CN101853600B - 一种血管模型及使用该血管模型的血液循环模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于模拟血液循环的血管模型，该血管模型由透明或半透明材料模拟人体主动脉血管加工成型，并设计为可拆分的分体式结构。本发明还提供了一种血液循环模拟装置，包括实验操作箱、蓄液箱、与蓄液箱相连用于控制模拟血液供给和排出的控制主机，以及置于实验操作箱内与蓄液箱密封连通的如前所述的血管模型，所述实验操作箱上设有微创器械介入的开口，该开口可被密封。本发明有效解决了现有微创手术操作练习中成本高、手术过程不直观，动脉介入手术培训难等问题。本发明主要可用于动脉血管微创介入手术实验、手术操作练习、动脉介入手术实验性能测验等场合。

Description

一种血管模型及使用该血管模型的血液循环模拟装置

技术领域

本发明涉及一种主要用于动脉介入手术器械性能测试、器械参数测定、手术模拟实验等用途的血管模型，更特别地，涉及一种可使用该血管模型进行微创介入治疗模拟实验的血液循环模拟装置。 

背景技术

由于人口日趋老龄化，高血压、糖尿病、高血脂等发病率的升高，以及影像诊断的迅速发展，动脉疾病的发病率和发现率日益升高。采用传统的人工血管置换术进行治疗的过程非常复杂、创伤大、死亡率极高，而采用腔内隔绝术介入血管支架进行微创治疗具有安全、有效的优点，因而已经被多数医生和病人接受，成为动脉疾病的主要治疗方法。尤其对于高龄和并发症多的患者，更是首选，甚至是唯一的治愈方法。 

随之而来的问题是需要将血管支架安全顺畅且准确地输送至动脉血管的病变位置，这就要求腔内隔绝术介入血管支架及输送系统设置有专业测试装置，该装置能模拟手术条件测试支架及输送系统性能参数；同时，操作者能够熟悉血管内部结构及血液循环过程，并且能够熟练将血管支架准确快速地介入人体血管，以在低损伤、少痛苦的情况下治疗血管疾病。显然，通过静止的血管图片早已不能有效地使操作者具有上述能力。 

目前，较为有效的动脉血管微创介入治疗手术的操作训练及实验主要是通过动物实验来完成，然而动物血管实验与人体血管实验毕竟有差距，而且动物实验成本较高，手术操作练习的可重复性低，手术操作过程不直观，对准确实施微创介入手术同样带来一定影响。 

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种透明，清晰直观且成本低廉、可重复使用的血管模型，通过在该模型中注入模拟血液，可直观地显示血液循环的过程。 

为此，本发明提供的血管模型由透明或半透明材料模拟人体主动脉血管加工成型，并设计为可拆分的分体式结构，成型后的血管模型可分别具有胸主动脉和腹主动脉。此外，所述血管模型还可进一步包括与胸主动脉和腹主动脉相连且可拆分的分支动脉血管模型。这样的设计使得该血管模型可根据实际需要进行拆分，以特别针对胸主动脉或腹主动脉及其各分支动脉的血液循环加以模拟。 

优选地，所述透明或半透明材料的硬度、表面粗糙度、韧性和弹性等性质与人体动脉血管的性质相似，从而便于介入手术中对实验性能参数进行测定。此外，还可有利地将所述血管模型的比例设置为与正常人体动脉血管的比例相同，增加操作者实验时的真实感官。 

为了保证模拟血液的顺利循环，所述血管模型的内腔应设置为通畅的，且优选在模型上对应动脉血管各分支动脉血管模型的开口处设有可移除的密封塞。 

可选地，所述透明或半透明材料可选自软质聚氯乙烯、硅橡胶等柔软高分子材料。 

本发明的另一目的在于提供一种血液循环模拟装置，借助于该模拟装置，可动态显示血管中的血液循环过程，特别是可通过操作该模拟装置来进行血管，尤其是动脉血管的微创介入治疗模拟实验，使操作者的临床操作能力大为提高。 

为实现上述目的，本发明提供的血液循环模拟装置包括实验操作箱、蓄液箱和控制主机，该控制主机与蓄液箱相连用于控制模拟血液供给和排出，其中，实验操作箱内放置有与蓄液箱密封连通的如前所述的血管模型，所述实验操作箱上还设有微创器械介入的开口，该开口可被密封。在一种实施方式中，该开口可通过添加例如密封圈类型的密封装置来进行密封；另一实施方式中，可优选地采用例如橡胶塞 来密封开口。在后一种情况下，微创器械可直接穿过密封装置，由于微创器械进入密封装置时形成的切口尺寸很小，所以仍可保持实验操作箱内部的密封状态，并且这种设置非常有利于操作箱的反复利用，成本有效降低。 

在一种实施方式中，所述实验操作箱可为分层结构，包括血管模拟层、管路层和排液层等。其中，血管模拟层主要是手术操作实验区域，用于放置所述血管模型，以清晰直观地观察模拟血液以及手术操作实验的即时情况；管路层主要放置模拟血液输送管路的管路层，以使整个设备的管路规整、简洁地集中在该层，在模拟装置具有众多毛细血管的血液模拟功能时，该层尤为有利；排液层则主要用于实验完毕后对模拟血液的清理，用以将整个装置内的液体全部排除干净，防止液体腐蚀设备。 

有利地，所述实验操作箱由透明或半透明材料制成，操作者可由该实验操作箱的透明或半透明上盖直观地观察所述血管模型。 

更为优选地，实验操作箱可由透明或半透明的高分子材料制成。这样，本发明的血液循环模拟装置可在X光机下进行透视操作，由于实验操作箱及血管模型均不包含金属元件，操作者只能在X光下看见血管模型的形状及其中动态模拟的血液循环过程，有效实现了对真实手术环境的逼真模拟。 

进一步地，所述控制主机可包括控制电路、与控制电路相连的液压泵、监测元件，以及相应的电子显示面板和调控按键，其中该监测元件分别与控制电路和蓄液箱相连用于监控模拟血液温度和液压，液压泵可模拟心脏向血管模型内输送模拟血液。在一种实施方式中，该液压泵可放置于蓄液箱内，以节约容置空间。优选地，所述监测元件可为传感器。 

可见，本发明主要解决了手术环境下动脉微创介入器械的性能测试及验证，可广泛适用于各科研机构和器械制造公司对动脉介入手术器械的性能测验等场合；同时，还有效解决了现有微创手术操作练习中成本高、手术过程不直观、动脉介入手术培训难等问题，可用于动 脉血管微创介入手术实验、手术操作练习。 

附图说明

本发明的更多特征及优点将通过下面结合附图对优选实施方式的进一步详细说明来更好的理解，其中： 

图1为本发明一优选血管模型的示意图； 

图2为本发明一实施方式中血液循环模拟装置的示意性透视图； 

图3为图2所示血液循环模拟装置的示意性俯视图； 

图4为本发明另一优选实施方式中血液循环模拟装置的示意性透视图； 

图5为图4所示血液循环模拟装置的示意性侧视图。 

附图标记说明 

1血管模型                10胸主动脉 

11升动脉                 12无名动脉 

13左颈总动脉             14左锁骨下动脉 

20腹主动脉               21内髂动脉 

22外髂动脉               30密封塞 

40接口 

2实验操作箱              3控制主机 

31，32电子显示面板       33调控按键 

6开口 

7导管                    71进液管 

72出液管                 8蓄液箱 

9传感器                  4血管模拟层 

5管路层                  6排液层 

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合本发明的具体实施例作进一步说明，但其并不限制本发明。 

首先参照图1，其示意性示出了本发明一优选的模拟主动脉的血 管模型1。该主动脉血管模型1的结构及弯曲形状按照正常人体比例制作，也就是与正常人体血管的比例为1∶1，使得整个血管模型的比例协调合理。该血管模型1为分体式结构，分别为胸主动脉10和腹主动脉20，并在接口40处可拆卸地密封接合。相应地，各分支动脉血管的模型可拆分地在对应接口(未示出)处连接至胸主动脉或腹主动脉。模型内腔是通畅的，在无名动脉12、左颈总动脉13、左锁骨下动脉14、髂总动脉、内外髂动脉21，22的各端面处均可设有开口，并可使用密封塞30来控制其闭合与开启。其中，将升动脉11的端面开口与内髂动脉21的端面开口设置为与模拟装置密封接合以模拟血液溶液的出进循环。此外，在升动脉11的端面和左股动脉(即髂动脉)的端面处还设有接口(未示出)以介入微创器械。 

该血管模型1可安装固定于一密闭容器中，并在容器上与股动脉相接触之处开孔，以实现从容器外的导入试验。 

图2和图3示意性示出了本发明血液循环模拟装置的一实施方式，为了便于描述内部结构，已将操作箱的上盖移除。该模拟装置包括实验操作箱2、蓄液箱8、以及与蓄液箱8相连用于控制模拟血液供给和排出的控制主机3，其中蓄液箱8可置于控制主机3内以减少整个装置的容积空间。 

血管模型1置于实验操作箱2内，并通过例如导管7与蓄液箱8密封连通。导管7设置有进液管71与出液管72，分别可密封连接于血管模型1的升动脉端面与左股动脉端面处(未示出)，其中进液管71连接至蓄液箱8的出液阀(未示出)，出液管72连接至蓄液箱8的进液阀(未示出)。在实验操作箱2的两侧上分别设有可介入微创器械的开口6，该开口6的位置对应操作箱内血管模型1的动脉端面，并可被密封。 

控制主机3包括控制电路、与控制电路相连并置于所述蓄液箱8内作为模拟血液循环的压力源的液压泵(未示出)，分别与控制电路和蓄液箱相连用于监控模拟血液温度和液压的传感器9，以及相应的电子显示面板31，32和调控按键33。通过调控按键33可设置蓄液箱 8内模拟血液的温度和血管模型内的血压，并使模拟血液沿导管7进入血管模型进行体内模拟循环。电子显示面板31上可显示模拟血液的设置温度和由传感器9获知的即时监测温度；同样，电子显示面板32上可显示模拟血液循环的设置液压和即时监测液压。 

下面参照图4和图5，其示出了本发明血液循环模拟装置的另一优选实施方式。在该实施方式中，实验操作箱2被设置为具有分层的结构，其中可包括血管模拟层4、管路层5和排液层6等。图中示意性示出了几层，但应该理解的是，可根据实际的实验需要设置更多或更少的层。 

与上述实施方式类似，控制主机3和蓄液箱8等元件的设置方式大致相同，只是在该实施方式中，实验操作箱2内的各部件配置得更加简洁合理。尤其如图5所示出的，模拟血液的进出导管被放置在血管模拟层4的下方，从而可有效避免大量导管杂乱交错。对于实验操作的初学者而言，纷乱的血管模拟是十分不利的。 

以上对本发明的具体实施方式进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。 

Claims (12)

1.一种血液循环模拟装置，包括实验操作箱、蓄液箱和控制主机，所述控制主机与蓄液箱相连用于控制模拟血液供给和排出，其中，所述实验操作箱内放置有与蓄液箱密封连通的血管模型，所述实验操作箱上还设有微创器械介入的开口，该开口可被密封；所述实验操作箱为分层结构，包括放置所述血管模型的血管模拟层，放置模拟血液输送管路的管路层，以及清理模拟血液的排液层，其中所述血管模型由透明或半透明材料模拟人体主动脉血管加工成型，并设计为可拆分的分体式结构，分别具有胸主动脉和腹主动脉。

2.如权利要求1所述的血液循环模拟装置，其特征在于，所述血管模型进一步包括与胸主动脉和腹主动脉相连且可拆分的分支动脉血管模型。

3.如权利要求2所述的血液循环模拟装置，其特征在于，所述透明或半透明材料的硬度、表面粗糙度、韧性和弹性与人体动脉血管的性质相似。

4.如权利要求3所述的血液循环模拟装置，其特征在于，所述血管模型的比例与正常人体动脉血管的比例相同。

5.如权利要求4所述的血液循环模拟装置，其特征在于，所述血管模型的内腔设置为通畅的，且该血管模型上各分支动脉血管模型的开口处设有可移除的密封塞。

6.如权利要求1-5任一所述的血液循环模拟装置，其特征在于，所述透明或半透明材料为柔软高分子材料。

7.如权利要求6所述的血液循环模拟装置，其特征在于，所述高分子材料选自软质聚氯乙烯PVC、硅橡胶。

8.如权利要求1所述的血液循环模拟装置，其特征在于，所述实验操作箱由透明或半透明材料制成，操作者可由该实验操作箱的透明或半透明上盖直观观察所述血管模型。

9.如权利要求8所述的血液循环模拟装置，其特征在于，所述实验操作箱由透明或半透明的高分子材料制成。

10.如权利要求9所述的血液循环模拟装置，其特征在于，所述控制主机包括控制电路、与控制电路相连的液压泵、监测元件以及相应的电子显示面板和调控按键，其中，所述监测元件与控制电路和蓄液箱相连，用于监控模拟血液温度和液压。

11.如权利要求10所述的血液循环模拟装置，其特征在于，所述液压泵置于所述蓄液箱内。

12.如权利要求10所述的血液循环模拟装置，其特征在于，所述监测元件为传感器。

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