EP-4172977-B1 - MEDICAL TRAINING MODEL WITH AT LEAST ONE BLOOD VESSEL MODEL

Inventors

• Spallek, Johanna
• KUHL, Juliane
• KRAUSE, DIETER
• BUHK, Jan-Hendrik
• Frölich, Andreas
• FIEHLER, Jens

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20210608

Claims (9)

1. Medical training model having at least one blood vessel model (1), that in at least one practice region can be connected to an anatomically replicated substitute blood circulation system (2) and in which a real instrument (17) is used, further having an image recording device (3) for creating measurement images of the at least one blood vessel model (1), and having an image processing device (11) which converts the recorded measurement images into an imaging representation of the blood vessel and displays them on a screen (12), the image recording device (3) is designed as a photo-optical system (8), that records transmitted-light images (13) as measurement images of the at least one blood vessel model (1) for the simulation of medical activity, characterized in that , the at least one blood vessel model (1) is replicated in a transparently produced solid-body block (4) to create a contrast between the transparent solid-body block (4) and the non-transparent instrument (17), the transmitted light images (13) are recordable as measurement images of the at least one blood vessel model (1) against a backlight, and the solid-body block (4) is made from a casting compound having a lost mould of an inversely replicated blood vessel model (1) or by an additive manufacturing process, and said photo-optical system (8) comprises at least one camera (5) and at least one light source (6) with at least one backlight panel (6), between which the transparent solid-body block (4) can be positioned, which serve to determine a real image of said solid-body block (4) and said vessel model (1), and the transparent solid-body block (4) has smooth and reflection-reduced surfaces that sandwich a space curve of the blood vessel model (1).
2. Medical training model according to claim 1, characterized in that the photo-optical system (8) comprises at least one camera (5) and at least one light source (6), which can be integrated into an installation device (7) with translatory and/or rotatory degrees of freedom of movement and can be positioned relative to one another in the process.
3. Medical training model according to claim 2, characterized in that the installation device (7) is designed as a full-arch or C-arch head model of selectable geometry for setting different observation projection planes and/or views of the at least one blood vessel model (1) and which can be moved horizontally, vertically and about pivot axes for this purpose.
4. Medical training model according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the image processing device (11) is program-controlled for digital subtraction imaging.
5. Medical training model according to claim 4, characterized in that color fluids are injectable into the at least one blood vessel model (1) for creating blank images and filling images of the at least one blood vessel model (1).
6. Medical training model according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one blood vessel model (1) is an individualizd blood vessel model (1) that is interchangeably connectable in at least one practice region to a fluid system of an anatomically replicated training model having a respective patient-specific replicated lumen (9).
7. Medical training model according to claim 6, characterized in that the at least one blood vessel model (1) is a blood vessel model (1) simulated with patient-specific geometry, which can be connected to the blood circulation system (2) via a hydraulic quick coupling.
8. Medical training model according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a plurality of practice regions with blood vessel anatomical geometry can be implemented via cuts.
9. Medical training model according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the replicated substitute circulatory system (2) is designed to simulate the human blood circulation system in terms of temperature and pressure of the fluid.

Description

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Trainingsmodell nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein medizinisches Trainingsmodell bietet eine Vielzahl von verschiedenen Verwertungspotentialen und kann unter anderem für die Aus- und Weiterbildung von Medizinern in der minimalinvasiven Katheterbehandlung von Blutgefäßkrankheiten wie Aneurysmen (Aussackung der Gefäßwand) genutzt werden. Dadurch werden die für eine Behandlungssimulation und Schulungen verwendeten Tierversuche ersetzt und durch eine Nachstellung relevanter Gefäße eine realitätsnahe Abbildung der menschlichen Anatomie ermöglicht. Beschrieben ist ein solches Trainingsmodell in Spallek, J.; Kuhl, J.; Wortmann, N.; Buhk, J.-H.; Frölich, A. M.; Nawka, M. T.; Kyselyova, A.; Fiehler, J.; Krause, D.: Design for Mass Adaption of the Neurointerventional Training Model HANNES with Patient-Specific Aneurysm Models. In: Proceedings of the 22nd International Conference on Engineering Design (ICED19), Delft, The Netherlands, 5-8 August 2019, 897 - 906. Die Beobachtung der medizinischen Instrumente erfolgt bei den Trainingsmodellen üblicherweise durch den Einsatz von individualisierbaren Blutgefäßmodellen in einer Angiographieanlage mit Röntgenstrahlen. Aus DE 10 2014 210 893 A1 sind bekannt Bildaufnahmeeinrichtungen im medizinischen Bereich, beispielsweise Röntgeneinrichtungen mit einem C-Bogen, an dem gegenüberliegend ein Röntgenstrahler und ein Röntgendetektor angeordnet sind. Zur Ansteuerung wird dem Bediener eine Bedieneinrichtung zur Verfügung gestellt, beispielsweise ein Touchscreen. Derartige Bildaufnahmeeinrichtungen werden im Kardio- beziehungsweise Vaskularbereich eingesetzt. Die Röntgeneinrichtungen mit einem C-Bogen werden insbesondere zur Bildgebung in der Gefäßchirurgie (Angiographie) verwendet. In diesem Kontext ist es ein wesentliches Ziel, bestimmte Gefäße beziehungsweise wenigstens einen Teil des Gefäßbaumes nach Injektion eines Kontrastmittels darzustellen. Ein bekanntes Verfahren in diesem Zusammenhang ist die digitale Subtraktionsangiographie (DSA). In diesem Rahmen wird zunächst eine normale Röntgenaufnahme des relevanten Zielbereichs erstellt, das sogenannte Maskenbild. Nach Verabreichung eines Kontrastmittels in das Gefäßsystem breitet sich dieses im Gefäßsystem aus und es werden, insbesondere während eines gesamten Zeitabschnitts, weitere Messbilder erzeugt, in denen das Kontrastmittel deutlich zu sehen ist. Diese Bilder werden üblicherweise als Füllungsbilder bezeichnet. Um die Gefäße ohne andere, störende Strukturen darstellen zu können, wird von den Füllungsbildern das Maskenbild (oft auch als Leerbild bezeichnet) subtrahiert. Nachteilig ist, dass anhand der üblichen Trainingsmodelle zum Training und dem Erlernen der notwendigen Behandlungsfähigkeiten, insbesondere zur Behandlung von Blutgefäßkrankheiten, nicht auf schädliche Röntgenstrahlen verzichtet werden kann, da eine Beobachtung der Instrumente ansonsten nicht möglich ist. Alternativ werden röntgenfreie Virtual Reality Simulationen genutzt, bei denen den Trainierenden ein haptisches Feedback ähnlich zu einer Behandlung am Menschen gegeben werden soll. Die Realisierung ist jedoch nur bedingt vergleichbar mit der realen Behandlung. Auch können nur bestimmte Trainingssituationen eingestellt werden. Die medizinischen Instrumente unterscheiden sich von den in der Realität genutzten. Bilder und Lage der Instrumente werden simuliert, wobei die Erzeugung der Bilder auf eine Rückmeldung von Sensoren zurückgreift. Insoweit ist aus US 5, 638,819 A ein Verfahren bekannt, mit dem ein medizinisches Instrument, insbesondere eine Biopsienadel oder ein Endoskop, entlang einer gewünschten Trajektorie in einem Patienten, insbesondere in das Gehirn eines Patienten, eingeführt werden kann. Zur Lokalisierung des Instruments ist an seinem nicht in den Patienten eingeführten Teil ein Sensor angebracht, dessen Position bezüglich eines Bezugskoordinatensystems mit einer geeigneten Messeinrichtung bestimmt werden kann. Zur Navigation des Instruments wird dessen Position in ein zweidimensionales Tomographiebild eingeblendet, wobei gleichzeitig ein Live-Videobild des Endoskops angezeigt wird. Dieses bekannte Verfahren eignet sich jedoch nur zur Lokalisierung und Navigation starrer medizinischer Instrumente, da nur in diesem Fall von der Position des an dem außerhalb des Patienten befindlichen Teils des Instruments angebrachten Sensor auf die Position des in dem Patienten befindlichen Teil des Instruments geschlossen werden kann. Ein solches System auf ein Trainingsmodell zu übertragen ist nachteilig, weil die zu erlernenden Behandlungsfähigkeiten für Blutgefäßerkrankungen anders sind. Aus DE 100 51 244 A1 ist ein röntgenfreies intravaskuläres Lokalisierungs- und Bildgebungsverfahren bekannt, bei dem die Bilderfassungsvorrichtungen im einzuführenden Endbereich des medizinischen Instruments angeordnet sind. Bildinformationen der Umgebung des medizinischen Instruments werden erfasst und dabei anhand der ermit