用于医学服务或诊断机器的心脏模拟系统技术方案

一种用于患者模拟器的系统、方法和设备，其与一诊断或治疗医学装置相互作用。所述系统包含一计算装置耦合到一患者模块。所述患者模块包含液压设备模拟一基线流体与一治疗装置互连。所述计算装置管理物理和虚拟数据，以提供针对模拟的假设的多个患者生命体征、长期临床过程多个算法计算，及模拟相关的流体属性。所述模拟系统自动执行一逐步临床场景，其被指定在多个患者状况和设备场景的一电子表格形式中，所述模拟系统还包含手术室和多个诊断临床环境的音频/视觉刺激(stimuli)，以及多个数据记录功能。所述治疗装置可以是一心肺机(HLM)、一体外膜氧合(ECMO)机、一紧急心脏生命支持(ECLS)装置、一心室辅助装置(VAD)、一透析机、一高温腹膜内化疗(HIPEC)机和主动脉球囊泵浦。

Heart simulation system for medical service or diagnostic machine

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于医学服务或诊断机器的心脏模拟系统相关申请案的交叉引用本申请请求(多个)临时申请的优先权：申请序号第62441339号在2016年12月31日提交的专利技术名称为“用于医学服务或诊断机器的心脏模拟系统”，所述申请的公开内容通过引用整体并入本文。此外，当通过引用并入本文的参考文献中的术语或定义，使用与本文提供的所述术语的定义不一致或相反时，则适用本文提供的所述术语的定义，参考文献中的术语不适用。
本公开一般涉及多个医学装置的
，并且在一个示例实施例中，本公开涉及在具有诊断和患者服务机器的患者模拟系统中使用的心脏模拟器的方法、设备和系统。
技术介绍
本公开一般涉及多个医学装置的
，并且在一个示例实施例中，本公开涉及用于具有诊断和患者服务机器的患者模拟系统中的心脏模拟器的方法、设备和系统。一患者模拟器(例如，一模拟设备)可以用于医学保健学生(例如，药房学生、护理学生、医学生)的培训。患者模拟器可以提供洞察力和经验而没有相关联的风险。但是，患者模拟器在模拟一系列可能的医学条件方面可能受到限制，因此医学模拟器可能无法用于大范围的医学培训。一种类型的患者模拟器可以基本上以软件实施。使用图形用户接口(GUI)和软件编程，基本上以软件实施的患者模拟器可能仅提供对实际患者护理方案的有限洞察，患者关心场景，因为它部分逼近了现实世界的物理交互影响。此外，由于模拟经验可能无法充分模拟外部压力因素，因此在软件中进行的模拟可能缺乏深度。(例如，血液的存在、尖叫的患者，同时在不同患者中的多种并发症)。因此，仅在软件中实施的患者模拟器可能无法为医学保健学生充分准备物理世界中的实际患者护理方案。缺乏准备可能导致错误、遗漏，有时甚至会造成生命损失。至关重要的是，一模拟心脏尽可能接近一真实患者的心脏，例如人的心脏。如果模拟的听诊错误表现或错误模拟，或错误表现真正的患者的心脏，那么技术人员从心脏模拟器，在较大的患者模拟系统中学习，和/或与诊断或治疗机器一起学习，将从模拟的心脏中错误的提示、错误的信号、错误的警告标志和错误的改进标志结束学习。这种误表现可以是心肌收缩和放松的外观、运动、形状和时间，也可以是诊断或治疗机显示器中呈现的分析和传感器读数。无论心脏是健康的还是病理状况的多种组合和排列中的任何一种都是确实的。换句话说，如果当技术人员将诊断或治疗机器应用于模拟心脏时模拟的心脏模拟恶化的迹象，反而会出现实际人类心脏出现恢复迹象，反之亦然，那么模拟心脏就会危险地错误培训技术人员。
技术实现思路
一液压基础的硬件和软件模拟系统，其单独仿造一人类心脏或在更大的系统内仿造人类患者，并将模拟的心脏和/或模拟的人类患者连接到任何各种体外心肺支持装置，如心肺机(HLM)、体外膜氧合(ECMO)机、紧急心脏生命支持(ECLS)装置、心室辅助装置(VAD)、透析机、高温腹腔化疗(HIPEC)机、主动脉球囊泵浦、和其他诊断机器。系统使用呼吸系统、心血管系统、由人工肺交换的气体和药物相互作用的专有模型，并将它们组合成人体的现实和反应模型。系统中的模型与适当的传感器和致动器组合以检测并适当地对由人体上的各种体外心肺支持所施加的冲击作出反应。这些反应包含对心血管系统、呼吸系统、血液系统和肾脏系统的动态和长期影响。患者的反应或变化显示在作为模拟器一部分的各种“虚拟”手术室(O.R.)和重症监护室(ICU)监控上。显示器包含来自单个系统的信号或来自系统诸如脉搏血氧计、脑血氧计、在线血液气体监测仪、血液气体分析仪、活化凝血时间(ACT)分析仪、EKG监测仪、血压监测仪或脑电双频指数(BIS)脑监测仪的任何信号组合。通过显示适当的监视器显示、提供口头命令和警报、显示和操作O.R时钟，并提供一系列事件，以形成一个真实的治疗或手术室环境，使用预定的临床场景来控制虚拟患者。这个场景可以预先建立并使用单个电子表格文件加载到模拟器中。患者模拟器的配置通过预定的临床场景来完成。它包含显示可用的适当监视器、口头命令和警报的选择、O.R.时钟操作和事件排序。这些自定义临床场景可以预先建立并使用单个电子表格加载到患者模拟器中。用户或操作者(培训师)可以选择为受训者编写自定义场景并可以应用临床数据包含动脉压、肺动脉压，EKG-包含多种心律失常、呼吸器、自动凝血分析仪(A.C.TPlus)、动脉彩色多普勒成像(CDI)、静脉CDI、血液监测单元(BMU)、频谱医学变量输入患者电子记录、稳态管理系统(HMS)、血液气体分析仪和近红外线光谱仪(NIRS)。此外，患者特定因素(性别、身高、体重)、体表面积(BSA)，生理因素包含左心室(LV)和右心室(RV)收缩性、心率、麻醉深度和代谢率都可以包含在临床场景中。系统维护一电子病历，所述电子病历可以在模拟器系统练习期间或之后针对给定的临床情况保存和访问。医学记录包含与病例相关的所有时间戳信息，病例包含患者生命体征、给药和特殊事件和情况，电子病历可以实时发送到各种数据管理系统(DMS)，用于在手术病例中收集和维护临床数据。这是通过计算装置使用标准通信协议串口通信实施的。心脏模拟器在位移定时、位移体积、位移频率和动态反应方面提供非常精确的心室(心室和心房)表现，与单独的机械泵送系统协调，模拟心脏的功能性流体压力、体积、节拍、波动等动态反应。因此，与真实的患者相比，泵浦与心脏的物理外观同步，以创建极其准确和逼真的整体模拟患者行为、反应和表现。这保证了技术人员和医学人员的优良培训，这些人员可以诊断或为患者提供治疗，特别是患者的心肺和/或肺部健康。如果模拟的听诊错误表现或错误模拟，或错误表现真正的患者的心脏，那么技术人员从心脏模拟器，在较大的患者模拟系统中学习，和/或与诊断或治疗机器一起学习，将从模拟的心脏中错误的提示、错误的信号、错误的警告标志和错误的改进标志结束学习。这种误表现可以是心肌收缩和放松的外观、运动、形状和时间，也可以是诊断或治疗机显示器中呈现的分析和传感器读数。无论心脏是健康的还是病理状况的多种组合和排列中的任何一种都是确实的。换句话说，如果当技术人员将诊断或治疗机器应用于模拟心脏时模拟的心脏模拟恶化的迹象，反而会出现实际人类心脏出现恢复迹象，反之亦然，那么模拟心脏就会危险地错误培训技术人员。所述心脏模拟设备包含一(物理)心脏模型，优选地具有多个腔室，一装置用于机械地移动所述心脏模型的至少一部分；用于泵送流体的移动系统，及一流体线路，与所述心脏模型相耦合。所述流体线路将一流体传送到所述心脏模型，以模拟一活的心脏的一流体移动；及用于机械地移动所述心脏模型的至少所述部分的所述装置被配置用以模拟所述活的心脏的一搏动运动。在一个实施例中，用于机械地移动所述心脏模型的至少所述部分的所述流体线路和所述装置被配置为同时模拟所述心脏模型的流体移动和搏动运动。用于机械地移动所述心脏的至少所述部分的所述流体线路和所述装置被配置成以一降低的性能水平运作；及所述降低的性能水平代表一患者心脏的一性能降低。所述心脏模拟设备还包含一输入线，耦合到用于机械地移动所述心脏模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种心脏模拟系统，其特征在于，所述心脏模拟系统包含：/n一心脏模型；/n一装置，用于机械地移动所述心脏模型的至少一部分；及/n一流体线路，与所述心脏模型相耦合；/n其中所述流体线路将一流体传送到所述心脏模型，以模拟一活的心脏的一流体移动；及/n用于机械地移动所述心脏模型的至少所述部分的所述装置被配置用以模拟所述活的心脏的一搏动运动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20161231 US 62/441,3391.一种心脏模拟系统，其特征在于，所述心脏模拟系统包含：
一心脏模型；
一装置，用于机械地移动所述心脏模型的至少一部分；及
一流体线路，与所述心脏模型相耦合；
其中所述流体线路将一流体传送到所述心脏模型，以模拟一活的心脏的一流体移动；及
用于机械地移动所述心脏模型的至少所述部分的所述装置被配置用以模拟所述活的心脏的一搏动运动。


2.如权利要求1所述的心脏模拟系统，其特征在于：所述流体线路和用于机械地移动所述心脏模型的至少所述部分的所述装置并联耦合，并且耦合到所述心脏模型，以便同时地模拟所述流体移动及模拟所述心脏模型的所述搏动运动。


3.如权利要求1所述的心脏模拟系统，其特征在于：所述流体线路的运作独立于用于机械地移动所述心脏模型的至少所述部分的所述装置。


4.如权利要求1所述的心脏模拟系统，其特征在于，所述心脏模拟系统还包含：
一输入线，耦合到用于机械地移动所述心脏模型的至少所述部分的所述装置；
其中所述输入线耦合到一信号发生器以接收一模拟的心脏信号，所述模拟的心脏信号刺激用于机械地移动所述心脏模型的至少所述部分的所述装置；及
所述模拟的心脏信号是动态可变，以便模拟所述活的心脏的一动态变化。


5.如权利要求4所述的心脏模拟系统，其特征在于：
所述模拟的心脏信号可耦合到一外部患者模拟系统；
所述心脏模型定于响应从所述外部患者模拟系统接收的多个输入；
用于机械地移动所述心脏模型的至少所述部分的所述装置被配置为响应于从所述外部患者模拟系统接收的所述模拟的心脏信号而改变；及
用于机械地移动所述心脏模型的至少所述部分的所述装置动态地对所述模拟的心脏信号的所述变化作出反应。


6.如权利要求1所述的心脏模拟系统，其特征在于：
所述流体线路和用于机械地移动所述心脏的至少所述部分的所述装置接收一输入信号，以在一降低的性能水平下运作；及
所述降低的性能水平代表一患者心脏的一性能降低。


7.如权利要求1所述的心脏模拟系统，其特征在于，所述心脏模拟系统还包含：
针对所述模拟的心脏信号的一可编程逻辑。


8.如权利要求1所述的心脏模拟系统，其特征在于，所述心脏模拟系统还包含：
一机械移动设备，与所述流体线路相耦合，所述机械移动装置包含：
一正位移设备，被配置为具有一可变频率及一可变位移中的至少一个，所述可变频率用以模拟一可变模拟心率，以及所述可变位移用以模拟一可变心脏性能。


9.如权利要求1所述的心脏模拟系统，其特征在于：一泵浦包含一双向活塞，所述双向活塞具有一伸展行程和一缩回行程。


10.如权利要求9所述的心脏模拟系统，其特征在于：所述伸展行程和所述缩回行程各自具有一可变位移轮廓。


11.如权利要求9所述的心脏模拟系统，其特征在于：所述伸展行程的所述位移轮廓和所述缩回行程的所述位移轮廓是以下其中的一个：一对称轮廓及一非对称轮廓。


12.如权利要求1所述的心脏模拟系统，其特征在于，所述心脏模拟系统还包含：
一致动器，耦合到一正位移设备；及
其中所述致动器是一步进电动机及一伺服电动机中的一个；
所述致动器接收一输入信号以便使所述电动机以多种模式中的一个进行运作；及
多个模式表示多个不同的模拟心脏状况。


13.如权利要求3所述的心脏模拟系统，其特征在于：
一泵浦系统在生理上对至少一个模拟的心脏信号作出反应，以模拟以下至少一个的一冠状动脉病变：
一原纤维化心率；
一心律失常心率；
一心肌缺血；
一心脏肥大的情况；
一心搏过速的情况；
一心肌梗塞；及
一动脉硬化的情况。


14.如权利要求1所述的心脏模拟系统，其特征在于：
一流体回路由以下构成：
一可扩张球囊，设置在所述心脏模型的多个腔室中的至少一个腔室中；
其中所述可扩张球囊耦合到所述流体回路，以模拟所述心脏模型的所述多个腔室中的所述至少一个腔室的一收缩和一扩张。

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德D·小托尔曼，
申请(专利权)人：理查德D·小托尔曼，
类型：发明
国别省市：美国;US