技术特征：
1.一种心脏外科手术的立体模拟装置，其特征在于，包括：弧面腔体(1)，用于模拟人体胸骨；立体心脏模型(2)，具备心房、心室、瓣膜和血管，其中，所述心房、心室和血管均为具备弹性的橡胶材质制成，所述瓣膜能够单向打开，所述立体心脏模型(2)的大小与标准心脏大小比例至少为1:1；其中，所述心房分为左心房(21)和右心房(22)，所述心室分为左心室(23)和右心室(24)，所述左心室(23)与所述左心房(21)之间通过瓣膜连接，所述右心房(22)与右心室(24)之间通过瓣膜连接；所述血管包括进血管(25)和出血管(26)，其中，所述进血管(25)用于向所述左心房(21)和右心房(22)内泵入液体，所述出血管(26)用于在所述为左心室(23)和右心室(24)向内收缩时输出液体，且所述左心室(23)和右心室(24)与所述出血管(26)之间通过瓣膜连接；心脏辅助跳动机构(3)，设置在所述弧面腔体(1)内，且处于所述立体心脏模型(2)的左右两侧，所述心脏辅助跳动机构(3)挤压所述立体心脏模型(2)向内收缩，且所述立体心脏模型(2)在所述心脏辅助跳动机构(3)释放挤压时自动恢复至原状态，以模拟心脏跳动供血操作；同步拉动组件，其一端与所述瓣膜连接，且其另一端与所述心脏辅助跳动机构(3)连接，所述同步拉动组件在所述心脏辅助跳动机构(3)挤压所述立体心脏模型(2)时对所述瓣膜施加或者释放拉力，以使得同侧的心房与心室之间的所述瓣膜闭合隔断，且两个心室与主动脉以及肺动脉之间的所述瓣膜张开以实现供血。2.根据权利要求1所述的一种心脏外科手术的立体模拟装置，其特征在于，所述同步拉动组件包括至少两组拉绳机构(4)，其中一组所述拉绳机构(4)分别与所述左心室(23)和所述左心房(21)之间的第一瓣膜(5)连接以及所述左心室(23)和所述出血管(26)之间的第三瓣膜(6)连接，该拉绳机构(4)在所述心脏辅助跳动机构(3)挤压所述立体心脏模型(2)向内收缩时同步带动所述第一瓣膜(5)闭合且所述第三瓣膜(6)张开；另一组所述拉绳机构(4)分别与所述右心房(22)和右心室(24)之间的第二瓣膜(7)连接，以及所述右心室(24)和所述出血管(26)之间的第四瓣膜(8)连接，该拉绳机构(4)在所述心脏辅助跳动机构(3)挤压所述立体心脏模型(2)向内收缩时同步带动所述第二瓣膜(7)闭合且所述第四瓣膜(8)张开。3.根据权利要求2所述的一种心脏外科手术的立体模拟装置，其特征在于，所述心脏辅助跳动机构(3)包括设置在所述弧面腔体(1)内且处于所述立体心脏模型(2)两侧的推动气缸(31)，两个所述推动气缸(31)的输出端分别正对所述左心室(23)和右心室(24)，所述推动气缸(31)的输出轴上设有弹性球体(32)，所述弹性球体(32)在所述推动气缸(31)的推动作用下挤压所述左心室(23)和右心室(24)向内收缩。4.根据权利要求1所述的一种心脏外科手术的立体模拟装置，其特征在于，所述弧面腔体(1)的内部设有孔网板(9)，所述立体心脏模型(2)放置在孔网板(9)上，且所述孔网板(9)上活动安插有格栅杆(10)，所述格栅杆(10)安插在所述立体心脏模型(2)的左心房(21)和右心房(22)外侧以固定所述立体心脏模型(2)，使得所述立体心脏模型(2)在所述心脏辅助跳动机构(3)的挤压作用下保持稳定状态。
5.根据权利要求3所述的一种心脏外科手术的立体模拟装置，其特征在于，所述第一瓣膜(5)、所述第二瓣膜(7)、所述第三瓣膜(6)和第四瓣膜(8)的打开方向相同，第一瓣膜(5)、所述第三瓣膜(6)、第二瓣膜(7)和第四瓣膜(8)均包括起到隔断作用的支撑面板(101)，以及设置在所述支撑面板(101)中心位置的贯穿孔(102)，所述支撑面板(101)的侧表面在所述贯穿孔(102)的位置铰接有至少两个橡胶面板(103)，所述橡胶面板(103)的面积大于所述贯穿孔(102)的面积相同，所有橡胶面板(103)组合形成一个圆形；其中，所述第三瓣膜(6)和第四瓣膜(8)的贯穿孔(102)的边缘设有金属圆圈(104)，所述橡胶面板(103)朝向所述贯穿孔(102)的侧面设有与所述金属圆圈(104)相互吸引的磁片(105)，所述橡胶面板(103)在所述金属圆圈(104)与磁片(105)的相互吸引下自动复位以封闭所述贯穿孔(102)；所述第一瓣膜(5)和所述第二瓣膜(7)的橡胶面板(103)与贯穿孔(102)边缘之间通过压缩弹簧(106)连接，所述橡胶面板(103)在所述压缩弹簧(106)的作用下自动复位以打开所述贯穿孔(102)。6.根据权利要求5所述的一种心脏外科手术的立体模拟装置，其特征在于，两个所述拉绳机构(4)分别包括设置在所述第一瓣膜(5)的每个橡胶面板(103)上的第一拉力绳(41)、设置在所述第三瓣膜(6)的每个橡胶面板(103)上的第三拉力绳(43)、设置在所述第二瓣膜(7)的每个橡胶面板(103)上的第二拉力绳(42)，以及设置在所述第四瓣膜(8)的每个橡胶面板(103)上的第四拉力绳(44)；所有第一拉力绳(41)和所有第三拉力绳(43)穿过所述左心室(23)与对应侧边的所述推动气缸(31)的输出轴连接，所有第二拉力绳(42)和所有第四拉力绳(44)穿过所述右心室(24)与对应侧边的所述推动气缸(31)的输出轴连接，所述推动气缸(31)挤压所述左心室(23)向内收缩时，所述第一拉力绳(41)和所有第三拉力绳(43)同步反向运动以关闭所述第一瓣膜(5)并打开所述第三瓣膜(6)，所述推动气缸(31)挤压所述右心室(24)向内收缩时，所述第二拉力绳(42)和所有第四拉力绳(44)同步反向运动以关闭所述第二瓣膜(7)并打开所述第四瓣膜(8)。7.根据权利要求6所述的一种心脏外科手术的立体模拟装置，其特征在于，所述弧面腔体(1)在所述左心室(23)的侧边设有两个处于同一水平线的第一定滑轮(45)和第三定滑轮(46)，且所述弧面腔体(1)在所述右心室(24)的侧边设有两个处于同一水平线的第二定滑轮(47)和第四定滑轮(48)，所述第一定滑轮(45)靠近所述左心室(23)，所述第三定滑轮(46)远离所述左心室(23)，所述第二定滑轮(47)靠近所述右心室(24)，且所述第四定滑轮(48)远离所述右心室(24)，所述第一拉力绳(41)和第三拉力绳(43)分别穿过所述第一定滑轮(45)和第三定滑轮(46)与所述推动气缸(31)的输出轴连接，所述第二拉力绳(42)和所有第四拉力绳(44)分别穿过所述第二定滑轮(47)和第四定滑轮(48)与所述推动气缸(31)的输出轴连接。8.根据权利要求6所述的一种心脏外科手术的立体模拟装置，其特征在于，所述左心室(23)和右心室(24)的内壁对应每个所述橡胶面板(103)的位置设有弧形穿槽(11)，且所述左心室(23)和右心室(24)内部分别设有四个聚拢圈(12)，所有第一拉力绳(41)、第三拉力绳(43)、第二拉力绳(42)和第四拉力绳(44)分别穿过所述聚拢圈(12)归拢在一起；
所述左心房(21)、左心室(23)、右心房(22)和右心室(24)上分别设有用于供第一拉力绳(41)、第三拉力绳(43)、第二拉力绳(42)和第四拉力绳(44)穿过的过线孔(13)。9.根据权利要求7所述的一种心脏外科手术的立体模拟装置，其特征在于，所述第一定滑轮(45)、第三定滑轮(46)、第二定滑轮(47)和第四定滑轮(48)在所述弧面腔体(1)内的位置能够调节，所述推动气缸(31)伸缩相同的幅度，所述第一拉力绳(41)和第三拉力绳(43)、第二拉力绳(42)和第四拉力绳(44)对所述橡胶面板(103)的施力不同，且所述第一瓣膜(5)、第三瓣膜(6)、第二瓣膜(7)和第四瓣膜(8)的封闭和打开范围不同。10.一种基于权利要求2-9任一项所述的心脏外科手术的立体模拟装置的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤100、创建立体心脏模型，并保持所述立体心脏模型的稳定状态；步骤200、向所述立体心脏模型的进血管内泵入液体，心脏辅助跳动机构复位且立体心脏模型恢复至原状，通过拉绳机构控制所述立体心脏模型内部的液体流动方向，以在左心室和右心室内聚集液体；步骤300、利用心脏辅助跳动机构挤压所述立体心脏模型向内收缩，通过拉绳机构控制所述立体心脏模型内部的液体流动方向，以将所述立体心脏模型内左心室和右心室的液体挤压至出血管；步骤400、在心脏辅助跳动机构保持不变的情况下，调控立体心脏模型的形态以及拉绳机构的拉力，以模拟心脏病症；步骤500、通过对比进血管的泵入液体通量以及出血管的挤出液体通量，来诊断心脏病症。
技术总结
本发明公开了一种心脏外科手术的立体模拟装置及其方法，包括弧面腔体，立体心脏模型，心脏辅助跳动机构设置在弧面腔体内，且处于立体心脏模型的左右两侧，心脏辅助跳动机构挤压立体心脏模型向内收缩，且立体心脏模型在心脏辅助跳动机构释放挤压时自动恢复至原状态，以模拟心脏跳动供血操作；同步拉动组件其一端与瓣膜连接，且其另一端与心脏辅助跳动机构连接，同步拉动组件在心脏辅助跳动机构挤压立体心脏模型时对瓣膜施加或者释放拉力，以使得同侧的心房与心室之间的瓣膜闭合隔断，且两个心室与主动脉以及肺动脉之间的瓣膜张开以实现供血；本发明实现模拟心脏跳动工作以及血液流动方向，来模拟瓣膜狭窄、瓣膜关闭不全/反流等心脏问题。心脏问题。心脏问题。
技术研发人员：王月平
受保护的技术使用者：安徽省立医院（中国科学技术大学附属第一医院）
技术研发日：2022.08.24
技术公布日：2023/1/17