本发明专利技术公开了一种用于模拟正常和疾病状态的心血管功能的设备和系统，包括解剖学上精确的心脏模拟器，用于训练和医疗设备测试。该系统和设备使用气动加压室来产生心室和心房收缩。结合模拟二尖瓣和主动脉瓣膜的合成瓣膜的相互作用，该系统旨在产生泵送作用，从而产生脉动血流的准确体积分数和压力梯度，从而复制人的心脏。通过使用控制单元和传感器，可以使用反馈回路机制调整液压系统的参数来模拟各种各样的心血管疾病，从而自动控制一个或多个参数，例如流速，流体压力和心率包括正常的心脏功能，严重的疾病或受伤的心脏状况以及压缩的脉管系统(例如动脉硬化)。缩的脉管系统(例如动脉硬化)。缩的脉管系统(例如动脉硬化)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】心脏模拟装置
[0001]本专利技术涉及外科手术模拟系统，特别是涉及一种用于模拟正常和疾病状态的心血管功能的设备和系统，包括解剖学上精确的心脏模拟器，用于训练和医疗装置测试；更具体地，本专利技术涉及一种用于模拟正常和疾病状态的心脏功能的设备和系统，该设备和系统使用传感器和其他控制机构来自动调节系统的液压和/或气动组件以实现生理上代表性的压力和流量分布。
技术介绍
[0002]心血管疾病，影响心脏和脉管系统的疾病以及血管疾病，影响循环系统的疾病是影响全球数以百万计个体的普遍状况。尽管脉管系统疾病可能表现为特定位置的动脉壁减弱，变形或硬化，但这种疾病状态会影响人体的每个器官。存在几种选择来减轻或最小化与延长的脉管系统疾病状态相关的风险。根据严重程度，改变生活方式，即饮食和增加运动，或使用药物可能会有所帮助。在其他选择无效或疾病严重的情况下，外科手术仍然是主要的治疗手段。传统的外科手术方法已逐渐被微创血管内技术所取代，而微创技术在血管内技术方面的发展正在改变外科医生治疗血管疾病的方式。
[0003]尽管血管外科手术比以往任何时候都更安全，但是复杂的血管外科手术可能会导致对患者的附带损害。尽管没有手术是没有风险的，但外科医生及其团队的技能水平以及在执行手术过程时最大程度地减少意外的能力，对于防止患者并发症和/或死亡至关重要。与那些经验较少的外科医生相比，经验丰富的外科医生已经执行了许多血管疾病手术，因此更可能以较少的并发症完成这种外科手术。尽管可以通过培训和执行许多程序来获得这种经验，但是可用的外科程序数量是一个限制因素。因此，并非每个外科医生都将具有相同的机会来执行所需的外科手术次数，以获得使所进行的手术的风险最小化的技术水平。此外，随着新程序的开发，高级外科医师可能会发现难以获得所需的必要经验。
[0004]外科医生已经使用用于实践各种外科手术程序的训练装置来提高技能，并且在本领域中是已知的。例如，美国专利号8,016,598、美国专利号7,976,313和美国专利号7,976,312描述了用于教导患者护理的患者模拟器系统。美国专利号7,798,815公开了一种用于在心脏外科手术训练环境中模拟心脏跳动的机电泵系统。美国专利号7,866,983公开了一种用于教学，实践和评估外科技术的外科手术模拟器。该模拟器被描述为包括可以是一次性的器官，血管和组织的盒。
[0005]美国专利第7,083,418号公开了一种用于教导或说明外科和/或医学技术的模型。该系统被描述为具有代表组织或器官的基础部件，以及被构造和布置成可与基础部件和/或彼此耦接和/或从基础部件和/或彼此分离的若干部件，以示出这些部件相对于彼此的不同位置。代表外科和/或医学技术的不同阶段。
[0006]美国专利号7,063,942公开了一种用于血流动力学模拟的系统。该系统被描述为包括具有血管特性的容器，容纳一定量流体的容器，连接该容器和容器的管道以及至少一个用于使流体在系统内循环的泵。
[0007]美国专利第6,843,145号公开了一种用于模拟动态心室的心脏体模。该体模被描述为包括两个同心布置的，不透流体的柔性膜，这些膜限定了膜壁之间的封闭空间。
[0008]美国专利第6,685,481号公开了一种用于心脏外科手术和其他类似程序的训练装置。该设备被描述为包括器官模型，例如心脏模型，适于向模型赋予类似于相应自然器官的运动的动画网络以及用于控制动画网络的操作的控制设备。心脏模型被描述为由两部分组成，一个是模拟心肌的内部模型，另一个是模拟心包的外壳。
[0009]美国专利No.5,052,934公开了一种用作模体以评估人工瓣膜和心脏超声程序的设备，其中，模拟血液的流体的受控脉动流通过多腔室区域，二尖瓣和主动脉瓣膜安装在该多腔室区域中和可调位置的超声换能器。
[0010]尽管这样的训练设备在本领域中是已知的，但是本专利技术的用于模拟正常和疾病状态的心血管功能的设备和系统提供了一种训练工具，该训练工具在生理上比这种现有技术的设备更正确，并且可以自动调节一个或多个更多功能的元件，即阻力阀或顺应性腔室，可提供更准确和更具代表性的压力和流体流量曲线，从而提供一种减少与心血管系统操作相关的附带损害的机制。
技术实现思路
[0011]本专利技术描述了一种用于模拟正常和疾病状态的心脏和血管功能的设备和系统，包括解剖学上精确的元件，即心脏和脉管系统(血管)，以进行训练和医疗设备测试。该系统和设备使用气动加压室来产生心室和心房收缩。尽管在整个说明书中将致动描述为通过压缩空气气动地驱动，但是也可以通过其他机制来实现致动，例如使用加压液体，或加压空气和加压液体的组合。结合合成的或天然的二尖瓣和主动脉瓣膜的相互作用，该系统旨在产生泵送作用，从而产生更精确的脉动血流体积分数和压力梯度，从而复制人的心脏。本系统还使用一个或多个传感器或仪表来监视和/或改变系统的一个或多个特征。例如，各种传感器用于根据需要控制或提供收缩压和/或舒张压的适当表示。也可以使用用于确定和/或修改整个系统的流速的流量计。这样，一个或多个反馈回路用于调节这种特性，从而允许更精确地表示循环系统。提供了一个或多个控制单元或组件，用于控制系统的整体功能。通过提供一种自动更改系统的一个或多个功能组件的控制单元，无需手动调节即可生成压力和流量曲线。
[0012]适用于训练和测试医疗设备的心血管系统训练和评估模拟器系统和设备适用于提供正常或患病状态下心血管系统的解剖学和生理学精确表示。在说明性实施例中，该系统包括：用于模拟患者的心脏功能的气动心脏模块；流体连接至心脏模块并适于模拟患者的脉管系统的脉管系统模块；以及可操作地耦合至心脏模块和脉管系统模块的控制组件。控制单元被配置为控制或修改系统的一个或多个操作参数，包括心率，射血分数，全身血管阻力和顺应性。通过修改系统参数，可以重建病理性血液动力学状态，包括但不限于败血症，使用血管加压药的过度动力学疗法，或心律不齐，例如心房纤颤或扑动。该系统还可以包含其他身体组织的复制，优选地是脑血管系统。
[0013]因此，该系统和设备提供了一种机制，该机制可用于减少由于外科医生经验不足或操作复杂而对血管外科手术患者造成的附带损害。通过提供可复制心脏和脉管系统的设备，外科医生可以在必须对实际患者执行此类操作之前执行血管内操作。可以在实际手术
之前确定设备的选择，放置和优化，从而消除了在现场手术过程中必须执行此类任务的风险。
[0014]因此，本专利技术的主要目的是提供一种用于模拟正常和疾病状态的心血管功能的设备和系统。
[0015]本专利技术的又一个目的是提供一种用于模拟正常和疾病状态的心血管功能的设备和系统，包括用于训练和医疗装置测试的解剖学上精确的心脏模拟器。
[0016]本专利技术的又一个目的是提供一种用于模拟正常和疾病状态的心血管功能的设备和系统，该设备和系统被设计为产生泵送作用，该泵送作用产生精确的体积分数，从而复制心脏的体积分数。
[0017]本专利技术的另一个目的是提供一种用于模拟正常和疾病状态的心血管功能的设备和系统，该设备和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于模拟人或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系统，包括：控制单元，其可操作地连接到气动反馈回路，所述气动反馈回路构造成通过所述系统产生或移动气动流体，以及液压反馈回路，其配置成使液压流体流过所述系统，所述气动反馈回路或所述液压反馈回路可操作地连接到心脏模拟器模块，所述基于计算机的控制单元被配置为接收或处理从放置在所述系统内的传感器获得的数据，并且使所述心脏模拟器模块的至少一个组件基于接收或处理的所述数据而工作；置于所述系统内的至少一个传感器，其被配置为检测或响应所述气动反馈回路的一个或多个参数的变化；放置在所述系统内的至少一个传感器，其被配置为检测或响应所述液压反馈回路的一个或多个参数的变化；所述心脏模拟器模块，其被配置用于气动加压，所述心脏模拟器模块包括多个腔室，所述多个腔室代表心脏的左侧或右侧的解剖结构；所述控制单元提供正常或患病状态下心血管系统的生理上精确的表示，由此自动控制一个或多个操作参数，而无需手动调节。2.根据权利要求1所述的用于模拟人或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系统，其中，所述心脏模拟器模块包括四个腔室，每个腔室代表心脏的左侧和右侧的解剖结构，其中至少一个腔室代表左心房，至少一个第二腔室代表左心室，至少一个第三腔室代表右心房，至少一个第四腔室代表右心室。3.根据权利要求1所述的用于模拟人类或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系统，其中，所述左心房和左心室腔与所述右心房和右心室腔通过壁隔开。4.根据权利要求2所述的用于模拟人或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系统，其中，所述左心房包括在弹性膜壁内的腔。5.根据权利要求2所述的用于模拟人类或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系统，其中，所述左心室包括在弹性膜壁内的腔。6.根据权利要求2所述的用于模拟人或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系统，其中，所述右心房包括在弹性膜壁内的腔。7.根据权利要求2所述的用于模拟人或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系统，其中，所述右心室包括在弹性膜壁内的腔。8.根据权利要求1所述的用于模拟人或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系统，其中，所述心脏模拟器模块由软塑料材料制成。9.根据权利要求1所述的用于模拟人或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系统，还包括气动模块，所述气动模块气动地连接至所述左心房或所述左心室。10.根据权利要求1所述的用于模拟人类或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系统，其中，所述气动模块被配置为向所述左心房或所述左心室提供压缩空气。11.根据权利要求1所述的用于模拟人或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系统，还包括至少一个阻力阀，所述至少一个阻力阀被配置为调节所述系统内的流体的流速。12.根据权利要求2所述的用于模拟人或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系统，其中，所述至少一个阻力阀是电可调节的流体阻力阀。13.根据权利要求1所述的用于模拟人或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系
统，其中，所述控制单元被配置为控制在所述系统内产生加压空气的时间或速度。14.根据权利要求9所述的用于模拟人或其他哺乳动物的心血管系统的心血管模拟系统，其中，所述气动回路或所述液压...
【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：门迪斯有限公司，
类型：发明
国别省市：
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