Имитация головы пациента

Настоящая полезная модель «Имитация головы пациента» относится к медицине, а именно к области нейрохирургии и оперативной хирургии, и может быть использована для отработки оперативных вмешательств на конкретном (реальном) пациенте и для выработки у обучающихся правильных мануальных эндоскопических навыков при проведении, в частности, эндоскопических операций в зоне желудочковой системы мозга.
Известно устройство для обучения врачей-нейрохирургов мануальным навыкам оперативных вмешательств при оболочечных гематомах в проекции передней черепной ямки, описанное в (RU78657U1, МПКА51В10/00, Опубл.10.12.2008), причем оно представляет собой натуральный череп, забальзамированный с сохраненными мягкими тканями, твердой мозговой оболочкой и головным мозгом, в нем содержатся фрезевые отверстия; первое - на 1 см выше середины линии, соединяющей глабеллу с фронто-темпоральной точкой, второе - на 5 см вверх от назиона по сагиттальной линии и на 1 см латеральнее последней; микрофрезевое отверстие накладывается в проекции центра моделируемой гематомы, в одно из фрезевых отверстий введен эндоскоп; в микрофрезевом отверстие размещен шприц для введения инъекционной самозатвердевающей массы, моделирующей оболочечную гематому.
Недостатком устройства является то, что оно представляет собой не имитацию, а натуральный секционный материал, забальзамированный с сохраненными мягкими тканями, твердой мозговой оболочкой и головным мозгом.
Данный недостаток известного способа формирования эндоскопических мануальных навыков обусловлен ограниченной доступностью секционного материала, поскольку существующая модель, не являющаяся имитацией, не отвечают требованиям по внутрижелудочковой эндоскопии мозга конкретного пациента.
Известен, также описанный (RU172037U1, МПК G09B23/28, Опубл.26.06.2017), тренажер для освоения мануальных хирургических навыков на мозговом отделе головы в реальной топографо-анатомической среде, включающий имитирующие морфологические структуры головного мозга, твердой мозговой оболочки, свода черепа и кожи, при этом имитирующая головной мозг структура покрыта структурой моделирующей твердую мозговую оболочку, которая, в свою очередь, покрыта имитирующими морфологическими структурами свода черепа и кожи, отличающийся тем, что имитация свода черепа представляет собой слепок, выполненный из протакрила, головного мозга - из парафина и покрыта полиэтиленовой пленкой, имитирующие морфологические структуры твердой мозговой оболочки и кожи выполнены из хлопчатобумажной ткани, пропитанной силиконом.
Недостатком известного тренажера для освоения мануальных хирургических навыков на мозговом отделе головы в реальной топографо-анатомической среде является ограниченный функционал данной модели, позволяющий отрабатывать только вариации эндоскопического удаления внутримозговой гематомы.
Данный недостаток обусловлен тем, что структуры мозгового отдела головы представлены усреднено и не подходят для детальной отработки навигации и различных манипуляций конкретного пациента в заполненных жидкостью полостях мозга.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели «Имитация головы пациента» является описанный (RU106790U1, МПК G09B23/28, Опубл. 28.11.2019), тренажер для освоения мануальных хирургических навыков на мозговом отделе головы в реальной топографо-анатомической среде, состоящий из муляжа мозгового отдела головы, который послойно состоит из кожи, костей свода черепа, твердой мозговой оболочки, основы для фиксации выше перечисленных слоев, а также опорной части с площадкой для резервуара и крепящей части в виде скобы с утягивающим болтом.
Однако известный тренажер способствует закреплению у обучающихся ложных тактильных ощущений и, соответственно, выработке неправильных мануальных хирургических навыков на мозговом отделе головы при выполнении этапов трепанации черепа, таким образом, известный тренажер невозможно применить для подготовки к операции мозговых отделов головы конкретного пациента, поскольку он недостаточно реалистично имитирует морфологические субстраты мозгового отдела головы и не создает имитацию естественного кровообращения в головном мозге.
Данные недостатки, не позволяющие эффективно отработать мануальные навыки, обусловлены тем, что латексная резина, используемая для имитации кожи и твердой мозговой оболочки, является высокоэластичным и упругим материалом, что не соответствует свойствам имитируемых субстратов и может привести к формированию неправильных мануальных навыков, а именно к чрезмерному затягиванию узлов, кроме того, плотная латексная резина слишком твердая и в малой степени имитирует головной мозг, что также будет способствовать формированию неправильных мануальных навыков. Твердая пластмасса, имитирующая свод черепа, является достаточно хрупкой, и при наложении фрезевых отверстий существует высокий риск ее раскола, что в малой степени имитирует костную ткань и не предоставляет возможность эффективно отработать мануальные навыки при выпиливании костного лоскута.
Таким образом, недостаточно реалистичная имитация морфологических субстратов мозговых отделов головы способствует закреплению у обучающихся ложных тактильных ощущений и соответственно выработке неправильных мануальных хирургических навыков на мозговом отделе головы при выполнении этапов трепанации черепа.
Технической проблемой заявляемой полезной модели «Имитация головы пациента» является создание небиологической модели головы человека, позволяющей проводить тренинг всех основных этапов операции, с использованием привычных хирургу инструментов.
Техническим результатом заявляемой полезной модели «Имитация головы пациента» является обеспечение имитации реальных структур головы конкретного пациента в динамике для отработки мануальных навыков
Поставленный технический результат достигается тем, что известная имитация головы пациента, включающая трехмерную модель с имитаторами кожи, черепа, твердой мозговой оболочки, головного мозга, желудочков и сосудов, согласно полезной модели,представляет собой анатомически достоверную модель головы конкретного пациента и снабжена замкнутым гидравлическим контуром с трубками для имитации артериального круга головного мозга и открытым контуром для имитации пульсаций спинномозговой жидкости, причем в модель головного мозга, включающую имитатор желудочков, уложена трубка, имитирующая фрагмент Сильвиевого водопровода головного мозга, к которой трубкой с герметичным соединением присоединен сосуд с жидкостью, имитирующей спинномозговую жидкость, при этом другая трубка, выполненная из эластичного и мягкого материала, имитирует сосуды артериального круга головного мозга и подключена с помощью трубок из более жесткого материала к перистальтическому насосу, оснащенному регулятором частоты вращения, а трубки двух контуров зафиксированы на одной оси вращения перистальтического насоса для синхронизации пульсаций.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
.
В отличие от известных аналогов и прототипа, выполнение заявляемой полезной модели, имитирующей голову конкретного пациента, с аппаратурой реалистичной пульсации спинномозговой жидкости и сосудов артериального круга головного мозга с помощью гидравлических трубок, обеспечивающих повышение ее эксплуатационных возможностей за счет имитации реальных структур головы конкретного пациента в динамике, что, в свою очередь, позволяет эффективно отработать мануальные навыки и обеспечить ее функциональность, посредством наличия возможности моделирования различных доступов к желудочкам мозга и к разным вариантам их строения. С учетом того, что анатомические структуры данной имитации головы конкретного пациента изготовлены из материалов близких по свойствам к реальным тканям, а именно таких, как силикон на платине, PLA с включениями, силикон на олове, Resine,на основе данных, полученных методом КТ и МРТ исследований конкретного пациента, обеспечиваетсясоздание небиологической модели головы человека, позволяющей проводить тренинг всех основных этапов операции, с использованием привычных хирургу инструментов Наличие гидравлическихустройств с трубками также позволяет обеспечить ее функциональность, в том числе, позволяют имитировать реалистичный процесс пульсации крови в сосудах артериального круга, а также обеспечивает ток жидкости по типу физиологического процесса циркуляции спинномозговой жидкости. В предложенном техническом решении имитация головы пациента, близкая к реальному отображению, обеспечивает возможность использования нейронавигационной схемы при отработке навыков хирурга, а устройство пульсации в двух контурах, с учетом того, что трубки фиксируются в станции перистальтического насоса на одной вращающейся оси, работает синхронно, т.е. еще раз подтверждается то, предложенная полезная модель «Имитация головы пациента» позволяет проводить тренинг всех основных этапов операции, с использованием привычных для хирурга инструментов.
Таким образом, достигается поставленный технический результат заявленной полезной модели «Имитация головы пациента», поскольку происходит обеспечение имитации реальных структур головы конкретного пациента в динамике и решается техническая проблема в виде создания небиологической модели головы человека, позволяющей проводить тренинг всех основных этапов операции, с использованием привычных хирургу инструментов.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели «Имитация головы пациента», позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного технического решения. По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявленной полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленной полезной модели «Имитация головы пациента» критерию «новизна». Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволяет выявить совокупность существенных, по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, признаков и отличительных признаков в заявленной полезной модели «Имитация головы пациента», изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявленная полезная модель «Имитация головы пациента» соответствует критерию полезной модели «новизна».
Изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании в заявленной полезной модели «Имитация головы пациента» совокупности признаков в том виде, как заявленная полезная модель «Имитация головы пациента» охарактеризована в формуле полезной модели, что подтверждают возможность ее осуществления с помощью описанного в заявке примера конкретного выполнения. Конструктивные особенности, воплощающие заявленную полезную модель «Имитация головы пациента» при её осуществлении, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно, обеспечение имитации реальных структур головы пациента в динамике. Кроме того, в отличие от аналогов и прототипа, повышаются такие эксплуатационные возможности заявленной полезной модели, как обеспечение имитации реальных структур головы конкретного пациента в динамике и решается техническая проблема в виде создания небиологической модели головы человека, позволяющей проводить, по конкретному пациенту, тренинг всех основных этапов операции, с использованием привычных хирургу инструментов, т.е. подтверждается соответствие заявленной полезной модели «Имитация головы пациента» критерию «промышленная применимость».
Таким образом, совокупность существенных признаков заявленной полезной модели, характеризующих ее сущность, может быть многократно использована с получением технического результата, заключающегося в обеспечении имитации реальных структур головы конкретного пациента в динамике для отработки мануальных навыков, и решается техническая проблема в виде создания небиологической модели головы человека, позволяющей проводить тренинг всех основных этапов операции с использованием привычных хирургу инструментов, следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность заявленной полезной модели «Имитация головы пациента» поясняется примером конкретного выполнения и графическими материалами в виде фигур, где:
- на фиг.1 изображена схема общего вида полезной модели «Имитация головы пациента»;
- на фиг.2 изображена имитация головы пациента в разрезе по А – А фиг.1;
- на фиг.3 изображена схема используемого перистальтического насоса.
.
Заявленная имитация головы пациента состоит из трехмерной модели головы 1, с учетом того, что анатомические структуры данной имитации головы конкретного пациента изготовлены из материалов близких по свойствам к реальным тканям, а именно таких, как, например, силикон на платине, PLA с включениями, силикон на олове, Resine,на основе данных, полученных методом КТ и МРТ исследований конкретного пациента, что обеспечиваетсоздание небиологической модели головы человека, позволяющей проводить тренинг всех основных этапов операции, с использованием привычных хирургу инструментов Таким образом, имитация головы пациента, представляет собой анатомически достоверную имитацию головы конкретного пациента, изготовленную из материалов, имитирующих структуру различных видов, близких по свойству к реальной ткани и замкнутого гидравлического контура с гибкими и эластичными трубками 2, обеспечивающими ее функциональность для возможности моделирования различных доступов к желудочкам головного мозга 3 и различным вариантам их строения под рентгенологическим и УЗИ контролем. Четкая дифференциация анатомических структур, таких как: кожа, череп, твердая мозговая оболочка, головной мозг 3 желудочковая система 4 и сосудистая система 5 в динамике, обеспечивают возможность реалистичной пульсации спинномозговой жидкости и сосудов артериального круга головного мозга 3. В модель отдела головного мозга 3 с имитацией желудочковой системы 4 уложено соответствующее количество трубок сосудистой системы 5, где трубка 6 имитирует фрагмент Сильвиевого водопровода головного мозга 3. К концу Сильвиевого водопровода, имитирующего фрагмент Сильвиевого водопровода головного мозга 3, герметичным соединением посредствам трубки 7 монтируется сосуд с жидкостью любого объема (на схеме не показан), который позволяет имитировать спинномозговую жидкость. Пульсация эластичной мягкой трубки 8, которая имитирует сосуды артериального круга головного мозга 3, обеспечивается за счет перекачки жидкости через твердые трубки 9 и 10 двухконтурной станцией перистальтического насоса 11, оснащенного регулятором частоты вращения (на фигуре не показан).
Заявленная полезная модель работает следующим образом.
При вращении перистальтического насоса 11 на любой частоте возникает эффект пульсации в трубке 6, имитирующей фрагмент Сильвиевого водопровода головного мозга 3 и трубок 7. Так как материал трубок 7 более жесткий, по сравнению с материалом модели фрагмента сосуда 8 в виде эластичной мягкой трубки головного мозга 3, то максимальный эффект расширения приходится на этот участок гидравлической схемы, соответственно, в открытом контуре наблюдается эффект пульсации спинномозговой жидкости. Так как трубки 7 фиксируются в станции перистальтического насоса на одной вращающейся оси, то схема пульсации в двух контурах работает синхронно.
В результате апробации заявленной полезной модели «Имитация головы пациента» экспертами-нейрохирургами с учетом данных, полученных методом КТ- и МРТ- исследований конкретного пациента (М возраст 58 лет), была отмечена высокая степень реалистичности для тренинга эндоскопических манипуляций и в работе инструментами в полостях желудочков мозга, что подтверждает хорошее качество имитации головы конкретного пациента, приближенное к реальной топографо-анатомической среде.
Таким образом, автор - заявитель решил техническую проблему имитации головы конкретного пациента созданием небиологической модели головы конкретного человека, позволяющей проводить тренинг всех основных этапов сложнейших операций с использованием привычных хирургу инструментов, что повышает эксплуатационные возможности заявленной полезной модели «Имитация головы пациента», а именно обеспечивает имитацию реальных структур головы конкретного пациента в динамике, позволяющих эффективно отработать мануальные навыки.