Bau erschwinglicher, langlebiger ballistischer Gelphantome mit mittlerer Wiedergabetreue für das ultraschallgesteuerte Training von Nervenblockaden
9. Februar 2024
Hier demonstrieren wir das Design und die Herstellung von vier kundenspezifischen ballistischen Gelatine-Ultraschallphantomen für das ultraschallgesteuerte Regionalanästhesietraining. Wir entwarfen die Phantome mit computergestützter Designsoftware, verwendeten 3D-gedruckte Modelle, um Silikonformen zu erstellen, und gossen dann geschmolzenes ballistisches Gel in die Formen, um benutzerdefinierte Gewebeschichten zu erstellen.
Deshalb haben wir die neuesten Technologien wie computergestütztes Design und 3D-Druck genutzt, um maßgeschneiderte, langlebige, ultraschallgesteuerte Nervenblocktrainer mit relativ kostengünstigen Materialien herzustellen. Dabei untersuchten wir Fragen zur Haltbarkeit und Kosteneffizienz von Nervenblocktrainern bei gleichzeitiger Maximierung der Wiedergabetreue und Zugänglichkeit dieser Trainer. Derzeit müssen medizinische Ausbilder und Simulationszentren entweder Tausende von Dollar für praktische Trainer für Nervenblockaden bezahlen oder Geld sparen, indem sie verderbliche Materialien verwenden, die schnell verderben.
Unsere Nervenblocktrainer verwenden erschwingliche Materialien, die Monate bis Jahre halten und gleichzeitig die Anatomie genauer simulieren als andere kostengünstige Simulatoren. Andere Versuche, hausgemachte Nervenblocktrainer herzustellen, betrafen in der Regel verderbliche Materialien wie tierisches Fleisch, das schnell verdirbt, oder hausgemachte Gelatine, die selbst im Kühlschrank innerhalb von Wochen Schimmel bildet. Unsere Trainer halten jahrelang mit minimalem Wartungsaufwand und kosten einen Bruchteil des Preises kommerzieller Trainer.
Wir arbeiten daran, diese Nervenblockadetrainer für eine Vielzahl anderer Eingriffe im Operationssaal in einer Notaufnahme zu entwickeln. Darüber hinaus verwenden wir Infrarot-Tracking in einer Vielzahl von Softwareoptionen, um Metriken darüber aufzuzeichnen, wie Ärzte diese Verfahren durchführen, damit wir die Ergebnisse analysieren und versuchen können, sie mit der klinischen Leistung zu korrelieren.
Übersicht
Diese Studie stellt die Entwicklung maßgeschneiderter Ultraschall-Phantome aus Ballistikgelatin für das Training der ultraschallgesteuerten regionalen Anästhesie vor. Mithilfe fortschrittlicher Technologien wie des computergestützten Designs und des 3D-Drucks bieten die Phantome eine kostengünstige und langlebige Alternative zu herkömmlichen Trainingsmodellen für Nervenblockaden.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Medizinische Ausbildung
- Simulationstraining
- Ultraschalltechnologie
Hintergrund
- Herkömmliche Nervenblockade-Trainingsmodelle sind teuer und häufig aus verderblichen Materialien hergestellt.
- Bereits verfügbare kostengünstige Simulatoren weisen eine geringe Haltbarkeit und ungenaue anatomische Abbildung auf.
- Es besteht ein Bedarf an erschwinglichen, langlebigen Trainingswerkzeugen in der medizinischen Ausbildung.
- Frühere selbstgebaute Trainingsmodelle haben erhebliche Einschränkungen, wie beispielsweise eine schnelle Verderblichkeit.
Zweck der Studie
- Herstellung langlebiger und kostengünstiger Trainingsmodelle für ultraschallgeführte Nervenblockaden.
- Verbesserung der Realitätsnähe und Zugänglichkeit der Ausbildungswerkzeuge für medizinische Lehrende.
- Untersuchung der Haltbarkeit und Wartung dieser maßgeschneiderten Trainingsmodelle im Vergleich zu herkömmlichen Alternativen.
Verwendete Methoden
- Nutzung von Computer-Aided-Design-Software zur Phantomgestaltung.
- 3D-Druck von Modellen zur Herstellung von Silikonformen.
- Eingegossenes geschmolzenes Ballistikgel in Formen, um Gewebeschichten zu erzeugen.
- Beurteilung der Haltbarkeit und Kosten-Nutzen-Verhältnis der Trainingsmodelle.
Hauptergebnisse
- Die individuell anfertigbaren Trainingsgeräte bestehen aus kostengünstigen Materialien, die mehrere Monate bis Jahre lang halten.
- Sie simulieren die Anatomie genauer als andere preisgünstige Simulatoren.
- Diese Trainingsgeräte erfordern im Vergleich zu verderblichen Alternativen nur geringe Wartung.
- Sie sind erheblich günstiger als kommerzielle Nervenblockade-Trainingsgeräte.
Schlussfolgerungen
- Die entwickelten Phantome bieten eine gangbare Lösung für die Ausbildung in ultraschallgeführter Anästhesie.
- Sie beheben die Probleme von Kosten und Haltbarkeit bei medizinischen Ausbildungswerkzeugen.
- Dieser Ansatz kann das Ausbildungserlebnis für medizinisches Fachpersonal verbessern.
Häufig gestellte Fragen
Ausführliche Bedeutung für die Industrie
Langlebige, anatomisch präzise ballistische Gel-Phantome ermöglichen eine skalierbare und reproduzierbare Simulation von ultraschallgeführten Nervenblockade-Verfahren und verringern so die Abhängigkeit von verderblichen oder kostspieligen kommerziellen Modellen. Dieser Ansatz unterstützt standardisierte Fertigkeitsbewertungen und Schulungen in der translationsmedizinischen Forschung sowie in der Geräteentwicklung. Die Methode erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Prozedursimulation und fördert unternehmensweite Forschungs- und Entwicklungs- sowie Bildungsinitiativen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die kontrollierte Simulation von Gewebegrenzflächen zur Hypothesenprüfung von Geräten oder Verfahren.
- Unterstützt die mechanistische Risikominderung, indem sie reproduzierbare anatomische Modelle für die iterative Bewertung bereitstellt.
- Erleichtert die funktionelle Validierung von Bildgebungs- und Interventionsstrategien in einem standardisierten Umfeld.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bietet validierte, wiederverwendbare Phantome für konsistente Schulungsabläufe und Tests von Geräten.
- Ermöglicht die quantitative Beurteilung der Bildqualität und Genauigkeit von Eingriffen über Chargen hinweg.
- Unterstützt die Standardisierung von Assays, indem biologische Variabilität und Verderbungsrisiken minimiert werden.
Translationale und präklinische Forschung
- Stellt simulierte Gewebeebenen und Echogenität auf klinisch relevante anatomische Merkmale ab.
- Ermöglicht einen nahtlosen Übergang von der gerätetechnischen Bewertung am Prüfstand zur präklinischen Verfahrensvalidierung.
- Verringert das translationsbedingte Risiko, indem sie die reproduzierbare und kosteneffiziente Anwendung von Modellen unterstützt.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Phantome integrieren sich in den Übergang von der Entdeckung zur präklinischen Phase, indem sie eine standardisierte Plattform für die prozedurale Simulation, das Prototyping von Geräten und die Validierung von Bildgebungsverfahren bereitstellen.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung für Wechselwirkungen zwischen Gerät und Gewebe sowie die Überprüfung der Verfahrensdurchführbarkeit.
- Screening: Ermöglicht die reproduzierbare, quantitative Bewertung von Bildgebungs- und Interventionsabläufen.
- Analytik: Liefert konsistente Ergebnisse für den Vergleich zwischen verschiedenen Bedingungen und zur Leistungsbewertung.
- Translationale Forschung: Verbindet Laborsimulationen und präklinische Verfahrensstudien mit anatomischer Genauigkeit.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Bietet eine skalierbare, kostengünstige Plattform, die an verschiedene Anforderungen in der Verfahrens- und Geräteentwicklung angepasst werden kann.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Mehrdeutigkeiten bei der prozeduralen Simulation.
- Operationaler Wert: Bietet langlebige, wiederverwendbare Modelle mit geringem Wartungsaufwand und hoher Reproduzierbarkeit.
- Strategischer Wert: Ermöglicht kosteneffiziente, skalierbare Schulungen und Gerätebewertungen und unterstützt fundiertere Go/No-Go-Entscheidungen.
- Portfolio-Wirkung: Erleichtert die risikoadjustierte Priorisierung von Entwicklungsprogrammen für Verfahren und Geräte.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in CAD-Konstruktion, 3D-Druck und prozeduraler Anatomie.
- Benötigt Zugang zu 3D-Druckern, Materialien für Silikonformen und Ballistiggel-Bestandteilen.
- Die Standardisierung von Phantomdesign und -montage ist entscheidend für die Reproduzierbarkeit zwischen verschiedenen Teams.
- Die Anpassung an neue anatomische Zielstrukturen kann eine iterative Konstruktion und Validierung erfordern.
- Die Genauigkeit und Haltbarkeit der Phantome hängt von der Materialqualität und der Präzision der Montage ab.
