经皮左心耳封堵手术模拟系统的制作方法及其装置的制造方法
【专利摘要】经皮左心耳封堵手术模拟系统的制作方法及其装置，涉及一种模拟经皮左心耳封堵手术过程的装置，属于生物医学工程领域。本发明采用的技术方案为：用接近真实手术的显示方式显示模拟手术过程，制作接近真实肌体的心脏及静脉仿真模型，模拟肌体的真实环境。装置包括：操作显示单元、心脏及静脉仿真模型单元和搏动仿真单元。本发明中，模拟手术的显示与真实手术中显示方式一致，心脏及静脉仿真模型单元尽量与生物肌体接近，仿真模型的存在环境也尽量接近实体环境，所以本发明最大限度地模拟了真实手术的情况，提高了左心耳封堵器设计研发过程中的可靠性与安全性，辅助左心耳封堵器的开发，还能用于进行经皮左心耳封堵术手术模拟训练。
【专利说明】
经皮左心耳封堵手术模拟系统的制作方法及其装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种模拟经皮左心耳封堵手术过程的装置，用于检测左心耳封堵器可靠性，辅助开发设计新型左心耳封堵器。属于生物医学工程领域。
【背景技术】
[0002]心房纤维颤动(房颤)是最常见的持续性心律失常，全球范围内影响约总人口的2%，在我国约有1000万名房颤患者，且发病率随年龄增长逐年上升。房颤最主要的危害是导致心脏内血栓形成，血栓脱落可导致脑卒中、脏器栓塞和外周血管栓塞等并发症。房颤导致了左心耳功能紊乱产生排空障碍，导致左心耳内局部血流速度降低产生血液淤积，是形成血栓的病理基础。此外，由于左心耳自身结构特点，心源性血栓主要在此处形成。其中90%的非瓣膜性疾病心房血栓以及60%的风湿性二尖瓣疾病心房血栓是在左心耳中形成。因此针对左心耳的干预研究，对预防房颤患者脑卒中有着重要的意义。
[0003]由于左心耳独特的位置关系及其功能较为独立的特点，研究者们提出可通过外科手术、胸腔微创手术、介入器械封堵等方法来关闭或摘除左心耳，预防房颤患者产生栓塞。但是外科方式的闭塞或切除左心耳创伤较大，一般只与开胸手术同时进成，患者难以接受单纯的左心耳切除或封闭术，特别是对于高龄或病情危重的患者更是难以实施。介入式的左心耳封闭术由于创伤小，无需开胸及体外循环，被认为更有临床应用前景，因此近十年来对封堵器的研究大力发展。而封堵器作为一种可植入人体的医疗仪器，其设计研发过程中的安全性与可靠性检测尤为重要，由于缺乏实验对象，所以设计一种可模拟经皮左心耳封堵过程，进行设计研发过程中的实验，观测左心耳封堵器植入效果的装置具有至关重要的意义。
[0004]经皮左心耳封堵术(Left atrial appendage closure，LAAC)是借助导管将器械运送至左心耳的内膜，而对左心耳进行封堵使其闭塞的一种方法，从而达到预防脑卒中及血栓的目的。随着医学技术的发展与进步，介入治疗技术日益成熟，国内虽然已有较多的临床应用实例，但LAAC技术仍是一种创伤性和危险性的治疗手段，稍有失误会危及患者生命，国内从事介入治疗的医师较少，而对于初学者的培训大多沿用传统的“理论介绍、观看介入手术操作、作为助手参与手术、直接对患者进行操作”的培训模式，培养周期极长，因此加强医师介入治疗操作的模拟训练尤为重要。
[0005]专利CN202694655U提供了一种血管内介入训练模拟器，其内置机芯设有三个器械入口代表三个穿刺代表点，将其固定到模拟病人体内，可旋转的模拟手术台上放置模拟病人，台面一侧设有双屏手术模拟监视器，用于显示人体内血管介入手术模拟手术过程，其置于手术模拟台下的软件平台用于搭载手术模拟所需软件，医生可在近端实现对X光的控制，然而模拟病人并没有真正的模拟人体内的心脏搏动状况和血流状况。
[0006]专利CN105225569A公开了一种心脏外科手术模拟器，以不锈钢针穿过离体心脏来固定离体心脏和托碗，调节放大镜相对于切口装置的位置，来找寻最适合的视野，通过切口装置的中央通孔对中央离体心脏进行手术操作，使心脏更具立体感，而且暴露面积更大，适合模拟对心脏表面分布的血管都能进行操作的空间的这类手术，但是对于左心耳封堵术而言，心脏脱离了人体而且没有连接的下腔静脉和股静脉，使得手术模拟过程不贴合真实情况。
[0007]以上两个专利虽然提供了一些有关心脏模拟手术的方式，但是针对经皮左心耳封堵术都不适用;并且在手术过程显示、模型仿真、手术环节仿真方面距离真实手术还存在很大差距，影响了模拟手术的效果。
【发明内容】
[0008]为了克服上述缺陷，本发明提供一种经皮左心耳封堵模拟系统的开发方法和装置。
[0009]本发明的技术方案是:提供一种经皮左心耳封堵手术模拟系统的制作方法，分别制作操作显示单元、心脏及静脉仿真模型单元和搏动仿真单元，其中，所述操作显示单元如下制作:利用摄像机构全方位拍摄模拟的经皮手术操作过程，将拍摄图像处理成与常规经皮手术时采用的显示手段的图像效果一致的图像模式，然后通过显示器显示;所述心脏及静脉仿真模型单元如下制作:利用常规断面扫描技术采集真实生理肌体的心脏和下腔静脉及股静脉的构造信息，根据该构造信息利用图像处理软件将二维的断面扫描图像层层叠加转换成为三维立体图像，然后利用3D打印技术制作出1:1仿真的心脏及静脉仿真模型;所述搏动仿真单元如下制作:设置放置所述心脏及静脉仿真模型单元的充满液体的容器，该容器设置有与所述心脏及静脉仿真模型中静脉口封接的静脉穿刺入口，并且在所述容器内还设置有一个放置心脏及静脉仿真模型单元中的模型的心脏部分的软壳容器，该软壳容器设置有与所述液体相通的软壳容器出液口，还设置有与搏动装置出口管接的软壳容器入液口，同时所述容器设置有与搏动装置入口管接的出液口，所述搏动装置由搏动栗和储液箱构成。
[0010]所述心脏及静脉仿真模型的制作中，利用常规断面扫描技术采集真实生理肌体的心脏和下腔静脉及股静脉的构造信息时，转换图像格式成为图像处理软件可识别的格式，在图像处理软件中，保留右心房、左心房及房间隔，处理下腔静脉和股静脉时舍弃其周围增加图像处理难度及浪费耗材的不必要小血管，保留患者下腔静脉和股静脉的真实轮廓及形状。
[0011]所述心脏及静脉仿真模型的制作中，将二维的断面扫描图像层层叠加转换成为三维立体图像时，通过表面光滑处理，细化图像处理时的色块选取，将粗糙的三维模型转化为表面光滑、粗细转变平稳的血管及心脏模型，导出转换成为3D打印机可识别的格式。
[0012]所述心脏及静脉仿真模型的制作中，利用3D打印技术制作出1:1仿真的心脏及静脉仿真模型时，根据实际肌体的心跳次数及房室压，推断心脏、下腔静脉及股静脉所承受压力及弹力，选用与之相近的人工材料分别进行心脏、下腔静脉及股静脉的3D打印。
[0013]另外，还需要对实际肌体的静脉壁进行力学性能评估，选用易获取的人工材质进行下腔静脉及股静脉的3D打印，可以一次打印成型，也可以分部分打印，再粘合拼接，还可以根据模拟实验的目的对所述心脏及静脉仿真模型中不必要的位置使用廉价材质进行打印。
[0014]本方案中的所述摄像机构可以是位于所述心脏及静脉仿真模型单元上方的三个摄像头和照明灯，该三个摄像头围绕所述心脏及静脉仿真模型均匀设置，每两个摄像头之间设置照明灯。
[0015]所述图像模式包括经食道超声图像、造影图像和X光片。
[0016]根据上述方法，我们设计了经皮左心耳封堵手术模拟系统装置，由操作显示单元、心脏及静脉仿真模型单元和搏动仿真单元构成，所述操作显示单元由摄像机构、软件平台和显示器组成，其中，摄像机构包括三个以上的摄像头和照明灯，摄像头和照明灯安装在所述心脏及静脉仿真模型单元周围；软件平台为与摄像机构、显示器连接的安装了图像转换软件、图像处理软件、三维合成软件及3D打印软件的工控机;所述心脏及静脉仿真模型单元为根据实际肌体信息通过3D打印采用类肌体材料制作的1:1仿真的心脏和下腔静脉及股静脉模型;所述搏动仿真单元包括放置所述心脏及静脉仿真模型单元的充满液体的箱体、搏动装置，所述箱体设置有与所述心脏及静脉仿真模型单元中的股静脉封接的静脉穿刺入口、与所述搏动装置入口管接的出液口，且在所述箱体内设置有盛放心脏及静脉仿真模型单元中的模型的心脏部分的软壳容器，该软壳容器设置有与所述液体相通的软壳容器出液口、与所述搏动装置出口管接的软壳容器入液口，所述搏动装置由搏动栗和接在搏动栗入口的储液箱构成。
[0017]所述箱体设置有可拆卸的箱体顶盖，该箱体顶盖同时也作为所述软壳容器的顶盖;且所述摄像机构设置在箱体顶盖中，该摄像机构有三个摄像头，三个摄像头围绕所述心脏及静脉仿真模型单元设置，每两个摄像头之间设置高亮LED照明灯；同时，所述箱体采用内贴黑色亚光纸处理。
[0018]所述搏动栗和所述储液箱之间设置有阀门，用来控制水流速度。
[0019]采用上述设计，手术过程的显示与真实手术中显示方式一致;心脏及静脉仿真模型单元尽量与生物肌体接近，仿真模型的存在环境也尽量接近实体环境。所以本发明的经皮左心耳封堵模拟系统最大限度地模拟了真实手术的情况，提高了左心耳封堵器设计研发过程中的可靠性与安全性，辅助左心耳封堵器的开发，还能用于进行经皮左心耳封堵术手术模拟训练，与常规模拟手术培训相比缩短了医师的培训周期，还有助于提高手术成功率，对实际手术过程中适宜封堵器的选择以及特性化左心耳封堵器设计研发都具有重要的作用。
【附图说明】
[0020]图1为本发明经皮左心耳封堵模拟系统的整体示意图；
[0021]图2为本发明经皮左心耳封堵模拟系统的一个优选实施例图；
[0022]图3为图2中实施例中的封堵器植入过程模拟装置的箱体的结构示意图；
[0023]图4为图2中实施例中的封堵器植入过程模拟装置的顶盖中摄像机构的结构示意图；
[0024]图5为采用本发明经皮左心耳封堵模拟系统进行封堵器植入过程中的手术实施方法示意图。
[0025]图6为本发明经皮左心耳封堵模拟系统的软件的流程图；
[0026]图中:1-显示器;2-软件平台；3-封堵器植入过程模拟装置;4-搏动装置;5-箱体顶盖;6-箱体;7-搏动栗;8-储液箱;9-软壳容器；I O-支撑架；11-软壳容器入液口 ； 12-采集接口； 13-箱体出液口； 14-静脉穿刺入口； 15-搏动装置入液口； 16-搏动栗出口； 17-软壳容器出液口； 18-软壳容器静脉入口； 19-裂纹;20-心脏及静脉仿真模型；21-模型的心脏部分；22-股静脉;23-肾静脉;24-下腔静脉;25-右心房；26-房间隔；27-左心房;28-左心耳;29-摄像头;30-照明灯;31-输送鞘管;32-封堵器;33-供电接口。
【具体实施方式】
[0027]本发明经皮左心耳封堵模拟系统所采用的技术方案为:用接近真实手术的显示方式显示模拟手术过程，制作接近真实肌体的心脏及静脉仿真模型，模拟肌体的真实环境。
[0028]本发明实现上述技术方案的装置包括:操作显示单元、心脏及静脉仿真模型单元和搏动仿真单元。其中，所述操作显示单元由摄像机构、软件平台2和显示器I组成，其中，摄像机构包括三个以上的摄像头29和照明灯30，摄像头和照明灯安装在所述心脏及静脉仿真模型单元周围；软件平台2为与摄像机构、显示器I连接的安装了图像转换软件、图像处理软件、三维合成软件及3D打印软件的工控机。所述心脏及静脉仿真模型单元为根据实际肌体信息通过3D打印采用类肌体材料制作的1:1仿真的心脏和下腔静脉及股静脉的心脏及静脉仿真模型20 ο所述搏动仿真单元包括放置所述心脏及静脉仿真模型20的充满液体的箱体6和搏动装置4。所述箱体6设置有与所述心脏及静脉仿真模型20中股静脉封接的股静脉穿刺入口 14、与所述搏动装置4入口管接的箱体出液口 13，且在所述箱体6内设置有盛放心脏及静脉仿真模型单元中的模型的心脏部分21的软壳容器9，该软壳容器9设置有与所述液体相通的软壳容器出液口 17、与所述搏动装置4出口管接的软壳容器入液口 11，所述搏动装置4由搏动栗7和接在搏动栗入口的储液箱8构成。
[0029]如图1、2、3、4，本发明经皮左心耳封堵模拟系统中的主要部件是由所述箱体6及箱体内的心脏及静脉仿真模型20等组成的封堵器植入过程模拟装置3。在封堵器植入过程模拟装置3中:心脏及静脉仿真模型20通过支撑架10固定在箱体6内，支撑架10—般设在肾静脉23下侧，用来固定心脏及静脉仿真模型20的静脉部分的模型，在本箱体中至少选用两个支撑架10，支撑架数量可根据实验效果及观察位置适当添加。心脏及静脉仿真模型20的模型的心脏部分21放置在软壳容器9内，软壳容器9设有三个开口，与所述搏动装置出口管接的软壳容器入液口 11、软壳出液口 17以及软壳容器静脉入口 18。软壳容器9设有可开合的裂纹19，配合箱体顶盖5用以更换心脏及静脉仿真模型20的模型的心脏部分21。所述箱体6与心脏及静脉仿真模型20中股静脉22的交会处为股静脉穿刺入口 14，其右侧设有与所述搏动装置入口管接的箱体出液口 13。
[0030]在封堵器植入过程模拟装置3中加入液体以模拟人体左心耳的生理环境，具体来说，箱体6、软壳容器9、心脏及静脉仿真模型20之间均有液体填充，在搏动栗的压力下，液体对模型的心脏部分21产生挤压，使得左心耳按照一定节律收缩舒张，模拟了左心耳在人体心脏搏动过程中的主动收缩舒张过程。利用箱体出液口 13、软壳容器入液口 11与搏动装置的储液箱8之间的连接，在搏动栗提供模拟人体正常收缩舒张的运动所需的液体压力下，实现了液体交换，模拟了人体正常收缩舒张的运动搏动环境。
[0031]封堵器植入过程模拟装置3的箱体顶盖5布置有所述操作显示单元中的摄像机构，摄像机构中的三个摄像头29呈三角状排列，三个摄像头可获取三种不同角度的图像，能够全面地获取封堵器植入手术过程的图像。照明灯30安排在三个摄像头29之间，采用LED恒流高亮灯，可保证摄像头29采集到清晰的图像。箱体顶盖5侧面设有两个USB接口，其中一个是为摄像头29和照明灯30提供电源的供电接口 33，另外一个是将摄像头采集到的图像传送到软件平台2的采集接口 12。模拟装置箱顶5可操作开合，用以根据不同患者左心耳28更换模型，提高模拟系统的仿真水平。封堵器植入过程模拟装置3由黑色亚克力板制作而成，模拟装置箱顶5外侧及模拟装置箱体6内侧表面均布有黑色防水亚光纸，可防止内部光源反射或外部灯光影响获取图像的质量。
[0032]心脏及静脉仿真模型20的制作主要包括图像采集、图像处理、三维重建、模型表面处理、3D打印制作。首先通过收集房颤患者的CT图像，转换图像格式成为图像处理软件可识别的DIC0M(Digital Imaging and Communicat1ns in Medicine)格式，在图像处理软件mimicS17.0中，着重处理左心耳部位，且要保留清晰右心房、左心房及房间隔，为其后进行模拟穿刺过程提供真实的穿刺结构，另外，处理下腔静脉和股静脉时舍弃周围可能增加图像处理难度及浪费耗材的不必要小血管，主要保留患者下腔静脉和股静脉的真实轮廓及形状。然后进行图像重建，将二维CT图像层层叠加转换成为三维立体图像，通过freeform完成表面光滑处理，细化图像处理时的色块选取，将粗糙的三维模型转化为表面光滑、粗细转变平稳的血管及心脏模型，在软件magicS19.0抽壳导出成3D打印机可识别的二进制文件格式，最后根据房颤患者心跳次数及房室压，推断心脏所承受压力及弹力，选用与之相近的人工材料进行心脏模型的3D打印，下腔静脉及股静脉的材料选取也与心脏模型的选材原则类似，通过对静脉壁力学性能的评估，选用易获取的人工材质进行下腔静脉及股静脉的三维打印。打印材料可以选用聚乙烯、硅橡胶、聚四氟乙烯、聚氨酯。实际情况下，可选择下腔静脉及股静脉一次打印成型，或者分部分打印后期粘合拼接等多种方法，也可根据实验重点的转移对不必要位置进行材质替换，以降低实验资金的消耗。心脏及静脉仿真模型20包括股静脉22途经肾静脉23到达下腔静脉24，包括清晰完整的右心房25、房间隔26、左心房27及左心耳28结构，在图像处理时，可以选择将肾静脉23光滑处理，也可以选择适当保留，使操作模拟的过程更加接近人体实际情况。
[0033]搏动仿真单元中的搏动装置4内设有两个主要部分，储液箱8及搏动栗7，搏动栗7可输入搏动信号，搏动栗出口 16与封堵器植入过程模拟装置3的软壳容器入液口 11相连;储液箱8前侧设有搏动装置入液口 15，与封堵器植入过程模拟装置3的箱体出液口 13相连，用以承接箱体6内回流而来的液体，保证搏动栗7的水流冲击效果。搏动栗7与储液箱8之间由管道相连，可选择性的在管道上加装阀门，用来控制水流速度。搏动栗7对液体加压，模型外部水流冲击与模型内部静态液体的共同作用，使得左心耳按一定节律收缩舒张，模拟了人体左心耳随心脏搏动而主动收缩舒张的过程，能更加真实地反映出心脏搏动过程中左心耳的血流动力学变化，可以更清晰地展示出封堵状态，即展开位置和展开形态等，另外还可以通过观察流体状况下封堵器是否滑移和脱落，来检测左心耳封堵器的可靠性。
[0034]软件平台2以工控机为主机内置显示软件程序，接收摄像机构采集的图像后，对图像进行灰度化处理，再进行平移、旋转等操作以实现图像拼接，可在显示器I上得到封堵器输送过程及释放状态的实时三维图像，其图像接近于左心耳封堵器在人体内输送过程中通过经食道超声观测到的图像。此外，可根据不同实验目的选择不同的图像模式，在进行经皮左心耳封堵模拟过程中，图像模式可选择模拟经食道超声图像、造影图像或X光片，模拟医生在手术时通过不同仪器所观测到的图像，使模拟过程更加接近真实手术过程，有助于提高医生经皮左心耳封堵的熟练程度。另外，在进行流体实验时选择实时三维图像模式，以对封堵器的释放状态以及流体下的运动状况，即脱落和滑移现象进行更加清晰全面的观察，从而帮助封堵器开发和设计的完善。
[0035]软件平台2中的显示软件为根据操作功能需要自主设计开发的经皮左心耳封堵手术模拟系统软件，功能包括图像识别、图像处理、图像增强。软件运行流程包括，启动、系统初始化、图像处理、图像识别、图像增强、图像数据存储及显示。(如图6)
[0036]籲流程:
[0037]1.启动运行手术模拟系统，模拟系统完成初始化设定；
[0038]2.检测是否已打开摄像头，否，启动摄像头，是，获取摄像头拍摄到的图像；
[0039]3.读取三个摄像头获取的图像，图像数据预处理，图像配准，图像经平移旋转融合，获得重构图像；
[0040]4.检测是否存在历史数据，否，存储重构图像数据，是，提示修改或覆盖图像数据；
[0041]5.读取重构图像数据，通过调整亮度、对比度，非线性灰度变换的方法完成对图像的灰度化处理，同时通过图像同态增晰方法，完善灰度图像细节；
[0042]6.进行图像识别，通过动态识别的方法，确定图像中的左心耳位置，同时通过Gamma校正，增强左心耳位置在图像中的对应值，增强其显示效果；
[0043]7.存储并显示图像。
[0044]籲图像处理:
[0045]1.非线性灰度变换，图像由彩色变为灰度图像同时调整突出显示区域；
[0046]2.图像同态增晰，对图像的灰度范围进行调整，获取清晰的灰度图像；
[0047]?图像识别:
[0048]灰度图像下，通过图像变化信息的动态监测，即图像序列的亮度分量，比较帧间亮度变化信息，获取图像变化区域，即左心耳区域，左心耳区域包括左心耳及左心耳封堵器；
[0049]籲图像增强:
[0050]Gamma校正，采用了非线性函数(指数函数)对图像的灰度值进行变换，对通过图像识别出的图像区域进行展宽，对其余背景区域进行压缩，从而达到图像增强的效果；
[0051]在具体实例中，针对不同患者的个性化要求或左心耳的不同形态，心脏及静脉仿真模型20可进行更换，对实际手术过程中适宜封堵器的选择以及特性化左心耳封堵器设计研发都具有重要的指导意义。在实验或者模拟过程开始前，首先将心脏及静脉仿真模型20置入箱内，即将静脉固定于支撑架10上，将心脏模型21置于软壳容器9中，连接搏动栗出口16与软壳容器入液口 11、箱体出液口 13与搏动装置入液口 15及储液箱8和搏动栗7之间的管道，可选择性的在管道上设置阀门，用来控制液体流速。将模拟装置箱顶5打开，向箱体中注入适量液体。连接软件平台2和采集接口 12，接通摄像头信号传输通路，完成对显示器1、软件平台2及搏动栗7的供电，通过供电接口 33给摄像头29以及照明灯30供电，此时模拟系统准备完毕，启动搏动栗7，在搏动栗7的压力下液体由储液箱8经软壳容器入液口 11进入箱体6，使得左心耳28产生与人体相似的收缩舒张，软壳容器9内的液体可通过软壳出液口 17进入箱体6内，避免了因实验时间较长而导致的液体在软壳容器9内淤积，使得软壳内压力不同而影响实验效果。此时，将顶部带有根据模型的心脏部分21选取的适当尺寸的封堵器32的输送鞘管31由股静脉穿刺入口 14进入，通过观察显示器I上图像，一般选择图像是模仿手术过程中使用的经食道超声图像，经下腔静脉24穿过软壳容器静脉入口 18，进入右心房25，穿刺房间隔26，进入左心房，在左心耳28 口释放封堵器32。若定位到非理想位置时，可收回重新释放封堵器32。释放成功后取回输送鞘管，继续保持搏动栗7的开启，此时可以观察封堵器在左心耳口处的释放状态，判断是否发生滑移、脱落等问题。
[0052]本发明经皮左心耳封堵模拟系统的可视化，使操作者更加明确地观察到封堵器的输送及释放过程，可用于新型封堵器设计研发过程中所需进行的模拟实验，观测封堵器的植入位置和植入效果，以及植入后是否会发生脱落、滑移等问题，辅助评价封堵器的可靠性与安全性。本发明经皮左心耳封堵模拟系统可用于进行经皮左心耳封堵术的操作模拟，最大限度地模拟了真实手术的情况，提高了左心耳封堵器设计研发过程中的可靠性与安全性，辅助左心耳封堵器的开发，还能用于进行经皮左心耳封堵术手术模拟训练。
[0053]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方案，但本发明的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围。
【主权项】
1.经皮左心耳封堵手术模拟系统的制作方法，分别制作操作显示单元、心脏及静脉仿真模型单元和搏动仿真单元，其中，所述操作显示单元如下制作:利用摄像机构全方位拍摄模拟的经皮手术操作过程，将拍摄图像处理成与常规经皮手术时采用的显示手段的图像效果一致的图像模式，然后通过显示器显示;所述心脏及静脉仿真模型单元如下制作:利用常规断面扫描技术采集真实生理肌体的心脏和下腔静脉及股静脉的构造信息，根据该构造信息利用图像处理软件将二维的断面扫描图像层层叠加转换成为三维立体图像，然后利用3D打印技术制作出1:1仿真的心脏及静脉仿真模型;所述搏动仿真单元如下制作:设置放置所述心脏及静脉仿真模型单元的充满液体的容器，该容器设置有与所述心脏及静脉仿真模型中静脉口封接的静脉穿刺入口，并且在所述容器内还设置有一个放置心脏及静脉仿真模型单元中的模型的心脏部分的软壳容器，该软壳容器设置有与所述液体相通的软壳容器出液口，还设置有与搏动装置出口管接的软壳容器入液口，同时所述容器设置有与搏动装置入口管接的出液口，所述搏动装置由搏动栗和储液箱构成。2.如权利要求1所述的经皮左心耳封堵手术模拟系统的制作方法，其特征在于:所述心脏及静脉仿真模型的制作中，利用常规断面扫描技术采集真实生理肌体的心脏和下腔静脉及股静脉的构造信息时，转换图像格式成为图像处理软件可识别的格式，在图像处理软件中，保留右心房、左心房及房间隔，处理下腔静脉和股静脉时舍弃其周围增加图像处理难度及浪费耗材的不必要小血管，保留患者下腔静脉和股静脉的真实轮廓及形状。3.如权利要求1或2所述的经皮左心耳封堵手术模拟系统的制作方法，其特征在于:所述心脏及静脉仿真模型的制作中，将二维的断面扫描图像层层叠加转换成为三维立体图像时，通过表面光滑处理，细化图像处理时的色块选取，将粗糙的三维模型转化为表面光滑、粗细转变平稳的血管及心脏模型，导出转换成为3D打印机可识别的格式。4.如权利要求1或2所述的经皮左心耳封堵手术模拟系统的制作方法，其特征在于:所述心脏及静脉仿真模型的制作中，利用3D打印技术制作出1:1仿真的心脏及静脉仿真模型时，根据实际肌体的心跳次数及房室压，推断心脏、下腔静脉及股静脉所承受压力及弹力，选用与之相近的人工材料分别进行心脏、下腔静脉及股静脉的3D打印。5.如权利要求4所述的经皮左心耳封堵手术模拟系统的制作方法，其特征在于:对实际肌体的静脉壁进行力学性能评估，选用易获取的人工材质进行下腔静脉及股静脉的3D打印，可以一次打印成型，也可以分部分打印，再粘合拼接，还可以根据模拟实验的目的对所述心脏及静脉仿真模型中不必要的位置使用廉价材质进行打印。6.如权利要求1所述的经皮左心耳封堵手术模拟系统的制作方法，其特征在于:所述摄像机构为位于所述心脏及静脉仿真模型单元上方的三个摄像头和照明灯，该三个摄像头围绕所述心脏及静脉仿真模型均匀设置，每两个摄像头之间设置照明灯。7.如权利要求1所述的经皮左心耳封堵手术模拟系统的制作方法，其特征在于:所述图像模式包括经食道超声图像、造影图像和X光片。8.经皮左心耳封堵手术模拟系统装置，由操作显示单元、心脏及静脉仿真模型单元和搏动仿真单元构成，其特征在于:所述操作显示单元由摄像机构、软件平台和显示器组成，其中，摄像机构包括三个以上的摄像头和照明灯，摄像头和照明灯安装在所述心脏及静脉仿真模型单元周围；软件平台为与摄像机构、显示器连接的安装了图像转换软件、图像处理软件、三维合成软件及3D打印软件的工控机;所述心脏及静脉仿真模型单元为根据实际肌体信息通过3D打印采用类肌体材料制作的1:1仿真的心脏和下腔静脉及股静脉模型;所述搏动仿真单元包括放置所述心脏及静脉仿真模型单元的充满液体的箱体、搏动装置，所述箱体设置有与所述心脏及静脉仿真模型单元中的股静脉封接的静脉穿刺入口、与所述搏动装置入口管接的出液口，且在所述箱体内设置有盛放心脏及静脉仿真模型单元中的模型的心脏部分的软壳容器，该软壳容器设置有与所述液体相通的软壳容器出液口、与所述搏动装置出口管接的软壳容器入液口，所述搏动装置由搏动栗和接在搏动栗入口的储液箱构成。9.如权利要求8所述的经皮左心耳封堵手术模拟系统装置，其特征在于:所述箱体设置有可拆卸的箱体顶盖，该箱体顶盖同时也作为所述软壳容器的顶盖;且所述摄像机构设置在箱体顶盖中，该摄像机构有三个摄像头，三个摄像头围绕所述心脏及静脉仿真模型单元设置，每两个摄像头之间设置高亮LED照明灯；同时，所述箱体采用内贴黑色亚光纸处理。10.如权利要求8或9所述的经皮左心耳封堵手术模拟系统装置，其特征在于:所述搏动栗和所述储液箱之间设置有阀门。
【文档编号】G09B23/28GK105931549SQ201610514614
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】常宇, 石悦, 付天翔, 关美玲, 王先玉
【申请人】北京工业大学