Устройство для обучения диагностике патологии внутренних органов методом эхоконтрастирования

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для обучения специалистов проведению эхоконтрастных ультразвуковых исследований и оценке патологии внутренних органов. Устройство содержит резервуар с прозрачной эластичной крышкой и размещенную в нем по центру на середине высоты систему, образованную бифуркациями и соустьями трубок, диаметр которых уменьшается с 10 мм на периферии до 2 мм в центре, с дозатором на входе и запирающимся краном на выходе, образующую два независимых контура. Один контур - сосудистый - воспроизводит кровоснабжение паренхиматозных органов и выполнен в виде попарно соединенного ряда элементов, образованных трубками, соединенными в форме шестиугольников, образованных бифуркациями третьего порядка подающей трубки сосудистого контура и соустьями первого порядка отводящей трубки сосудистого контура. Второй контур - патологический - моделирует кровоснабжение патологических очагов и выполнен в виде двух элементов, образованных трубками, соединенными в форме шестиугольников, образованных бифуркациями второго порядка подающей трубки патологического контура и соустьями первого порядка отводящей трубки патологического контура и расположенных таким образом, что их соседние стенки соприкасаются на всем протяжении и перемещение эхоконтрастного вещества происходит в противоположных направлениях. Кровоснабжение патологических очагов смоделировано в виде трех трубчатых петель, размещенных на отводящей трубке патологического контура. Петля, моделирующая аневризму, образует посредине эллипсоидное расширение. Петля, моделирующая метастаз, свернута из трубки в виде клубка, причем входящая в него трубка проходит в центр клубка, а выходящая - по его наружной поверхности. Петля, моделирующая гемангиому, также свернута из трубки в виде клубка, причем входящая в него трубка проходит по наружной поверхности клубка, а выходящая идет из его центра. Изобретение обеспечивает сокращение времени и упрощение методики обучения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к устройствам для обучения специалистов проведению эхоконтрастных ультразвуковых исследований и оценке патологии внутренних органов, а также для проверки диагностической эффективности эхоконтрастных препаратов.

В диагностике внутренних болезней известно применение эхоконтрастирования внутренних органов. Суть его состоит в том, что внутривенно струйно вводят эхоконтрастные препараты, которые в течение определенного времени достигают интересующего органа, после чего под ультразвуковым контролем выявляют имеющуюся патологию. В настоящее время обучение врачей проводят по традиционной схеме «наставник - ученик». Важным этапом обучения является самостоятельная оценка специалистом всех фаз (артериальной, ранней венозной и поздней венозной) контрастирования под ультразвуковым контролем. Для получения практических навыков требуется многократное проведение процедуры (до 40 раз), что занимает много времени, т.к. на обследование одного больного уходит от 5 до 30 мин. При этом один специалист может обучать одновременно не более двух человек. Таким образом, данный метод обучения требует хорошо подготовленного персонала и длительного времени для выработки профессиональных навыков.

Специальных устройств и моделей для обучения специалистов диагностике патологии внутренних органов методом эхоконтрастирования в доступной литературе не обнаружено.

Техническим результатом применения изобретения является упрощение методики обучения и сокращение времени обучения.

Сущность изобретения состоит в том, что предложено устройство для обучения диагностике патологии внутренних органов методом эхоконтрастирования, включающее резервуар с прозрачной эластичной крышкой и размещенную в нем на середине высоты систему, образованную бифуркациями и соустьями трубок, диаметр которых уменьшается с 10 мм на периферии до 2 мм в центре, с дозатором на входе и запирающимся сливом на выходе, образующую два независимых контура в центре системы, один из которых, сосудистый, воспроизводит кровоснабжение паренхиматозных органов и выполнен в виде попарно соединенного ряда трубчатых гексагональных элементов, образованных бифуркациями третьего порядка подающей трубки сосудистого контура и соустьями первого порядка отводящей трубки сосудистого контура, а второй контур, патологический, моделирует кровоснабжение патологических очагов и выполнен в виде двух трубчатых гексагональных элементов, образованных бифуркациями второго порядка подающей трубки патологического контура и соустьями первого порядка отводящей трубки патологического контура и взаиморасположенных таким образом, что их соседние стенки соприкасаются на всем протяжении, и движение эхоконтрастного вещества в них идет в противоположных направлениях, а кровоснабжение патологических очагов смоделировано в виде трех трубчатых петель на отводящей трубке патологического контура, при этом петля, моделирующая аневризму, образует посредине эллипсоидное расширение, петля, моделирующая метастаз, образует клубок, входящая в него трубка идет в центр клубка, а выходящая - по его наружной поверхности, и петля, моделирующая гемангиому, также образует клубок, но входящая в него трубка идет по наружной поверхности клубка, а выходящая - из его центра.

Кроме того, сосудистый контур имеет возможность вращения по оси, а патологический установлен в резервуаре неподвижно.

Еще одно отличие устройства состоит в том, что высота резервуара должна быть больше длины сосудистого контура.

Трубчатые гексагональные элементы устройства, их конструкция, диаметр трубок и взаиморасположение наглядно воспроизводят кровоснабжение паренхиматозных органов и патологических очагов. Эластичная крышка необходима для создания конгруэнтного контакта с ультразвуковым УЗ-датчиком. Месторасположение системы внутри резервуара и соотношение размеров длины сосудистого контура и высоты резервуара обусловлены необходимостью вращения сосудистого контура. Предложенная конструкция устройства в целом позволяет легко и быстро научиться распознавать особенности тока крови по кровеносным сосудам, а также ангиоархитектонику таких патологических очагов, как: аневризма, метастаз, гемангиома при проведении ультразвукового исследования пациентов с использованием эхоконтрастных препаратов.

Сущность изобретения поясняется фигурами, где на фигуре 1 представлен общий вид устройства, на фигуре 2 - модели патологических очагов.

Предлагаемое устройство состоит из резервуара 1 с прозрачной эластичной крышкой 2, например, в виде полиэтиленовой пленки, закрепленной в прорезиненном контуре, надеваемом на резервуар 1. Резервуар 1 имеет по паре отверстий на противоположных стенках для крепления внутри него системы трубок и подачи в нее эхоконтрастного вещества. Отверстия для крепления системы расположены на уровне высоты резервуара 1. Система трубок образована бифуркациями и соустьями трубок, диаметр которых равномерно уменьшается с 10 мм на периферии до 2 мм в центре. Система трубок имеет вход 3 для подачи эхоконтрастного вещества, снабженный краном, и слив в виде выпускного патрубка 4 с краном. Система трубок состоит из двух независимых замкнутых контуров А и Б, каждый из которых соединен с входом 3 посредством общей раздваивающейся подающей трубки 5, одна ветвь 6 которой питает контур А, а другая 7 - контур Б. Контур А, условно названный сосудистым, является моделью кровоснабжения паренхиматозных органов и состоит из четырех трубчатых элементов гексагональной формы 8, образованных бифуркациями третьего порядка подающей трубки 9 контура А и соустьями первого порядка отводящей трубки 10 контура А. Элементы 8 соединены между собой попарно посредством бифуркации второго порядка подающей трубки 9 контура А с одной стороны и соустьями второго порядка отводящей трубки 10 контура А. Отводящая трубка 10 контура А образует соустье третьего порядка, посредством которого контур А соединен с общей для обоих контуров отводящей трубкой 11, имеющей выпускной патрубок 4 и кран для слива эхоконтрастного вещества. Сосудистый контур А установлен в резервуаре 1 таким образом, что его воображаемая ось проходит через ветвь 6 общей подающей трубки 5 и соустье третьего порядка общей отводящей трубки 10 и имеет возможность вращения по оси. Вращение по оси обеспечивается муфтами 12, установленными на конце ветви 6 общей подающей трубки 5 и на конце общей отводящей трубки 11, соединенном с контуром А. Муфты 12 входят в соответствующие отверстия резервуара 1, расположенные напротив друг друга, неподвижно соединены с контуром А и свободно вращаются на конце ветви 6 общей подающей трубки 5 и на конце общей отводящей трубки 11. Контур Б, условно названный патологическим, воспроизводит кровоснабжение трех патологических очагов: капиллярной аневризмы, имеющей вид эллипсоидного расширения, метастаза с входом сосудов вглубь новообразования и выходом по его наружной поверхности, и гемангиомы, для которой характерен вход сосудов по наружной поверхности и выход - из ее середины. Контур Б состоит из двух трубчатых элементов гексагональной формы 13 и 14, образованных бифуркацией второго уровня подающей трубки 15 контура Б и расположенных относительно друг друга таким образом, что их соседние стенки соприкасаются на всем протяжении и движение эхоконтрастного вещества в них идет в противоположных направлениях, имитируя венозное и артериальное кровоснабжение. Каждый из гексагональных элементов 13 и 14 контура Б соединен с общей для обоих контуров выводящей трубкой 11 посредством соустья второго порядка отводящей трубки 16 контура Б. Кровоснабжение патологических очагов смоделировано на отводящей трубке 16 контура Б в виде трех трубчатых петель. Петля, моделирующая аневризму, 17 образует посредине эллипсоидное расширение. Петля, моделирующая метастаз, 18 образует клубок, где входящая в него трубка 19 углубляется в середину клубка, а выходящая 20 - идет по его наружной поверхности. Петля, моделирующая гемангиому, 21 также образует клубок, но входящая в него трубка 22 идет по наружной поверхности клубка, а выходящая 23 углубляется в середину.

Предпочтительный размер резервуара 30×20×15 см. Система трубок крепится в нем примерно на уровне высоты, чтобы при вертикальном положении контура А он оставался погруженным в гель для проведения УЗ-исследования.

Для изготовления можно использовать твердый пластик. Система трубок может быть выполнена из прозрачного, гибкого, пластичного материала (ПВХ), а также может быть изготовлена методом 3D-печати. Предпочтительный внутренний диаметр трубок для моделей патологических очагов - 1,5 мм, толщина стенки 1 мм. В качестве крышки резервуара предпочтительно использовать пленку, натянутую на каркас, для создания хорошего контакта УЗ-датчика с поверхностью.

Для обучения диагностике патологии внутренних органов с помощью эхоконтрастирования резервуар 1 с системой трубок заполняют гелем для ультразвуковых исследований. Гель должен покрывать оба контура и контур в вертикальном положении. Резервуар 1 накрывают прозрачной крышкой 2 для создания контактной поверхности для УЗ-датчика. С помощью шприца или автоматического дозатора через кран на входе 3 в систему подают эхоконтрастное вещество в количестве от 1 до 4,5 мл, регулируя скорость и частоту подачи в зависимости от цели обучения. Автоматический дозатор позволяет подавать препарат со скоростью артериального (около 500 мм/с), венозного (около 150 мм/с) или капиллярного (около 1 мм/с) кровотока. По общей подающей трубке 5 эхоконтрастное вещество, разделяясь на два потока, поступает в контур А и контур Б, и далее, продолжая разделяться на отдельные потоки, заполняет просвет трубок гексагональных элементов 8,13 и 14, после чего препарат поступает в систему отводящих трубок 10, 11 и 16. Проходя по отводящей трубке 16, препарат заполняет модели патологических образований: аневризму 17, метастаз 18 и гемангиому 21 и поступает в общую выводящую трубку 11, а оттуда в выпускной патрубок слива 4. При этом движение потоков препарата в соседних стенках гексагональных элементов 13 и 14 контура Б идет в противоположных направлениях, тем самым имитируя венозный и артериальный кровоток паренхиматозных органов. При необходимости для лучшей визуализации сосудистый контур А можно повернуть вокруг своей оси под любым углом и на 360° путем вращения муфты 12. УЗ-датчик устанавливают на эластичной крышке 2 в необходимом для наилучшей визуализации положении (продольном, поперечном, диагональном) в интересующем отделе трубчатой системы. При этом на мониторе УЗ-аппарата видно, как эхоконтрастное вещество движется в системе трубок, имитирующей кровоснабжение паренхиматозных органов во время трех фаз эхоконтрастирования (артериальной, ранней венозной и поздней венозной). По окончании работы вентиль крана слива 4 переводят в открытое положение, эхоконтрастное вещество сливается из устройства под воздействием силы тяжести и скоростного импульса. При плохом сливе возможно изъятие эхоконтрастного препарата из системы посредством шприца, подсоединенного к отверстию крана слива 4.

Дополнительно устройство позволяет оценить диагностическую эффективность эхоконтрастных препаратов по таким критериям, как видимость вещества на ультразвуковом аппарате, скорость течения, возможность создания ламинарного и турбулентного тока жидкости. Ламинарный и турбулентный ток жидкости в системе создается посредством изменения частоты и скорости подачи эхоконтрастного вещества.

Работа с моделью обеспечивает получение следующих знаний и навыков.

Навык быстрого подбора режима ультразвукового сканирования для оптимальной визуализации различных патологий; навык дифференциальной диагностики между артефактами, возникающими при движении жидкости и сигналами допплера; сравнение получаемого изображения в режиме реального времени врачом специалистом с условным банком данных; тренировка мануального навыка в рамках системы «рука-датчик-монитор-глаз».

Применение предлагаемого устройства обеспечивает следующие преимущества:

- позволяет быстро научиться адекватной оценке трех фаз эхоконтрастирования (артериальной, ранней венозной и поздней венозной) на фантоме, полностью воспроизводящем фазы контрастирования патологии внутренних органов человека, с использованием различных параметров фаз контрастирования (скорость, направление, форма трубок-сосудов);

- позволяет оценивать диагностическую эффективность эхоконтрастных препаратов.

1. Устройство для обучения диагностике патологии внутренних органов методом эхоконтрастирования, характеризующееся тем, что содержит резервуар с прозрачной эластичной крышкой и размещенную в нем по центру на середине высоты систему, образованную бифуркациями и соустьями трубок, диаметр которых уменьшается с 10 мм на периферии до 2 мм в центре, с дозатором на входе и запирающимся краном на выходе, образующую два независимых контура, один из которых, сосудистый, воспроизводит кровоснабжение паренхиматозных органов и выполнен в виде попарно соединенного ряда элементов, образованных трубками, соединенными в форме шестиугольников, образованных бифуркациями третьего порядка подающей трубки сосудистого контура и соустьями первого порядка отводящей трубки сосудистого контура, а второй контур, патологический, моделирует кровоснабжение патологических очагов и выполнен в виде двух элементов, образованных трубками, соединенными в форме шестиугольников, образованных бифуркациями второго порядка подающей трубки патологического контура и соустьями первого порядка отводящей трубки патологического контура и расположенных таким образом, что их соседние стенки соприкасаются на всем протяжении, и перемещение эхоконтрастного вещества происходит в противоположных направлениях, при этом кровоснабжение патологических очагов смоделировано в виде трех трубчатых петель, размещенных на отводящей трубке патологического контура, петля, моделирующая аневризму, образует посредине эллипсоидное расширение, петля, моделирующая метастаз, свернута из трубки в виде клубка, причем входящая в него трубка проходит в центр клубка, а выходящая - по его наружной поверхности, а петля, моделирующая гемангиому, также свернута из трубки в виде клубка, причем входящая в него трубка проходит по наружной поверхности клубка, а выходящая идет из его центра.

2. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что сосудистый контур установлен в резервуаре с возможностью вращения, а патологический - неподвижно.