CN107798980A - 一种手术用仿真胸腔镜模拟训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手术用仿真胸腔镜模拟训练装置，包括模拟人单元、用于收集血液并与模拟人单元连接的血液收集池以及提供灌注液流通驱动力的泵组单元；模拟人单元包括模拟头部及与模拟头部相连接的模拟胸腹腔单元；模拟胸腹腔单元由可分离的前壁皮肤和背部皮肤组成，两部分皮肤通过密封扣连接形成空心腔体；腔体内设置有模拟胸腔单元和模拟腹腔单元；模拟胸腹腔单元内部还设置有用于模拟训练的动物脏器组；动物脏器组包括模拟肺与模拟胃；模拟肺设置在模拟胸腔内部；模拟胃设置在模拟腹腔内部。本发明提供了一种提高了手术的仿真模拟训练程度且成本较低的仿真胸腔镜手术模拟训练装置。

Description

一种手术用仿真胸腔镜模拟训练装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种带有自呼吸功能的胸腔镜和多腔道内窥镜(气管镜、纵膈镜、胃镜及肠镜等)手术训练器，特别涉及一种手术用仿真胸腔镜模拟训练装置。

背景技术

内镜治疗是在人们解决了光源对组织的热损伤问题后兴起的技术。19世纪末已能生产较实用的内窥镜器械。1901年Kelling等报道了用膀胧镜检查狗腹膜腔的腹腔镜检查术。1910年,勇敢的瑞典内科教授Jacobaeus第一次成功地将这种操作方法用于人体,但是限于器械和技术的原因，在很长时间内胸腔镜技术仅用于胸膜疾病的诊断和结核性胸膜炎的胸膜粘连松解。

随着外科技术与器械的发展，胸腔镜手术视野清晰、操作方便，已经成为食管、肺、纵隔等部位的常规手术的重要操作方式。胸腔镜外科手术(电视辅助胸腔镜手术)使用现代电视摄像技术和高科技手术器械装备，在胸壁套管或微小切口下完成胸内复杂手术的微创胸外科新技术，是在人体的胸腔作一个或多个1cm左右的切口，各***一个叫做"trocar"的管道状工作通道。通过trocar使用胸腔镜专用器械进行手术。胸腔镜手术创伤小、恢复快，大大减少了病人的痛苦，同时缩短了住院时间，符合现代微创外科的发展。

但是，胸腔镜及内窥镜手术不同于传统基本外科手术，由于其自身特点，因此培训及模拟教学有其特殊要求。

第一，胸腔镜的成功实施是基于外科医生熟练且精湛的操作技术和大量的临床经验，但切割、分离、结扎、止血等基本操作与传统手术有较大改变，不是在直视情况下进行操作，而是在内窥镜下采集图像信息，经由视频数据转换至电子显示器下进行观察，通过特殊腔镜器械进行手术操作的。所以操作方向与实际电视腔镜内方向呈镜像、杠杆关系，手术者对空间感知有明显变化，这些都导致腔镜外科医生的学习曲线延长。

第二、胸腔镜手术的难点之一是肺脏及心脏的持续活动状态。由于在手术过程中不能停止病人心脏及肺脏的活动，所以要求手术医生要适应在非静止状态下进行手术操作，这显著增加了手术的操作难度及相应的手术仿真模拟训练难度，而肺脏呼吸运动更是仿真模拟训练中的重点及难点。

第三、胸腔镜及内窥镜手术的主要特点是微创，但其相应的风险就是术中的不可预知性损伤(偶发性事故)。因此，如何最大限度的模仿胸腔镜及内窥镜手术的不可预知性损伤是模拟培训的重点。

第四、由于解剖生理关系，气管镜、胃镜、十二指肠镜等内镜设备均由胸腔段经过，因此，其训练的仿真模拟环境也是内镜教学及培训的重点影响因素。

现有的较成熟的胸腔镜及内窥镜模拟训练***有两种，一种是箱式胸腔镜及内窥镜模拟器，主体结构是一个盒体，盒体内放置着供训练用的器具，盒体表面设有trocar，手持胸腔镜器械，从trocar伸进盒中进行基本动作的简易操作训练；另一种是虚拟胸腔镜及内窥镜模拟***，借助先进的计算机设备及软件模拟胸腔镜及内窥镜手术。这两种胸腔镜及内窥镜模拟训练***对于实习医生来说，对提高胸腔镜及内窥镜手术技术有帮助，但各有其缺点。胸腔镜模拟器只能模拟简单的切割、分离、结扎等基本操作，不能模拟人体的生理环境及真实的手术情景；虚拟胸腔镜模拟***能模拟手术情景，但不够逼真，也能模拟相对复杂的手术环境，但缺乏实时的力反馈***，无法进行真实的手术训练操作培训，缺乏最重要的手术时操作感知反馈，并且价格昂贵，限制其大范围的推广使用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供带有自呼吸功能的胸腔镜和多腔道内窥镜(气管镜、纵膈镜、胃镜、肠镜等)手术训练器，

采用CT测量人体外形数据，利用硅胶、玻璃钢模拟人体头部、胸、腹及盆腔结构，经由呼吸机连接头部的气道，再利用泵组实现生理状态下的人体血液循环，将真实动物器官(呼吸、消化***)通过腹主动脉、下腔静脉、气道、食道及肠道等构成整个高度仿真胸腔镜及内窥镜手术模拟训练器，借此可实现胸腔镜下胸腔脏器(肺脏、气管、纵膈、心脏等)、内窥镜下(气管镜、纵膈镜、胃镜、肠镜等)手术，并可通过出血量评价操作者的技能；本***通过模拟各个胸腔脏器的血流及气道呼吸运动，构建各自脏器的血流循环，可以模拟多个胸腔脏器及多个自然腔道的手术环境，满足各外科亚专业医师的腔镜及内窥镜手术训练需要；通过模拟呼吸状态下各个脏器的血流循环及多个脏器的组合，可以开展各种简单的或者复杂的胸腔镜及内窥镜手术训练。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种手术用仿真胸腔镜模拟训练装置，其特殊之处在于：

包括模拟人单元、用于收集血液并与模拟人单元连接的血液收集池以及提供灌注液流通驱动力的泵组单元；上述泵组单元包括循环泵；

上述模拟人单元包括模拟头部及与模拟头部相连接的模拟胸腹腔单元；

上述模拟胸腹腔单元由可分离的前壁皮肤和背部皮肤组成，两部分皮肤通过密封扣连接形成空心腔体；

上述腔体内设置有模拟胸腔单元、模拟腹腔单元和附属管道组；

上述模拟胸腔单元内部设置有模拟肺；上述模拟腹腔单元内部设置有模拟胃；

上述附属管道组包括模拟食道管道组、模拟气管管道组、模拟支气管管道组、模拟肺管道组和模拟胃管道组；模拟食道管道组和模拟胃管道组与模拟胃连通，上述模拟气管管道组、模拟支气管管道组和模拟肺管道组与模拟肺依次连通；

上述仿真胸腔镜手术模拟训练装置还包括用于模拟人体呼吸，与模拟气管管道组连通向其供应并回收气体的机械通气装置。

上述模拟胸腹腔单元的墙体内部还设置有模拟主动脉与模拟静脉；所述模拟主动脉远端与模拟静脉近端相连；所述模拟主动脉进口与循环泵出口相连；所述模拟静脉出口与血液收集池相连。

上述循环泵入口与血液收集池相连，循环泵出口与模拟主动脉进口相连。

上述血液收集池内部设置有人工血液；所述人工血液为有色半透明液体。

上述前壁皮肤和背部皮肤均包括内层和外层；所述外层的材质为玻璃钢；所述内层的材质为硅胶。

上述前壁皮肤在胸壁正面、侧面沿腋前线、腋中线及肩胛下线设置有操作孔。

上述模拟腹腔单元设置有水平于人体的后腹膜；所述模拟胃设置在后腹膜上方；所述后腹膜与背部皮肤之间设置有肾脏脏器腔体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.还原胸腔镜下心、肺、食道等手术环境，用动物器官替代虚拟器官，操作者可以获得对胸腔镜手术的真实力反馈，并通过实际操作训练，直接提高腔镜手术的基本技能与复杂技能，能明显缩短腔镜外科医师的手术学习曲线，且价格比虚拟模拟器更低，更利于在各级别医院的医生训练、培训与考核。

2.高度模拟人体生理环境，尤其可通过呼吸机模拟麻醉状态下肺脏的持续活动状态，训练手术医生在非静止状态下进行胸腔镜手术操作，显著提高了手术的仿真模拟训练程度，在现有模拟手术训练***中均未见此功能。

3.具有血液循环***，可通过术中的出血量更好的评价操作者的技术，可作为外科住院医师胸腔镜手术的考核指标之一；也可以通过模拟与患者疾病相似的环境，通过各种胸腔镜手术路径的设计，寻找最适宜患者自身条件的手术方式。

4.通过简单的管道路径变换及多种动物器官的转换，可以模拟多种自然腔道，配置对应动物脏器及管道，能完成多腔道内窥镜、气管镜、纵膈镜、胃镜及肠镜等操作的训练。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为模拟机械通气示意图；

图3为模拟胃镜示意图；

图4为模拟气管镜示意图；

其中，1‐模拟人单元，2‐模拟胃，3‐模拟胃管道组，4‐模拟肺，5‐模拟气管管道组，6‐循环泵，7‐血液收集池，8‐模拟支气管管道组，9‐模拟静脉，10‐模拟主动脉，11‐胃镜操作手柄，12‐胃镜，13‐机械通气装置，14‐气管镜，15‐气管镜操作手柄。

具体实施方式

下面我们结合图1‐4对本发明技术方案具体说明。

一种手术用仿真胸腔镜模拟训练装置，包括模拟人单元1、用于收集血液并与模拟人单元1连接的血液收集池7以及提供灌注液流通驱动力的泵组单元；泵组单元包括循环泵6；

模拟人单元1包括模拟头部及与模拟头部相连接的模拟胸腹腔单元；

模拟胸腹腔单元由可分离的前壁皮肤和背部皮肤组成，两部分皮肤通过密封扣连接形成空心腔体；

腔体内设置有模拟胸腔单元、模拟腹腔单元和附属管道组；

模拟胸腔单元内部设置有模拟肺4；模拟腹腔单元内部设置有模拟胃2；

附属管道组包括模拟食道管道组、模拟气管管道组5、模拟支气管管道组8、模拟肺管道组和模拟胃管道组3；模拟食道管道组和模拟胃管道组3与模拟胃2连通，模拟气管管道组5、模拟支气管管道组8和模拟肺管道组与模拟肺4依次连通；

仿真胸腔镜手术模拟训练装置还包括用于模拟人体呼吸，与模拟气管管道组连通向其供应并回收气体的机械通气装置13。

模拟胸腹腔单元的腔体内部还设置有模拟主动脉10与模拟静脉9；模拟主动脉10远端与模拟静脉9近端相连；模拟主动脉10进口与循环泵6出口相连；模拟静脉9出口与血液收集池7相连。

循环泵6入口与血液收集池7相连，循环泵6出口与模拟主动脉10进口相连。

血液收集池7内部设置有人工血液；所人工血液为有色半透明液体。

前壁皮肤和背部皮肤均包括内层和外层；外层的材质为玻璃钢；所述内层的材质为硅胶。

前壁皮肤在胸壁正面、侧面沿腋前线、腋中线及肩胛下线设置有操作孔。

模拟腹腔单元设置有水平于人体的后腹膜；所述模拟胃2设置在后腹膜上方；所述后腹膜与背部皮肤之间设置有肾脏脏器腔体。

实施例

如图3所示，

在模拟胃镜手术训练过程中，实习医生将胃镜直接从模拟人上设置的模拟胃管道组***，左手持操纵部，右手在距镜端20cm处持镜，将镜面对准模拟人生口腔位置，将镜端自模拟食道管道组***模拟胃。整个过程中，在循环泵的作用下脏器内部血液自循环，并利用机械通气装置模拟人体的呼吸***。这样使实习医生能够深切的体会到真实的手术过程。

如图4所示，

操作人员使用气管镜操作手柄15将气管镜14依次通过模拟气管管道组、模拟支气管管道组和模拟肺管道组送入模拟肺中进行模拟训练，这样可以使操作人员有效的模拟训练气管镜手术的操作流程。

本发明利用密封玻璃钢、硅胶模拟人体胸、腹腔结构，并利用机械通气装置模拟人体呼吸***，利用蠕动泵组实现生理状态下的人体血液循环，将真实动物器官(心脏、肺脏、食道以及胃肠道等)通过腹主动脉、上腔静脉、肺静脉、肺动脉、下腔静脉、口腔、***、***、尿道和模拟人手术训练***的相应管道分别连接，可以开展各种类型的胸、胸腔镜及多腔道(气道、消化道以及尿道等)内镜手术训练。

Claims (7)

1.一种手术用仿真胸腔镜模拟训练装置，其特征在于：

包括模拟人单元、用于收集血液并与模拟人单元连接的血液收集池以及提供灌注液流通驱动力的泵组单元；所述泵组单元包括循环泵；

所述模拟人单元包括模拟头部及与模拟头部相连接的模拟胸腹腔单元；

所述模拟胸腹腔单元由可分离的前壁皮肤和背部皮肤组成，两部分皮肤通过密封扣连接形成空心腔体；

所述腔体内设置有模拟胸腔单元、模拟腹腔单元和附属管道组；

所述模拟胸腔单元内部设置有模拟肺；所述模拟腹腔单元内部设置有模拟胃；

所述附属管道组包括模拟食道管道组、模拟气管管道组、模拟支气管管道组、模拟肺管道组和模拟胃管道组；模拟食道管道组和模拟胃管道组与模拟胃连通，所述模拟气管管道组、模拟支气管管道组和模拟肺管道组与模拟肺依次连通；

所述仿真胸腔镜手术模拟训练装置还包括用于模拟人体呼吸，与模拟气管管道组连通向其供应并回收气体的机械通气装置。

2.根据权利要求1所述的一种手术用仿真胸腔镜模拟训练装置，其特征在于：所述模拟胸腹腔单元的墙体内部还设置有模拟主动脉与模拟静脉；所述模拟主动脉远端与模拟静脉近端相连；所述模拟主动脉进口与循环泵出口相连；所述模拟静脉出口与血液收集池相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种手术用仿真胸腔镜模拟训练装置，其特征在于：所述循环泵入口与血液收集池相连，循环泵出口与模拟主动脉进口相连。

4.根据权利要求3所述的一种手术用仿真胸腔镜模拟训练装置，其特征在于：所述血液收集池内部设置有人工血液；所述人工血液为有色半透明液体。

5.根据权利要求4所述的一种手术用仿真胸腔镜模拟训练装置，其特征在于：所述前壁皮肤和背部皮肤均包括内层和外层；所述外层的材质为玻璃钢；所述内层的材质为硅胶。

6.根据权利要求5所述的一种手术用仿真胸腔镜模拟训练装置，其特征在于：所述前壁皮肤在胸壁正面、侧面沿腋前线、腋中线及肩胛下线设置有操作孔。

7.根据权利要求6所述的一种手术用仿真胸腔镜模拟训练装置，其特征在于：所述模拟腹腔单元设置有水平于人体的后腹膜；所述模拟胃设置在后腹膜上方；所述后腹膜与背部皮肤之间设置有肾脏脏器腔体。