Медицинский тренажёр для отработки навыков выполнения эндоваскулярных вмешательств
MEDICAL SIMULATOR FOR PRACTICING THE SKILLS OF PERFORMING ENDOVASCULAR INTERVENTIONS

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к учебным моделям, и предназначено для обучения медицинского персонала технике рентгеноинтервенционных вмешательств в онкологии, направленной на закрытие патологической новообразованной сосудистой сети злокачественного новообразования (ЗНО) различными эмболизирующими агентами.
Изобретение позволяет отрабатывать базовые навыки в эндоваскулярной хирургии (ангиографию, стентирование, баллонную ангиопластику, эмболизацию) применяемые в лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы. Использование изобретения повышает реалистичность моделирования операции, за счет выполнения практически полного набора манипуляций, выполняемых рентгенохирургом в рентгеноперационной.
Известен медицинский тренажер «Endo vascular simulator» производимый компанией NU-Trando 3D Medical Technology Co., Ltd. Публикация https://www.trando-med.com/. Данный тренажер представляет собой систему из силиконовых трубок и сменных элементов, соединяемых с помощью переходников, которая моделирует сердечно-сосудистую систему человека или же её часть в условиях нормы или патологии. Модели сосудистого русла изготавливаются с применением технологии 3D-печати, что позволяет создавать эластичные полые трехмерные структуры, имеющие высокую прозрачность. Недостатками указанного решения является меньшая степень реалистичности моделирования вмешательства, поскольку вся моделируемая система находится в состоянии постоянной визуальной доступности, а также отсутствие моделирования сосудов малого калибра.
Известен тренажёр для освоения интервенционных методов диагностики и лечения заболеваний сосудов сердца (Патент RU 2474883). Данный тренажер содержит блок с двумя датчиками фиксации линейного перемещения катетера, тросика со сменными инструментами и блоки: сопряжения, объемной геометрической модели сосудов сердца, базы данных 3D-моделей сосудов сердца пациентов, базы данных результатов компьютерной томографии сосудов сердца пациентов, преобразования форматов данных компьютерной томографии сосудов сердца пациентов в формат 3D-модели, геометрических преобразований 3D-модели и отображения процесса проведения операции. Недостатками данного тренажера является высокая стоимость его производства и низкая реалистичность симуляции процессов, что снижает его практическое значение для тренировки хирурга.
Известен медицинский тренажер (Патент СССР SU 1 467 565 A1) Указанное изобретение состоит из имитатора торса человека, головы, в которой размещена модель сосудистой системы из прозрачного материала. Головной мозг выполнен в виде модулей  с макетами артерий мозга, выполненных прозрачными и полыми и несущих аневризмы. Данное изобретение позволяет устанавливать режим кровообращения, посредством шприца и иглы пунктировать сонную артерию и вводить баллон-катетер, для проведения его в необходимый бассейн сосудов головного мозга. Указанное известное техническое решение принято в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.
Недостатками данного прототипа являются:
1) Ограниченные функциональные возможности
2) Меньшая степень реалистичности моделирования вмешательства
Ограниченная функциональность прототипа обусловлена тем, что в прототипе отсутствуют модели сосудов малого калибра, что не позволяет использовать его для моделирования таких операций как эмболизация и химиоэмболизация неоваскулярных сетей.
Меньшая степень реалистичности моделирования вмешательства обусловлена тем, что в данном тренажере, так же, как и в других, моделируемая сосудистая система постоянно доступна визуализации.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности имитации проведения эмболизации, химиоэмболизации, радиоэмболизации сосудов, питающих злокачественные новообразования. Тренажёр позволяет отрабатывать базовые навыки в эндоваскулярной хирургии (ангиографию, стентирование, баллонную ангиопластику, эмболизацию) применяемые в лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы, что происходит за счет повышения реалистичности моделирования операции, за счет выполнения практически полного набора манипуляций, выполняемых рентгенохирургом в рентгеноперационной.
Указанный технический результат достигается тем, что медицинский тренажёр состоит из монолитного блока отвердевшей литьевой эпоксидной смолы с системой сообщающихся между собой каналов, имеющих различный диаметр и направление хода, насоса для подачи жидкости, фильтра, резервуара для жидкости и соединительных трубок. Система является замкнутой и обеспечивает непрерывную циркуляцию жидкости. Основными элементами в системе каналов являются участки, моделирующие патологические новообразованные сосудистые сети злокачественных новообразований.
Изобретение поясняется примером его выполнения и чертежами, на которых:
Фиг. 1 изображает структуру Тренажера
Фиг. 2 изображает структуру тренажера по п. 2 формулы
Фиг. 3 изображает структуру тренажера по п. 3 формулы
Основным элементом является прозрачный блок (1), содержащий систему каналов (2), имитирующих неоваскулярную сосудистую сеть. Конфигурация сосудистого русла может быть произвольной, в том числе являться точной моделью участка кровеносного русла человека в норме или в условиях патологии. Областью вмешательства является смоделированная неоваскулярная опухолевая сеть.
Система каналов, в общем виде, имеет следующие компоненты:
1.  «вход» (3), представленный одним или несколькими крупными каналами
2. система каналов (2), представленная различного диаметра ветвями основного ствола. Эта часть имитирует артерии, которые в дальнейшем делятся на более мелкие.
3. модели неоваскулярных опухолевых сетей, представляющие собой трёхмерные сети из мелких канальцев диаметром менее 1 мм, которые сообщаются с основной системой каналов через несколько афферентных сосудов
4. «выход» (4) - канал, собирающий в себя все ветви сосудистой сети, по сути являющийся коллектором всей системы.
Деление сообщений с внешней средой на «вход» и «выход» условно и применяется при имитации кровотока, реализуемого путем подачи воды или иной жидкости для моделирования тока крови по сосудам.
Основной блок соединяется при помощи трубок (5) с насосом (6) погруженным в резервуар с жидкостью (7). Система циркуляции замкнута, после прохождения через основной блок жидкость возвращается по трубке в резервуар, из которого вновь поступает в систему циркуляции. Для осуществления доступа к каналам основного блока используется заменяемый участок приносящей трубки (8), имитирующий сосуд, соединяемый с основной системой с помощью переходников или быстросъёмных соединений (9). Данный элемент тренажера позволяет отрабатывать доступ по Сельдингеру. Для приближения к реальным условиям выполнения чрескожной пункции сосуда по Сельдингеру, заменяемый участок приносящей трубки может быть закрыт материалами, имитирующими человеческие ткани, расположенные в зоне пункции.
В качестве циркулирующей по системе жидкости используется состав, имеющий показатель преломления равный показателю преломления материала основного блока, благодаря чему сосудистое русло визуально мало различимо.
Оптимальным вариантом является подача жидкости в систему с помощью насоса небольшого размера и мощности с последующими сбором, фильтрацией и повторным использованием. Циркуляция жидкости по сосудам позволяет моделировать контрастирование сосудистого русла путем введения раствора красящего вещества через катетер. Дальнейшая фильтрация необходима для удаления красящего вещества и повторного использования прошедшей через систему жидкости. Для этого прошедшая через систему жидкость пропускается через фильтр (10).
Для приближения к условиям рентгеноперационной возможно дополнение тренажёра, изображённого на рисунке 1, путём установки над основным блоком тренажера (1) подвижной камеры (11) с трансляцией изображения на монитор (12).
Для имитации режимов рентгенографии и рентгеноскопии возможно закрепление камеры (11) на подвижном штативе (14), приводящимся в движение устройства дистанционного управления в виде ножной педали (13).
Устройство работает следующим образом:
После запуска циркуляции жидкости, производится доступ к руслу, путём пункции участка соединительной трубки, выполненного из материала, имитирующего кровеносный сосуд. Равные показатели преломления циркулирующей жидкости и материала основного блока делают сосудистое русло визуально не определяемым, в свою очередь, для его визуализации, применяется окрашивающее вещество. После селективной катетеризации афферентной “артерии” смоделированного участка неоваскулярного русла ЗНО, производится эмболизация металлической спиралью либо другими эмболизирующими агентами, которые выбирает оператор в зависимости от конфигурации неоваскулярного русла.
Таким образом медицинский тренажер позволяет моделировать операции избирательного закрытия просвета артерий и микроциркуляторного русла (эмболизацию, химиоэмболизацию, радиоэмболизацию). Совокупность визуальных и тактильных ощущений при моделировании оперативного вмешательства, в том числе отсутствие постоянной визуализации сосудистого русла, обеспечивает высокую реалистичность моделирования процесса выполнения операции, что позволяет эффективно применять его в процессе обучения выполнению эндоваскулярных вмешательств.