操作和/或處理，包括例如真實(shí)的或模擬的心臟、肺、肝、腎臟、攝護(hù)腺、罩丸、卵巢、骨骼肌、上皮組織、結(jié)締組織、神經(jīng)組織、乳房組織、腎、腦、脾臟、胃、腸等。如本文所提及的″器官或組織組件″或其它相似的術(shù)語包括例如真實(shí)的組織或器官(如經(jīng)從動物，特別是哺乳動物例如牛、羊、靈長類動物等所獲得的組織或器官)或模擬的組織或器官(其可由商業(yè)上所購得或經(jīng)從如本文所揭露的材料，例如硅樹脂，所構(gòu)成近乎于復(fù)制的例如像哺乳動物(特別是人類)的器官或組織)，包含真實(shí)的或模擬的心臟、肺、肝、腎臟、攝護(hù)腺、睪丸、卵巢、骨骼肌、上皮組織、結(jié)締組織、神經(jīng)組織、乳房組織、腎、腦、脾臟、胃、腸等。
本發(fā)明進(jìn)一步包括用在訓(xùn)練和/或評估內(nèi)窺鏡和/或放射學(xué)的程序的套組(kit)，該套組包括一種或多種本文所述的裝置。該一種或多種裝置較佳系于無菌的條件中組裝。
另一方面，本發(fā)明的實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)可經(jīng)下文而使得對于本技術(shù)領(lǐng)域中的具有通常知識者易于明了。應(yīng)了解本發(fā)明系可為其它及不同實(shí)施例而執(zhí)行唯不悖于本發(fā)明。因此下文所描述和任何文中所附圖標(biāo)應(yīng)認(rèn)可為其性質(zhì)的例證而非限制。


為了更加完全了解本發(fā)明的性質(zhì)和所欲的目的，下列的詳細(xì)描述應(yīng)連帶參照附圖，此附圖中的相似的特征系于數(shù)個圖中意指相應(yīng)的部分，其中第1圖顯示本發(fā)明裝置在具有壁的，似箱形外形的外殼罩，其可使程序經(jīng)此發(fā)生的一具體實(shí)施例。
第2a至2b圖顯示本發(fā)明裝置具模擬軀干的形狀中的一具體實(shí)施例。第2a圖顯示數(shù)位制造(digitally manufactured)可用在形成軀干的木塊。第2b圖顯示具有腹腔和可替換腹壁的模擬軀干的一具體實(shí)施例。
第3圖顯示其中模擬的骨骼系設(shè)置于該裝置內(nèi)的一具體實(shí)施例。
第4a至4b圖顯示可替換式腹壁的一具體實(shí)施例。第4a圖顯示該壁緊扣于外殼罩并可被內(nèi)窺鏡儀器所刺穿。第4b圖顯示具兩層結(jié)構(gòu)的壁。
第5a至5b圖顯示具有可替換壁的模擬軀干移除(a)和貼附(b)至外殼罩的具體實(shí)施例。
第6a至6b圖顯示用在執(zhí)行實(shí)例的裝置，其中(a)顯示箱型模擬器和(b)顯示模擬軀干，于一實(shí)施例中為一致。
第7圖顯示具有各種體腔的上半身人類身體的圖標(biāo)。
第8a至8b圖顯示其中基于典型男性的3D模型的模擬軀干的一具體實(shí)施例，其為經(jīng)分段與經(jīng)重組的。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供用在于醫(yī)學(xué)程序中訓(xùn)練個人的裝置和方法。且特別為，該裝置和方法系可用在執(zhí)行內(nèi)窺鏡手術(shù)、放射鏡手術(shù)、和可能受有生命的身體中的動態(tài)動作影響的精密程序，其可藉由有生命的身體的動態(tài)的運(yùn)動而作用。
本發(fā)明的較佳裝置包括殼罩；器官和/或組織組件；模擬一個或多個力于活的對象(例如哺乳動物，特別是人類，可為男性、女性、孩童或成人)和于器官和/或組織組件上的設(shè)備。施加于器官和/或組織組件的一個或多個力較佳為彼等致因于咸認(rèn)為不隨意運(yùn)動者，諸如致因于呼吸作用、肺系統(tǒng)(特別是心跳)、循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等所產(chǎn)生的運(yùn)動，特別是呼吸作用和/或肺動作。
參考圖標(biāo)，其為本發(fā)明所描繪的圖解實(shí)施例，較佳的裝置包括外殼罩1，其代表人類解剖的體壁。該體壁構(gòu)成支承身體和圍住身體的體腔與器官和組織組件的架構(gòu)。此外殼罩1復(fù)包括可容納一種或多種器官或組織組件的手段。較佳系此外殼罩1可被多次地打開和閉緊以便增加或移除器官或組織組件如各程序的所需。在一些具體實(shí)施例中，其中該裝置可用在執(zhí)行內(nèi)窺鏡程序，該外殼罩的部份通過預(yù)先形成的開口2使內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡儀器可通過該開口插入或操作，其該內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡儀器可直接地通過開口2插入和操作，或可通過開口2插入內(nèi)窺鏡管和套管。在另外的實(shí)施例中，內(nèi)窺鏡和各式內(nèi)窺鏡儀器可經(jīng)此而插入和操作的外殼罩的部份可制造為可拋棄的壁3，此壁3模擬該部份體壁的性質(zhì)讓使用者可制造切口并形成開口以使內(nèi)窺鏡、儀器、內(nèi)窺鏡管和套筒可通過此開口插入。
在一具體實(shí)施例中，如第1圖所示，該外殼罩1可為任何簡單的幾何外型，例如方形、矩形、橢圓形等，并包括一個或多個腔室4以用在容納一種或多種器官或組織組件。
在另外具體實(shí)施例中，該外殼罩1特別設(shè)計(jì)以便復(fù)制哺乳動物解剖構(gòu)造的外形，較佳為人類解剖的構(gòu)造。因此，例如，應(yīng)需提供具有觀視者可識別為人類身體或人類身體部份的外形的外殼罩。例如，如第2至6圖所示，該外殼罩1可為人類軀干的外形，并包含用在容納一種或多種器官或組織組件的一種或多種腔室4。
該外殼罩1可包含復(fù)數(shù)個預(yù)先形成的開口2，通過該開口使內(nèi)窺鏡和儀器可直接，或藉由內(nèi)窺鏡管和/或套筒插入和操作。該外殼罩1可進(jìn)一步包含材料5的壁或?qū)?，其可模仿體壁，例如腹壁，在預(yù)先形成的開口2與外殼罩內(nèi)的一種或多種器官或組織組件之間。該材料5的壁或?qū)虞^佳形成為允許充氣，此充氣過程通常于內(nèi)窺鏡程序期間在腹腔內(nèi)執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，該材料5的壁或?qū)影粋€或多個預(yù)先形成的開口，經(jīng)此開口此程序產(chǎn)生。在另外實(shí)施例中，該壁或?qū)拥牟牧舷悼捎脙?nèi)窺鏡儀器穿刺，且，較佳為可拋棄與可移除。此具有預(yù)先形成的開口的外殼罩1可為任何材料所制造。舉例而言，在一些實(shí)施例中，該外殼罩1為金屬或塑料所制造。在該等實(shí)施例中，該體壁的特征為在外殼罩1內(nèi)模擬通過材料5的壁或?qū)印?br> 在其它具體實(shí)施例中，該外殼罩1不包含材料5的壁或?qū)樱圃焱鈿ふ?本身所選擇的材料需具有體壁的外觀、質(zhì)地、拉伸性質(zhì)、彈性性質(zhì)、密度和/或各種其它的性質(zhì)。最少，在此具體實(shí)施例中，經(jīng)該壁執(zhí)行程序的外殼罩部份的制造所用的材料經(jīng)選擇以模仿相應(yīng)身體部分的體壁的各種所需性質(zhì)。且特別是，經(jīng)此執(zhí)行程序的外殼罩1部份的組成材料需設(shè)計(jì)為當(dāng)在內(nèi)窺鏡程序期，使用各式儀器碰觸、切割、縫合或其它操作該外殼罩1時(shí)可提供外科醫(yī)生適當(dāng)?shù)赜|覺回饋。再者，此材料的彈性性質(zhì)較佳可允許呼吸作用的模擬與充氣。一些有用的材料包括，但不限定于，撓性胺甲酸乙酯橡膠、熱塑性聚胺酯和硅樹脂橡膠。選擇適合材料所考慮的一些重要性質(zhì)包括抗拉強(qiáng)度、展延度、硬度和撕裂強(qiáng)度。特別所需系選擇具″似皮膚″性質(zhì)的材料。在特別較佳實(shí)施例中，一些″似皮膚″材料可進(jìn)一步基于下列性質(zhì)而選擇使用該等材料進(jìn)行模制過程系簡易、結(jié)果的機(jī)械性質(zhì)、藉由改變組成物的混合比率而改變該等性質(zhì)的能力、該等材料的顏色和針對各種色彩設(shè)置而使用印模顏料的有效性。例如，在一些具體實(shí)施例中，需要提供具真實(shí)的外觀的外壁1，而因此于一些具體實(shí)施例中，用在形成外壁1的材料較佳可藉由使用著色和印模顏料修飾以提供似皮膚的外觀，如有需要。用在形成外壁1或外壁1的部份的一種特別較佳的商業(yè)上可購得材料為Burman Industries Inc.(Van Nuys，CA)的Cine SkinSilicone A/B。Cine Skin Silicone A/B系室溫硬化橡膠，該橡膠具有下述的物理性質(zhì)硬度、蕭式A10；比重1.14；抗拉強(qiáng)度525psi(僅A&B)；展延度575％(僅A&B)；展延度1000％(A/B+50％C)；顏色透明清澈；黏度于7750000cps。其它具有相似物理的材料亦適用。其它″似皮膚″材料包括Smooth-on(Easton，PA)的EcoflexRubbersand Dragon SkinTM(http//www.smooth-on.com/liqrubr.htm)；StockwellRubber Company(Philadelphia，PA)的liquid silicon rubber(http//www.stockwell.com/)；Contronics Corporation(Brooklyn，NY)的Duralco 4538D。
在一些較佳實(shí)施例中，其中外殼罩1至少部份以模仿相應(yīng)體壁部份的材料制造，其可能包含復(fù)數(shù)個預(yù)先形成的開口2。在其它具體實(shí)施例中，沒有開口2存在，使用者于外殼罩1部份制造切口，經(jīng)此切口執(zhí)行程序。在上述的具體實(shí)施例，經(jīng)此而執(zhí)行程序的該外殼罩1部份較佳為可拋棄與可移除。因此，舉例而言，該外殼罩1可具有開口，此開口以可拋棄的壁(例如可拋棄的″腹部″壁)3可移除式地彌封，此壁3在重復(fù)地以內(nèi)窺鏡儀器穿刺后可置換。此可拋棄的壁3可使用任何習(xí)知的扣接手法扣接至外殼罩1，此手法能重復(fù)地扣接或解開。舉例而言，一些示例的扣接物包括，但不限定于子母沾、鈕扣、壓扣、鉗夾和配對的嵌坎/凹入與唇、和鉤子。一些商業(yè)上可購得特別適合的扣接物，包括Minigrip/ZIPPAK(Orangeburg，NY)的Flextite(http//www.minigrip-zippak.com/pvc zipper.htm)；和3M Corporation(St.Paul，MN)的reclosable fastener system(Hoop與loop)(http//www.3m.com/us/healthcare/personal care/fastening/reclosable.jhtml)。如有需要，該扣接物若需要應(yīng)亦允許于可拋棄的壁上制造切口、允許穿過此切口進(jìn)行儀器置放與操作和允許腹壁充氣法而不致使該等扣接物因上述的操作而松脫。
第7圖中顯示出許多體腔，特別是位于軀干和頭部。最顯著的體腔為軀干中的腹側(cè)體腔6和體壁中的背側(cè)體腔7。此腹側(cè)體腔6藉由肋架與腹部的肌肉組織圍繞住并包括胸腔7與腹盆腔8。此胸腔7藉由肋架圍繞并藉由橫隔膜與腹盆腔8分隔開，其依次包括包圍心臟并藉圍心膜形成的圍心腔，以及包圍肺臟并藉胸膜形成的胸膜腔。此腹盆腔8位橫隔膜下方，并包括腹腔9和骨盆腔10。上身軀干和頭的體腔包括背側(cè)體腔11，其可藉顱骨與脊柱的骨頭完全地圍繞住。背側(cè)體腔11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被硬脊膜、蛛網(wǎng)膜和軟脊膜三種膜包圍住。該背側(cè)體腔11可進(jìn)一步劃分為顱腔12(為容納腦的顱骨內(nèi)腔室)，和脊髓腔13(為藉脊椎圍繞脊髓所形成的腔室)。
外殼罩1可經(jīng)設(shè)計(jì)以包含以上論及的任何一種或多種腔室。
再者，人類解剖構(gòu)造包括一些器官系統(tǒng)，或在相關(guān)功能中共同運(yùn)作器官的群組。該等習(xí)于此技藝的人所熟知的器官系統(tǒng)可包括在本發(fā)明裝置內(nèi)。具體而言，此人類解剖構(gòu)造的器官系統(tǒng)包括體被(integumentary)系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)、肌肉系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、和淋巴系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)。體被系統(tǒng)形成體壁的最外圍部份(皮膚)，且包括表皮和真皮。附屬構(gòu)造包括毛發(fā)、指甲、腺體和感覺末梢。骨骼系統(tǒng)包括骨頭、關(guān)節(jié)和韌帶。肌肉組織包括骨骼肌和肌腱。神經(jīng)系統(tǒng)包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)(腦和脊髓)、外圍神經(jīng)系統(tǒng)(PNS)和感覺構(gòu)造。內(nèi)分系統(tǒng)包括內(nèi)分泌組織。消化系統(tǒng)包括消化道(口、食道、胃、腸、結(jié)腸、直腸/肛門)以及附屬構(gòu)造包括唾液腺、胰、肝和膽囊。心血管和淋巴系統(tǒng)包括心臟、血管(動脈、微血管、靜脈)、血液、淋巴結(jié)、血管和淋巴網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(脾、骨髓、淋巴結(jié))。呼吸系統(tǒng)包括鼻、呼吸道(咽、喉、支氣管等)和肺。泌尿系統(tǒng)包括腎、輸尿管、膀胱和尿道。男性生殖系統(tǒng)包括生殖腺(罩丸)、副罩管、輸精管、尿道管、前列腺、貯精囊和尿道球腺。女性生殖系統(tǒng)包括生殖腺(卵巢)、輸卵管、子宮、陰道和前庭腺。
外殼罩1可設(shè)計(jì)成包含任何一種或多種哺乳動物解剖構(gòu)造的各種器官和/或器官系統(tǒng)，特別是人類解剖構(gòu)造。該等器官和/或器官系統(tǒng)可包括任何如上所討論或此技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所習(xí)知者。因此，例如，該外殼罩1可包括下述器官的一種或多種骨頭、軟骨、肌腱、韌帶、骨骼肌、平滑肌、心臟、血管、血液、腦、脊髓、周邊神經(jīng)、鼻、氣管、肺、口、食道、胃、小腸與大腸、腎、輸尿管、膀胱、尿道、腺體，例如下視丘、腦下腺、甲狀腺、胰腺和腎上腺、卵巢、輸卵管、子宮、陰道、乳腺、睪丸、貯精囊、陰莖、淋巴、淋巴結(jié)和淋巴管、白血球、T和B細(xì)胞。
再者，本發(fā)明裝置可設(shè)計(jì)成包含任何一種或多種哺乳動物的各種組織。該等組織為此技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所習(xí)知者且可包括在本發(fā)明裝置內(nèi)。具體而言，已知在體內(nèi)細(xì)胞群可共同構(gòu)成組織，其組織為可共同執(zhí)行特定功能的大量相似細(xì)胞群。人類體內(nèi)有四種主要組織種類上皮組織、結(jié)締組織、肌肉組織和神經(jīng)組織。上皮組織的細(xì)胞緊密地堆積在一起并形成連續(xù)層以適用在身體不同部位的內(nèi)襯。上皮組織可適用在膜內(nèi)襯器官并幫助維持身體器官彼此分離、在適當(dāng)?shù)奈恢煤捅Ｗo(hù)。上皮組織的一些實(shí)例為皮膚的外層、口腔和胃的內(nèi)層、以及圍繞身體器官的組織。體內(nèi)結(jié)締組織有許多種類。一般而言，結(jié)締組織可強(qiáng)化支持并構(gòu)成身體。多數(shù)種類的結(jié)締組織包括蛋白質(zhì)膠原的纖維束以增加強(qiáng)化結(jié)締組織。結(jié)締組織的一些實(shí)例包括皮膚的內(nèi)層、肌腱、韌帶、軟骨、硬骨和脂肪組織。血液亦可視為結(jié)締組織的一種形式。肌肉組織為可收縮的特化組織。肌肉組織包括提供動作的肌動蛋白與肌凝蛋白特化蛋白質(zhì)。肌肉組織的實(shí)例包含身體所有的肌肉。神經(jīng)組織包括兩種細(xì)胞種類神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。神經(jīng)組織在體內(nèi)具有產(chǎn)生與傳導(dǎo)電訊號的能力。這些電的信號可藉由腦內(nèi)的神經(jīng)組織控制并經(jīng)脊髓傳遞至身體。
本發(fā)明的方法包括使用本裝置以進(jìn)行在哺乳動物的一種或多種已知器官、器官系統(tǒng)和/或組織上的各式程序，本文所列舉例如彼等器官、器官系統(tǒng)和/或組織與人類解剖構(gòu)造有關(guān)。
在一些具體實(shí)施例中，外殼罩1在實(shí)施時(shí)被設(shè)計(jì)只包含涉及此一手術(shù)程序的彼等體腔、組織和/或器官。例如，在上泌尿道進(jìn)行手術(shù)時(shí)，模擬軀干可設(shè)計(jì)成只提供骨盆腔，且該骨盆腔可僅容納上泌尿道器官。然而，提供可使用在多重程序的裝置可能為所需的。因此，在一些具體實(shí)施例中需提供包括所有/大部分相應(yīng)的人類解剖構(gòu)造的體腔的外殼罩1。再者，可能必須提供不只欲進(jìn)行操作的彼等器官，亦提供可能某種程度上影響所操作的程序的其周圍環(huán)繞的器官。另外，在一些具體實(shí)施例中，可能必須提供所有體腔內(nèi)有所有器官，不論這些體腔或器官是否某種程度上影響程序如何操作。
在外殼罩1內(nèi)的腔室和一種或多種器官或組織組件可藉由使用一種或多種可拋棄的壁3彌封，該壁可模擬相應(yīng)的體壁部分(例如腹壁)。使用者然后可經(jīng)一個或多個可拋棄的壁3以制造切口并經(jīng)這些切口以進(jìn)行程序。此一個或多個可拋棄的壁3能夠在重復(fù)地以內(nèi)窺鏡儀器穿刺后置換。此可拋棄的壁3可使用能重復(fù)地扣接或解開的任何習(xí)知手法扣接至外殼罩1。舉例而言，一些示例的扣接物包括，但不限定于子母沾、鈕扣、按扣、鉗夾和對的嵌坎與唇、和勾子。于其它實(shí)施例中，復(fù)數(shù)個預(yù)先形成的開口2可包含于外殼罩1的部分且經(jīng)由此開口進(jìn)行程序。
于特別佳實(shí)施例中，該裝置包括提供模擬呼吸作用的手段，此模擬的呼吸作用系經(jīng)模仿有生命的身體內(nèi)的呼吸系統(tǒng)。例如一條或多條管14(如第5a圖所描繪的經(jīng)由軀干外型的外殼罩的頸部而離開外殼罩1)可在此裝置內(nèi)依模擬呼吸作用在有生命的身體內(nèi)發(fā)生途徑的方式而設(shè)置。循環(huán)空氣、其它氣體或液體的幫浦或其它種類的裝置(未圖標(biāo))可以模擬呼吸作用的手法管與14連接。因此，用在模擬呼吸作用的手段將提供于運(yùn)動中的一種裝置以和如于有生命的身體中運(yùn)動的器官和組織組件。例如，可使用Harvard Apparatus(Holliston，MA)的LargeAnimal Volume Controlled Ventilator(www.harvardapparatus.com)，或類似的設(shè)備種類。此Large Animal Volume Controlled Ventilator具有可自30至70cc/收縮間調(diào)節(jié)的容積；可自7至50收縮/分鐘間調(diào)節(jié)的速率；和可自25至50％單次收縮循環(huán)間調(diào)節(jié)的相位，此相位能夠在幫浦操作期間，連續(xù)地變化。
外殼罩1可進(jìn)一步包括，若需要，用在模擬肺系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、心血管與淋巴系統(tǒng)、和/或泌尿系統(tǒng)的機(jī)械裝置。因此，例如，管14可設(shè)置于外殼罩1，經(jīng)此以模擬泌尿系統(tǒng)的方式泵動氣體或液體。另外，動物的或模擬的心臟可設(shè)置于外殼罩1內(nèi)并可提供一種手段，藉此手段使心臟如有生命人類心臟那樣跳動，因此進(jìn)而加入模擬有生命的身體的動態(tài)運(yùn)動。例如，于一具體實(shí)施例中，心臟與管14連接，經(jīng)此管使流體或氣體流動而因此提供跳動的心臟。任何流體或氣體皆可使用，且該流體或氣體較佳系具有相似于人類血液和尿液的性質(zhì)。
于一些具體實(shí)施例中，外殼罩1進(jìn)一步包括骨骼系統(tǒng)，真實(shí)或模擬的，例如如第3圖所示。該骨骼系統(tǒng)提供精確的環(huán)境，于其內(nèi)內(nèi)窺鏡與各式儀器必得插入和操作。該骨骼系統(tǒng)較佳為合成材料所制造。模擬的骨骼系統(tǒng)為已知，且因此適用在模擬驅(qū)干骨骼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可為與習(xí)知的骨骼系統(tǒng)一致。此骨骼系統(tǒng)系設(shè)計(jì)以提供人類骨骼系統(tǒng)15的質(zhì)地、彈性性質(zhì)、密度和各式其它各種性質(zhì)。適用在構(gòu)成合成骨骼系統(tǒng)15的材料包括，但不限定于塑料，較佳系耐用的、不易碎的塑料，例如可經(jīng)3B Scientific購得(Rudorffweg 6，21031，Hamburg)(www.3bscientific.com)。如使用預(yù)形成的骨骼，外殼罩1可制作為適合該骨骼的尺寸。或者，可使用制作為外殼罩1尺寸的預(yù)形成的骨骼。
制造外殼罩1，與可拋棄的腹壁、腔壁、骨骼系統(tǒng)、模擬的器官和各種組織可選擇以提供對相應(yīng)解剖構(gòu)造的精確模擬的材料。例如，該等材料可選擇以提供對應(yīng)的真實(shí)解剖的結(jié)構(gòu)的相似外觀、質(zhì)地、拉伸性質(zhì)、彈性性質(zhì)、密度和/或各式其它性質(zhì)。特別是，外殼罩、可拋棄的腹壁、體腔壁、骨骼系統(tǒng)、器官和組織組件以及任何其它組成組件需設(shè)計(jì)以提供外科醫(yī)生在內(nèi)窺鏡程序期間，當(dāng)使用各式儀器碰觸、切割、縫合或其它操作這些物體時(shí)具適當(dāng)?shù)赜|覺回饋。再者，于一些具體實(shí)施例中，需設(shè)計(jì)可提供外殼罩、可拋棄的腹壁、體腔壁、骨骼系統(tǒng)、器官和組織組件以及任何其它組成組件的裝置，該裝置可提供造影、用在各式放射學(xué)程序、提供相似于使用在有生命的身體中。因此，該外殼罩、可拋棄的腹壁、體腔壁、骨骼系統(tǒng)、器官和其它部分可模仿對應(yīng)真實(shí)解剖構(gòu)造的性質(zhì)的任何材料而制造。再者，于一些具體實(shí)施例中，該裝置的各種部分較佳系可藉由模制過程所構(gòu)成。因此，于一些具體實(shí)施例中，該等材料較佳系可易于塑造。另外，材料的彈性性質(zhì)較佳容許呼吸運(yùn)動的模擬、肺動作的模擬、來自通過裝置的各種流體循環(huán)的運(yùn)動、心臟的跳動(若包括)、充氣(若進(jìn)行)。特別一些適用材料包括，但不限定于，撓性胺甲酸乙酯橡膠、熱塑性聚胺酯和硅樹脂橡膠。一些選擇適當(dāng)材料時(shí)需考慮的重要性質(zhì)包括抗拉強(qiáng)度、展延度、硬度和撕裂強(qiáng)度。特別需要選擇具有″似皮膚″性質(zhì)的材料。于特別較佳實(shí)施例中，一些″似皮膚″材料可進(jìn)一步基于下列性質(zhì)而選擇使用該等材料進(jìn)行模制過程系簡易、結(jié)果的機(jī)械性質(zhì)、藉由改變組成物的混合比率而改變該等性質(zhì)的能力、該等材料的顏色和針對各種色彩設(shè)置而使用印模顏料的有效性。在一些具體實(shí)施例中，例如，提供外殼罩1、器官和組織組件以及其它組件具真實(shí)的顏色可為所需，且因此，在一些具體實(shí)施例中，該等材料可藉由使用著色和印模顏料修飾以提供真實(shí)的外觀，如有需要。特別最佳的商業(yè)上可購得材料之一者為本文所論及的Cine Skin Silicone A/B，和其它具相似性質(zhì)的材料。其它商業(yè)上可購得的材料包括EcoflexRubbers、Dragon SkinTM、liquid silicon rubber和Duralco4538D。
提供外殼罩1內(nèi)的一種或多種器官或組織組件運(yùn)動是特別有益的，以因此接近地模擬人類體內(nèi)實(shí)體上和動態(tài)上的氣氛(atmosphere)。特別是，當(dāng)于有生命人身上進(jìn)行內(nèi)窺鏡程序時(shí)，由于，在某種程度上，呼吸作用、肺動作、流體的循環(huán)和心臟的跳動使該器官和體壁處在持續(xù)的運(yùn)動中。提供可進(jìn)行內(nèi)窺鏡程序的精確訓(xùn)練裝置系特別有益的，其中該裝置的器官和組織組件以及其它部分模仿具多重自由度的有生命的身體的運(yùn)動。以上提供精確的環(huán)境因?yàn)轶w壁、器官和組織組件不為靜態(tài)亦不為僅能以于有生命人類體內(nèi)有限自由度的方式運(yùn)動。因此，該裝置系提供于外殼罩1模擬中呼吸空氣和/或循環(huán)流體的手段，如同于人類身體中空氣、血液、尿液和其它的材料的流動。模擬提供進(jìn)一步運(yùn)動的肺運(yùn)動和心臟的跳動的方法復(fù)較佳包含在此裝置，如上所論及之。
在一較佳實(shí)施例中，外殼罩1特別地設(shè)計(jì)以復(fù)制哺乳動物解剖構(gòu)造的外形。因此，例如，外殼罩1可經(jīng)觀察者辨識為人類解剖構(gòu)造的外型，例如人類軀干或頭。例如，如第2至6圖中所示，外殼罩1可為人類軀干的外型。模擬的軀干系較佳設(shè)計(jì)呈現(xiàn)為在實(shí)體、動態(tài)的和機(jī)械的性質(zhì)方面為人類解剖構(gòu)造的復(fù)制品。因此，例如，模擬的軀干的外型、比例與結(jié)構(gòu)較佳設(shè)計(jì)為復(fù)制人類解剖構(gòu)造。例如，以典型6英尺高的男性為基礎(chǔ)計(jì)，男性軀干的平均尺寸為近乎820mm(32英時(shí))高度，近乎510mm(20英時(shí))寬度，近乎250mm(10英時(shí))厚度，和近乎140mm(5.5英時(shí))的外頸直徑。因此，例如，當(dāng)提供平均成年男性的模擬軀干時(shí)，其中該尺寸為預(yù)期復(fù)制的平均成年男性時(shí)，則該等尺寸可如下列所述約24至約33英時(shí)范圍的高度，約15至約21英時(shí)范圍的寬度，約7至約11英時(shí)范圍的厚度，和約4至約6英時(shí)范圍的外頸直徑。假如外殼罩1系提供平均女性的外型、尺寸和比例時(shí)，則平均成年女性的尺寸小于平均成年男性的尺寸近乎10至12％。因此，提供平均成年女性外型和尺寸的外殼罩1的尺寸可為，例如約21至約30英時(shí)范圍的高度，約13至約19英時(shí)范圍的寬度，約6至約10英時(shí)范圍的厚度，和約3.5至約5.5英時(shí)范圍的外頸直徑。假如外殼罩1系提供平均青少年的外型、尺寸和比例時(shí)，則平均成年青少年的尺寸小于平均成年男性的尺寸近乎15至20％。因此，提供平均青少年外型和尺寸的外殼罩1的尺寸可為，例如約19至約28英時(shí)范圍的高度，約12至約18英時(shí)范圍的寬度，約5.5至約9.5英時(shí)范圍的厚度，和約3.2至約5.1英時(shí)范圍的外頸直徑。再者，這些尺寸可用在構(gòu)成具有任何幾何外型的外殼罩1的裝置(例如箱形-模擬器)，上述全部尺寸系相稱于有生命男性、女性或青少年。
模擬的軀干包括能具以包含一種或多種模擬的和/或動物的器官或組織組件的手段。在一較佳實(shí)施例中，外殼罩包括一種或多種腔室4，像是彼等包含在人類解剖構(gòu)造，用以容納一種或多種器官或組織組件的腔室。在一較佳實(shí)施例中，模擬的軀干包括相當(dāng)于胸腔7和腹盆腔8的腔室。該腹盆腔8可進(jìn)一步分成腹腔9和骨盆腔10。坐落于這些體腔的人類解剖構(gòu)造的一種或多種器官或組織組件然后可因此位于這些腔室4內(nèi)。
此一種或多種器官或組織組件較佳系以模擬人類身體的環(huán)境的手法容納于腔室4中。特別是，一種或多種器官或組織組件較佳系可位于該等腔室4內(nèi)并保持于適當(dāng)位置且允許該等器官和組織組件依照于有生命的人類身體內(nèi)的方式運(yùn)動。當(dāng)有需要時(shí)，由于內(nèi)臟和組織組件某種程度上與解剖構(gòu)造的其它部分互連，因此可使用習(xí)知的扣接手法，此手法系能夠在內(nèi)窺鏡程序期間抵抗在此部份器官和組織組件上的操作。例如，腎臟可依模擬有生命的身體的方式維持在適當(dāng)?shù)牡胤?，例如藉由將水球設(shè)置在接近腎臟，特別在腎臟的頂端。水球可易于按照尺寸制造且依相關(guān)各式器官和組織組件放置以便模擬有生命的身體內(nèi)的環(huán)境。再者，真實(shí)的器官可用在一些應(yīng)用中且可以包括圍繞組織和脂肪的形式而得。因此，例如，受訓(xùn)者希望使用本發(fā)明裝置以學(xué)習(xí)和練習(xí)程序而其中腎臟是分離的。上述的程序，受訓(xùn)者可，例如，獲得真實(shí)腎臟以及環(huán)繞腎臟的組織和脂肪。此腎臟可使用任何形式的扣接手法(例如膠布)維持至適當(dāng)位置，且進(jìn)一步放置一個或多個水球設(shè)置于腎臟的頂端。
在一些具體實(shí)施例中，一種或多種器官或組織組件系與腔室4內(nèi)襯的材料接觸，其方式依肌肉組織內(nèi)襯于人類解剖構(gòu)造中的體腔。再者，更像是腹腔和胸腔是藉橫隔膜分開，一層材料可置放于腹腔和胸腔間以模擬此橫隔膜。因此，該等腔室4較佳系以模仿彼等內(nèi)襯的人類體腔的材料內(nèi)襯的與分離的，因此，例如，若器官或組織組件因呼吸或內(nèi)窺鏡儀器的操作而運(yùn)動，該等器官或組織組件接觸腔壁或橫隔膜，則該等器官或組織組件將如它們在有生命的身體內(nèi)般地反應(yīng)。
再者，在腔室4內(nèi)的一種或多種器官或組織組件可藉使用相似于彼等相應(yīng)的解剖構(gòu)造的似-組織材料以模擬人類解剖構(gòu)造的方式與該腔室4聯(lián)系與連結(jié)。特別是，可使用提供如相應(yīng)解剖構(gòu)造中的連結(jié)方法的相同種類運(yùn)動的扣接手法。例如，假如器官是以容許任何種類運(yùn)動的手法連結(jié)，且限制其自由度時(shí)，則該器官連接至本發(fā)明的裝置經(jīng)使用，例如，充分松弛的線狀材料以容許無限制的運(yùn)動。于樞鈕狀扣接等機(jī)制中，運(yùn)動是受限于特殊的角度，該等機(jī)制可用以模擬運(yùn)動中的該等限制。
在一示范實(shí)施例中，在模擬軀干中的裝置是基于典型男性的3D模型，其可經(jīng)美國國家醫(yī)學(xué)圖書館的可視人體資料(Visible Human Data)予以切割和重建(美國國家醫(yī)學(xué)圖書館，可視人計(jì)畫(The Visible HumanProject)http//www.nlm.nih.gov/research/visible human.html)使用平均五毫米間距(從矢狀-冠狀坐標(biāo)z＝463 voxel＝154mm的切面第4155號至z-3190voxel-1063mm的切面第2048號)的橫切面(第8圖)。此橫跨整個軀干包括胸、腹和骨盆部。使用人工分割方法(manual segmentation method)以在這些影像切面中定義出外人體、肺和腹腔。腹腔的容積包括所有腹膜與腹膜后的器官。該3D模型可使用工程設(shè)計(jì)軟件，Pro/Engineer(PTC，Inc.)建構(gòu)。該模型可使用以設(shè)計(jì)和制造鑄造此模擬的軀干的陰模，如第2a圖所描繪。數(shù)字制造的木塊系如第2a圖所示。
為了提供身體、呼吸運(yùn)動、肺動作和各式其它運(yùn)動的真實(shí)的支持和結(jié)構(gòu)，骨骼系統(tǒng)15是在軀干(第3圖)鑄造前放置在鑄模內(nèi)?？蓲仐壥礁贡?是在分離的鑄模中鑄造。
在一些具體實(shí)施例中，可拋棄的腹壁3以具有內(nèi)層3a和外層3b的兩層結(jié)構(gòu)(第4圖)呈現(xiàn)。該兩層可為相同或不同材料所制造。較佳系內(nèi)層為高度彈性材料制造，例如帶有50％C部份的Cine Skin SiliconeA/B(展延度1000％(A/B+50％C))，而外層可由如上述的用在形成外殼罩的材料而制造(例如Cine Skin Silicone A/B)。
第5b圖所示的可拋棄的壁3以鉤環(huán)緊扣物16(子母沾)在腹壁3與外殼罩1/模擬軀干的邊界系至模擬軀干上。在可拋棄式的壁與模擬軀干周圍的唇和對應(yīng)凹槽可進(jìn)一步適當(dāng)用以維持可拋棄的壁3在適當(dāng)位置。如顯示，此可拋棄的壁3可以密合板17密封地彌封軀干。此扣接手法容許腹腔(如第5b圖所描繪)的充氣。如第5a圖所示，六條彈性的管子14置于軀干之內(nèi)，緊鄰脊柱，包含自左側(cè)和右側(cè)腹膜后窩至經(jīng)頸部離開，以模擬動物器官的血液和尿液流向。然而，任何數(shù)量的管子可用在多種位置。較佳為，然而，管子的數(shù)量和其位置可被選擇以接近地模模擬實(shí)的人類解剖構(gòu)造。
本發(fā)明裝置，在具有任何幾何形狀或具相應(yīng)解剖構(gòu)造的形狀外殼罩1的外型中(例如模擬的軀干)是提供對真實(shí)的手術(shù)程序?qū)嶋H的近似并提供外科醫(yī)生、醫(yī)學(xué)院學(xué)生和住院醫(yī)生學(xué)習(xí)與練習(xí)各種程序的方法。特別是，本發(fā)明裝置提供設(shè)計(jì)為近似相應(yīng)解剖構(gòu)造(例如器官、組織、腹壁)性質(zhì)的組件。再者，本發(fā)明裝置設(shè)計(jì)以提供相應(yīng)解剖構(gòu)造的適當(dāng)形狀、比例和結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明裝置提供用在模擬有生命的解剖構(gòu)造內(nèi)的呼吸作用、肺動作、循環(huán)作用和心臟的跳動的手段，因而可模仿人類解剖構(gòu)造各種部分所經(jīng)歷的持續(xù)運(yùn)動。此運(yùn)動不特別受限于自身的自由度，且本發(fā)明裝置所提供的運(yùn)動是模擬有生命的身體的運(yùn)動且依有生命的身體的運(yùn)動的自由度。
因?yàn)閮?nèi)窺鏡程序?yàn)榻?jīng)小切口且通常經(jīng)內(nèi)窺鏡套管和/或管子進(jìn)行，所以內(nèi)窺鏡儀器的使用不同于敞開的手術(shù)。特別是，進(jìn)行內(nèi)窺鏡手術(shù)所需的技巧較預(yù)期困難，因?yàn)槠漕嵉沟牟僮?、二維的影像，和直接觸及的失喪。正常立體視覺的缺乏導(dǎo)致深度覺的失喪，而“經(jīng)洞”細(xì)長儀器的操作則限制了運(yùn)動能力。一項(xiàng)外科醫(yī)生最重要的資產(chǎn)即是高度發(fā)展的觸覺。然而，內(nèi)窺鏡分開外科醫(yī)生的手與手術(shù)位置。
目前可得的內(nèi)窺鏡模擬器存在有某些限制。首先，它們不能提供正在進(jìn)行的程序的解剖全貌。再者，該等模擬器無法允許改變模擬人體的位向。另外，該等模擬器不允許無限制地置放和定位套管。再者，該等模擬器不能提供針和套管針插入時(shí)的力量回饋。因?yàn)檫@些非真實(shí)的特征，模擬器系僅用在訓(xùn)練課程的初期以獲得基本的內(nèi)窺鏡技術(shù)。
因此，本發(fā)明的裝置將提供有價(jià)值的訓(xùn)練步驟，該步驟可單獨(dú)使用和與箱形模擬器、活動物體訓(xùn)練、和經(jīng)指導(dǎo)的手術(shù)一起使用。
于另外實(shí)施例中，本發(fā)明提供用在訓(xùn)練和評估放射學(xué)程序的裝置。特別是，放射學(xué)程序一般包括X-射線、CT(計(jì)算機(jī)斷層)、MRI(磁振造影)、超音波、核磁共振造影和侵入性放射學(xué)裝置。X-射線程序?yàn)樽罟爬系姆派鋵W(xué)程序，其在選擇的身體部位使用小量的輻射線以產(chǎn)生影像，一般使用以產(chǎn)生胸部、肌肉骨骼系統(tǒng)和腸胃道系統(tǒng)的影像。CT與X-射線相似，除了CT造影提供身體特定區(qū)域橫切面影像。CT主要用在腦、頸、脊椎、胸部、腹部和肌肉骨骼造影。MRI與CT相似，除了MRI造影使用磁波與電波以產(chǎn)生影像。MRI已使用至產(chǎn)生腦、脊柱、心臟、骨頭、關(guān)節(jié)、軟組織和血管的造影。超音波利用聲波穿過身體以產(chǎn)生影像且典型使用在產(chǎn)前的護(hù)理。核磁共振造影使用小量放射性成分以產(chǎn)生造影，其可協(xié)助收集各種器官功能的信息。該放射性成分，稱為示蹤物(tracer)，可幫助評估骨頭、肝、心臟、肺、腦、腎臟或內(nèi)分泌的問題。侵入性放射學(xué)使用導(dǎo)管和線圈以暢通阻塞的血管、排出積聚流體的區(qū)域、緩解特定型態(tài)的高血壓、移除外物和在不手術(shù)的情況下處理腸胃道出血。
本發(fā)明提供可用在訓(xùn)練和評估各種放射學(xué)程序的裝置。特別是，如上所提出，人類身體經(jīng)歷具多重自由度的持續(xù)運(yùn)動。因此，當(dāng)訓(xùn)練者于進(jìn)行程序時(shí)，例如放射學(xué)程序，和于練習(xí)該等程序時(shí)，需提有生命的人類身體精確的近似，此近似方式不只具有人類解剖構(gòu)造的實(shí)體性質(zhì)，亦可模擬有生命人類解剖的動態(tài)運(yùn)動。本發(fā)明提供具任何幾何形狀、模擬軀干或其它身體部位的外型的裝置，其設(shè)計(jì)為模擬相應(yīng)人類解剖構(gòu)造的比例、結(jié)構(gòu)、動態(tài)運(yùn)動，且較佳包括外型和各種其它性質(zhì)。該等特征討論于上文。該裝置可復(fù)設(shè)計(jì)為提供使用者對放射學(xué)的利用。因此，例如，于核磁共振造影程序的訓(xùn)練和/或練習(xí)，示蹤物可被注入所需訓(xùn)練/練習(xí)位(例如于肺中)。此模擬軀干，以人類解剖構(gòu)造(例如容納肺，周圍環(huán)繞的器官，肋骨等)的精確表征呈現(xiàn)于使用者之前，且此模擬軀干模擬呼吸作用和肺動作(因而提供肺動作)提供可發(fā)生造影程序的精確的裝置。
本發(fā)明的方法包括以實(shí)際的方式使用此裝置以進(jìn)行各式內(nèi)窺鏡程序。當(dāng)描述該裝置和方法時(shí)，特別是，關(guān)于在軀干區(qū)域進(jìn)行內(nèi)窺鏡程序所用的模擬軀干，可了解此裝置可包括各種其它身體部分，且再者，各種其它的內(nèi)窺鏡程序可用該等模擬訓(xùn)練裝置進(jìn)行。另外，當(dāng)本發(fā)明所述的裝置與人類解剖構(gòu)造有關(guān)時(shí)，亦可了解本發(fā)明裝置可改造以便模擬其它動物，較佳哺乳動物的身體部分，以提供用在在任何動物上進(jìn)行內(nèi)窺鏡手術(shù)訓(xùn)練和評估受訓(xùn)者的解剖構(gòu)造和方法。另外，當(dāng)此裝置描述為特別與內(nèi)窺鏡程序有關(guān)時(shí)，該裝置亦呈現(xiàn)為有益的訓(xùn)練和評估，其受訓(xùn)者可進(jìn)行任何種類的精確手術(shù)，特別是其中器官和身體部分的運(yùn)動影響此程序。
本發(fā)明的方法可進(jìn)一步參考下列實(shí)施例而說明，期能幫助了解本發(fā)明，但并非解釋為本發(fā)明的限制。
實(shí)施例依照第2至6圖和第8圖所塑造的模擬軀干由醫(yī)學(xué)院學(xué)生、住院醫(yī)生和泌尿科主治醫(yī)生使用和評估并將之與標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練箱對照。該研究顯示模擬的軀干對于真實(shí)的程序有更加逼真的近似且特別適用在內(nèi)窺鏡訓(xùn)練。本研究中所使用的動物器官允許于真實(shí)的組織上操作。該等器官置放于其原始位置(in situs)，需有適當(dāng)?shù)膬x器入口和信道配置。再者，經(jīng)誘導(dǎo)的呼吸作用造成器官如于人類體內(nèi)般活動。
受訓(xùn)者接受許多的步驟，以插入充氣針開始，充入二氧化碳，決定信道的位置并放入套管針。受訓(xùn)者然后進(jìn)行多種內(nèi)窺鏡程序，該等程序在解剖上正確的設(shè)置需要解剖并形成組織面、切除和修復(fù)組織、縫合、電烙、和進(jìn)行其它手術(shù)的操縱。模擬的軀干提供受訓(xùn)者放置動物的腎臟至后腹膜的可能性，以操作真實(shí)的組織，因而可模擬不同的手術(shù)，例如腎切片檢查法、腎盓整形術(shù)、腎切除術(shù)和部份腎切除術(shù)。進(jìn)行試驗(yàn)以決定模擬器的設(shè)計(jì)是否影響受訓(xùn)者之后的表現(xiàn)。藉由比較自我評估和訓(xùn)練者對一群隨機(jī)選自經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)箱形模擬器或本發(fā)明的模擬軀干進(jìn)行內(nèi)窺鏡訓(xùn)練的對象評分來進(jìn)行研究。有25位醫(yī)學(xué)院學(xué)生、住院醫(yī)生和泌尿科主治醫(yī)生參與此研究。由研究原先給予15分鐘引言式的報(bào)告以提供對內(nèi)窺鏡手術(shù)基本的總覽，且描述和示范所欲練習(xí)的任務(wù)。然后參與者隨機(jī)選取并允許實(shí)作2小時(shí)，期間研究員可出現(xiàn)并提供幫助。
于內(nèi)窺鏡訓(xùn)練箱形框架的例子中，顯示于第6A圖中，有10mm信道(USSC)設(shè)置于中央作為視訊攝影機(jī)的入口。5mm和10mm的信道(USSC)設(shè)置作為教學(xué)用的入口?？墒褂么笏芰吓囵B(yǎng)皿以支持和使豬的腎在箱型內(nèi)部不動。
在模擬軀干中，示于第6B圖，10mm信道設(shè)置于臍以作于視訊攝影機(jī)出入口。第二條10mm套針位于臍側(cè)面4cm的腋中線，和5mm信道位于臍上方4cm設(shè)置以作于儀器出入口。豬的腎設(shè)置于腹腔中左腹膜后窩內(nèi)。兩種模擬器均使用標(biāo)準(zhǔn)電視推車且10mm與30°內(nèi)窺鏡連結(jié)至視訊攝影機(jī)和光源(Stryker Instruments，Santa Barbara，CA)。在箱形模擬器和模擬軀干的例子中，另外的參與者持有和操作內(nèi)窺鏡和視訊攝影機(jī)。進(jìn)行下列的作業(yè)套針的配置、儀器選擇和操作、針和縫線操作、縫合和體內(nèi)打結(jié)。
各期間之后，參與者要求完成問卷鑒定訓(xùn)練的模型、進(jìn)行的操練和指導(dǎo)者。此問卷亦詢問受訓(xùn)者的教育程度和之前的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)。受訓(xùn)者以自″劣″至″優(yōu)異″，和自″極不同意″至″極同意″評等他們的反應(yīng)。參與者亦有機(jī)會提供書寫的評論、意見和批評。接著此問卷藉由分派″極不同意″與″劣″為值1，而″極同意″與″優(yōu)異″為值5轉(zhuǎn)換為模擬量表。其等結(jié)果依所使用的模擬器分層。然后計(jì)算每個問題個別的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。用student’s standard t-test比較平均值和計(jì)算p值。所有統(tǒng)計(jì)上計(jì)算的結(jié)果使用STATA執(zhí)行。我們統(tǒng)計(jì)顯著的標(biāo)準(zhǔn)為0.05。下表1總結(jié)此調(diào)查中所問問題的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
表1調(diào)查結(jié)果之統(tǒng)計(jì)資料總結(jié)

基于這些結(jié)果，模擬軀干顯著地較易使用，提供較真實(shí)解剖構(gòu)造的近似度和提供較好的內(nèi)部視野(分別為p＝0.008，＜0.001，和＜0.001)。參與者亦感覺該模擬軀干具較好的設(shè)計(jì)(p＝0.002)。并且，兩組群的參與者同意或強(qiáng)烈同意對訓(xùn)練來說近似真實(shí)的解剖為重要且信道設(shè)置為重要(分別為p＝0.064和0.500)。
利用本發(fā)明的裝置可有效地降低手術(shù)室中的錯誤并教導(dǎo)受訓(xùn)者額外的技術(shù)。此自然人類身體結(jié)構(gòu)使得受訓(xùn)者體驗(yàn)到正確的空間表現(xiàn)以及套針的分布如同于內(nèi)窺鏡手術(shù)中在人類腹部所遇到的情況一樣。此包含呼吸引致運(yùn)動器官的模擬/動物混合模型相較于現(xiàn)存的箱形模擬器為更真實(shí)的模型。
本文所提及的所有文件全文引用為本說明書揭示的內(nèi)容。
上述對本發(fā)明的描述僅為本發(fā)明的說明，咸理解于不悖于本發(fā)明的精神或范疇下可進(jìn)行變化或修改，如下申請專利范圍所提出。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)學(xué)訓(xùn)練和/或評估裝置，該裝置包括殼罩；器官或組織組件；和設(shè)備，其能夠在器官或組織組件上模擬有生命的模擬對象所運(yùn)行的一種或多種力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該設(shè)備能夠模擬有生命的哺乳動物的不隨意運(yùn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該設(shè)備能夠在器官或組織組件上模擬呼吸作用和/或肺動作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至第3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該設(shè)備能夠在器官或組織組件上運(yùn)行具多重自由度的力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該設(shè)備模擬人類的呼吸動作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該設(shè)備模擬人類肺部力的動作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該設(shè)備模擬人類呼吸動作和肺部的力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該殼罩的形狀至少是具有哺乳動物的解剖構(gòu)造的一部份。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該殼罩符合構(gòu)成人類軀干的外形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該殼罩為箱形組件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該殼罩包括一個或多個用以安放一個或多個器官或組織組件的腔室。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該殼罩包括在外殼罩內(nèi)的骨骼系統(tǒng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該裝置進(jìn)一步包括一個或多個壁，通過該壁能夠進(jìn)行模擬的內(nèi)窺鏡程序。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中一個或多個壁相當(dāng)于腹壁且使用容許充氣的材料制造。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該殼罩包括一種或多種硅樹脂材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該裝置經(jīng)改造為放射學(xué)程序的訓(xùn)練和/或評估。
17.一種用于醫(yī)學(xué)程序的訓(xùn)練和/或評估裝置，該裝置包括殼罩，其形狀為至少具哺乳動物解剖構(gòu)造的一部份的形狀；在殼罩內(nèi)的一種或多種器官或組織組件；在器官或組織組件上模擬呼吸和/或肺動作的設(shè)備。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中該裝置進(jìn)一步包括一個或多個可移除的壁組件，該壁位于一個或多個器官之上，通過該壁能夠進(jìn)行模擬的內(nèi)窺鏡程序。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中該一個或多個壁組件經(jīng)改造為符合人類腹壁。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中該一個或多個壁組件經(jīng)改造為允許在殼罩內(nèi)充氣。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中該一個或多個壁組件是能夠被內(nèi)窺鏡儀器刺穿。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中該裝置進(jìn)一步包括至少部份模擬循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)的設(shè)備。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中該裝置進(jìn)一步包括殼罩內(nèi)的骨骼系統(tǒng)。
24.一種用于訓(xùn)練或評估醫(yī)學(xué)程序的方法，該方法包括使用如權(quán)利要求第1至23中任一項(xiàng)所述的裝置以進(jìn)行醫(yī)學(xué)程序。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中的醫(yī)學(xué)程序是模擬的。
26.一種用于訓(xùn)練和/或評估醫(yī)學(xué)程序的方法，此方法包括提供一種訓(xùn)練裝置，其包含形狀為哺乳動物解剖構(gòu)造至少一部份的形狀的殼罩；在該殼罩內(nèi)的一個或多個器官或組織組件；及在該器官或組織組件上的模擬呼吸和/或肺動作的設(shè)備；使得呼吸在該裝置內(nèi)模擬。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中該一個或多個器官或組織組件由于呼吸而運(yùn)動。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的方法，其中此方法進(jìn)一步包括將內(nèi)窺鏡和一個或多個內(nèi)窺鏡儀器插入外殼罩中并執(zhí)行內(nèi)窺鏡程序。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中該一個或多個器官或組織組件被采用放射線造影。
30.根據(jù)權(quán)利要求26至29任一項(xiàng)所述的方法，其中該裝置進(jìn)一步包括模擬循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)的設(shè)備，且該方法進(jìn)一步包括，在將內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡儀器插入外殼罩之前，在裝置內(nèi)模擬循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中該一個或多個器官或組織組件由于所述模擬而運(yùn)動，其運(yùn)動的方式為模擬相應(yīng)器官或組織組件在有生命的身體中循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和/或消化系統(tǒng)的作用期間的運(yùn)動。
32.一種用于訓(xùn)練和/或評估放射學(xué)程序的方法，該方法包括下列步驟提供一種訓(xùn)練和/或評估裝置，其包含形狀為哺乳動物解剖構(gòu)造形狀的一部份或多部分的外殼罩；在殼罩內(nèi)的一個或多個器官或組織組件供以多重自由度運(yùn)動；和模擬呼吸的設(shè)備；使得呼吸在裝置內(nèi)模擬，其中該一個或多個器官或組織組件由于所述呼吸而運(yùn)動，其運(yùn)動的方式為模擬相應(yīng)器官或組織組件在有生命的身體中呼吸作用期間的運(yùn)動；進(jìn)行放射學(xué)的程序。
全文摘要
提供一種訓(xùn)練和/或評估裝置，該裝置特別適用在進(jìn)行內(nèi)窺鏡程序、放射學(xué)程序、和在精密手術(shù)的執(zhí)行程序，該等精密手術(shù)模擬相應(yīng)的解剖構(gòu)造的結(jié)構(gòu)和動態(tài)運(yùn)動。該等裝置包括外殼罩，其設(shè)計(jì)以模仿體壁，在其中設(shè)置有一種或多種器官。此(等)器官的運(yùn)動系于裝置內(nèi)模擬之，以及在程序進(jìn)行期間提供準(zhǔn)確的器官動態(tài)運(yùn)動，該等運(yùn)動是下列因素之結(jié)果，如呼吸、肺動作、循環(huán)、消化和其它呈現(xiàn)在有生命的人體(livebody)內(nèi)的因素。
文檔編號G09B23/28GK1950862SQ200580014704
公開日2007年4月18日 申請日期2005年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月8日
發(fā)明者D·斯托亞諾維奇, A·帕特里丘, L·R·卡沃斯 申請人:約翰·霍普金斯大學(xué)