CN103718227A - 模拟装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种医疗模拟模型，用于医疗训练，并具有限定腔室的壁，并具有在壁上提供进入所述腔室内部的通路的切口。在所述腔室中有一对胸廓部件，使得每个部件的相邻边缘被彼此间隔开。弹性偏压件被连接到每个胸廓部件，并且构造成使得胸廓部件的相邻边缘可以彼此接触，或通过克服弹性偏压件的作用而进一步被隔开。本申请还提供一导管以使流体能够被引入到所述腔室中，并且在所述腔室内设有哺乳动物心脏的仿真件。

Description

模拟装置

技术领域

本发明涉及一种在训练医务人员时使用的装置，以及该装置在医疗培训中的用途。

背景技术

传统医务人员通过包括标准的教育方法的多种方法来培训，例如阅读和听课来获得解剖学、生理学和其他类似学科所需要的技术知识。大多数的医疗实践还需要实际的操作技能，最明显是外科领域和外科的术后疗法。多年来，通过对尸体的解剖，医疗程序观察和实践中的监督训练来获得这样的医疗培训（即“看一个，做一个，教一个”的方法('see one,do one,teach one'approach)）。

在更近的时候，已经开发出模拟设备以使外科医生能够在对患者进行操作前练习如腹腔镜手术（“洞眼”手术）和其他类似的操作的技术。对于这样训练外科医生的仿真模型的运用主要集中用于在这样受控的环境中操作技能的提高。因此外科医生可以反复和独立地培训。

大多数在手术室的受控环境进行的外科手术都是提前精心安排、策划的，并且主治医师有一队工作人员来支持和协助他或她的外科手术。但是紧急外科手术会在手术室外不可预知地发生，这要求外科医生在时间紧迫的情况下，与不熟悉的医疗团队协作在不适的操作环境下进行。这种事件并不频繁，而使得所有参与者都极度紧张。

本发明人已经确定了先前未认识到的的需要，即培训医务人员在可能出现在手术室控制环境之外的预料不到的情况下迅速采取有效行动，并在面对预料不到的突发状况时可能会发生的医务人员自己的心理、情绪和生理反应的情况下，都可以毫不拖延地实施任何认真学到的操作技能。根据本发明的装置及其用途的目的是提供一种解决上述问题的办法。

发明内容

因此，本发明提供了一种医疗训练模拟装置或模型，用于医疗训练的用途，包括：壁，其限定腔室边界，所述壁具有柔性区域和在所述柔性区域内的提供进入所述腔室内部的通路的切口；一对胸廓部件，其位于所述腔室中，使得各部件的相邻边缘被彼此间隔开；弹性偏压件，其连接到各胸廓部件并且配置成使得所述胸廓部件的相邻边缘可以彼此接触，或通过克服弹性偏压件的作用而进一步隔开；导管，其提供所述腔室外部和内部之间的流体连通；和哺乳动物心脏的仿真件（facsimile），其位于所述腔室内。

模拟装置的目的是用于医疗教育和培训授课，并且是长时间可重复使用的。在这种情况下，由于以下许多原因需要避免有机材料如尸体或真实动物模型，例如材料随时间的降解，尸体的有限可用性和组织的存储、感染以及组织处置问题。因此，特别优选的是，模型的组件（外观逼真）主要由如在制作电影特效模型中使用的塑料/橡胶构成。从本质上讲，该模型本身不是死亡的动物或人。

优选地，所述壁设置有沿所述切口的相邻边缘设置的孔，以使得缝合线可以在所述切口的每一侧的相邻孔之间穿线，从而闭合所述切口以对所述腔室提供流体密封。这允许流体模拟血液在压力下被引入到空腔中。所述壁优选也着色且构造纹理以非常接近模仿真人的组织。实现此情况的技术对电影行业工作的特效艺术家是众所周知的。

更优选地，在上述任何模型中，所述壁的所述柔性区域是有弹性的。弹性更紧密模仿人皮肤的物理和机械性能，而且还具有另外提供可弹性束缚腔室的技术作用。在这种方式中，当流体被引入腔室中以模仿从模拟的出血点引起的血液时，一旦所述腔室的壁通过打开切口而撕裂，所述壁的弹性性质有助于血液模拟物以更现实的方式从打开的切口喷出。

而且在本发明的任何一个方面中，优选每个胸廓部件提供有沿相邻边缘设置的孔，使得缝合线可以在相邻孔之间穿线，从而使胸廓部件的相邻边缘可以邻接保持，克服弹性偏压件的作用。

而且在本发明的任何一个方面中，特别优选的是，在所述仿真心脏的与所述切口相反的一侧将所述导管放入所述腔室中。这是特别有利的，因为在打开腔室壁上的切口后它避免了使用该装置的受训者直接看到所述导管的开口，这迫使受训者仅通过触摸来定位流体涌入的位置。

在本发明的任何一个方面中，还优选的是，所述模型还包括可充气的气囊，其位于所述腔室中。更优选地，所述模型还包括第一流体泵，其与所述气囊连通，并构造成可逆地将流体引入所述气囊。往复活塞和气缸形式的空气泵被证明是特别合适的。以这种方式引入流体的循环使腔室充气和放气，模仿患者的呼吸。在特别优选的实施方式中，可以在肺的仿真件内含有一个或多个这样的可充气的气囊，从而进一步增强了设备的真实性。

在本发明的任何一个方面中，所述模型优选还进一步包括哺乳动物肺边缘的仿真件，其位于所述腔室内并在所述切口和所述仿真心脏之间。

在本发明的任何一个方面中，该模型优选还包括哺乳动物胸隔膜的仿真件，其位于所述腔室内并设置为与所述仿真心脏相邻。

在本发明的任何一个方面中，该模型优选还进一步包括第二流体泵，其与所述导管连通以使流体引入所述腔室中。

在本发明的任何一个方面中，该模型优选还进一步包括加热装置，例如嵌入在模型或循环水管部分中的电加热元件，以将所述模型的温度提高至30至45摄氏度之间。

在本发明的包含一个或多个泵和/或这样的加热装置的各方案中，特别优选的是，整个训练***包括如上所述的模型和控制器，所述控制器远离所述模型来控制所述第一和第二泵以及所述加热器中至少一个的操作。

在一个相关方面，本发明还包括在本文所述的模型或***用于训练医务人员的用途。

附图说明

通过附图来示例说明本发明，其中：

图1示出了通过本发明的一个实施方式的横截面的示意图；

图2示出了一对胸廓部件和相关联的偏压件；

图3示出了本发明的模型的外观图。

具体实施方式

如图1示出了心压塞模型（通常用1表示）的横截面图。所述模型包括限定了腔室3边界的壁2。所述壁2具有至少一个柔性区域，如箭头4所示。该区域，至少，也优选由弹性材料（例如模塑橡胶胶乳）制成，并且在预计的实施方式中，整个壁2由这样的材料制成。腔室的形状设计为类似于哺乳动物的胸部，并且在特别优选的实施方式中，为了训练医疗人员（而非例如兽医），该胸部代表人体的胸部。此外，在特别优选的实施方式中，该模型的外观代表人类儿童的胸部。

切口5位于壁2的柔性区域4内，以提供进入腔室3的内部的通道。为了用该装置训练的人出现所需的情绪和生理反应，壁2的表面有纹理并着色以非常接近于人受试者的皮肤。此外，壁2的限定切口5的边缘区域也有纹理并着色，以非常接近地模拟在人受试者中发现的皮肤和下层脂肪组织的颜色和肌理。

一对胸廓部件6位于腔室3内，其将在下面参考图2更详细地描述。这些胸廓部件6（在图1以横截面视图示出）被定位为使得所述胸廓部件的相邻边缘7被相互隔开。以这种方式，当受训者通过切口5观察时，它们非常类似于胸骨切开术。

在该实施方式中还提供了弹簧形式的弹性偏压件8，以使胸廓部件6的相邻边缘7能够彼此接触，或克服弹性偏压件的作用而进一步隔开。可以选择所述偏压件的强度，例如弹簧的尺寸和强度，以提供与现实生活患者状况中打开或关闭胸廓所需的力相匹配的力。在本实施方式中，偏压件被锚定到位于腔室3外周的支承框架9，并且在通过切口5的视野之外，从而增加了仿真模型的逼真度。

在模型内还设置了如管道（tube）的导管（conduit）10，其提供所述腔室3的外部与内部之间的流体连通。所述导管可用于通过泵11从贮存器12抽取流体并将模拟血液的流体引入腔室中。

本实施方式还提供了一种可膨胀的气囊13，其位于腔室3内并通过管道14与流体泵15流体连通，以可逆地将流体引入气囊13中。以这种方式，所述密封的腔室可造成连续充气和放气，从而模拟患者的呼吸。

在腔室3内还设有仿真心脏16。为了使用模型获得对受训者预期的效果，心脏应该在主要血管17的仿真方面和心脏的表面颜色及纹理方面上尽可能地解剖学上正确（anatomically correct）。

在特别优选的实施方式中，还提供了代表患者肺18的边缘的表示，当切口打开时，所述边缘通过切口5可见。

在本实施方式中，该模型的壁2上设有一系列的与切口相邻的孔19，并且有效地成对间隔开（图3更清楚可见），以使缝合线或其他医疗固定装置(例如U形钉)被***相邻对的孔中，从而闭合切口以对腔室3形成有效的抗流体性密封。

还提供了沿每个胸廓部件的相邻边缘布置的一系列孔20，再次使得固定装置（如U形钉或闭合线）可以在相邻的孔之间的穿线，从而允许胸廓部件的相邻边缘可以邻近地保持并克服弹性偏压件8的作用。

图2示出了用于本发明的模型中的一对胸廓部件6的平面图。而且，还提供了引起使用该模型的受训者焦虑的技术效果，所述胸廓部件6被制造的看起来尽可能逼真，从而模仿患者的胸廓。每一个胸廓部件6包括胸骨部21和一系列肋骨元件22，每个肋骨元件22通过代表肋软骨23的部分连接到胸骨部21。胸廓部件6当然可以被制作为单件结构，例如，以注模成型塑料制成或由塑料材料雕刻而成。然后可以将表面精心雕刻或构造纹理并适当着色来表示人（或动物）的胸廓的各种构成部分。两胸廓部件6彼此有效地为横向镜像，从而表示并具有可由胸骨切开术造成的切开的胸廓的外观。邻近各胸廓部件的边缘设置一系列孔19，通过所述孔19可放置固定卡钉、丝线等，以模仿外科医生可能会看到的正中胸骨切开术的随后的闭合。每一胸廓部件6连接到一个或多个弹性偏压件8（在本实施方式中以弹簧示出）上，并且其本身构造成：在静止时，胸廓部件的相邻边缘构成略微隔开的结构，但所述胸廓部件6可以彼此接触，或通过克服弹性偏压件的作用而甚至进一步隔开。

图3示出了本发明的心压塞模型的外部视图，并且示出在腔室的壁2中的切口5。如上所述，切口5的切割边缘被构造纹理并着色来表示作为典型的人类胸部可找到的皮肤和脂肪层。在本发明的一个实施方式中，代表皮肤和脂肪层的材料包括增强网，以减少特别是在缝合过程中发生的磨损和撕裂。

邻近切口的边缘有一系列的孔19，设置所述孔19以使得可以通过使用在胸外科手术过程中可能会遇到的缝合线、U形钉或其它固定装置而密封闭合所述切口5。所述壁2的材料应当由如胶乳橡胶的物质构成，使得可以通过使用外科手术牵开器打开切口5，以获得进入所述腔室的内部空腔的通道。一旦切口5被拉开成这种状态，则通过切口5可见到胸廓部件6。

在使用中的一种模式中，心压塞模型可以被用来模拟心胸过程（cardiothoracic procedure）后在胸腔的出血。胸廓部件可以合拢以克服偏压件的作用，并通过闭合装置（如U形钉或丝线扎带）彼此邻接固定。然后使用缝合线或其它固定装置类似地封闭腔室壁上的切口5，以有效地实现腔室3内部和外部之间的流体密封。作为训练练习的一部分，为了模拟出血，可以通过泵11和管10将类似于血液的流体引入到腔室3的内部。为了增加真实感，也可以使用泵15将例如空气的流体引入位于腔室3内的可充气气囊13中，以使整个模型按照类似于人的呼吸周期的速率有效地按顺序充气和放气，从而模拟患者的呼吸。为了进一步增加真实感，整个心压塞模型可提高至体温，一般约为37℃，并且一般在患者常见的温度范围内，如在30至45摄氏度之间。

作为医疗人员培训体系的一部分的这种模拟练习的目标是需要医疗人员打开闭合切口5的缝合线以得到获得进入内部腔室的通道。然后腔室中加压的模拟血液的存在会导致血液模拟物从切口5中以真实的方式喷出。特别是在培训环境中，可以在模型中***胸腔引流（肋间引流）有助于现实感。这些也可以被设置成远程可阻断的，从而模拟一种情况，即阻断的胸腔引流导致的胸腔内压增加。

在通过除去缝合线而打开切口5后，受训者必须随后松开一起夹持模拟胸廓两侧的固定件，从而在弹性偏压元件的作用下使胸廓部件分开一点。然后这些将需要进一步分开（或许可以使用牵引器），从而使受训者获得向内腔的通路。此后，受训者届时需要使用抽吸设备来清除胸腔的模拟血液，并找到由导管10所提供的模拟出血的位置。

虽然在一个方面，该模拟装置的目的是培训医务人员执行这样的应急操作，但发明人惊奇地发现，甚至是经验丰富的医院的外科医生会以比用医疗培训模型所通常发生的更现实的方式应对这样的仿真模型。模拟血液的存在，在压力下，并使用对于模型的构造元件极其逼真的纹理和颜色极大地增加了由该情况产生的情绪紧张，并让受训者进行练***的压力。

在本发明人对设备进行的保密试验中，使用已经训练过的医务人员。与模型的互动过程中测量人员的应激标志物（stress marker），而令人惊讶这些应激标志物上升到通常仅在真正的紧急情况下出现的水平。该模型成功地实现了其目的，即提供培训设备和方法，使得在承受压力的情况下磨练介入技能。

通过将模拟装置引入患者的完整的人体模型中（其有效地代表胸部区域），由此引起情绪反应可能会更加严重，对于儿科训练，这当然可以为婴儿的现实的模型。

预计该模型1可以被引入包括头部和四肢的躯体模拟装置内。作为这样的模型1可以被设置为一个单元，可以从所述模拟装置中移除并能够由另一个单元来代替。在一个构想的例子中，所述模型1的元件被收容在铸造材料外壳中，所述外壳优选为刚性，可以放置在模拟装置的躯干内的适当成型的空腔内。外壳包含心脏，胸骨和为供血所需而设置的导管。对于外壳为了得到逼真的效果，表面由硅树脂材料形成，其成形为表现为平坦层并着色以给予与躯干的其余部分匹配的皮肤外观。对所述壳体的周边进行成形以使得所述表面与模拟体的相邻元件均衡。固定装置可包括在内，其可以是但不限于Velcro^TM。

相对于模拟体，在一个预计的实施方式中模拟体由刚性的铸造材料形成，其中施加了表面涂料以给予现实的润饰。最终的表面，可应用如聚氨酯清漆以提高模拟体的耐磨损性。虽然铰接骨盆（例如通过针的装置穿过腿和躯干来实现）可以使身体的躯干坐起约45°的角度，但是大多数身体的四肢牢固地固定或铸造到身体的主要躯干上。

模拟体的头部通常会是空的以减轻重量和材料使用。另外，可以包括管并固定在口中。于是容纳在所述头部内的气囊或其它阻抗元件可以被附着到所述管的一端，以能够模拟患者通气。

除上述外，或作为单独的特征，开孔可以包含在模拟体中，如在手、颈、脚等，以允许插管的***，从而增加模拟的真实感。

Claims (13)

1.一种用于医疗培训的心压塞模型，其包括：

壁，其限定腔室边界，所述壁具有柔性区域和在所述柔性区域内的提供进入所述腔室内部的通路的切口；

一对胸廓部件，其位于所述腔室中，使得各部件的相邻边缘被彼此间隔开；

弹性偏压件，其连接到各胸廓部件并且配置成使得所述胸廓部件的相邻边缘可以彼此接触，或克服弹性偏压件的作用而进一步隔开；

导管，其提供所述腔室外部和内部之间的流体连通；和

哺乳动物心脏的仿真件，其位于所述腔室内。

2.根据权利要求1所述的模型，其中，所述壁设置有沿所述切口的相邻边缘设置的孔，以使得缝合线可以在所述切口的每一侧在相邻孔之间穿线，从而闭合所述切口以对所述腔室提供流体密封。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的模型，其中，所述柔性区域是弹性的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的模型，其中，每个胸廓部件设置有沿相邻边缘设置的孔，以使得缝合线可以在相邻孔之间穿线，从而克服弹性偏压件的作用而使胸廓部件的相邻边缘邻接保持。

5.根据前述权利要求中任一项所述的模型，其中，在所述仿真心脏的与所述切口相反的一侧所述导管放入所述腔室中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的模型，所述模型还包括可充气气囊，其设在所述腔室中。

7.根据权利要求6所述的模型，所述模型进一步包括与所述气囊相连的第一流体泵，并且构造成向所述气囊可逆地引入流体。

8.根据前述权利要求中任一项所述的模型，所述模型进一步包括哺乳动物肺的边缘的仿真件，其位于所述腔室内并在所述切口和所述仿真心脏之间。

9.根据前述权利要求中任一项所述的模型，所述模型进一步包括哺乳动物胸隔膜的仿真件，其位于所述腔室内并设置为与所述仿真心脏相邻。

10.根据前述权利要求中任一项所述的模型，所述模型进一步包括与所述导管相连的第二流体泵，以能够将流体引入所述腔室中。

11.根据前述权利要求中任一项所述的模型，所述模型进一步包括加热装置，以将所述模型的温度提高至30至45摄氏度之间。

12.一种训练***，其包括根据前述从属于权利要求7、10或11中任一项权利要求所述的模型和远离所述模型的控制器，所述控制器控制所述第一泵和第二泵以及所述加热器中的至少一个的运行。

13.根据前述权利要求中任一项所述的模型或***用于训练医务人员的用途。

Images