[发明专利]一种医用模拟呼吸系统

说明书

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及一种医用模拟呼吸系统。

背景技术

近年来肿瘤的发病率不断上升，尤以肺部肿瘤较为常见，它时时刻刻都在影响着人们的生活。但是目前的医疗技术还没有达到理想的标准，无法安全有效的治愈肿瘤疾病。

目前，治疗肿瘤的方法有多种，一般以放射治疗为主，放射治疗技术作为一种特殊的治疗方法，需要一个精确的三维立体定向框架，精确的确定治疗过程中肿瘤的位置，但是由于呼吸运动使肿瘤的精准定位和精准放射治疗成为难题。由于呼吸运动，在放射治疗过程中就会很容易使周围正常的组织和器官受到辐射。为了提高治疗的准确性，需要采取适当的措施对肿瘤的运动变化进行补偿，因此需要一种能够模拟人体呼吸的系统作为研究体表运动和肿瘤运动相关性的平台，来确定肿瘤的运动变化规律，从而提高治疗的准确性。

现有技术中虽然有一些相关呼吸运动的模型，但是大部分呼吸模拟器主要是功能上的模拟器，配合呼吸机工作的。比如Ue等人曾使用物理模型进行呼吸运动校正仿真，物理模型模型被放置在一个手推车上，人工控制沿着z轴的进行前后运动，来模拟PET在图像数据采集过程中肺部呼吸运动。但是这种物理模型方法需要人为操作的干预进行仿真，在实际使用中可靠性不高，也不是很方便。Qiao和Fitzpatrick等人的研究工作中曾应用过机械体模。这种机械体模虽然能够仿真不规则呼吸运动的刚性运动，但是其结果仍然是有局限性的，因为在这种仿真中只实现了对一维非变形运动的模拟。另外，这种技术所需的花费较高也是它的缺点之一。还有一些模型虽然能够模拟呼吸运动但是只有呼吸运动的模拟，并没有涉及到肿瘤运动的模拟，而治疗过程中呼吸运动与肿瘤的运动是密切相关的，因此有必要设计出一种更符合实际情况的模型，应用到医疗技术领域中去。

与本发明相似的一款产品是动态解剖呼吸的人体模型，该模型与本发明的区别，本发明相对该模型的优势，该模型是基于奥尔德森放射治疗(ART)的动态呼吸体模(TBP)。其软组织材料中的呼吸系统是细化为ART幻影相同的弹性材料，弹性肺部有现实的呼吸密度。呼吸系统的人体模型是一个复杂的塑料仿真人形躯干包括肺，胸腔/胸壁骨，皮肤和子真皮，并且包含在肺部独立移动的肿瘤。通过应用编程实现增加和减少空气压力，从而实现假体肺填补空气复制人体肺功能。通过编程可以实现1厘米多的扩胸运动。随着肺部的膨胀和收缩，模拟胸腔骨骼前部的运动和外侧皮肤表面的变化。通过独立编程的应用程序驱动气动执行器运动，从而实现一个肺部的目标运动。模型的材料和组合物被设计成是一个人的胸廓的物理形式和对放射线图像属性的仿真。呼吸相控的呼吸CT检查表明，它可以模拟人的胸部运动。但是该模型中肿瘤一般是独立运动的，与人体的呼吸运动不存在相关性。

因此，鉴于以上问题，有必要提出一种新型的医用模拟呼吸系统，简化模拟系统的结构，精确肿瘤的位置，提高系统的可靠性，能够模拟人体呼吸时胸腔和肺部肿瘤的运动变化，实现两者的运动的相关性，操作方便，有效降低实验成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种医用模拟呼吸系统，有效简化了模拟系统的结构，同时可精确肿瘤的位置，提高系统的可靠性，能够模拟人体呼吸时胸腔和肺部肿瘤的运动变化，实现两者的运动的相关性，操作方便，有效降低实验成本，在科学研究领域和医疗技术领域具有很高的应用价值。

根据本发明的目的提出的一种医用模拟呼吸系统，包括分别代表胸部与背部的上基座与下基座，所述上下基座相互拼接配合，所述系统内部设置有肿瘤模型，所述肿瘤模型两端分别通过弹性部件连接上、下基座，所述系统内部还设置有驱动装置，所述驱动装置固定于所述下基座上并运转推动上基座上下移动模拟呼吸运动，弹性部件随上基座的上下移动产生伸缩变换，从而带动肿瘤模型随上基座运行。

优选的，所述驱动装置包括驱动电机与凸轮机构，所述上基座上固定设置有连接部件，所述凸轮机构与所述连接部件配合运转，通过凸轮机构的转动带动连接部件逐步上移与下落。

优选的，所述凸轮机构包括椭圆盘，所述连接部件一端设置有滚珠，所述滚珠与所述椭圆盘相接触，并随椭圆盘的转动驱动连接部件上下移动。

优选的，所述驱动电机的输出端设置有进行动力传递及转速调整的传动机构，所述凸轮机构固定于所述传动机构的输出轴上，随输出轴同步运转。

优选的，所述传动机构为带传动或链传动或齿轮传动。

优选的，所述下基座上固定设置有支架，所述传动机构的输出轴转动固定于所述支架上。