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专利展示

困难气道教学模型

发布时间:2019/06/17 丨 文章来源:医学发明创新转化推广平 丨 浏览次数:


申请号:

CN201720979870.7

申请日:

20170807

申请(专利权)人:

[浙江大学]

地址:

浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号

发明人:

[方向明, 孙亚奇, 程宝莉, 李会, 沈晓勇, 王宏伟]

主分类号:

G09B23/28

公开(公告)号:

CN207883183U

公开(公告)日:

20180918

代理机构:

杭州天勤知识产权代理有限公司

代理人:

[胡红娟]

 

(19)中华人民共和国国家知识产权局

 

 

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN207883183U

(45)授权公告日 20180918

 

(21)申请号 CN201720979870.7

 

(22)申请日 20170807

 

(73)专利权人 [浙江大学]

 

地址 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号

 

(72)发明人 [方向明, 孙亚奇, 程宝莉, 李会, 沈晓勇, 王宏伟]

 

(74)专利代理机构 杭州天勤知识产权代理有限公司

 

      代理人 [胡红娟]

 

(54)实用新型名称

     一种困难气道教学模型

 

 

(57)摘要

     本实用新型公开了一种利用3D打印技术制作的困难气道教学模型,属于医疗模型技术领域。所述模型包括:咽喉模块,自上而下依次包括舌骨、甲状软骨和环状软骨,甲状软骨由两块对称布置的方形板组成,其内侧面的上部连接会厌,中部连接组成声门的声襞和前庭襞,声襞和前庭襞的另一端连接杓状软骨,杓状软骨底端连接环状软骨;气管模块,为一中空管,气管顶端连接环状软骨,所述声门正对气管的中空部;甲状腺模块,包括两块对称布置的侧叶,两侧叶部分附着于气管外侧面的上部,其上端附着于甲状软骨外侧面。本实用新型真实还原了困难气道的解剖结构,用于临床麻醉医师的针对困难气道处置的虚拟仿真训练,减少了实际操作中气道相关并发症发生的风险。

 

权 利 要 求 书

1.一种困难气道教学模型,其特征在于,包括:

咽喉模块,自上而下依次包括舌骨、甲状软骨和环状软骨,甲状软骨由两块对称布置的 方形板组成,两板的一侧边缘部分相互连接,两板顶缘夹角呈90-120°,甲状软骨内侧面的 上部连接会厌,甲状软骨内侧面的中部连接组成声门的声襞和前庭襞,声襞和前庭襞的另 一端连接杓状软骨,杓状软骨底端连接环状软骨;

气管模块,为一中空管,气管顶端连接环状软骨,所述声门正对气管的中空部;

甲状腺模块,包括两块对称布置的侧叶,两侧叶部分附着于气管外侧面的上部,其上端 附着于甲状软骨外侧面;

所述咽喉模块、气管模块、甲状腺模块的形状结构与人体困难气道解剖结构相同或相 似;

所述舌骨的材质为聚醚醚酮、磷酸钙、羟基磷灰石、磷酸钙生物陶瓷和金属材料中的任 意一种;

所述甲状软骨、环状软骨、杓状软骨、会厌和气管模块的材质为热塑性聚氨酯、聚已内 脂、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、光敏树脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的任意 一种;

声襞、前庭襞、甲状腺模块的材质为硅胶、橡胶和明胶中的一种或几种的混合物。

2.如权利要求1所述的困难气道教学模型,其特征在于,所述舌骨和甲状软骨之间连接 甲状舌骨膜。

3.如权利要求2所述的困难气道教学模型,其特征在于,甲状舌骨膜的材质为聚酰胺纤 维或橡胶。

4.如权利要求1所述的困难气道教学模型,其特征在于,所述甲状软骨和环状软骨之间 连接环甲正中韧带。

5.如权利要求4所述的困难气道教学模型,其特征在于,所述环甲正中韧带的材质为聚 酰胺纤维或橡胶。

6.如权利要求1所述的困难气道教学模型,其特征在于,气管相对于甲状腺模块一侧的 外表面附着有食管模块,所述食管模块为一中空软管,与气管平行布置。

7.如权利要求1所述的困难气道教学模型,其特征在于,所述困难气道教学模型采用3D 打印技术制得。

 

说 明 书

一种困难气道教学模型

技术领域

本实用新型涉及医疗模型技术领域,具体涉及一种利用3D打印技术制作的困难气 道教学模型。

背景技术

喉罩置入和气管插管等都是临床医疗的常规手段,上述技术对于抢救患者生命极 为重要,因此成为医学教学和临床技能训练的重点。在临床危机事件处置中,上述操作的熟 练掌握可以减少患者痛苦,及时挽救患者生命。在临床教学中,上述操作的训练模型对于医 学生或低年资医师迅速熟练地掌握临床技能,缩短理论与临床差距,更好地实现虚拟仿真 教学具有重要作用。

困难气道是指具有五年以上临床麻醉经验的麻醉医师在面罩通气时或气管插管 时遇到困难的一种临床情况。困难气道的处置与麻醉安全和质量密切相关,据统计,50%以 上的严重麻醉相关并发症是由气道管理不当引起的。发生困难气道,如无法实施有效人工 通气,患者在短时间内即可因缺氧而发生多器官功能障碍,甚至死亡。鉴于此,对困难气道 的认识和管理一直是麻醉医师关心的问题和临床麻醉学重点研究的内容。

市场上现有的气道仿真模型多由国外生产,通过模具制作,规格固定,特异性差; 并且传统制作工艺在制作形状复杂的铸件时需经历制模、熔浆、注模、打磨等工序,历时较 长,制作效率低,其中模具制作过程尤为复杂,耗时严重。由于临床上困难气道成因各异、解 剖形态复杂,个性化、定制化、高仿真的困难气道医疗模型难以通过传统的制造方法实现。

另外,现有仿真模型结构不甚合理,只能模拟固定模式的气道处置,不能通过个性 化仿真模型,达到方便快捷的虚拟仿真训练目的。

由于目前缺乏高仿真、个性化的困难气道医疗模型,麻醉医师无法开展针对困难 气道处置的虚拟仿真训练,这对于麻醉医师临床技能的提升极为不利,进而使得气道相关 并发症发生的风险大大提高。

实用新型内容

为解决目前缺乏用于临床教学和技能训练的高仿真困难气道医疗模型,本实用新 型提供了一种利用3D打印技术制作的困难气道教学模型,具有高仿真的形状结构及质地, 能有效用于临床技能训练,同时也能用于真实患者治疗前的模拟临床处置,方便教学及减 少患者痛苦,使用效果好。

本实用新型采用如下技术方案:

一种困难气道教学模型,包括:

咽喉模块,自上而下依次包括舌骨、甲状软骨和环状软骨,甲状软骨由两块对称布 置的方形板组成,两板的一侧边缘部分相互连接,两板顶缘夹角呈90-120°,甲状软骨内侧 面的上部连接会厌,甲状软骨内侧面的中部连接组成声门的声襞和前庭襞,声襞和前庭襞 的另一端连接杓状软骨,杓状软骨底端连接环状软骨;

气管模块,为一中空管,气管顶端连接环状软骨,所述声门正对气管的中空部;

甲状腺模块,包括两块对称布置的侧叶,两侧叶部分附着于气管外侧面的上部,其 上端附着于甲状软骨外侧面。

所述咽喉模块、气管模块、甲状腺模块的形状结构与人体困难气道解剖结构相同 或相似。

舌骨模型为一马蹄铁形硬件,材质为聚醚醚酮、磷酸钙、羟基磷灰石、磷酸钙生物 陶瓷和金属材料中的任意一种。

杓状软骨模型位于环状软骨上方,呈三菱锥形,尖朝上、底朝下,上端游离呈弧状, 下端连于环状软骨内面。

会厌模型为方帽舌状的模拟软骨片,其底部与甲状软骨内侧面连接。

所述甲状软骨、环状软骨、杓状软骨、会厌和气管模块的材质为热塑性聚氨酯、聚 已内脂、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、光敏树脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的 任意一种。

声襞模型和前庭襞模型为突入喉腔的黏膜皱襞模型,自甲状软骨中部后面至杓状 软骨上方。前庭襞模型位于声襞模型外侧沿上方。

所述声襞、前庭襞、甲状腺模块的材质为硅胶、橡胶和明胶中的一种或几种的混合 物。

所述舌骨和甲状软骨之间连接甲状舌骨膜。甲状舌骨膜模型为一具有韧性的薄 膜,材质可选用聚酰胺纤维或橡胶,连于甲状软骨模型上缘与舌骨模型下缘之间。

所述甲状软骨和环状软骨之间连接环甲正中韧带。环甲正中韧带模型呈上窄下宽 不规则形,具有弹性,材质可选用聚酰胺纤维或橡胶,连于环状软骨模型上缘与甲状软骨模 型下缘之间。

所述咽喉模块上设有模拟高位喉结、模拟会厌水肿、模拟水肿、模拟肿块中的一种 或几种。

所述气管模块上设有模拟肿块、模拟气管狭窄或变形、模拟气管塌陷、模拟气管食 管瘘、模拟水肿中一种或几种。

所述甲状腺模块上设有模拟甲状腺肿块。

气管相对于甲状腺模块一侧的外表面附着有食管模块,所述食管模块为一中空软 管,与气管平行布置。食管模块的材质为硅胶、橡胶和明胶中的一种或几种的混合物。

本实用新型的困难气道教学模型采用3D打印技术制得。3D打印是一种通过材料逐 层添加制造三维物体的数字化增材制造技术,可以直接根据计算机的数据,个性化地打印 出不同形态的物体,无需原胚和模具,满足困难气道教学模型复杂多样的特点。3D打印技术 简化了产品的制造流程,缩短了产品的开发周期,提高效率并降低成本。

3D打印采用的材料与人体固有的组织/器官的成分相同或硬度、强度等性质相似; 颜色与人体组织/器官的固有颜色一致或相近,或根据不同的解剖结构加以区分。

所述3D打印技术为熔融沉积成型(FDM)、光固化立体成型(SLA)或选择性激光烧结 (SLS)。

所述的困难气道教学模型由以下步骤制备得到:

(1)针对临床困难气道病例获得的DICOM格式二维影像进行图像处理和三维重建, 获得三维影像数据;

(2)利用三维设计软件,编辑三维影像数据得到三维模型文件,并转换成3D打印文 件格式;

(3)将3D打印模型文件传输至3D打印机,选择相应的材料逐层打印,得到半成品;

(4)对半成品进行后处理(如打磨、表面喷漆、喷砂、涂抹光滑液、补土、光油、打 蜡),组装成所述困难气道教学模型。

所述DICOM格式二维影像是利用计算机断层扫描成像技术(CT)、核磁共振成像技 术(MRI)或两种方法联合对涉及困难气道形成和医学处置的解剖结构(如咽喉部、气管、甲 状腺、食管等部位)进行扫描得到。

利用3D打印技术获得的困难气道教学模型,真实还原人体解剖结构特点,用于困 难气道的教学和临床处置,包括喉镜置入、气管插管、光棒置入、纤维支气管镜置入、喉罩置 入、逆行气管插管、环甲膜穿刺置管、环甲膜切开术等。

本实用新型具备的有益效果:

本实用新型的利用3D打印技术制作的困难气道教学模型,真实还原了困难气道的 解剖结构,用于医学生或临床麻醉医师的针对困难气道处置的虚拟仿真训练,减少了实际 操作中气道相关并发症发生的风险。

附图说明

图1为本实用新型模型的正面结构示意图。

图2为本实用新型模型的背面结构示意图。

图3为本实用新型模型的俯视结构示意图。

具体实施方式

引起困难气道的原因有很多,包括先天性气道解剖生理变异;局部或全身疾病,如 颌面部肿瘤、甲状腺肿、扁桃体肿大、气管肿瘤、肢端肥大症等;创伤后致解剖畸形,如下颌 骨骨折、颈椎损伤、气管损伤后环形瘢痕狭窄等。

不同原因引发的困难气道的解剖结构各异,如咽喉部:高位喉结,会厌过长或过 大,咽喉部水肿,各种肿瘤、肿物致咽喉活动受限;如气管:胸骨后甲状腺致气管塌陷,结核、 各种肿物、气管损伤致气管狭窄或变形,各种脓肿、咽颊炎致气管扭曲,面部颈椎创伤致气 道水肿。

下面结合实施例并结合附图对本实用新型作进一步描述。需要说明的是,鉴于困 难气道临床成因、分类的复杂性,下面实施例仅是众多实施例中的一种,但不构成对本实用 新型的任何限制。

本实施例的困难气道医疗模型,来源于临床结核致气道狭窄病例,胸部增强CT可 见气管旁、气管隆突下及左右肺门有肿大的纵膈淋巴结;支气管镜下可见气管局限性受压、 呈外压性狭窄。气管插管表现为困难气道。

如图1-3所示,本实施例的困难气道教学模型,包括咽喉模块1、气管模块2和甲状 腺模块3,咽喉模块、气管模块、甲状腺模块的形状结构与临床结核致气道狭窄的解剖结构 相同或相近。

咽喉模块1,自上而下依次包括舌骨11、甲状软骨12和环状软骨13。

舌骨11为一马蹄铁形硬件,材质为磷酸钙生物陶瓷材料;

甲状软骨12由两块对称布置的方形板组成,两板的一侧边缘部分相互连接,两板 顶缘夹角呈90-120°,甲状软骨12内侧面的上部连接会厌14,会厌14为方帽舌状的模拟软骨 片,甲状软骨12内侧面的中部连接组成声门的声襞15和前庭襞16,声襞15和前庭襞16为突 入喉腔的黏膜皱襞模型,自甲状软骨中部后面至杓状软骨17上方。前庭襞16位于声襞15外 侧沿上方;

声襞15和前庭襞16的另一端连接杓状软骨17,杓状软骨17为两块,呈三菱锥形,尖 朝上、底朝下,上端游离呈弧状,下端连于环状软骨13内面;

会厌14、甲状软骨12、环状软骨13、杓状软骨17材质为聚己内酯,声襞15、前庭襞16 材质为硅胶。

舌骨11和甲状软骨12之间连接甲状舌骨膜18。甲状舌骨膜模型为一具有韧性的薄 膜,连于甲状软骨模型上缘与舌骨模型下缘之间。

甲状软骨12和环状软骨13之间连接环甲正中韧带19。环甲正中韧带模型呈上窄下 宽不规则形,具有弹性,连于环状软骨13上缘与甲状软骨12下缘之间。

甲状舌骨膜18、环甲正中韧带19的材质为聚酰胺纤维。

气管模块2,为一中空管,气管顶端连接环形软骨13,声襞15和前庭襞16组成的声 门正对气管的中空部。气管模块材质为聚己内酯。

甲状腺模块3,包括两块对称布置的侧叶31,两侧叶部分附着于气管外侧面的上 部,其上端附着于甲状软骨12外侧面。

气管相对于甲状腺模块一侧的外表面附着有食管模块4,食管模块为一中空软管, 与气管平行布置。

食管模块、甲状腺米快材质为硅胶。

本实施例的困难气道教学模型的制作步骤如下:

1、选择CT和MRI技术对涉及困难气道形成和医学处置的解剖结构,包括咽喉部、气 管、甲状腺、食管等部位进行扫描;

2、扫描完成后,获得DICOM(医学数字成像和通信)格式二维影像图像;将获得的二 维影像学数据传输到影像工作站,进行图像的后处理和三维重建,获得困难气道三维影像 数据;

3、利用Magics软件(Materialise公司,比利时),编辑扫描得到的三维模型文件; 进行文件的格式转换,即将医学影像设备产生的DICOM格式转化成STL文件格式,以构建可 打印的数字模型文件;

4、根据各解剖部位的性质,选择合适的打印材料及相应的打印设备、打印技术;将 文件传输至专业3D打印机,逐层打印出与人体解剖结构1:1大小的成品;

5、各部分打印完毕后,进行后处理(如打磨、表面喷漆、喷砂、涂抹光滑液、补土、光 油、打蜡)并组装成完整模型。

利用3D打印技术制作的困难气道教学模型,真实还原了困难气道的解剖结构,用 于医学生或临床麻醉医师的针对困难气道处置的虚拟仿真训练。

 

说 明 书 附 图

 

图1

 

图2

 

图3

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