IT201600114762A1

IT201600114762A1 - Assieme di banco prova per la simulazione di interventi di cardiochirurgia e/o procedure di cardiologia interventistica

Info

Publication number: IT201600114762A1
Application number: IT102016000114762A
Authority: IT
Inventors: Gianfranco Beniamino Fiore; Alberto Cesare Luigi Redaelli; Riccardo Vismara; Carlo Antona; Guido Gelpi; Massimo Giovanni Lemma; Andrea Mangini
Original assignee: Milano Politecnico; Univ Degli Studi Milano
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2018-05-14
Also published as: CN110168626A; EP3539118B1; CN110168626B; US11238755B2; EP3539118A1; US11735066B2; US20230377487A1; US20190272776A1; WO2018087733A1; US20220157197A1

Description

“ASSIEME DI BANCO PROVA PER LA SIMULAZIONE DI INTERVENTI DI

CARDIOCHIRURGIA E/O PROCEDURE DI CARDIOLOGIA INTERVENTISTICA”

DESCRIZIONE

[0001]. Campo dell’invenzione

[0002]. Forma oggetto della presente invenzione un assieme di banco prova per la simulazione di interventi e/o procedure cardiochirurgiche e/o di cardiologia interventistica.

[0003]. Stato della tecnica

[0004]. Una delle finalità dell’addestramento per cardiochirurghi e per cardiologi interventisti è quella di fornire al personale clinico una certa familiarità e dimestichezza con le particolari condizioni fisiologiche che dovrà affrontare nel corso di un intervento che coinvolge il cuore battente di un paziente vivente. Infatti, gli aspetti che principalmente possono interferire con l’intervento dell’operatore clinico sono di natura fluido dinamica e dovuti alla circolazione sanguigna, all’apertura e chiusura delle valvole cardiache ed alle deformazioni dell’organo durante i cicli cardiaci. È quindi sentita l’esigenza di fornire un banco di prova in grado di replicare fedelmente le condizioni fisiologiche del ciclo cardiaco.

[0005]. Le quattro camere cardiache comprendono due atrii e due ventricoli, in cui ciascun atrio riceve il sangue proveniente dai tessuti corporei e sfocia in un ventricolo che a sua volta sfocia in un un’arteria. L’atrio sinistro ed il ventricolo sinistro, separati dalla valvola mitralica formano il cuore sinistro, che riceve il sangue dai polmoni e lo pompa nel corpo, mentre atrio destro e ventricolo destro formano il cuore destro che riceve sangue dal corpo e lo trasmette ai polmoni.

[0006]. Generalmente, banchi prova noti comprendono un cuore proveniente da un donatore umano oppure animale, ad esempio vengono impiegati cuori di origine porcina. Tale cuore viene generalmente espiantato mediante la recisione dei vasi sanguigni direttamente collegati agli atrii ed ai ventricoli ma lasciando comunque intatto un troncone delle vene e delle arterie nonché le valvole cardiache native. Un siffatto cuore espiantato risulta incapace di contrarsi spontaneamente per pressurizzare il fluido accolto nelle camere cardiache che determina l’apertura delle valvole cardiache allo scopo di assolvere l’azione pompante a cui è destinato in vivo. Pertanto, tale cuore espiantato viene collegato ad un sistema di pompaggio provvisto nel banco prova e che comprende una o più pompe pulsatili, nonché ad un sistema di condotti idraulici e recipienti che simulano le impedenze idrauliche in uscita dal cuore ed in ingresso al cuore.

[0007]. Solitamente, il sistema di pompaggio viene collegato al cuore espiantato praticando un foro nella parete del cuore, solitamente nella pozione apicale del cuore, e prevedendo un condotto che sfocia direttamente all’interno della camera ventricolare. Attraverso tale tubazione il sistema di pompaggio pressurizza il fluido all’interno della camera ventricolare per determinare l’apertura della valvola aortica in uscita dal ventricolo sinistro. A valle della valvola aortica in uscita dal ventricolo sinistro viene prevista una tubazione collegata ad una impedenza idraulica e ad un recipiente di postcarico, tali da simulare l’impedenza sistemica vista dal cuore quando eietta il sangue.

[0008]. Note soluzioni di banco prova sono state progettate per modellizzare mediante un sistema di quattro impedenze e quattro rispettivi recipienti sia l’impedenza fluidodinamica che il cuore vede durante la fase di eiezione di sangue dal ventricolo, nota come post-carico, sia la pressione dovuta al sangue di ritorno agli atrii, nota come pre-carico. In tali note soluzioni, si è optato per realizzare tanti sistemi di simulazione dell’impedenza quante sono le camere cardiache, in ragione del fatto che il precarico pressorio del fluido in ingresso agli atrii risulta di molto minore del postcarico pressorio che il sangue vede in eiezione. Ad esempio, soluzioni di questo tipo sono mostrate nei documenti US-2011-0217684, US-2013-0288218, US-2014-0370490, US-2014-0099620 e US-2015-0024362.

[0009]. Realizzazioni di questo tipo impongono ingombri elevati del banco prova nonché richiedono la presenza di personale altamente qualificato per gestirli durante l’installazione e l’utilizzo del banco prova. Questi aspetti rendono il banco prova difficilmente trasportabile, imponendo al cardiochirurgo/cardiologo di recarsi nel luogo in cui è installato il banco prova. Al contempo, questa tipologia di banchi prova risulta sostanzialmente impossibile da mettere in funzione senza l’intervento di personale tecnico specializzato, imponendo al personale tecnico di recarsi nel luogo in cui è installato il banco prova.

[0010]. È dunque fortemente sentita l’esigenza di fornire una soluzione di banco prova che riproduca fedelmente le condizioni fisiologiche senza per questo risultare ingombrante o di complicato azionamento.

[0011]. È sentita l’esigenza di fornire una soluzione di banco prova che permetta di ridurre i costi di installazione e di esercizio del banco prova rispetto alle soluzioni note, senza per questo risultare in una diminuita funzionalità o affidabilità.

[0012]. È sentita l’esigenza di provvedere un banco prova di ridotto numero di componenti e di ridotto ingombro rispetto a note soluzioni, senza per questo risultare in una diminuita funzionalità o affidabilità.

[0013]. È fortemente sentita l’esigenza di fornire una soluzione di banco prova che riproduca fedelmente le condizioni fisiologiche ed al contempo permetta di ridurre i costi associati alle procedure di addestramento del cardiochirurgo/cardiologo interventista.

[0014]. Soluzione

[0015]. Uno scopo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti dell’arte nota sin qui menzionati e di fornire una soluzione alle esigenze lamentate con riferimento allo stato della tecnica.

[0016]. Questo ed altri scopi vengono raggiunti con un assieme secondo la rivendicazione 1.

[0017]. Alcune forme di realizzazione vantaggiose sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

[0018]. Secondo un aspetto dell’invenzione, un assieme di banco prova per la simulazione di interventi e/o procedure cardiochirurgiche e/o di cardiologia interventistica, comprende: un cuore passivo, in cui detto cuore passivo è un cuore espiantato o artificiale o ibrido, detto cuore passivo avendo almeno una coppia di camere cardiache, comprendente una camera atriale ed una camera ventricolare;

un serbatoio di riserva, adatto ad alloggiare il fluido di lavoro; un generatore di pressione, adatto a fornire la funzione pompante a detto cuore passivo pompando detto fluido di lavoro, detto generatore di pressione essendo collegato fluidicamente sia con almeno una camera ventricolare di detto cuore passivo sia con detto serbatoio di riserva mediante primi mezzi di collegamento fluidico; un dispositivo di regolazione della pressione che fornisce al fluido di lavoro in ingresso alla camera atriale la pressione di precarico e al fluido di lavoro in uscita dalla camera ventricolare la pressione di postcarico, detto dispositivo di regolazione della pressione essendo collegato fluidicamente sia con detta camera atriale di detto cuore passivo sia con detta camera ventricolare di detto cuore passivo mediante secondi mezzi di collegamento fluidico.

[0019]. Secondo un aspetto dell’invenzione, detto dispositivo di regolazione della pressione comprende un unico elemento compliante per ogni coppia di camere cardiache, che fornisce al fluido di lavoro sia la pressione di precarico sia la pressione di postcarico.

[0020]. Secondo un aspetto dell’invenzione, detto generatore di pressione comprende almeno un elemento di intercettazione del flusso, ad esempio una elettrovalvola, che selettivamente permette il collegamento fluidico diretto tra detto cuore passivo e detto serbatoio di riserva.

[0021]. Secondo un aspetto dell’invenzione, detto generatore di pressione comprende una pompa cinetica a portata stazionaria, ad esempio una pompa centrifuga.

[0022]. Secondo un aspetto dell’invenzione, detti primi mezzi di collegamento fluidico comprendono almeno un condotto che sfocia all’interno di detta camera ventricolare del cuore passivo, ed in cui detto condotto comprende un connettore di ancoraggio inseribile agendo esclusivamente dall’esterno di detta camera ventricolare. Ad esempio, detto connettore di ancoraggio comprende un dispositivo di ancoraggio deformabile, adatto a deformarsi elasticamente per entrare in una apertura di ingresso ricavata nella parete di cuore che delimita la camera ventricolare del cuore passivo, per agganciarsi a sottosquadro contro una faccia della parete di cuore posta a sottosquadro rispetto alla faccia esterna del cuore passivo.

[0023]. Figure

[0024]. Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione appariranno dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, nelle quali:

[0025]. – la figura 1 è uno schema che illustra un assieme di banco di prova, in accordo con una forma di realizzazione;

[0026]. - la figura 1bis è uno schema che illustra un assieme di banco di prova, in accordo con una forma di realizzazione;

[0027]. – la figura 2 è uno schema che illustra un assieme di banco di prova, in accordo con una forma di realizzazione;

[0028]. – la figura 3 è uno schema che illustra il funzionamento durante la fase di sistole di un assieme di banco di prova in configurazione di cuore sinistro;

[0029]. – la figura 4 è uno schema che illustra il funzionamento durante la fase di diastole di un assieme di banco di prova in configurazione di cuore sinistro;

[0030]. – la figura 5 è una vista in assonometria di un connettore di ancoraggio, in accordo con una forma di realizzazione.

[0031]. Descrizione di alcuni esempi realizzativi preferiti

[0032]. In accordo con una forma generale di realizzazione, è previsto un assieme di banco prova 10 per la simulazione di interventi e/o procedure cardiochirurgiche e/o di cardiologia interventistica. Detto assieme di banco prova 10 è particolarmente adatto a permettere di eseguire test di protesi, test di nuove terapie chirurgiche e a permettere l’addestramento di un cardiochirurgo/cardiologo interventista, evitando di agire su un essere vivente.

[0033]. Detto assieme di banco prova 10 comprende un cuore passivo 12. Detto cuore passivo 12 è un cuore espiantato o artificiale o ibrido. Ad esempio, detto cuore passivo 12 è un cuore proveniente da un donatore animale ad esempio porcino o ovino, oppure è un cuore proveniente da un donatore umano, oppure è un cuore artificiale. Con il termine “passivo” si intende che detto cuore non svolge spontaneamente l’azione pompante. Detto cuore passivo 12 ha almeno una coppia di camere cardiache 14, 16; 114, 116 comprendente una camera atriale 14; 114 ed una camera ventricolare 16; 116.

[0034]. In accordo con una forma di realizzazione, detto cuore passivo 12 comprende almeno una valvola cardiaca 18; 19; 118. Detta valvola cardiaca 18; 19; 118 è una valvola nativa, oppure è una valvola artificiale, oppure è una valvola ibrida. Ad esempio, detta valvola cardiaca 18; 118 è una valvola mitralica 18, interposta tra camera atriale sinistra 14 e camera ventricolare sinistra 16. In questo caso, detto assieme di banco prova 10 simula il cuore sinistro. Ad esempio, detta valvola cardiaca 18; 19; 118 è una valvola aortica 19 posta in uscita dalla camera ventricolare sinistra 16. In accordo con una forma di realizzazione, detto cuore passivo 12 comprende almeno un troncone di vaso sanguigno. In accordo con una forma di realizzazione, detto cuore passivo 12 comprende un troncone di aorta ed una valvola cardiaca 19 posta tra la camera ventricolare sinistra 16 e il troncone di aorta, a simulare la valvola aortica. Ad esempio, detto cuore passivo 12 comprende un troncone di arco aortico, oppure un troncone di arteria polmonare, oppure comprende un troncone di vena cava. In accordo con una forma di realizzazione, detto cuore passivo 12 comprende due coppie di camere cardiache 14, 16, 114, 116 comprendenti ciascuna una camera atriale 14; 114 ed una camera ventricolare 16; 116, un setto interatriale 68 che divide le camere atriali 14, 114 ed un setto interventricolare 70 che divide le camere ventricolari 16, 116, una valvola cardiaca 18; 118 interposta tra ogni camera atriale 14; 114 ed ogni camera ventricolare 16; 116 e tronconi di vasi sanguigni connessi a ciascuna delle camere ventricolari 16; 116.

[0035]. Detto assieme di banco prova 10 comprende inoltre un serbatoio di riserva 20, adatto ad alloggiare il fluido di lavoro 72. Preferibilmente, detto fluido di lavoro 72 è un liquido. Ad esempio, detto fluido di lavoro 72 è un liquido avente la viscosità del sangue. Ad esempio, detto fluido di lavoro 72 è acqua o una soluzione acquosa. La previsione di un siffatto assieme di banco prova 10 per simulare interventi di cardiochirurgia e/o procedure di cardiologia interventistica, evita di imporre di utilizzare sangue come fluido di lavoro 72.

[0036]. Detto assieme di banco prova 10 comprende inoltre un generatore di pressione 22, adatto a fornire la funzione pompante a detto cuore passivo 12 pompando detto fluido di lavoro 72. Detto generatore di pressione 22 è collegato fluidicamente sia con detta camera ventricolare 16 di detto cuore passivo 12 sia con detto serbatoio di riserva 20 mediante primi mezzi di collegamento fluidico 66.

[0037]. Detto assieme di banco prova 10 comprende inoltre almeno un dispositivo di regolazione della pressione 24 che fornisce al fluido di lavoro in ingresso alla camera atriale sinistra 14 la pressione di precarico e al fluido di lavoro in uscita dalla camera ventricolare sinistra 16 la pressione di postcarico. Detto almeno un dispositivo di regolazione della pressione 24 è collegato fluidicamente sia con detta camera atriale sinistra 14 di detto cuore passivo 12 sia con detta camera ventricolare sinistra 16 di detto cuore passivo 12 mediante secondi mezzi di collegamento fluidico 64. In accordo con una forma di realizzazione, detto assieme di banco prova 10 comprende inoltre almeno un ulteriore dispositivo di regolazione della pressione 124 che fornisce al fluido di lavoro 72 in ingresso alla camera atriale destra 114 la pressione di precarico e al fluido di lavoro in uscita dalla camera ventricolare destra 116 la pressione di postcarico, in cui detto almeno un ulteriore dispositivo di regolazione della pressione 124 è collegato fluidicamente sia con detta camera atriale destra 114 di detto cuore passivo 12 sia con detta camera ventricolare destra 116 di detto cuore passivo 12 mediante secondi mezzi di collegamento fluidico 64.

[0038]. Detto almeno un dispositivo di regolazione della pressione 24 permette di regolare la pressione del fluido di lavoro sia in ingresso sia in uscita dal cuore passivo 12, per simulare l’impedenza fluidodinamica delle pressioni di precarico e postcarico che si osserva in vivo.

[0039]. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto almeno un dispositivo di regolazione della pressione 24 comprende un unico elemento compliante 26 per ogni coppia di camere cardiache 14, 16; 114, 116 che fornisce al fluido di lavoro 72 sia la pressione di precarico sia la pressione di postcarico. Preferibilmente, detto elemento compliante 26 è un recipiente.

[0040]. Vantaggiosamente, detto unico elemento compliante 26 per ogni coppia di camere cardiache 14, 16 fornisce al fluido di lavoro 72 sia la pressione di precarico sia la pressione di postcarico pur presentando un ridotto ingombro rispetto a note soluzioni che invece utilizzano un primo elemento compliante per fornire il precarico ed un secondo elemento compliante per fornire la pressione di postcarico. Questo consente di rendere l’assieme di banco prova 10 facilmente trasportabile.

[0041]. La previsione di un assieme di banco prova 10 trasportabile consente di ridurre i costi di esercizio del banco prova, in quanto non è richiesto al personale clinico, che generalmente ha un elevato costo orario, di recarsi nel luogo dove è installato l’assieme di banco prova 10 ma consente di portare il banco prova nel luogo dove si trova il personale clinico. In accordo con una forma di realizzazione, detto assieme di banco prova 10 comprende un carrello di supporto comprendente ruote, in modo da facilitare il trasporto di detto assieme di banco prova 10.

[0042]. Con ulteriore vantaggio, la previsione di detto unico elemento compliante 26 per ogni coppia di camere cardiache 14, 16; 114, 116 consente di realizzare un dispositivo di regolazione della pressione 24 che si autoregola a regime. Questo permette di evitare di associare sensori e/o dispositivi di controllo elettronici all’almeno un dispositivo di regolazione della pressione 24; 124. In altri termini, la previsione di un siffatto unico elemento compliante 26 per ogni coppia di camere cardiache 14, 16; 114, 116 consente di realizzare un dispositivo di regolazione della pressione 24 autocontrollato.

[0043]. In accordo con una forma di realizzazione, detto elemento compliante 26 funge da vaso di espansione. Preferibilmente, il battente idrostatico di detto elemento compliante varia durante l’utilizzo dell’assieme di banco prova 10 per consentire al circuito di autoregolarsi.

[0044]. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto almeno un dispositivo di regolazione della pressione 24 comprende una resistenza di postcarico 30 che regola la pressione di postcarico. Ad esempio non limitativo, la pressione di postcarico è compresa tra circa 50mmHg (millimetri di mercurio) pari a circa 67millibar e circa 100mmHg pari a circa 133millibar, e la pressione di precarico è compresa tra circa 5mmHg pari a circa 7millibar e circa 15mmHg pari a circa 20millibar.

[0045]. La previsione di detta resistenza di postcarico 30 consente di generare una pressione sistolica nella camera ventricolare 16; 116, ad esempio la camera ventricolare sinistra 16 del cuore sinistro, maggiore della pressione di postcarico, in modo che la valvola mitralica 18 si chiuda durante la fase sistolica.

[0046]. In accordo con una forma di realizzazione, detti secondi mezzi di collegamento fluidico 64 comprendono un ramo di sistole 32 che collega fluidicamente detta camera ventricolare 16; 116 di detto cuore passivo 12 a detto almeno un dispositivo di regolazione della pressione 24; 124 ed un ramo di diastole 34 che collega fluidicamente detto almeno un dispositivo di regolazione della pressione 24; 124 a detta almeno una camera atriale 14; 114 di detto cuore passivo 12.

[0047]. In accordo con una forma di realizzazione, detto ramo di sistole 32 comprende detta resistenza di postcarico 30.

[0048]. In accordo con una forma di realizzazione, detto ramo di sistole 32 e detto ramo di diastole 34 si congiungono in un troncone 46 che sfocia in detto elemento compliante 26.

[0049]. In accordo con una forma di realizzazione, detto elemento compliante 26 è un recipiente a pelo libero. In accordo con una forma di realizzazione, detto elemento compliante 26 è un contenitore chiuso pressurizzato.

[0050]. Preferibilmente, il fluido di lavoro in detto elemento compliante 26 ha una pressione maggiore rispetto al fluido di lavoro in detto serbatoio di riserva 20. La previsione di un siffatto gradiente di pressione, consente favorevolmente di determinare un movimento per gravità del fluido di lavoro verso detto serbatoio di riserva 20. In questo modo, si permette di simulare la fase diastolica in modo passivo, in altri termini evitando di fornire energia per determinare il movimento del fluido di lavoro lungo il percorso diastolico D-D.

[0051]. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto elemento compliante 26 è un recipiente a pelo libero ed è posto più in alto rispetto a detto cuore passivo 12 che a sua volta è posto più in basso rispetto a detto serbatoio di riserva 20. In questo modo, si permette di mantenere in pressione il fluido di lavoro evitando che aria si introduca nel fluido quando l’assieme di banco prova 10 non è in uso.

[0052]. Si definiscono un primo dislivello z1 tra il battente idrostatico di detto elemento compliante 26 e detto cuore passivo 12, ed un secondo dislivello z2 tra detto cuore passivo 12 ed il battente idrostatico di detto serbatoio di riserva 20, ed un terzo dislivello z3 tra il battente idrostatico di detto elemento compliante 26 ed il battente idrostatico di detto serbatoio di riserva 20. Preferibilmente, detto primo dislivello z1 è pari alla somma di detto secondo dislivello e di detto terzo dislivello z2+z3.

[0053]. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto generatore di pressione 22 comprende almeno un elemento di intercettazione del flusso 28, che selettivamente permette il collegamento fluidico diretto tra detto cuore passivo 12 e detto serbatoio di riserva 20.

[0054]. Preferibilmente, detto almeno un elemento di intercettazione del flusso 28 comprende almeno una valvola attiva. Preferibilmente, detta almeno una valvola attiva è almeno un’elettrovalvola.La previsione di un’elettrovalvola permette di ottenere rapidi tempi di risposta dell’elemento di intercettazione del fluido 28.

[0055]. In accordo con una forma di realizzazione, detto elemento di intercettazione del flusso 28 comprende una elettrovalvola a due vie. In accordo con una forma di realizzazione, detto elemento di intercettazione del flusso 28 comprende una elettrovalvola a tre vie.

[0056]. In accordo con una forma di realizzazione, detta valvola attiva è una valvola a comando idraulico. In accordo con una forma di realizzazione, detta valvola attiva è una valvola a comando pneumatico.

[0057]. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto generatore di pressione 22 comprende una pompa cinetica a portata stazionaria 48. La previsione di una pompa cinetica a portata stazionaria 48 che coopera con un elemento di intercettazione del flusso 28 permette di simulare le pressioni del ciclo cardiaco, senza per questo ricorrere ad una pompa pulsatile programmabile. In questo modo, si permette un semplificato azionamento del banco prova, nonché una semplificata gestione in condizioni di funzionamento, che consente anche ad operatori non qualificati in materia ingegneristica di gestire l’azionamento ed il funzionamento del banco prova. Questo consente di ridurre i costi di esercizio del banco prova.

[0058]. In accordo con una forma di realizzazione, detti primi mezzi di collegamento fluidico 66 comprendono un condotto di serbatoio 74, che collega fluidicamente detto serbatoio di riserva 20 a detto generatore di pressione 22, detto condotto di serbatoio 74 sfociando mediante una biforcazione 76 in un ramo di pompa 78, che sfocia in detta pompa cinetica a portata stazionaria 48, ed un ramo di derivazione 80, che sfocia in detto elemento di intercettazione del flusso 28 evitando di attraversare detta pompa cinetica a portata stazionaria 48. Preferibilmente, detta pompa cinetica a portata stazionaria 48 è connessa fluidicamente a detto elemento di intercettazione del flusso 28 mediante un condotto di generatore 82.

[0059]. Un siffatto assieme di banco prova 10 consente di simulare la fase sistolica e la fase diastolica. Come illustrato ad esempio in figura 3, durante la fase sistolica, il generatore di pressione 22, spingendo il fluido di lavoro 72 all’interno della camera ventricolare 16; 116, genera un aumento di pressione nella camera ventricolare 16; 116 che determina l’apertura della valvola cardiaca 19, ad esempio la valvola aortica 19 nel caso di cuore sinistro, ove presente, e spinge il fluido di lavoro 72 verso detto almeno un dispositivo di regolazione della pressione 24; 124. In particolare, il flusso di fluido di lavoro 72 passa nel ramo sistolico 32 di detti secondi mezzi di collegamento fluidico 64 e raggiunge l’elemento compliante 26. Il percorso sistolico S-S del fluido di lavoro è indicato con la freccia S-S in figura 3.

[0060]. Come illustrato ad esempio in figura 4, durante la fase diastolica, il fluido di lavoro 72 per effetto della gravità raggiunge la camera atriale 14; 114 aumentando la pressione all’interno della camera atriale 14; 114 che determina l’apertura della valvola cardiaca 18; 118 ad esempio la valvola mitralica 18 nel caso di cuore sinistro. Quindi, il fluido di lavoro 72 raggiunge la camera ventricolare 16; 116 e sempre per gravità attraversa il condotto ventricolare 36 di detti primi mezzi di collegamento fluidico 66, attraversa detto elemento di intercettazione del flusso 28, percorre detto ramo di derivazione 80 e raggiunge il serbatoio di riserva 20 percorrendo detto condotto di serbatoio 74. Il percorso diastolico D-D del fluido di lavoro è indicato in figura 4 con la freccia D-D.

[0061]. In accordo con una forma di realizzazione in cui detto cuore passivo 12 è privo di valvola aortica artificiale o naturale, la previsione di detta resistenza di postcarico 30 evita che il percorso diastolico D-D del fluido di lavoro 72 comprenda il ramo di sistole 32. In accordo con una forma di realizzazione in cui detto cuore passivo 12 comprende una valvola aortica 19 artificiale o naturale adatta a direzionare il percorso del fluido di lavoro 72 durante la fase diastolica, è la chiusura della valvola aortica 19 che evita che il percorso diastolico D-D comprenda il ramo di sistole 32.

[0062]. La previsione di detto elemento di intercettazione del flusso 28, ad esempio una elettrovalvola, permette durante la fase sistolica di connettere la pompa cinetica a portata stazionaria 48 al circuito fluidico, e durante la fase diastolica di disconnettere detta pompa cinetica a portata stazionaria 48, per permettere il flusso verso il serbatoio di riserva 20. In accordo con una forma di realizzazione, con la terminologia “circuito fluidico” si indica il percorso utile percorribile dal fluido di lavoro nell’assieme di banco prova 10.

[0063]. In accordo con una forma di realizzazione, detto generatore di pressione 22 comprende un circuito di ricircolo, che permette durante la fase diastolica di mantenere attiva la pompa cinetica a portata stazionaria 48 senza per questo aumentare la pressione all’interno del circuito fluidico. La previsione di detto circuito di ricircolo permette di ottenere una portata variabile di flusso di fluido di lavoro 72 all’interno della camera ventricolare 16 senza disattivare detta pompa a portata stazionaria 48 cooperante con detto elemento di intercettazione del flusso 28.

[0064]. In accordo con una forma di realizzazione, detta pompa cinetica a portata stazionaria 48 è una pompa centrifuga. Questo consente di mantenere bassi i costi di installazione dell’assieme di banco prova 10, senza per questo risultare in una diminuita affidabilità.

[0065]. In accordo con una forma di realizzazione, detto assieme di banco prova 10 comprende un condotto di retroazione 62, che collega detto elemento compliante 26 e detto serbatoio di riserva 20, in modo che, quando il fluido di lavoro raggiunge un predefinito valore di pressione all’interno di detto elemento compliante 26, una porzione del fluido di lavoro viene rimandata nel serbatoio di riserva 20. Questo migliora l’autoregolazione del circuito fluidico.

[0066]. In accordo con una forma di realizzazione, detto assieme di banco prova 10 comprende almeno una centralina di controllo ed azionamento 60 associata a detto generatore di pressione 22 e che comprende almeno un controllore logico programmabile. Preferibilmente, detta centralina di controllo ed azionamento 60 è adatta a controllare l’azionamento dell’elemento di intercettazione del flusso 28, ad esempio un’elettrovalvola, per simulare il ciclo cardiaco. Preferibilmente, detta centralina di controllo ed azionamento 60 è associata a detto generatore di pressione 22 mediante una connessione elettromagnetica 84. In accordo con una forma di realizzazione, detta centralina di controllo ed azionamento 60 associata a detto generatore di pressione 22 mediante una connessione elettromagnetica 84 senza fili. Questo consente di controllare detto generatore di pressione 22 in remoto.

[0067]. In accordo con una forma di realizzazione, detto assieme di banco prova 10 comprende un sistema di acquisizione di immagini avente almeno una sonda collocata internamente ad almeno una tra detta cavità atriale 14 e detta cavità ventricolare 16. Preferibilmente, detto sistema di acquisizione di immagini comprende una sonda video, adatta ad acquisire un filmato del funzionamento di porzioni del banco prova, ad esempio il funzionamento dell’almeno una valvola cardiaca 18. In alternativa o in aggiunta, detto assieme di banco prova 10 si presta alla visualizzazione con un sistema di acquisizione di fluoroscopia, adatto ad acquisire immagini fluoroscopiche. In alternativa o in aggiunta, detto assieme di banco prova 10 si presta alla visualizzazione con un sistema di acquisizione di ecografia, adatto ad acquisire immagini ecocardiografiche e/o eco-Doppler.

[0068]. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detti primi mezzi di collegamento fluidico 66 comprendono almeno un condotto ventricolare 36 che sfocia all’interno di detta camera ventricolare 16 del cuore passivo 12, ed in cui detto condotto ventricolare 36 comprende un connettore di ancoraggio 38 inseribile agendo esclusivamente dall’esterno di detta camera ventricolare 16. La previsione di un siffatto connettore di ancoraggio 38 rende l’operazione di connettere il cuore passivo 12 a detti primi mezzi di collegamento fluidico 66 del banco di prova più rapido rispetto a note soluzioni ed al contempo affidabile. Inoltre, evitando di prevedere procedure tipicamente chirurgiche per collegare il condotto ventricolare 36 al cuore passivo 12, come ad esempio suture del condotto ventricolare 36 al cuore passivo 12, si permette a personale non qualificato, e quindi dal minore costo orario rispetto ad un cardiochirurgo/cardiologo interventista, di collegare il cuore passivo 12 al circuito fluidico.

[0069]. In accordo con una forma di realizzazione, detto connettore di ancoraggio 38 comprende un dispositivo di ancoraggio deformabile 40, adatto a deformarsi elasticamente per entrare in una apertura di ingesso ricavata nella parete di cuore 50 che delimita la camera ventricolare 16 del cuore passivo 12, per agganciarsi a sottosquadro contro una faccia della parete di cuore 50 posta a sottosquadro rispetto alla faccia esterna del cuore passivo. La previsione di un siffatto connettore di ancoraggio 38 rende le operazioni di collegamento del cuore passivo 12 al circuito fluidico estremamente rapido e semplice, ad esempio del tipo “plug-and-play”. Preferibilmente, detto connettore di ancoraggio 38 si applica nella porzione apicale del cuore passivo 12.

[0070]. Preferibilmente, detto assieme di banco prova 10 comprende una vasca di raccolta, adatta a raccogliere eventuali perdite di fluido. Generalmente, perdite di fluido sono localizzate in prevalenza nella porzione di collegamento tra detti primi mezzi di collegamento fluidico 66 e detto cuore passivo 12. La previsione di detto connettore di ancoraggio 38, permettendo di evitare suture di collegamento, consente di ridurre significativamente le perdite di fluido rispetto a note soluzioni.

[0071]. In accordo con una forma di realizzazione, detto connettore di ancoraggio 38 comprende uno stelo 52 internamente cavo per permettere il passaggio del fluido di lavoro, almeno una ghiera di fissaggio 54 traslante montata su detto stelo 52 ed adatta a serrare tra la parete di cuore 50 tra una superficie di appoggio 58 di detta ghiera ed una superficie di fissaggio 56 di detto dispositivo di ancoraggio deformabile 40, per determinare il saldo ancoraggio del connettore di ancoraggio 38 al cuore passivo 12. In accordo con una forma di realizzazione, detto stelo 52 è esternamente filettato e detta ghiera di fissaggio 54 agisce come una madrevite traslante.

[0072]. In accordo con una forma di realizzazione, detto connettore di ancoraggio 38 comprende uno stelo filettato che coopera con un dado filettato recapitato all’interno della camera ventricolare 16.

[0073]. Di seguito verrà descritto un metodo di utilizzo di un banco prova.

[0074]. In accordo con una forma generale di realizzazione, un metodo di utilizzo di un banco prova per simulare procedure e/o interventi cardiochirurgici e/o di cardiologia interventistica, comprende le seguenti fasi:

- provvedere un cuore passivo 12;

- provvedere un generatore di pressione 22;

- provvedere un serbatoio di riserva 20 connesso fluidicamente a detto generatore di pressione 22;

- praticare un foro nella parete di cuore 50 che delimita una camera ventricolare 18;

- collegare detto generatore di pressione 22 a detto cuore passivo 12;

- utilizzare un unico elemento compliante 26 collegato ad una camera atriale ed una camera ventricolare per fornire al fluido di lavoro la pressione di precarico e la pressione di postcarico.

[0075]. In accordo con un possibile modo di operare, detto metodo comprende la ulteriore fase di collegare un connettore di ancoraggio 38 a detta camera ventricolare 16 attraverso detto foro nella parete di cuore 50 agendo unicamente dall’esterno del cuore passivo 12.

[0076]. In accordo con un possibile modo di operare, detto metodo comprende la ulteriore fase di utilizzare una pompa a portata stazionaria 48 cooperante con un elemento di intercettazione del flusso 28 per simulare la portata cardiaca.

[0077]. Un siffatto assieme di banco prova 10 è particolarmente adatto, ma non univocamente destinato, a consentire in modo non invasivo e senza necessità di intervenire in alcun modo su esseri viventi, l’addestramento del cardiochirurgo/cardiologo interventista su almeno una delle seguenti terapie medico-chirurgiche:

[0078]. - impianto di valvola aortica transcatetere attraverso un fantoccio di arteria femorale;

[0079]. - impianto di valvola aortica transcatetere attraverso un fantoccio di aorta ascendente;

[0080]. - impianto di valvola aortica transcatetere dal ventricolo sinistro;

[0081]. - impianto valvolare mitrale percutaneo dal ventricolo sinistro;

[0082]. - impianto transcatetere di neo-chordae mitrali dal ventricolo sinistro;

[0083]. - impianto valvolare mitrale percutaneo dalla fossa ovale direttamente o attraverso una vena cava virtuale;

[0084]. - impianto di valvola mitrale transcatetere direttamente dall'atrio sinistro;

[0085]. - introduzione transcatetere di occlusore dell’auricola sinistra dal setto interatriale direttamente o tramite vena cava virtuale;

[0086]. - procedure transcatetere della valvole tricuspide;

[0087]. - procedure transcatetere di valvole polmonari;

[0088]. - procedure chirurgiche riparative a cuore battente.

[0089]. Grazie alle caratteristiche sopra descritte previste disgiuntamente o congiuntamente tra loro in forme particolari di realizzazione, è possibile ottenere un assieme di banco prova, nonché un metodo, che allo stesso tempo soddisfi le sopra descritte esigenze, tra loro contrastanti, ed i sopra menzionati desiderati vantaggi, ed in particolare:

[0090]. – si permette di riprodurre fedelmente le condizioni fisiologiche di cuore battente e di circolazione ematica senza che per questo l’assieme di banco prova 10 risulti ingombrante o di complicato azionamento;

[0091]. – si permette di ridurre i costi di installazione e di esercizio dell’assieme di banco prova rispetto alle soluzioni note, senza per questo risultare in una diminuita funzionalità o affidabilità;

[0092]. – si permette di ridurre il numero di componenti e l’ingombro dell’assieme di banco prova rispetto a note soluzioni, senza per questo risultare in una diminuita funzionalità o affidabilità;

[0093]. – si permette di riprodurre le condizioni fisiologiche di cuore battente e di circolazione ematica ed al contempo di ridurre i costi associati alle procedure di addestramento del cardiochirurgo/cardiologo interventista.

[0094]. Alle forme di realizzazione sopra descritte, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche, adattamenti e sostituzione di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza tuttavia uscire dall’ambito delle seguenti rivendicazioni.

ELENCO RIFERIMENTI

10 Assieme di banco prova

12 Cuore passivo

14 Camera atriale sinistra

16 Camera ventricolare sinistra

<18>Valvola cardiaca mitralica, o valvola mitralica 19 Valvola cardiaca aortica, o valvola aortica

<20>Serbatoio di riserva

22 Generatore di pressione

<24>Dispositivo di regolazione della pressione

26 Elemento compliante

<28>Elemento di intercettazione del flusso

30 Resistenza di postcarico

32 Ramo di sistole

34 Ramo di diastole

36 Condotto ventricolare

38 Connettore di ancoraggio

40 Dispositivo di ancoraggio deformabile

<46>Troncone

48 Pompa cinetica a portata stazionaria

<50>Parete di cuore

52 Stelo

<54>Ghiera di fissaggio

56 Superficie di fissaggio

<58>Superficie di appoggio di ghiera

60 Centralina di controllo ed azionamento

62 Condotto di retroazione

64 Secondi mezzi di collegamento fluidico

66 Primi mezzi di collegamento fluidico

68 Setto atriale

70 Setto ventricolare

<72>Fluido di lavoro

74 Condotto di serbatoio

<76>Biforcazione

78 Ramo di pompa

<80>Ramo di derivazione

82 Condotto di generatore

84 Connessione elettromagnetica

114 Camera atriale, o camera atriale destra

116 Camera ventricolare, o camera ventricolare destra 118 Valvola cardiaca tricuspide, o valvola tricuspide 124 Ulteriore dispositivo di regolazione della pressione S-S Percorso di sistole

D-D Percorso di diastole

<z1>Primo dislivello

z2 Secondo dislivello

<z3>Terzo dislivello

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Assieme di banco prova (10) per la simulazione di interventi e/o procedure cardiochirurgiche e/o di cardiologia interventistica, comprendente: - un cuore passivo (12), in cui detto cuore passivo (12) è un cuore espiantato o artificiale o ibrido, detto cuore passivo (12) avendo almeno una coppia di camere cardiache (14, 16; 114, 116) comprendente una camera atriale (14; 114) ed una camera ventricolare (16; 116); - un serbatoio di riserva (20), adatto ad alloggiare il fluido di lavoro; - un generatore di pressione (22), adatto a fornire la funzione pompante a detto cuore passivo (12) pompando detto fluido di lavoro, detto generatore di pressione (22) essendo collegato fluidicamente sia con detta camera ventricolare (16; 116) di detto cuore passivo (12) sia con detto serbatoio di riserva (20) mediante primi mezzi di collegamento fluidico (66); - almeno un dispositivo di regolazione della pressione (24; 124) che fornisce al fluido di lavoro (72) in ingresso alla camera atriale (14; 114) la pressione di precarico e al fluido di lavoro (72) in uscita dalla camera ventricolare (16; 116) la pressione di postcarico, detto almeno un dispositivo di regolazione della pressione (24; 124) essendo collegato fluidicamente sia con detta camera atriale (14; 114) di detto cuore passivo (12) sia con detta camera ventricolare (16; 116) di detto cuore passivo (12) mediante secondi mezzi di collegamento fluidico (64); caratterizzato dal fatto che detto almeno un dispositivo di regolazione della pressione (24; 124) comprende un unico elemento compliante (26) per ogni coppia di camere cardiache (14, 16; 114, 116) che fornisce al fluido di lavoro (72) sia la pressione di precarico sia la pressione di postcarico.
2. Assieme di banco prova (10) secondo la rivendicazione 1, in cui detto almeno un dispositivo di regolazione della pressione (24; 124) comprende una resistenza di postcarico (30) che regola la pressione di postcarico.
3. Assieme di banco prova (10) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto elemento compliante (26) è un recipiente a pelo libero oppure è un contenitore chiuso pressurizzato.
4. Assieme di banco prova (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il fluido di lavoro (72) in detto elemento compliante (26) ha una pressione maggiore rispetto al fluido di lavoro (72) in detto serbatoio di riserva (20).
5. Assieme di banco prova (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti secondi mezzi di collegamento fluidico (64) comprendono un ramo di sistole (32) che collega fluidicamente detta camera ventricolare (16; 116) di detto cuore passivo (12) a detto almeno un dispositivo di regolazione della pressione (24; 124), ed un ramo di diastole (34) che collega fluidicamente detto almeno un dispositivo di regolazione della pressione (24; 124) a detta camera atriale (14; 114) di detto cuore passivo (12).
6. Assieme di banco prova (10) secondo la rivendicazione 6, in cui detto ramo di sistole (32) comprende detta resistenza di postcarico (30).
7. Assieme di banco prova (10) secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui detto ramo di sistole (32) e detto ramo di diastole (34) si congiungono in un troncone (46) che sfocia in detto elemento compliante(26).
8. Assieme di banco prova (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto generatore di pressione (22) comprende almeno un elemento di intercettazione del flusso (28), che selettivamente permette il collegamento fluidico diretto tra detto cuore passivo (12) e detto serbatoio di riserva (20).
9. Assieme di banco prova (10) secondo la rivendicazione 8, in cui detto almeno un elemento di intercettazione del flusso (28) comprende almeno una valvola attiva.
10. Assieme di banco prova (10) secondo la rivendicazione 9, in cui detta almeno una valvola attiva è almeno una elettrovalvola.
11. Assieme di banco prova (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto generatore di pressione (22) comprende una pompa cinetica a portata stazionaria (48).
12. Assieme di banco prova (10) secondo la rivendicazione 11, in cui detta pompa cinetica a portata stazionaria (48) è una pompa centrifuga.
13. Assieme di banco prova (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti primi mezzi di collegamento fluidico (66) comprendono almeno un condotto ventricolare (36) che sfocia all’interno di detta camera ventricolare (16; 116) del cuore passivo (12), ed in cui detto condotto ventricolare (36) comprende un connettore di ancoraggio (38) inseribile agendo esclusivamente dall’esterno di detta camera ventricolare (16; 116).
14. Assieme di banco prova (10) secondo la rivendicazione 12, in cui detto connettore di ancoraggio (38) comprende un dispositivo di ancoraggio deformabile (40), adatto a deformarsi elasticamente per entrare in una apertura di ingesso ricavata nella parete di cuore (50) che delimita la camera ventricolare (16; 116) del cuore passivo (12), per agganciarsi a sottosquadro contro una faccia della parete di cuore (50) posta a sottosquadro rispetto alla faccia esterna del cuore passivo (12).
15. Assieme di banco prova (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una centralina di controllo ed azionamento (60) associata a detto generatore di pressione (22) e comprendente almeno un controllore logico programmabile.