ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОТРАБОТКИ КАРДИОХИРУРГИЧЕСКИХ НАВЫКОВ

Полезная модель относится к области медицины, а именно - к медицинским тренажерам для обучения сердечно-сосудистой хирургии, включающая в себя реалистично выполненную модель сердца человека с функцией сокращения. Реализует возможность обучения практическим навыкам проведения операций на открытом сердце, а именно: отработки техники аортокоронарного шунтирования и техники коронарной ангиопластики. Тренажер позволяет отрабатывать широкий спектр кардиохирургических манипуляций.
Важной частью обучения студентов медицинских вузов является отработка практических навыков. Ключевой задачей в этом процессе является создание максимально реалистичных тренажеров и условий отработки медицинских манипуляций.
Из существующего уровня техники известен «Тренажер для отработки хирургических навыков» (патент РФ 170571, опубликован 28.04.2017), который включает в себя рабочую площадку на телескопических ножках, приставки для инструментов, источник освещения на гибкой стойке, на площадке расположен имитатор фрагмента «оперируемого органа», в котором имеется углубление - «рана» с размещенным в нем на фиксаторах-зажимах фрагментом биологической мягкой или костной ткани.
Недостатками данного тренажера является отсутствие модели сердца, отсутствие симуляции сердечных сокращений, невозможность подключения модели сердца с симуляцией сердечный сокращений, что не позволяет проводить отработку техники аортокоронарного шунтирования и техники коронарной ангиопластики.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является «Тренажер для обучения технике коронарного шунтирования на работающем сердце» (патент РФ 2743246, опубликован 16.02.2021), состоящий из рамы с прикрепленным к ней электрическим двигателем, размещенной в корпусе. На верхней стороне рамы расположена подвижная платформа, представленная в виде металлической пластины, на которую с помощью магнита крепится мягкая рабочая поверхность, предназначенная для фиксации рабочего материала.
Недостатками данного тренажера является нереалистичный внешний вид операционного поля, отсутствие модели сердца. Движение платформы не соответствует реальным сердечным сокращениям, что не позволяет создать реалистичные условия во время отработки кардиохирургических манипуляций.
Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является устранение недостатков предшествующего уровня техники, создание тренажера для отработки кардиохирургических навыков на работающем сердце, содержащего модель человеческого сердца, обеспечивающую симуляцию реальных сердечных сокращений, и предназначенного для обучения врачей, студентов и ординаторов технике коронарного шунтирования и коронарной ангиопластики.
Заявленная техническая задача решается за счет того, что тренажер для отработки кардиохирургических навыков на работающем сердце, содержащий модель человеческого сердца, отличающийся тем, что модель человеческого сердца включает внутренний элемент с образующими сеть подвижными модулями для имитации сокращений сердечной мышцы, и внешнюю оболочку, на которой размещены имитаторы артерий, жировой ткани, предсердий, при этом подвижные модули включают гибкие трубки, размещенные в оплетке, один конец каждой трубки закрыт герметично, а к другому - подсоединена пневматическая трубка для подачи сжатого газа от компрессора через блок управления и приведения подвижных модулей в движение, а блок управления выполнен с возможностью контролировать скорость и время подачи сжатого газа.
Подвижные модули ориентированы вдоль перпендикулярных осей.
Оплетка подвижных модулей закреплена с двух концов к гибкой трубке.
Гибкая трубка изготовлена из латекса или силикона. Оплетка изготовлена из нейлона или полиэстера.
Подвижные модули имеют возможность и расширяться в радиальном направлении и одновременно укорачиваться в продольном направлении, когда указанные подвижные модули находятся под давлением.
В качестве сжатого газа используется воздух.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение качества обучения врачей, студентов и ординаторов практическим навыкам операций на открытом сердце, отработки техники аортокоронарного шунтирования и техники коронарной ангиопластики.
Заявленная полезная модель изображена на чертежах:
На фиг. 1 - представлена блок-схема кардиохирургического тренажера;
На фиг. 2 - общий вид модели сердца;
На фиг. 3 - общий вид подвижного модуля.
Для лучшего понимания указанная полезная модель схематично изображена на фиг. 1. Тренажер содержит модель сердца 7, которая включает в себя сеть, имитирующую сокращения сердечной мышцы 8, состоящую из подвижных модулей 10, 11, изображенных на фиг. 3. Сеть, имитирующая сокращения сердечной мышцы 8, подключена к блоку управления 2 через пневматическую трубку 6 и фитинги (условно на фиг. 1 не показаны), включающего в себя электромагнитные клапаны 4, 5, управляющую плату 3 и переключатель 9. Блок управления 2 подключен к компрессору 1 через пневматическую трубку 6 и фитинги (условно на фиг. 1 не показаны).
Модель сердца, представленная на фиг. 2, состоит из внутреннего элемента 12 с подвижными модулями 10, 11, внешней оболочки 13 с установленными на ней артериями 14, имитации жировой ткани 15.
Внутренний элемент 12 изготавливается из силикона, имеет внутреннюю полость и посадочные места для установки подвижных модулей 10, 11.
На внутренний элемент 12 устанавливаются подвижный модуль 10, представляющий собой форму петель, проходящих вокруг оси X, перпендикулярно продольной оси Y и подвижный модуль 11, повторяющий траекторию спирали, расположенную вокруг продольной оси Y.
В силиконовую форму внешней оболочки 13, устанавливаются внутренний элемент 12 в сборе с сетью 8, имитирующей сокращения сердечной мышцы, и закладные элементы, формирующие посадочные места под установку артерий 14. Важно соблюдать центрирование внутреннего элемента 12 в форме внешней оболочки 13, для обеспечения точного позиционирования. Изготовление внешней оболочки 13 происходит посредством заливки силикона в форму оболочки, при этом для получения цвета, приближенного к естественному цвету сердца, добавляется краситель на силиконовой основе. Имитация жировой ткани 15 изготавливается из силикона и приклеивается на внешнюю оболочку 13 с помощью клея на силиконовой основе. Отдельно изготавливаются элементы, имитирующие правое предсердие 16, левое предсердие 17, аорту 18 и приклеиваются на внешнюю оболочку 13 с помощью клея на силиконовой основе.
Подвижные модули 10 и 11, представленные на фиг. 3, имеют одинаковую конструкцию и отличаются друг от друга длиной, включают в себя гибкую трубку 19, изготовленную из латекса, силикона или любого другого подходящего по свойствам эластичного материала, оплетку 20, изготовленную из нейлона или полиэстера, заглушку 21 и фитинг 22. Гибкая трубка с двумя концами 19 устанавливается в оплетку 20 и закрепляется с обоих концов к оплетке 20 посредством клея и стяжек. Важно обеспечить плотное прилегание оплетки 20 к каждому из концов латексной трубки 19. Один конец латексной трубки герметично закрывается посредством заглушки 21, а в другой конец устанавливается фитинг 22, к которому подсоединяется пневматическая трубка 6. В этом случае, при такой конфигурации оплетка 20 и латексная трубка 19 взаимодействуют между собой так, что когда соответствующая трубка 19 находится под давлением, ее расширение способствует расширению оплетки 20 в радиальном направлении, однако из-за особенности соединения между трубкой 19 и оплеткой 20 в точке 23 оплетка способствует сжиманию трубки 19 в продольном направлении.
Тренажер работает следующим образом. Компрессор 1 нагнетает воздух в ресивер, откуда при помощи соединительных фитингов и пневматических трубок воздух подается в блок управления 2. Для нормальной работы необходимо давление 6 атмосфер. В блоке управления 2 установлены два электромагнитных клапана 4, 5, на которые подается сжатый воздух, при этом они контролируются управляющей платой 3. Указанные электромагнитные клапаны соединены с подвижными модулями 10, 11. Управляющая плата 3 запрограммирована таким образом, чтобы открывать и закрывать электромагнитные клапаны 4, 5 с определенным интервалом, при этом электромагнитный 5 открывается на 150 мс раньше, чем электромагнитный клапан 4. При открытии электромагнитных клапанов в подвижные модули 10 и 11 поступает сжатый воздух под давлением, что способствует расширению в радиальном направлении и одновременно укорачиванию в продольном направлении подвижных модулей. На блоке управления 2 установлен переключатель 9, которым регулируются интервалы подачи сжатого воздуха, таким образом регулируется частота сокращения сердца.
Отработка кардиохирургических манипуляций осуществляется на биологическом или искусственном материале, имитирующем артерии человека 14, и присоединяющемся к внешней оболочке 13 путем установки в посадочные места.
Указанная схема подключения обеспечивает симуляцию реальных сердечных сокращений, что позволяет осуществлять отработку широкого спектра кардиохирургических манипуляций на открытом сердце, отработку техники коронарного шунтирования и коронарной ангиопластики в целях повышения качества обучения врачей, студентов и ординаторов.