Медичний тренажер для доплерівської візуалізації різних варіацій судинної архітектоніки

1. Медичний тренажер для доплерівської візуалізації різних варіацій судинної архітектоніки, який складається з камери, заповненої оптично прозорим тканино-еквівалентим матеріалом, з гнучкою, водонепроникною, звукопроникною мембраною, закріпленою зверху, і системи трубопроводів, розташованих в цій камері і під'єднаних до компресора, що забезпечує циркуляцію по системі штучної крові, який відрізняється тим, що на камері збоку закріплена ще одна водонепроникна, звукопроникна, гнучка мембрана, камера облаштована регулятором ступеня звуження (стенозу) просвіту трубопроводу, а система трубопроводів складається з трубок прямолінійної, криволінійної і петлеподібної будови. 2. Медичний тренажер згідно з пунктом 1, який відрізняється тим, що жорсткі стінки камери виконані з оптично прозорого і звуконепроникного матеріалу. 3. Медичний тренажер згідно з пунктом 1, який відрізняється тим, що мембрани виконані з гнучкого непрозорого матеріалу, який пропускає ультразвукове випромінювання. 4. Медичний тренажер згідно з пунктом 1, який відрізняється тим, що камера закріплена на основі-станині, до якої також прикріплений компресор, що має ступінчатий регулятор швидкості прокачування штучної крові. 5. Медичний тренажер згідно з пунктом 1, який відрізняється тим, що камера має демфероване дно, яке складається з куточкових відбивачів. U 2 (19) 1 3 12534 4 ції лікаря-інтервенціоніста та фахівців з ультразвуоснові сучасних технологій 3D реконструкції судин кової (УЗ) діагностики. у сірій шкалі та допплерівських режимах кольороВ УЗ судинній діагностиці, зокрема допплеріввого картування потоків та спектрографії. ських режимах кольорового картування потоків та Поставлена задача вирішується шляхом розспектральній допплерографії значні труднощі виробки медичного тренажеру для допплерівської кликані анатомічними особливостями судинної візуалізації різних варіацій судинної архітектоніки, системи людини, а саме: зміни по ходу кровотоку який складається з камери, заповненої оптично діаметрів судини та їх чисельними розгалудженпрозорим тканино-еквівалентим матеріалом, з нями, звивистю та складним просторовим розтагнучкою водонепроникною звукопроникною мемшуванням. Все це спричиняє труднощі лікарябраною, закріпленою зверху і системи трубопрофахівця в багатоплощинній орієнтації УЗ датчика водів розташованих в цій камері і під'єднаних до відносно судинного басейну, налаштувань акустикомпресора, що забезпечує церкулювання по сисчних регуляцій УЗ приладу для отримання оптитемі штучної крові, де, крім того, на камері збоку мальної для тлумачення та діагностичної інтерпзакріплена ще одна водонепроникна, звукопроникретації УЗ допплерівської картини судин людини. на, гнучка мембрана, камера облаштована регуляІнтервенція під контролем УЗ візуалізації органів тором просвіту трубопроводу, а система трубопчеревної порожнини та заочеревенного простору є роводів складається з трубок прямолінійної, одним з найважливіших методів в алгоритмі обкриволінійної і петлеподібної будови. стеження і лікування зокрема хворих з абдомінаСуть винаходу далі розкривається за допомольною патологією. Домінуючим з ускладнень мегою наступних креслень, на яких схематично зотоду є кровотеча з травмованих голкою судин. Це бражений розроблений тренажер, що заявляється. пов'язано з труднощами чіткої візуалізації зони Фіг.1 – загальний вигляд медичного тренажеру інтересу через акустичні доступи, зокрема судин, Фіг.2 - загальний вигляд медичного тренажеру складною просторовою їх орієнтацією та великими з розрізом у верхній частині індивідуальними варіаціями ангіоархітекторики. Фіг.3 - вертикальний розріз медичного тренаУникнути частини цих ускладнень можливо при жеру підвищенні кваліфікації лікаря-інтервенціоніста Медичний тренажер складається з камери (1) завдяки попередньому тренуванню його просторої закріпленої на підложці-станині (2) до якої також уяви про тривимірному (3 dimentionals - 3D) геомеприкріплений компресор (3). Камера (1) складатрію судин зони втручання за допомогою УЗ техється з трьох оптично прозорих бокових панелей нології 3D ангіологічної реконструкції (у сірій шкалі (4), двох панелей з отворами затягнутими непрога допплерівському каруванні) на фантомі, тобто зорими гнучкими водонепроникними, звукопроникмоделі кровоносної системи. ними мембранами (5) і демферованого дна (6). В Були спроби розробити штучну модель кровокамері (1) розташована система трубопроводів (7), носної системи призначену для тренування фахівна якій закріплений регулятор просвіту трубопроців з ультразвукової діагностики, наприклад, на воду (8), і яка сполучена з компресором (3) за досайті http://www.fantom.suite.dk/361.him описується помогою шлангів (9). допплерівський фантом модель 361, фірми Danish Розроблений винахідниками пристрій предPhantom Design, що представляє собою камеру ставляє собою камеру, наприклад, прямокутної заповнену тканино-еквівалентним матеріалом, що форми виконану з оптичнопрозорого і матеріалу. має ультразвуковий опір який є еквівалентним Згадана камера може бути виготовлена з, наприопору тканин печінки, з гнучкою водонепроникною клад, оргскла. Верхня і одна з бокових стінок згамембраною закріпленою зверху і системою трубоданої камери мають отвори, що складають, припроводів розташованих в цій камері в одній плонаймні, 60% площини цих стінок і ці отвори щині, по яким під дією компресора циркулює штучзатягнуті гнучкими, водонепроникними, звукопрона кров. Причому трубопровід складається з 2-х никними мембранами виготовленими з непрозоро(прямолінійної і криволінійної) трубок, що імітують го матеріалу, такого як, наприклад, гума, силікон, судини, і на прямолінійній трубці виконано ще й гнучкий пластик (ленемет-шкіра), тощо. В перевастатичне звуження, що моделює таку патологію, як жному втіленні винаходу гнучким водонепроникстеноз . ним матеріалом є гнучкий пластик (ленеметНедоліком згаданого пристрою є, по перше, шкіра). Вибір матеріалу обумовлений необхідністю неможливість одержання тривимірної (3D) геометімітації поверхні шкіри крізь яку проводиться ультрії досліджуваної зони судин, що обумовлено развукове сканування. У випадку більш жорстких конструктивними обмеження пристрою (можлиматеріалів буде мати місце пошкодження ультразвість одержання двовимірної (2D) системи судин), вукового датчику чи значне акустичне затухання з і, по друге, відсутність можливості регулювання послабленням корисного відбитого УЗ сигналу. розміру стенозу кровоносної судини, який в запроКамера кріпиться до підложки (станини), поряд понованому пристрої є фіксованим. Серед недоліз камерою закріплений компресор, що мас ступінків запропонованого пристрою слід згадати складчатий регулятор швидкості роботи компресора. ність його обслуговування, що обумовлено На дно камери нанесене демпфувальне поквикористанням в якості штучного замінника крові риття, яке складається з куточкових відбивачів, що 5% водного розчину Родалону. розсіюють УЗ випромінювання, з метою уникнення Тому задачею корисної моделі було створення зайвих шумів на УЗ зображенні. ангіофантома-тренажера для розвитку і вдосконаКамера заповнена прозорим тканинолення просторової уяви фахівців УЗ діагностики еквівалентим матеріалом, що має ультразвуковий про тривимірну геометрію судин тіла людини на опір, що є еквівалентним опору м'яких тканин тіла 5 12534 6 людини. Наприклад, камера може бути заповнена рами еритроцитів крові, що забезпечують прибливодою або водним розчином гліцерину або агару зно 95% ультразвукового допплерівського сигналу або іншою прийнятною рідкою речовиною. В будькрові і які мають розмір приблизно 7 мікрон. Для якому випадку, ця речовина повинна бути оптично попередження седиментації суспензії вона додатпрозорою і мати ультразвукову проникність еквіково містить систему ПАВ (поверхнево-активних валентну проникності живої тканини. Тканиноречовин), що перешкоджають осіданню і злипанню еквівалентий матеріал може бути доповнений кончасточок суспензії. Крім того, суспензія містить сервантом для перешкоджання розмноження бакконсервант для перешкоджає розмноженню бактеріальної і грибкової мікрофлори. теріальної і грибкової мікрофлори в штучній крові. У камері під кутом до дна в межах від 30° до Також тренажер обладнаний кожухом45° розташована система трубопроводів, що склаширмою, виконаним з непрозорого матеріалу, що дається з 3-х функціональних сегментів, які імітунадівається на камеру і перешкоджає прямому ють (1) перепад діаметру судин по ходу потоку візуальному аналізу вмісту камери. Цей кожух пекрові (аорта та магістральні судини), (2) систему решкоджає попередньому ознайомленню осіб, що 3D розгалудження з 4-х трубок прямолінійної, дупроходять тестування на цьому допплерівському гоподібної, петлеподібної і спіральної будови (що фантомі із вмістом робочої камери і просторовим імітують органні та позаорганні судини), а також розташуванням системи трубопроводів. зону стенозу (3) зі змінним ступінем діаметру звіДалі описується принцип роботи розробленого ження (від повної прохідності до повної окклюзії) медичного тренажеру (допплерівського фантому). на прямій магістралі. Система трубопроводів може Після ввімкнення компресора тренажеру і побути замінена системою іншої архітектури для чатку руху штучної крові по системі трубопроводів розширення експлуатаційних можливостей тренаоператор-викладач моделює ступінь стенозу за жеру. допомогою регулятору, надіває захисний кожух на Згадані сегменти трубок виконані з проникного камеру і пропонує особі, що проходить тестування для ультразвукового випромінювання матеріалу і провести ультразвукове сканування моделі кровопо формі імітують крупні магістральні судини і мілкі носних судин в трьох площинах, через обидві акурозгалужені судини із складною тривимірною архістичне прозорі мембрани. При цьому операторутектурою, вони повторюють фізіологічний і патолостажеру необхідно одержати тривимірну модель гічний хід кровоносних судин організму людини. На досліджуваної зони, визначити розташування кропідводящих шляхах розташований регулятор провоносних судин і зробити висновок про ступінь світу трубопроводу з ручкою керування виведеною стенозу однієї з судин. Після одержання всіх цих на одну з бокових поверхонь пристрою. За допорезультатів особі, що проходить тестування, домогою цього регулятору можна змінювати товщину зволяють зняти кожух і візуально ознайомитись з просвіту згаданого трубопроводу і відповідно мореальним розташуванням системи трубопроводів і делювати різний ступінь стенозу, тобто, звуження порівняти їх з одержаною тривимірною УЗ моделкровоносної судини патологічним процесом. лю ангіоархітектоніки, а також з ступенем звуженСистема трубопроводів можуть бути виконані ня кровоносної судини (ступінем стенозу). з будь-якого придатного матеріалу проникного для Як показали експериментальні дослідження, а ультразвукового випромінювання, наприклад, трутакож на основі відгуків фахівців з ультразвукової бки можуть бути виконані з поліетилену, прозорої діагностики, винахідники зробили висновки: розсиліконової гуми і інших полімерних матеріалів. В роблений пристрій дозволяє одержати точну трипереважному втіленні винаходу трубки виконано з вимірну (3D) модель досліджуваної зони судин прозорої силіконової гуми. Діаметр і товщина цих завдяки забезпечення можливості проведення УЗ трубок не є критичними параметрами, але вона є сканування в трьох перпендикулярних площинах, різною для імітування різних судин і руху по них а також покращити орієнтування і навички фахівців крові в межах від 5 до 25мм. в цій галузі при встановленні діагнозу і під час Система трубопроводів за допомогою шлангів складних інтервенційних маніпуляцій. Точно відопід'єднана до компресору, за допомогою якого мий діаметр судини та покрокове управління швичерез систему безперервно прокачується штучна дкістю току спеціальної суспензії, що імітує потік кров, що представляє собою водну суспензію нечасточок крові, дозволяє вивчати різні патологічні органічного оксиду з розміром часточок 5-30 мікфеномени (локальний геодинамічний перепад, рон. Швидкість прокачування крові становить від турбуленцію, аляйзинг, вплив зміни геометрії по10 до 90см3/с і може корегуватись за допомогою току на сонографічні дані), а прозорість стінок та ступінчатого регулятору на компресорі. Напрямок середовища фантому гарантують відстрочений руху штучної крові не є критичним параметром і візуальний аналіз та самоконтроль УЗ оператору ніяким чином не впливає на одержувані результаза результатами реконструкції УЗ зображень сути. Розміри часточок суспензії обумовлені розмідин фантому. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 12534 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601