一種高度仿真介入手術訓練器的制造方法
【專利摘要】一種高度仿真介入手術訓練器，包括：具有腹腔的模擬人單元；設置于模擬人單元腹腔中的動物臟器；與動物臟器相連接的附屬管道；與所述附屬管道連通向其供應并回收灌注液的血液收集池；以及設置在血液收集池與所述附屬管道間提供灌注液流通驅(qū)動力的泵組單元，本實用新型可反復穿刺無滲漏的透明硅膠管模擬體內(nèi)主要血管，利用泵組向人工管道內(nèi)泵入有色液體模擬血液，構(gòu)建“血液循環(huán)”，將真實動物臟器（肝、脾、腎等）通過下腔靜脈、門靜脈、肝動脈、膽道和模擬人訓練系統(tǒng)的下腔靜脈、門靜脈、肝動脈、膽道等血管分別吻合，構(gòu)建出高度模仿人體解剖結(jié)構(gòu)及生理狀態(tài)的介入手術模擬訓練系統(tǒng)。
【專利說明】一種高度仿真介入手術訓練器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療器械【技術領域】，涉及一種介入手術訓練系統(tǒng)，特別涉及一種高度仿真介入手術訓練器。
【背景技術】
[0002]介入手術(interventional operation)是利用超聲、計算機斷層掃描(CT)、核磁共振(MRI)、X射線、腹腔鏡等現(xiàn)代醫(yī)學影像導向技術，對病變所在器官和組織進行定向手術，以達診斷和治療目的。目前該法已成為綜合治療不可缺少的一部分。由于其具有微創(chuàng)傷、定位準確、安全有效及并發(fā)癥少等優(yōu)點，近20年發(fā)展迅速。
[0003]以肝臟介入手術為例，最常見的為經(jīng)頸靜脈肝內(nèi)門體分流術(trans jugularintrahepatic portosystemic shunt, TIPs)和經(jīng)肝動脈化療栓塞術(TranshepaticArterialChemOtherapy And Embolization)。
[0004]TIPS是治療肝硬化門靜脈高壓及并發(fā)癥的微創(chuàng)介入技術，以安全、有效、微創(chuàng)，并可重復操作等特點，日益被廣大醫(yī)師和患者接受，逐漸成為臨床治療門脈高壓及其并發(fā)癥的主要手段。TACE是經(jīng)股動脈插管，選擇性插入肝癌供血動脈，進行栓塞及灌注化療藥物，栓塞主要的腫瘤血管,使腫瘤缺血壞死,并灌注化療藥物以殺死腫瘤細胞。TACE創(chuàng)傷小、副反應輕、可以反復多次治療、提高生存質(zhì)量，延長生命。
[0005]介入手術借助影像學來進行操作，無法如常規(guī)開腹手術一般直觀，這就要求介入手術醫(yī)生對患者的影像資料提前充分掌握并有一定的操作經(jīng)驗。要滿足如此嚴格的要求，介入醫(yī)生的成長就需要大量的培訓，這無疑延長了介入醫(yī)生的學習曲線。目前，介入手術訓練系統(tǒng)大多基于計算機的虛擬現(xiàn)實(virtual reality),且多為血管介入手術訓練系統(tǒng)。而針對肝臟介入手術的培訓系統(tǒng)大都基于肝臟管道三維可視化研究。2002年10月張紹祥等完成國內(nèi)首例非器質(zhì)性疾病死亡正常男性人體連續(xù)薄層斷面圖像可視化數(shù)據(jù)集(ChineseVisible Human, CVH)的獲取和計算機三維可視化的初步研究。楊琳于2005年6月報道了應用首例中國數(shù)字化可視人體數(shù)據(jù)集，利用Surfdriver軟件對肝門靜脈系進行三維重建，顯示了肝門靜脈系分支的立體形態(tài)，并運用Leica QwinV3圖像分析系統(tǒng)進行門靜脈分支角度的測量，斷層圖像間距為1.0mm。并于2006年3月報道了在肝內(nèi)管道三維重建的基礎上進行肝臟可視化與虛擬切除，獲取切除段三維數(shù)據(jù)。上述研究為肝臟解剖教學、肝臟疾病影像診斷、肝臟外科手術導航、肝臟腫瘤的三維適形放射治療和肝臟血管介入手術領域科提供了肝臟三維重建模型和可視化平臺。
[0006]但是目前肝臟管道三維可視化的研究成果不能解決的問題是介入醫(yī)生實際操作時的“手感”。肝臟管道三維可視化可以令介入醫(yī)生充分把握患者的血管走形和變異情況，但實際從腔靜脈向門靜脈穿刺和經(jīng)股動脈穿刺后選擇腫瘤血管過程中方向及角度的問題是需要反復操作、訓練才能解決的。這無疑使介入醫(yī)生的學習曲線拉長，年輕介入醫(yī)師無法獨立完成TIPS和TACE手術，資深介入醫(yī)生的數(shù)量無法滿足龐大的患者數(shù)量。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種高度仿真介入手術訓練器，可反復穿刺無滲漏的透明硅膠管模擬體內(nèi)主要血管，利用泵組向人工管道內(nèi)泵入有色液體模擬血液，構(gòu)建“血液循環(huán)”，將真實動物臟器(肝、脾、腎等)通過下腔靜脈、門靜脈、肝動脈、膽道和模擬人訓練系統(tǒng)的下腔靜脈、門靜脈、肝動脈、膽道等血管分別吻合，構(gòu)建出高度模仿人體解剖結(jié)構(gòu)及生理狀態(tài)的介入手術模擬訓練系統(tǒng)。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0009]一種高度仿真介入手術訓練器，包括:
[0010]具有腹腔的模擬人單元I ;
[0011]設置于模擬人單元I腹腔中的動物臟器3 ；
[0012]與動物臟器3相連接的附屬管道；
[0013]與所述附屬管道連通向其供應并回收灌注液的血液收集池19 ；
[0014]以及設置在血液收集池19與所述附屬管道間提供灌注液流通驅(qū)動力的泵組單
J Li ο
[0015]所述動物臟器3為帶有膽囊12的肝臟時，所述附屬管道包括:
[0016]模擬下腔靜脈5，一端設置用于與肝臟下腔靜脈連接的模擬下腔靜脈端口一 10 ；
[0017]模擬腹主動脈6，一端與蠕動泵二 2出口相連，另端與模擬股動脈9相連；
[0018]模擬頸內(nèi)靜脈4，連接在模擬下腔靜脈5上；
[0019]模擬門靜脈7，一端與蠕動泵一 20入口相連，另端設置有用于與肝臟門靜脈連接的模擬門靜脈端口 18 ；
[0020]模擬肝動脈8，一端連接在模擬腹主動脈6上，另端設置有用于與肝臟肝動脈連接的模擬肝動脈端口 16 ；
[0021]模擬股動脈9，與模擬腹主動脈6相連；
[0022]所述泵組單元包括蠕動泵一 20和蠕動泵二 2，血液收集池19的出口與蠕動泵二 2入口相連，入口與蠕動泵一 I出口相連。
[0023]所述血液收集池19中的人工血液(灌注液)為有色半透明液體，動脈為紅色，靜脈為藍色。
[0024]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0025]1.還原真實的肝臟介入手術場景，用動物肝臟替代虛擬肝臟，操作者對介入手術的感知更加真實，能明顯縮短介入醫(yī)生的手術學習曲線；
[0026]2.模擬人體生理環(huán)境，有血液循環(huán)系統(tǒng)，可通過術中的出血量更好的評價操作者的技術，可作為介入醫(yī)生的考核指標之一；也可以通過模擬與患者血管變異相似的環(huán)境，通過各種腔-門靜脈穿刺路徑和選擇腫瘤血管路徑的設計，尋找最適宜患者自身條件的手術方式，提聞介入手術的成功率；
[0027]3.本訓練系統(tǒng)與肝臟靜脈管道三維重建模型和可視化平臺不同，更注重操作訓練，更加實用，更利于在各級別醫(yī)院的介入醫(yī)生訓練、培訓與考核。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為高度仿真介入手術訓練器整體結(jié)構(gòu)示意圖。[0029]圖2為模擬腹部正面示意圖。
[0030]圖3為肝靜脈穿刺插管，A為肝靜脈向門靜脈穿刺，B為置入導絲至門靜脈，C為擴張肝內(nèi)分流道，D為置入內(nèi)支撐，E為門靜脈血流經(jīng)分流道進入下腔靜脈。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0032]一種高度仿真介入手術訓練器，包括模擬人單元1、動物臟器3、附屬管道以及泵組單元，其中，模擬人單元I具有腹腔，動物臟器3位于腹腔中，腹腔中設置各種附屬管道實現(xiàn)模擬人單元I與動物臟器3的連接，血液收集池19與附屬管道連通向其供應并回收灌注液(人工血液)。其中模擬“頸靜脈”段的人工血管可拆卸替換，人工血液為有色半透明液體，動脈為紅色，靜脈為藍色。泵組單元設置在血液收集池19與附屬管道間提供灌注液流通驅(qū)動力。使用時，將游離的動物臟器3 (保留足夠的下腔靜脈、門靜脈、肝動脈)通過接口和模擬人上的下腔靜脈、門靜脈、肝動脈的相應端口連接，形成一個密閉的循環(huán)系統(tǒng)。通過泵組單元進行液體灌注，模擬下腔靜脈、門靜脈、肝動脈的壓力。
[0033]具體地，如圖1和圖2所示，當所述手術為肝臟手術時，動物臟器3為帶有膽囊12的動物肝臟，泵組單元包括蠕動泵一 20和蠕動泵二 2。附屬管道包括:模擬頸內(nèi)靜脈4、模擬下腔靜脈5、模擬腹主動脈6、模擬門靜脈7、模擬肝動脈8和模擬股動脈9。其中模擬下腔靜脈5有兩個，一個的一端設置用于與肝臟下腔靜脈端口一 11連接的模擬下腔靜脈端口一 10，另一個的一端設置有用于與肝臟下腔靜脈端口二 13連接的模擬下腔靜脈端口二 14 ；模擬腹主動脈6的一端與蠕動泵二 2出口相連，另端與模擬股動脈9相連；模擬頸內(nèi)靜脈4連接在模擬下腔靜脈5上；模擬門靜脈7的一端與蠕動泵一 20入口相連，另端設置有用于與肝臟門靜脈端口 17連接的模擬門靜脈端口 18 ;模擬肝動脈8的一端連接在模擬腹主動脈6上，另端設置有用于與肝臟肝動脈端口 15連接的模擬肝動脈端口 16 ;模擬股動脈9與模擬腹主動脈6相連。各個端口可以采用磁環(huán)或者袖套的形式。血液收集池19的出口與蠕動泵二 2入口相連，入口與蠕動泵一 20出口相連。通過控制界面調(diào)節(jié)蠕動泵一 20和蠕動泵二2的轉(zhuǎn)速模擬下腔靜脈、肝動脈、門靜脈的血液流速。通過比較手術前灌入液體量和手術結(jié)束放出的液體量，估算手術過程中損失的液體量，進而評價手術者的手術技術或者手術方式的合理性。
[0034]以經(jīng)頸靜脈肝內(nèi)門體靜脈分流術的操作為例說明該訓練系統(tǒng)的使用方法:
[0035]1.穿刺模擬頸內(nèi)靜脈4，穿刺成功后置入導絲，至模擬下腔靜脈5。沿導絲將Rups-1OO導管裝置送入模擬下腔靜脈5并選擇性送入肝右靜脈，分別行造影和測壓。
[0036]2.以肝靜脈距模擬下腔靜脈5入口 2?3cm為穿刺點，如圖3A所示，向前調(diào)整導向器方向，穿刺方向為前下方，穿刺深度約3?4cm，退出穿刺針，回抽5F導管，回抽血流通暢，注入造影劑顯示模擬門靜脈7肝內(nèi)分支后，如圖3B所示，置入BENTS0N軟頭導絲經(jīng)模擬門靜脈7主干至脾靜脈或腸系膜上靜脈，沿導絲將5F導管送入模擬門靜脈7主干，進一步證實導管經(jīng)模擬門靜脈7肝內(nèi)分支進入主干，此時則示門靜脈穿刺成功。
[0037]3.采用AMPLATZ超強導絲取代BENTS0N導絲送入模擬門靜脈7和腸系膜上靜脈，沿導絲將同軸的Rups-100導管裝置經(jīng)肝組織突破模擬門靜脈7分支推入模擬門靜脈7主干，分別行門靜脈造影和測壓，退出5F導管、金屬導向器和導管鞘，保留引導鞘于門靜脈內(nèi)。
[0038]4.沿導絲送入直徑8或IOmm氣囊擴張管，如圖3C所示，分別擴張模擬門靜脈7、肝實質(zhì)及肝靜脈，模擬門靜脈7和肝靜脈腰形壓跡消失后退出氣囊擴張管，向模擬門靜脈7內(nèi)推注造影劑無外溢現(xiàn)象后放置內(nèi)支撐，以門靜脈壓跡為標志，置入可擴張性內(nèi)支撐，如圖3D所示，內(nèi)支撐應覆蓋整個肝內(nèi)分流道，門靜脈血流經(jīng)分流道進入右心房，如圖3E所示。
[0039]5.再行門靜脈和肝靜脈測壓，拔除引導管，保留5F導管于門靜脈內(nèi)，5F導管經(jīng)模擬頸內(nèi)靜脈4引出。
【權利要求】
1.一種高度仿真介入手術訓練器，其特征在于，包括: 具有腹腔的模擬人單元(I); 設置于模擬人單元(I)腹腔中的動物臟器(3)； 與動物臟器(3)相連接的附屬管道； 與所述附屬管道連通向其供應并回收灌注液的血液收集池(19); 以及設置在血液收集池(19)與所述附屬管道間提供灌注液流通驅(qū)動力的泵組單元。
2.根據(jù)權利要求1所述的高度仿真介入手術訓練器，其特征在于，所述動物臟器(3)為帶有膽囊(12)的肝臟，所述附屬管道包括: 模擬下腔靜脈(5)，一端設置用于與肝臟下腔靜脈連接的模擬下腔靜脈端口一(10)； 模擬腹主動脈(6)，一端與蠕動泵二(2)出口相連，另端與模擬股動脈(9)相連； 模擬頸內(nèi)靜脈(4 )，連接在模擬下腔靜脈(5 )上； 模擬門靜脈(7)，一端與蠕動泵一(20)入口相連，另端設置有用于與肝臟門靜脈連接的模擬門靜脈端口(18)； 模擬肝動脈(8)，一端連接在模擬腹主動脈(6)上，另端設置有用于與肝臟肝動脈連接的模擬肝動脈端口(16); 模擬股動脈(9)，與模擬腹主動脈(6)相連； 所述泵組單元包括蠕動泵一(20 )和蠕動泵二( 2 )，血液收集池(19 )的出口與蠕動泵二(2)入口相連，入口與蠕動泵一(I)出口相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的高度仿真介入手術訓練器，其特征在于，所述血液收集池(19)中的人工血液為有色半透明液體,動脈為紅色,靜脈為藍色。
【文檔編號】G09B23/28GK203786996SQ201420114300
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權日:2014年3月13日
【發(fā)明者】呂毅, 劉雯雁, 李建輝, 楊桓, 馬鋒, 王浩華 申請人:西安交通大學