Макет грудной клетки

Полезная модель относится к медицине, конкретно к учебным медицинским моделям, и может быть использована для обучения и отработки навыков выполнения пункции и/или дренирования плевральной полости.
Известен медицинский тренажер, содержащий муляж верхней части туловища человека, включающий имитаторы кожи, имитаторы мягких тканей, имитаторы ребер и имитатор плевральной полости (см. а.с. СССР № 1355994, МПК G09B 23/28, дата публикации 30.11.1987).
Указанное техническое решение не предназначено для выполнения дренирования плевральной полости, отличается монолитной конструкцией и высокими массогабаритными характеристиками.
Известен медицинский тренажер, содержащий манекен верхней части туловища человека, в котором съемно размещен пункционный блок с имитаторами кожи, ребер, мышц и париетального листка плевры, сменным полым вкладышем, который заполнен жидкостью и размещен между имитаторами кожи и мышц, и пункционную иглу, которая выполнена заглушенной со стороны острия и имеет отверстия на боковой поверхности в средней части (см. а.с. СССР № 1124372, МПК G09B 23/28, дата публикации 15.11.1984).
В качестве недостатков аналога можно указать следующие факторы:
ограниченная область применения, поскольку тренажер не предназначен для выполнения дренирования плевральной полости;
конструкция пункционного блока позволяет заменить только сменный полый вкладыш;
высокие массогабаритные характеристики манекена, который содержит элементы, не задействованные в процессе симуляции изучаемой процедуры (на рисунке изображены голова, а также верхние и нижние конечности);
плевральная полость расположена между имитаторами кожи и мышц, поэтому наличие и расположение ребер не учитывается при введении пункционной иглы, что не совсем корректно с анатомической точки зрения, кроме того, в заявляемой конструкции отсутствуют диафрагма и межреберные артерии, которые играют ключевую роль в оценке правильности выполнения процедуры;
необходимость использования специализированной пункционной иглы.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) принят макет грудной клетки, содержащий замкнутый корпус, внутри которого расположена плевральная полость, причем между передней стенкой макета, имитирующей кожу, и плевральной полостью расположены ребра с мягкими тканями, кроме того, передняя стенка макета с ребрами и тканями съемно закреплены на корпусе (https://ru.healthcare/catalog/simulation-equipment/trenazhyory/1005175).
Недостатком прототипа является монолитная конструкция съемного блока, состоящего из передней стенки, ребер и мягких тканей, который можно заменить только целиком.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, состоит в разработке модульной конструкции макета, которая обладает высокой анатомической точностью и позволит повысить эффективность обучения, расширить область применения при уменьшении массогабаритных характеристик.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в повышении эффективности обучения за счет следующих факторов:
возможность выполнения пункции и/или дренирования плевральной полости;
тактильная реалистичность имитируемых тканей и анатомическая точность макета;
возможность вариации клинических ситуаций при выполнении изучаемой процедуры за счет изменения количества, размеров ребер, их направления и расстояния между ними, а также толщины слоев мягких тканей;
возможность замены элементов по отдельности;
уменьшение массогабаритных характеристик без потери качества учебного процесса.
Поставленная задача решается тем, что макет грудной клетки, содержащий замкнутый корпус, внутри которого расположена плевральная полость, причем между передней стенкой макета, имитирующей кожу, и плевральной полостью расположены ребра с мягкими тканями, причем передняя стенка макета с ребрами и тканями съемно закреплены на корпусе, отличается тем, что корпус содержит переднюю и боковые стенки, и крышку, съемно соединенные друг с другом, причем передняя стенка по бокам закреплена на торцах боковых стенок, вдоль которых, на внутренней поверхности боковых стенок проделаны пазы, выполненные с возможностью их сопряжения с концами ребер, причем ниже ребер съемно закреплена жесткая диафрагма куполообразной формы, кроме того, плевральная полость сформирована съемной, открытой сверху емкостью из воздухонепроницаемого материала, верхние кромки которой выполнены с возможностью герметичного сопряжения с крышкой корпуса, кроме того, мягкие ткани состоят из двух слоев разной плотности, внешний из которых закреплен на внутренней поверхности передней стенки, а внутренний выполнен съемным, расположен между емкостью и ребрами и снабжен выемками, выполненными с возможностью размещения в них ребер.
Кроме того, передняя стенка корпуса закреплена на торцах боковых стенок с натяжением.
Кроме того, внешний слой мягких тканей имеет меньшую плотность, чем передняя стенка корпуса.
Кроме того, внешний слой мягких тканей имеет меньшую плотность, чем внутренний слой мягких тканей.
Кроме того, жесткая диафрагма соединена с боковыми стенками корпуса с помощью размещенного под ней соединительного элемента, который плотно контактирует с боковыми стенками и его концы закреплены в пазах.
Кроме того, в нижней части ребер проделаны продольные пазы, выполненные с возможностью установки в них полых трубок, имитирующих межреберные артерии и реализованных с возможностью их наполнения жидкостью.
Сопоставительный (сравнительный) анализ существенных признаков аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом отличительные признаки формулы полезной модели решают следующие функциональные задачи.
Признаки «корпус содержит переднюю и боковые стенки, и крышку, съемно соединенные друг с другом» позволяют уменьшить массогабаритные характеристики макета и скрыть внутренние элементы.
Признаки «передняя стенка по бокам закреплена на торцах боковых стенок» обеспечивают возможность простой и быстрой замены самой изнашиваемой части макета – передней стенки, а также позволяют регулировать степень ее натяжения, о чем говорится в первом зависимом пункте формулы.
Признаки «вдоль торцов боковых стенок, на их внутренней поверхности проделаны пазы, выполненные с возможностью их сопряжения с концами ребер» обеспечивают возможность изменения количества, размеров ребер, их направления и расстояния между ними.
Признаки «ниже ребер съемно закреплена жесткая диафрагма куполообразной формы» и признаки четвертого зависимого пункта формулы способствуют повышению реалистичности с анатомической точки зрения и позволяют установить в полости корпуса плевральную полость.
Признаки «плевральная полость сформирована съемной, открытой сверху емкостью из воздухонепроницаемого материала» позволяют варьировать формы и размеры плевральной полости, а также обеспечивают возможность ее простой и быстрой замены и наполнения различными средами (например, жидкими или газообразными).
Признаки «верхние кромки емкости выполнены с возможностью герметичного сопряжения с крышкой корпуса» препятствуют проникновению сред из плевральной полости в полость корпуса.
Признаки «мягкие ткани состоят из двух слоев разной плотности, внешний из которых закреплен на внутренней поверхности передней стенки», а также признаки второго и третьего зависимых пунктов формулы способствуют повышению реалистичности с анатомической точки зрения.
Признаки «внутренний слой мягких тканей выполнен съемным, расположен между емкостью и ребрами и снабжен выемками, выполненными с возможностью размещения в них ребер» обеспечивают соответствие внутреннего слоя мягких тканей и ребер.
Признаки пятого зависимого пункта формулы описывают дополнительный критерий правильности выполнения процедуры, а именно повреждение межреберной артерии.
На фиг.1 изображен внешний вид макета грудной клетки.
На фиг.2 изображены боковые стенки макета с установленными жесткой диафрагмой и емкостью.
На фиг.3 показано соединение жесткой диафрагмы с боковыми стенками макета.
На фиг.4 изображен вид спереди макета грудной клетки с передней стенкой, закрепленной на одном из торцов боковых стенок.
На фиг.5 показана внутренняя поверхность крышки корпуса.
На фиг.6 показано сопряжение емкости с крышкой корпуса.
На фиг.7 показан вид сверху макета грудной клетки без крышки и с пункционной иглой, введенной в плевральную полость.
На фиг.8 показано выполнение пункции плевральной полости.
На фиг.9 показано выполнение дренажа плевральной полости.
На фиг.10 показаны ребра с межреберной артерией и без нее.
На чертежах показаны передняя 1 и боковые 2 стенки и крышка 3 корпуса, торцы 4 и пазы 5 боковых стенок 2, ребра 6, жесткая диафрагма 7, емкость 8 с плевральной полостью 9, внешний 10 и внутренний 11 слои мягких тканей, выемки 12 внутреннего слоя 11 мягких тканей, соединительный элемент 13 жесткой диафрагмы 7, продольные пазы 14 ребер 6 и межреберные артерии 15, пункционная игла 16.
Корпус содержит съемно соединенные переднюю 1 и боковые 2 стенки, и крышку 3.
При этом передняя стенка 1 имитирует кожу, а вдоль торцов 4 боковых стенок 2, на их внутренней поверхности проделаны пазы 5, выполненные с возможностью их сопряжения с концами ребер 6.
В нижней части ребер 6 могут быть проделаны продольные пазы 14, выполненные с возможностью установки в них межреберных артерий 15, которые выполнены в виде полых трубок, реализованных с возможностью их наполнения жидкостью.
Плевральная полость 9 сформирована съемной, открытой сверху емкостью 8 из воздухонепроницаемого материала.
Мягкие ткани состоят из двух слоев, причем внешний слой 10 закреплен на внутренней поверхности передней стенки 1 и имеет меньшую плотность, чем передняя стенка 1 и чем внутренний слой 11 мягких тканей, который снабжен выемками 12, выполненными с возможностью размещения в них ребер 6.
Жесткая диафрагма 7 выполнена куполообразной формы и желательно изготавливать ее из водонепроницаемого материала.
Моделировать различные анатомические структуры можно в том числе путем 3d-печати.
Заявляемое устройство собирают следующим образом.
Соединяют боковые стенки 2 между собой, далее к ним съемно крепят жесткую диафрагму 7 с помощью соединительного элемента 13, который размещают под диафрагмой 7 и закрепляют его концы в пазах 5 при плотном контактировании с боковыми стенками 2.
В пазах 5 боковых стенок 2 размещают концы ребер 6 с предварительно установленными в продольных пазах 14 межреберными артериями 15 (при необходимости), далее устанавливают внутренний слой 11 мягких тканей при размещении ребер 6 в его выемках 12.
Переднюю стенку 1 по бокам закрепляют на торцах 4 боковых стенок 2.
Плевральную полость 9 заполняют средой (для наглядности можно ее подкрасить), емкость 8 устанавливают в полости корпуса и затем закрывают макет крышкой 3, обеспечивая герметичное сопряжение верхних кромок емкости 8 с крышкой 3.
Соответственно разбирают макет в обратном порядке.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Вначале обучающийся определяет место на передней стенке 1 для введения пункционной иглы 16 методом пальпации и/или перкуссии.
Далее обучающийся вводит пункционную иглу 16 в переднюю стенку 1 в пространство между ребрами 6 или соответствующим ребром 6 и ближайшей к нему межреберной артерией 15 (при ее наличии), и далее через внешний 10 и внутренний 11 слои мягких тканей в емкость 8 с плевральной полостью 9 (см. фиг.8).
Разная плотность слоев обуславливает обратную тактильную связь, т.е. обучающийся понимает, когда при введении пункционная игла 16 «проваливается» в плевральную полость 9.
Далее при необходимости устанавливают дренаж (см. фиг.9), в результате среда либо самотеком, либо за счет аспирации эвакуируется из плевральной полости 9, при этом объем среды в емкости 8 восполняется по мере необходимости.
Плотность слоев, в которые вводят пункционную иглу, соответствует плотности тканей и органов, которые они имитируют.
Передняя стенка имитирует кожу, может быть выполнена например из силикона и ее твердость составляет 20А (по Шору).
Внешний слой мягких тканей имитирует подкожно жировую клетчатку и может быть выполнен, например, из микропористого поролона или гелеобразного силикона высокой плотности.
Внутренний слой мягких тканей имитирует межреберные мышцы, может быть выполнен, например, из силикона и его твердость составляет 10А (по Шору).
Емкость с плевральной плотностью может быть выполнена, например, из силикона и ее твердость составляет 30А (по Шору).
Заявляемый макет соответствует второму уровню реалистичности учебного процесса и обучающих изделий по классификации симуляционного оборудования (https://rosomed.ru/system/documents/files/000/000/007/original/simulation_devices_classification.pdf?1408024958).