RU2474883C1

RU2474883C1 - Тренажер для освоения интервенционных методов диагностики и лечения заболеваний сосудов сердца

Info

Publication number: RU2474883C1
Application number: RU2011121036/14A
Authority: RU
Inventors: Евгений Иванович Артамонов; Андрей Валерьевич Балабанов; Владимир Александрович Ромакин; Константин Андреевич Савельев
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2013-02-10
Also published as: RU2011121036A

Abstract

Изобретение относится к медицине и медицинской технике. Тренажер для освоения интервенционных методов диагностики и лечения заболеваний сосудов сердца содержит блок (АБ) с двумя датчиками фиксации линейного перемещения катетера, тросика со сменными инструментами и блоки: сопряжения (БС), объемной геометрической (3D) модели сосудов сердца (Б3D), базы данных 3D-моделей сосудов сердца пациентов (БД), базы данных результатов компьютерной томографии сосудов сердца пациентов (БДКТ), преобразования форматов данных компьютерной томографии сосудов сердца пациентов в формат 3D-модели (БПРКТ), геометрических преобразований 3D-модели (БПР3D) и отображения процесса проведения операции (БО). Применение изобретения позволит повысить точность измерения длины механического перемещения инструментов, соотнесенной к соответствующим их перемещениям на виртуальной модели органов пациента, и повысить достоверность 3D виртуальной модели пациента. 3 ил.

Description

Тренажер для освоения интервенционных методов диагностики и лечения заболеваний сосудов сердца (далее - тренажер) предназначен для обучения кардиохирургов эндоваскулярным операциям. В ходе отработки операции на тренажере используются реальные хирургические инструменты и средства отображения процесса проведения операции, что приближает работу на тренажере к условиям реальной операции.

Согласно многочисленным научным исследованиям отработка практических навыков на компьютерных тренажерах дает целый ряд преимуществ по сравнению с традиционными учебными программами:

- позволяет полностью воссоздать ход реальной операции в режиме реального времени и отработать алгоритм действий во время операции;

- повышает эффективность обучения врачей новым высокотехнологичным методикам, а также новым процедурам в рамках уже практикуемых методик;

- значительно уменьшает число врачебных ошибок (в т.ч. фатальных) и процент возможных осложнений;

- позволяет оценить уровень полученных знаний и приобретенных навыков благодаря обратной связи;

- дает возможность прогнозировать результаты выполнения реальных операций у пациентов;

- позволяет провести виртуальную «репетицию» предстоящей рентгенососудистой операции реального пациента и закрепить алгоритм выполнения процедуры с учетом внезапных непредвиденных ситуаций, возникающих в ходе реальной операции;

- увеличивает скорость выполнения манипуляций на 29%, снижает расход контрастного вещества более чем на 40% во время проведения рентгенососудистых процедур, снижает вероятность совершения ошибок в 6 раз.

В настоящее время известны примеры использования таких тренажеров. Так, например, мобильный тренажер ANGIO Mentor Express (http://www.legmed.ru/catalogue/details.html?item=5762&section=478) содержит аппаратный блок, обеспечивающий интуитивный интерфейс, позволяющий врачам выбирать необходимые, реально существующие инструменты, используемые на практике, процессор и экран для мониторинга процесса стентирования. Являясь сложной интеллектуально-механической машиной, тренажер с высокой степенью достоверности воспроизводит анатомические и физиологические варианты сосудистого русла, а также имитирует работу с эндоваскулярными инструментами. Основными проблемами в таких тренажерах являются: обеспечение точности измерения длины механического перемещения инструментов, соотнесенной к соответствующим их перемещениям на виртуальной модели органов пациента; получение достоверной 3D виртуальной модели пациента по результатам компьютерной томографии или коронарографии; геометрические преобразования 3D-модели пациента в соответствии с углом поворота ренгеноизлучателя установки стентирования.

Задачами настоящего изобретения является повышение точности измерения длины перемещения катетера и тросика с инструментами в аппаратном блоке за счет двух лазерных излучателей и приемников лазерных излучений, автоматизированное преобразование 2D-сечений сосудов сердца пациентов, представленных в форматах компьютерной томографии, в формат 3D виртуальной модели, накопление базы данных 3D-моделей пациентов.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения длины механического перемещения инструментов, соотнесенной к соответствующим их перемещениям на виртуальной модели органов пациента, и повышение достоверности 3D виртуальной модели пациента. Изобретение может быть использовано в тренажерах для освоения интервенционных методов диагностики и лечения заболеваний сосудов сердца.

Технический результат достигается тем, что тренажер для освоения интервенционных методов диагностики и лечения заболеваний сосудов сердца содержит блок (АБ) с двумя датчиками фиксации линейного перемещения катетера, тросика со сменными инструментами и блоки: сопряжения (БС) объемной геометрической (3D) модели сосудов сердца (Б3D), базы данных 3D-моделей сосудов сердца пациентов (БД), базы данных результатов компьютерной томографии сосудов сердца пациентов (БДКТ), преобразования форматов данных компьютерной томографии сосудов сердца пациентов в формат 3D-модели (БПРКТ), геометрических преобразований 3D-модели (БПР3D) и отображения процесса проведения операции (БО), причем блок Б3D по одному входу соединен через блок сопряжения БС с блоком АБ, а по другому входу соединен с блоком БД, к которому подключен блок БДКТ через блок преобразования форматов данных БПРКТ, выход блока геометрических преобразований БПР3D соединен с блоком БО отображения процесса проведения операции.

На фиг.1 представлена структурная схема тренажера.

На фиг.2 показан общий вид тренажера. Слева расположен блок АБ.

На фиг.3 показана лицевая панель блока АБ, слева отверстие для ввода катетера, справа отверстие для ввода тросика с инструментами, расположенными в центре, кнопками задаются типы инструментов и соответствующие операции, такие как ввод контрастного вещества, повышение давления в баллонах и др.

Структура тренажера содержит: 1 - вход для тросика; 2 - вход для катетера; 3 - блок (АБ) с двумя датчиками фиксации линейного перемещения катетера и тросика со сменными инструментами; 4 - блок сопряжения (БС); 5 - блок объемной геометрической (3D) модели сосудов сердца (Б3D); 6 - блок геометрических преобразований 3D-модели (БПР3D); 7 - блок отображения процесса проведения операции (БО); 8 - базы данных результатов компьютерной томографии сосудов сердца пациентов (БДКТ); 9 - блок преобразования форматов данных компьютерной томографии сосудов сердца пациентов в формат 3D-модели (БПРКТ); 10 - базы данных 3D-моделей сосудов сердца пациентов (БД).

Принцип работы тренажера заключается в предварительном создании базы данных 3D-моделей сосудов сердца пациентов (БД). Сосуды сердца и углы поворота рентгеновского излучателя отображаются на экране дисплея. Изображения проекций сосудов синхронизованы с положением излучателя. Последовательности ввода катетера и тросиков с инструментами физически имитируются на органах управления блока АБ и их положения в сосудах отображаются на экране дисплея. Манипулируя органами управления блока АБ, осуществляется доступ тросика с инструментами в соответствующие места поражения сосудов и производятся действия по устранению этих поражений.

Claims

Тренажер для освоения интервенционных методов диагностики и лечения заболеваний сосудов сердца, характеризующийся тем, что содержит блок (АБ) с двумя датчиками фиксации линейного перемещения катетера, тросика со сменными инструментами и блоки: сопряжения (БС), объемной геометрической (3D) модели сосудов сердца (Б3D), базы данных 3D-моделей сосудов сердца пациентов (БД), базы данных результатов компьютерной томографии сосудов сердца пациентов (БДКТ), преобразования форматов данных компьютерной томографии сосудов сердца пациентов в формат 3D-модели (БПРКТ), геометрических преобразований 3D-модели (БПР3D) и отображения процесса проведения операции (БО), причем блок Б3D по одному входу соединен через блок сопряжения БС с блоком АБ, а по другому входу соединен с блоком БД, к которому подключен блок БДКТ через блок преобразования форматов данных БПРКТ, выход блока геометрических преобразований БПР3D соединен с блоком БО отображения процесса проведения операции.