ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МАТКИ С ПЛОДОМ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПРОЦЕССА ДЕТОРОЖДЕНИЯ
PHYSICAL MODEL OF FETAL UTERUS FOR PROCREATION PRESENTATION

Изобретение относится к области медицины, в частности к акушерским инструментам для обучения студентов вспоможению при родах.
В настоящее время в нашей стране отсутствует медицинский инструментарий для помощи матери при родах, плохо организован процесс подготовки квалифицированных родовспомогательных кадров, что приводит к ошибке персонала и, как следствие этого, часто встречающиеся родовые травмы плода и матери, а значит, и общему ослаблению здоровья нации. Слабое лабораторное оснащение учебных заведений не способствует пониманию законов физических законов природы рождения, на которых зиждется человеческая репродукция, а значит, наблюдаемые ошибки будут носить систематический характер, что особенно опасно в такой ответственной отрасли здравоохранения, как материнство и детство.
В практике обучения акушеров до сих пор используются различные разборные муляжи, позволяющие изучить орган вынашивания и деторождения в статическом состоянии. Физических моделей, которые бы могли дать наглядную динамическую картину процесса деторождения, не существует. И тем более моделей, позволяющих показать различные отклонения и аномалии от нормально протекающего процесса деторождения.
Для понимания процессов деторождения мною разработана физическая модель для демонстрации деторождения. С помощью этой физической модели можно рассмотреть, как задумана природой система вынашивания, защиты и деторождения. Сам процесс рождения подробно описан в учебной медицинской литературе, в частности в учебнике для высших учебных заведений автора Айламазяна Э.К. «Акушерство», 5-издание. - СПб.: Спецлит, 2005 год.
С момента своего зарождения плод находиться в родовом замкнутом пространстве, представляющим собой эластичный замкнутый сосуд, заполненный околоплодной жидкостью, - называемый маткой. Жидкость в матке защищает плод от внешних механических воздействий в период вынашивания. Любой жесткий удар в области матки вызывает только скачок внутреннего давления внутри жидкости, в которой плавает плод, не вызывая его повреждения.
Если рассмотреть замкнутое пространство, в котором находится плод до момента рождения, то с началом схваток скачки давления не могут вызвать никаких неприятностей для плода, поскольку стенки матки не соприкасаются непосредственно с плодом. Закон гидродинамики гласит, что давление в жидкости передается во все стороны одинаково, а это значит, что пока плод окружен хотя бы минимальным слоем жидкости, никакие механические воздействия не приводят к его деформации и повреждению и он не должен при этом испытывать болевых ощущений, даже при механических воздействиях на матку извне.
В народе бытует выражение “Родиться в рубашке" - и это не пустые слова, а глубокая истина. Ребенок, родившийся в рубашке, то есть в околоплодной оболочке, не разорванной преждевременно, появляется на свет без тех мучений, которые достаются на его и долю матери в другом случае. Нередко серьезные травмы ребенку наносятся ошибками родовспомогательного персонала, при которых происходит преждевременная потеря околоплодной жидкости. Эти ошибки нарушают нормальный процесс послеродового развития ребенка и оставляют глубокие психические травмы у матери. Природа мудро применила сохранение и защиту плода, погрузив его в жидкость. Эта жидкость является необходимым условием нормального детородного процесса, поскольку позволяет удалить плод из матки после завершения внутриутробного развития без повреждения. Фундаментальный закон гидродинамики, заложенный природой в процесс деторождения, гласит, что давление жидкости в замкнутом пространстве во все стороны одинаково. Благодаря "рубашке" и жидкости, в которой покоится плод, при схватках не происходит повреждения плода, поскольку гидродинамические силы, действующие на ребенка в момент схваток, давят на него со всех сторон равномерно и ребенок как «поршень» выдавливается жидкостью из матки, постепенно раздвигая шейку матки.
При нормальном течении процесса деторождения голова ребенка, хотя и упирается в шейку матки, но не испытывает большего давления, чем и все тело ребенка, поскольку околоплодная оболочка, прижатая головой ребенка к выходу, под давлением околоплодной жидкости раздвигает шейку матки, одновременно разжимается и сама шейка, а присутствующий тончайший защитный слой, между плодной оболочкой и головкой плода, как бы отдавливает голову от шейки и тем самым удерживает давление на голову плода до тех пор, пока не нарушена целостность плодной оболочки в пределах общего давления внутри матки. Схватки же создают необходимое нарастающее импульсное давление в околоплодной жидкости, которое необходимо для раскрытия шейки матки и продвижения плода наружу.
Ситуация при рождении ребенка похожа на то, как аквалангист, опускаясь в глубину, несмотря на нарастающее давления воды, не ощущает ни каких болевых симптомов. Причина в том, что жидкость тела противостоит наружному давлению и поэтому, несмотря на резкие скачки давления при схватках, не происходит повреждения тела ребенка, и не возникает у него болевых ощущений. Так ребенок, погруженный в околоплодную жидкость, постепенно раздвигает узкий проход шейки матки, и плод как бы перетекает из матки наружу, не испытывая деформирующих воздействий.
Другой случай, когда преждевременно, до того как головка плода не прилегла плотно к шейке матки, разрушается околоплодная сумка или ее прокалывают, тогда жидкость уходит из пространства плода. Резко сбрасывается давление, и движение плода в лучшем случае приостанавливается и даже возвращается назад. Характер распределения сил в этом случае резко изменится, а если при этом уйдет жидкость из самой матки - амниотической полости, то хрупкое тельце ребенка оказывается в жестких объятиях матки, и с каждой схваткой будет подвергаться деформации. Плод, упертый головой в с трудом расширяющееся отверстие шейки матки, выдавливается импульсно сжимающейся маткой. В этот момент и происходят все повреждения, как вдавливание верхнего отдела позвоночника в черепную коробку ребенка и переломы конечностей. Единственный выход для ребенка и матери - кесарево сечение - тяжелая, но спасительная операция.
Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является устройство по патенту США №3,822,486 от 21 ноября 1972 года предметом защиты является учебное приспособление, имитирующее часть корпуса женского организма и куклу-плод, которые за счет применения современных материалов позволяет достигнуть правильного сенсорного восприятия, а также сымитировать поведения плода, проявляемое в естественном процессе родов, что позволяет студенту выработать наиболее полные и точные навыки родовспоможения, максимально приближенные к его будущей профессиональной деятельности. Такое учебное приспособление выполнено виде вложенных эластичных оболочек, воспроизводящих устройство матки, оснащено механическим программатором, задающим различные режимы развития процесса родов, гидросистемой с водяным насосом, подводящими шлангами и электроклапанами управляемые программатором и/или преподавателем через свой пульт
Кукла-плод приспособлена к размещению внутри матки и позднее выталкивается из матки с помощью контролируемых сокращений матки. Кукла-плод имеет в основном реальные пропорции человеческого плода, покрыта искусственной кожей, включающая черепную часть, сформированную из полужесткого пластика, с подвижными пластинами черепа и имитатор позвоночника, размещенного в телесной части описываемой куклы. Внутри куклы размещен динамик, воспроизводящий звуки, издаваемые плодом, и сердцебиение, динамик соединен с внешней аппаратурой: имитатором сердцебиения и звуков через проводниковые разъемные связи.
«Устройство для имитации родов» по патенту США №3,822,486 было разработано в начале восьмидесятых годов и выполнено на основе электромеханических узлов.
Отрицательным моментом устройства для имитации родов является то, что работает оно по жесткой программе, записанной на бумажной ленте, и допускает незначительную коррекцию режимов работы с пульта преподавателя.
В качестве аналога можно принять изобретение «Тренажер для обучения акушерским навыкам при родовспоможении животным» по авторскому свидетельству №1359798 от 26.11.85. Тренажер представляет макет животного с эластичной надувной маткой и надувным макетом плода животного. Матка разделена на секции, подключена к пневмо-гидросистеме, через вентили, управляемые с пульта. Имитация процесса рождения животного задается оператором вручную путем последовательного подключения надувных секций матки и выдавливания плодов из матки животного. Устройство позволяет демонстрировать студентам обобщенный процесс родов животного с минимальной возможностью приобретения акушерских навыков.
В заявке «Устройство для имитации родов» 2004101230 от 25.06.2002 предложено устройство для имитации родов, в котором модель матки и ребенка выполнены из эластичных упругих материалов. Выталкивание плода из матки производится с помощью механического устройства. Датчики регистрируют усилия прикладываемые руками обучаемого студента. Цель устройства - дать навыки правильного воздействия студентом на плод в процессе родовспоможения, для чего предусмотрено сравнение усилий, прикладываемых к плоду руками обучаемого, и сравнение с эталонными воздействиями на плод, занесенными в память программного устройства, с последующей выдачей информации студенту и преподавателю об отклонении от эталона и возможностью последующей коррекции действий студента.
Предлагаемый автором «Физическая модель матки с плодом для демонстрации процесса деторождения» представляет собой тренажер для подготовки акушеров, поскольку позволяет программным путем задавать сложные варианты деторождения, гибко меняя условия протекания процесса деторождения за счет адаптивных свойств системы управления тренажером, включающей в себя все элементы автоматической системы управления: компьютер; аналого-цифровой преобразователь для обработки сигналов поступающих с датчиков; цифро-аналоговый преобразователь для формирования импульсных кривых любой заданной длительности и частоты для имитации схваток; электронный коммутатор, обеспечивающий работу тренажера по нескольким каналом одновременного воздействия на: мышечную сумку, амнионную полость и шейку матки с помощью пневмо-гидросистемы тренажера и управляемых электронных клапанов.
Предлагаемая «Физическая модель матки позволяет также продемонстрировать момент перехода ребенка на самостоятельное дыхание. Принято считать, что самостоятельное дыхание начинается с первого крика ребенка. Но забывают о том, что перед началом дыхания надо освободить легкие от жидкости, которая там находится, иначе дышать нормально ребенок не сможет. Это происходит в результате того, что, находясь в утробе матери, ребенок подвергается воздействию повышенного гидравлического давления и жидкость, находящаяся в легких, насыщается избыточным кислородом, а при выходе ребенка из утробы давление в легких сбрасывается, т.е. происходит декомпрессия. При этом происходит выделение газовой фракции, и вспенившаяся жидкость выбрасывается из легких. Это и есть причина первого - непроизвольного крика ребенка, включение рефлекторных механизмов дыхания, началом перехода на самостоятельное дыхание. Первый, очищающий легкие, крик ребенка.
Имеется прямые аналогии с детородным процессом у дельфинов. Они рождают дельфинят в воде, где давление воды меняется в широких пределах в зависимости от глубины, но в любом случае первый вдох дельфиненка начинается с выброса вспенивающейся жидкости из его дыхательных путей, когда мать выталкивает его на поверхность воды. В этот момент, в результате декомпрессии, происходит очистка дыхательных путей дельфиненка и включается рефлекторный процесс дыхания.
В акушерской практике известна модель матки для демонстрации процесса деторождения, состоящая из имитатора матки с мускульным мешком, околоплодной оболочки, заполненной амнионной жидкостью с расположенным внутри оболочки макетом плода. Эти учебная модель обычно выполнена из папье-маше и раскрашена красками для демонстрации внутренних органов матки, но не более. Этот учебный макет служит только для демонстрации внутренних органов матки, но не более, тем более не учит приемам родового вспоможения медицинского персонала.
Целью изобретения является создание физической модели матки с плодом для демонстрации процесса нормального рождения ребенка в различных ненормативных ситуациях в акушерской практике и выработки навыков родовспоможения у медицинского персонала.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что модель матки с плодом для демонстрации процесса деторождения, включающая имитатор матки с амниотической полостью, включающей выполненные в виде эластичных оболочек, заполненных жидкостью, мускульный мешок с имитатором шейки матки и имитатор околоплодной оболочки с расположенным внутри него макетом плода, ресивер, компрессор и электронный клапана, соединенные шлангами, введены приемник, передатчик, компьютер и имитатор схваток, имитатор плода снабжен датчиками давления, установленными в разных его точках, и программируемым микрочипом с автономным питанием, имитаторы мускульного мешка, амниотической полости и шейки матки соединены с ресивером, заполненным жидкостью и оснащенным манометром, датчиком давления, уровнемером и компрессором, при этом датчик давления, установленный в ресивере, через аналого-цифровой преобразователь подключен к компьютеру, который через коммутатор сигналов соединен с компрессором, электронными клапанами и имитатором схваток, а датчики давления, установленные в имитаторе плода, через программируемый микрочип, передатчик и приемник связаны с компьютером, который соединен с видеокамерой и экраном видеотерминала.
Передача информации от датчиков давления, расположенных в плоде, производиться на компьютер с помощью передатчика типа Blue tooch или Fi-Wi, расположенного внутри макета плода.
Управляющий компьютер с демонстрационными программами, введенный в физическую модель матки, подключен одновременно к видеомонитору для демонстрации на аудиторию.
Поскольку физическая модель матки с имитатором плода выполнены из эластичного прозрачного материала, то можно наглядно проследить все процессы, происходящие внутри имитатора матки, от момента начала движения макета плода до момента его выдавливания наружу. Имитатор матки с макетом плода в упрощенном варианте может быть выполнен как одноразовый. В многоразовом использовании требуются приспособления для восстановления модели до первоначального состояния.
На фигурах 1, 2 и 3 представлены схема физической модели матки вместе с имитатором плода, где:
1. Имитатор матки.
2. Амниотическая полость.
3. Макет плода;
4. Имитатор околоплодной оболочки.
5. Имитатор шейки матки.
6. Околоплодная жидкость.
7. Имитатор мускульного мешка.
8. Компьютер.
9. Видеотерминал.
10. Датчик давления.
11. Компрессор.
12. Ресивер.
13. Имитатор схваток.
14. Электронный клапан.
15. Манометр.
16. Шланг.
17. Передатчик.
18. Коммутатор.
19. Приемник.
20. Аналого-цифровой преобразователь.
21. Цифроаналоговый преобразователь.
22. Головка.
23. Кости черепа.
24. Позвоночник.
25. Легкие.
26. Трахея.
27. Рот.
28. Конечности.
29. Вентиль.
30. Программируемый микрочип с автономным питанием.
31. Ниппель.
32. Уровнемер.
33. Разъемная технологическая щель.
34. Поддон.
35. Опора.
36. Кости таза.
37. Рукоятка.
38. Подвижная диафрагма.
39. Штуцер.
40. Видеокамера.
На фигуре 1 представлена схема физической модель матки с макетом плода для демонстрации процесса деторождения, где: имитатор матки (1) с имитатором мускульного мешка (7), с амниотической полостью (2), заполненной околоплодной жидкостью (6), в имитаторе околоплодной оболочки (4) плавает макет плода (3) с установленными на нем датчиками давления (10), программируемым микрочипом и передатчиком (17) с автономным питанием. Имитатор матки (1) подсоединен с помощью шлангов (16) к компрессору (11) с манометром (15) и через ресивер (12), частично заполненный околоплодной жидкостью (6). К компьютеру (8) с видеотерминалом (9), через коммутатор (18) и аналого-цифровой преобразователь (20). Датчики давления (10), размещенные в имитаторе мускульного мешка (7), в амниотической полости (2), имитаторе шейки матки (5) и ресивере (12) подключены к аналого-цифровому преобразователю (20), соединенному с компьютером (8). К компьютеру через вход USB подключен приемник сигналов (19), принимающий информацию с передатчика (17), расположенного внутри макета плода (3). От ресивера (12) идет отдельная магистраль со штуцером (39) для закачки жидкости амниотическую оболочку плода через ниппель (31).
Датчики давления (10) установлены на поверхности макета плода (3) и в, наиболее уязвимых местах плода (череп-позвоночник), конечности, а также во внутреннем пространстве околоплодной оболочки (4). Все внутренние датчики (10), расположенные в плоде, подключены к программируемому микрочипу (30), соединенному с передатчиком (17).
Физическая модель матки с плодом для демонстрации процесса рождения ребенка работает следующим образом: в исходном состоянии имитатор шейки матки (5) закрыт, макет плода (3) через разъемную технологическую щель (28) укладывается в имитатор матки (1), матка запирается с помощью герметичного соединения. После того, как все элементы конструкции имитатора соединены между собой, включается компьютер и компрессор (11) начинает закачивать в ресивер (12) воздух до заданного давления в жидкости ресивера. Затем открывается вентиль (29) и производится заполнение имитаторов амниотической полости (2), шейки матки (5) и мускульного мешка (7) жидкостью при открытии электронных клапанов (14) по управляющим сигналам, поступающим с компьютера (8), через цифроаналоговый преобразователь (21) и коммутатор (18). Жидкость, поступающая в имитаторы матки и шейку матки, создает в них заданные давления. Далее компьютер (8), по программе деторождения, через электронные клапана (14) управляет давлением в амниотической полости (2) и шейкой матки (5), формируя импульсы давления (схватки) уже в соответствие с разворачиваемой программой родов.
На фигуре 2 показан макет плода (3) в околоплодной оболочке (4), где головка (22) макета плода (3), позвоночник (24), конечности (28), легкие (25), трахея (26), рот (27). Внутри головки и тела плода размещены: программируемый микрочип с источником автономного питания (30), передатчик (17) и датчики давления (10). Автономный источник питания для микрочипа и передатчика на схеме не показан.
Перед тем как заложить макет плода (3) в имитатор матки (1), с ним проводиться необходимая подготовка по включению и проверке работы передатчика сигналов (17). Макет плода (3) через разъемную технологическую щель (33) вкладывается в околоплодную оболочку (4), запирается. Через ниппель (31), от дополнительного шланга (16а), штуцер (39) производится заполнение околоплодной оболочки (4) жидкостью от ресивера (12). Одновременно производится контроль давления, поступающего от датчиков давления (10), размещенных в различных точках плода (3). Сигналы от датчиков поступают на микрочип (30), затем через канал связи: передатчик (17) и приемник (19) на компьютер (8) и далее на экран видеотерминала (9), где находится изображение имитатора матки (1) с макетом плода (3). После проверки состояния макета плода (3), запертого в околоплодной оболочке (4), он помещается в имитатор матки (1) через технологическая щель (33) и запирается с помощью замка (он же, выполненный в виде застежки «молнии», позволяет имитировать «кесарево сечение»).
После запуска программы деторождения, компьютер, через управляющие электронные клапаны (14), устанавливает необходимые исходные тонусы внутри имитатора матки (1), имитаторов шейки матки (5) и имитаторе мускульного мешка (7), затем компьютер начинает выдавать управляющие сигналы через цифроаналоговый преобразователь (20) и коммутатор сигналов (18) на компрессор (11) ресивера (12) и электронные клапана (14). Электронные клапана (14) начинает пропускать порции жидкости в имитатор мускульного мешка (7). Под сжимающим воздействием имитатора мускульного мешка (7) давление внутри имитатора матки начинает импульсно нарастать с частотой, задаваемой программой, макет плода (3) головкой (22) прижимается к выходу имитатора шейки матки (5). Шейка матки (5) начинает медленно раскрываться. По мере расширения шейки матки (5) под действием давления со стороны плода (3) и расслабления шейки матки (5) (сброса давления в шейке матки) макет плода (3) начинает продвигаться наружу. Темп продвижения плода из матки может быть задан любой. Обучаемый студент принимает «ребенка», и далее все процедуры родовспоможения выполняются по уже отработанным методикам. Вся эта картина рождения «ребенка» синхронно отображается на экране или экранах мониторов с теми давлениями, которые возникают во всех частях плода и во внутренних полостях матки.
Память компьютера (8) содержит динамические программы процессов как нормального деторождения, так и различных патологий. Все эти программы, разворачиваемые во времени, устанавливаются с клавиатуры компьютера. С помощью цветовой окраски изображения достигается необходимая наглядность процессов деторождения и деформаций, возникающих в плоде в зависимости от внешних воздействий со стороны студентов.
На фиг.2 представлен макет плода ребенка, где голова (22) с эластично связанными между собой подвижными костями черепа (23). Позвоночник (24), конечности (28), легкие (25), трахея (26), рот (27). Передатчик (17) с микрочипом (30), расположенные внутри макета плода (3), служит для постоянной передачи сигналов, снимаемых с датчиков давления (10), на компьютер (8) через приемник (19).
Физическая модель матки для визуализации выполнена из прозрачного эластичного материала. Имитатор шейки матки (5) выполнен в виде эластичного бублика, запирающего вход матки (1). Имитатор шейки матки (5) через вентиль (7) и электронный клапан (14) подключен к ресиверу (12).
Освобождение легких (25) «ребенка» от жидкости происходит в следующем порядке: ребенок выходит наружу, сбрасывается давление, действующее на тело плода при схватках. При этом происходит быстрое выделение газов из жидкости легких (25). Жидкость в легких «вскипает» и по тракту: легкие (25) - трахея (26) - рот (27) выбрасывается наружу. Таким образом, происходит очищение легких ребенка от жидкости для первого дыхания. Этот выход «вскипевшей» жидкости и вызывает первый крик ребенка, далее включаются рефлекторные механизмы нормального дыхания.
В физическую модель матки введена подвижная диафрагма (38), представляющая собой имитацию таза, а головка макета плода (3) выполнена из подвижно соединенных костей черепа (23). Такое добавление позволяет увеличить число нестандартных вариантов движения плода наружу, а обучающиеся смогут проиграть разнообразные экстремальные ситуации, возникающие в процессе деторождения.
Так, на фиг.3 представлена модель матки с макетом плода (3), расположенная на опоре (35). Модель укреплена на поддоне (34). Здесь же показаны подвижные кости черепа (23) плода (3) и поворотная диафрагма (38), с подпружиненными, костями таза, которые раздвигаются в процессе выдавливания плода (3) наружу. Диафрагма за рукоятку (37) может разворачиваться вокруг оси, позволяя менять расположение головки макета плода (3) и выходного отверстия имитатора шейки матки (5).
Физическая модель для демонстрации деторождения может быть выполнена в условиях любого производства, имеющего литейное оборудование для работы с пластмассами, и может быть ценным пособием для обучения студентов медицинских учебных заведений, а также для оснащения курсов повышения квалификации акушерок и фельдшеров.