一种应用于心血管手术机器人诊疗评价的主动脉缩窄大动物模型、其制作的材料和系统的制作方法

    技术2025-08-02  16


    本发明涉及一种应用于心血管手术机器人诊疗评价的主动脉缩窄大动物模型、其制作的材料和系统,属于动物模型的制备。


    背景技术:

    1、《中国心血管健康与疾病报告2022》中显示,心血管病在城乡居民疾病死亡构成比占据首位,且其发病率呈持续增高的趋势,严重危害大众健康。心力衰竭是所有心血管疾病发展到中晚期的一组复杂临床综合征。心衰患者常患有多种合并症,且与合并症之间相互影响,易形成恶性循环,包括高血压、糖尿病、慢性肾病、房颤、多器官衰竭等等。作为临床常见的疾病之一,对于心力衰竭治疗的研究也不胜枚举,但至今还没有特别理想的治疗方案。对于目前的研究而言,最基础的就是要建立具有代表性的成功的实验动物模型。

    2、疾病的发生发展是一个复杂的过程,如果仅通过人类自身作为研究对象来探讨发病机制和治疗手段的话,不仅在临床积累上存在着局限,而且在伦理上也存在着诸多的制约。动物疾病模型是生物医学研究中建立的具有人类疾病表现的动物实验对象和材料,被广泛运用于疾病机理与治疗方法的研究中。

    3、主动脉弓缩窄术(transverse aortic constriction,tac)是压力超负荷诱导左心室肥大及心力衰竭最常用的手术方法,主要模拟心脏后负荷增加导致的心力衰竭,包括高血压、主动脉夹层、主动脉瓣瓣膜狭窄导致的心力衰竭以及相关器官的功能障碍,临床相关性好,对于研究心肌肥厚和心力衰竭病理生理机制、神经内分泌因素异常及药理学研究是理想的动物模型。当前tac手术使用的动物品系不一,且手术方法需开胸,手术创伤很大,死亡率很高,导致模型建立难度大且不稳定,术后心力衰竭病程进度不一致,因此tac手术主要局限在小鼠等小型动物造模中。猪的心血管系统与人类尤为相似,被认为是制作心血管疾病动物模型的最佳选择。随着科学家的不断探索,近年来,运用实验猪通过主动脉狭窄模型的构建使心脏压力过负荷已经成为研究人类心肌肥厚和心衰疾病的重要方法。目前常用的方法包括环扎法、横切纵缝法、楔形切除法等。主要是是通过主动脉插入导管,连接压力换能器,在心电监护仪上显示出血流压力,然后通过缝线测量主动脉周长,结合血流压力及狭窄处血管直径的变化以确定狭窄程度并进行固定,从而构建出主动脉狭窄模型。

    4、创伤一直是影响实验动物手术建模的重要因素。首先,主动脉各部位直径的测量是实验过程中关键的步骤,也是判定主动脉狭窄程度的重要依据。通过钝性分离将主动脉与心脏进行游离,然后在主动脉与心脏间穿过细线,运用细线捆绑主动脉间接测量主动脉各部位直径。此方法不仅容易造成误差,使得造模实验结果不准确,降低造模稳定性,还容易出现出血的风险。其次,部分间断缝合不仅需要多次游离主动脉,造成心脏与主动脉创伤,还需要阻断血流,导致手术时间长,缺乏较好的可重复性和操作性,这也是影响建模安全性和稳定性的重要因素。

    5、在近期的研究中已证实,机器人辅助的手术操作可带来诸多临床收益:操作模式改变,医生可以远距离坐着进行手术,减轻疲劳;操作灵巧,机械臂可提供高达7个自由度,完成人手无法做到的动作,在多种传感器的帮助下能更安全地完成任务;操作精确,3d放大影像提高手术精度;创伤小,患者机体损伤小,安全性高,术后恢复快。实时3d图像辅助的机器人操作可以进一步提升临床收益。采用心血管疾病(例如主动脉狭窄)的动物模型作为典型病例,针对手术过程中的成像伪影、出血、球囊扩张及支架放置位置偏移等难题并设计手术流程,提出新的机器人辅助心血管手术流程。并进行医生熟练度培训,模拟临床实际医生培养,积累操作经验,并将反馈出的问题总结,对机器人进行迭代更新。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是:提供一种诊治主动脉缩窄大动物模型、其制作的材料和系统,以解决现有技术中建模时测量血管直径误差大、准确性低、手术创伤大,风险高,导致模型建立难度大且狭窄程度不可控的技术问题。

    2、为了实现上述目的,本发明采取了以下技术方案:

    3、本发明的第一方面,提供一种涤纶材料在制备用于制作主动脉缩窄大动物模型的产品中的应用,所述涤纶材料为编织的涤纶材料,所述应用包括:将所述涤纶材料制作为对大动物主动脉弓施行环缩术的环缩带;

    4、所述环缩带的制作过程包括:取长为4-8cm,宽为1~1.2cm的涤纶片,沿长边对折为两层,对折后宽度为5~6mm;用5-0prolene线每隔1cm缝合固定双层结构,并每隔1cm沿宽度画标示。

    5、本发明的第二方面,提供一种用于制作主动脉缩窄大动物模型的环缩带,所述环缩带的制作过程包括:取长为4-8cm,宽为1~1.2cm的涤纶片,沿长边对折为两层,对折后宽度为5~6mm;用5-0prolene线每隔1cm缝合固定双层结构,并每隔1cm沿宽度画标示。

    6、本发明的第三方面,提供一种用于制作主动脉缩窄大动物模型的系统,所述系统包括前述的环缩带,以及手术器械和测压导管。

    7、进一步地,所述系统为工具箱,所述工具箱内放置有涤纶材料或环缩带,以及手术器械和测压导管。

    8、本发明的第四方面,提供前述环缩带,或前述系统在制作主动脉缩窄大动物模型中的应用。

    9、本发明的第五方面,提供一种主动脉缩窄大动物模型在制备评价血管介入手术机器人的产品中的应用,所述主动脉缩窄大动物模型是利用前述环缩带,或前述系统所制作的主动脉缩窄大动物模型。

    10、本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:

    11、本发明利用一种编织的涤纶材料(涤纶片)制作而成的环缩带,对大动物(猪)主动脉弓施行环缩术;本发明所采用的编织涤纶材料具有良好的弹性(接近血管组织弹性)和延展度,利用该环缩带可通过微创的方法施行主动脉弓缩窄术,具有操作简单,创伤小,成功率高,能够准确控制狭窄程度的优点,所制作的大动物模型具有高度贴近人体主动脉狭窄病理模型的效果,其可以作为一种理想的病理模型应用于手术机器人的相关性能评价和研发中,对于进一步推动血管介入手术机器人的临床应用具有重要的意义。



    技术特征:

    1.一种涤纶材料在制备用于制作主动脉缩窄大动物模型的产品中的应用,其特征在于,所述涤纶材料为编织的涤纶材料,所述应用包括:将所述涤纶材料制作为对大动物主动脉弓施行环缩术的环缩带;

    2.一种用于制作主动脉缩窄大动物模型的环缩带,其特征在于,所述环缩带的制作过程包括:取长为4-8cm,宽为1~1.2cm的涤纶片,沿长边对折为两层,对折后宽度为5~6mm;用5-0prolene线每隔1cm缝合固定双层结构,并每隔1cm沿宽度画标示。

    3.一种用于制作主动脉缩窄大动物模型的系统,其特征在于,所述系统包括权利要求2所述的环缩带,以及手术器械和测压导管。

    4.如权利要求3所述的系统,其特征在于,所述系统为工具箱,所述工具箱内放置有编织涤纶材料或环缩带,以及手术器械和测压导管。

    5.权利要求2所述的环缩带,权利要求3或4所述的系统在制作主动脉缩窄大动物模型中的应用。

    6.一种主动脉缩窄大动物模型在制备评价心血管手术机器人的产品中的应用,其特征在于,所述主动脉缩窄大动物模型是利用权利要求2所述的环缩带,权利要求3或4所述的系统所制作的主动脉缩窄大动物模型。


    技术总结
    本发明公开了一种应用于心血管手术机器人诊疗评价的主动脉缩窄大动物模型、其制作的材料和系统。本发明的主动脉缩窄大动物模型是利用一种环缩带进行制作,所述环缩带由编织的涤纶材料(涤纶片)制作而成。本发明所采用的编织涤纶材料具有良好的弹性和延展度,利用该环缩带可通过微创的方法施行主动脉弓缩窄术,具有操作简单,创伤小,成功率高,能够准确控制狭窄程度的优点,所制作的大动物模型具有高度贴近人体主动脉狭窄病理模型的效果,其可以作为一种理想的病理模型应用于手术机器人的相关性能评价和研发中,对于进一步推动血管介入手术机器人的临床应用具有重要的意义。

    技术研发人员:潘常青,王晓舟,杨广中,高安柱,黄少平,石鑫
    受保护的技术使用者:上海市胸科医院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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