Construcción de fantasmas de gel balístico asequibles, duraderos y de fidelidad media para el entrenamiento de bloqueo nervioso guiado por ultrasonido
February 9th, 2024
Aquí, demostramos el diseño y la creación de cuatro fantomas de ultrasonido de gelatina balística personalizados para el entrenamiento de anestesia regional guiado por ultrasonido. Diseñamos los maniquíes utilizando software de diseño asistido por computadora, usamos modelos impresos en 3D para crear moldes de silicona y luego vertimos gel balístico derretido en los moldes para crear capas de tejido personalizadas.
Por lo tanto, aprovechamos la última tecnología, como el diseño asistido por computadora y la impresión 3D, para fabricar entrenadores de bloqueo nervioso personalizados, duraderos y guiados por ultrasonido con materiales de costo relativamente bajo. Al hacerlo, exploramos cuestiones relacionadas con la durabilidad y la rentabilidad de los entrenadores de bloqueo nervioso, al tiempo que maximizamos la fidelidad y la accesibilidad de estos entrenadores. En la actualidad, los educadores médicos y los centros de simulación deben pagar miles de dólares por entrenadores prácticos de bloqueo nervioso o ahorrar dinero utilizando materiales perecederos que se estropean rápidamente.
Nuestros entrenadores de bloqueo nervioso utilizan materiales asequibles que duran meses o años, todo mientras simulan la anatomía con mayor precisión que otros simuladores de bajo costo. Otros intentos de crear entrenadores caseros de bloqueo nervioso generalmente han involucrado materiales perecederos como la carne de animal, que se echa a perder rápidamente, o la gelatina casera, que desarrolla moho en cuestión de semanas, incluso con refrigeración. Nuestras zapatillas duran años con un mantenimiento mínimo y cuestan una fracción del precio de las zapatillas comerciales.
Estamos trabajando para desarrollar estos entrenadores de bloqueo nervioso para una variedad de otros procedimientos dentro del quirófano en una sala de emergencias. Además, estamos utilizando el seguimiento por infrarrojos en una variedad de opciones de software para registrar métricas sobre cómo los médicos realizan estos procedimientos, de modo que podamos analizar los resultados y tratar de correlacionarlos con el rendimiento clínico.
Visión general
Este estudio presenta el desarrollo de fantomes de ultrasonido personalizados de gelatina balística diseñados para el entrenamiento de anestesia regional guiada por ultrasonido. Utilizando tecnologías avanzadas como el diseño asistido por computadora e impresión 3D, los fantomes ofrecen una alternativa rentable y duradera a los entrenadores tradicionales de bloqueo nervioso.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Educación médica
- Entrenamiento de simulación
- Tecnología de ultrasonido
Antecedentes
- Los entrenadores tradicionales de bloqueo nervioso son caros y a menudo están hechos de materiales perecederos.
- Los simuladores de bajo costo existentes carecen de durabilidad y fidelidad anatómica.
- Existe una necesidad de herramientas de entrenamiento asequibles y duraderas en la educación médica.
- Los entrenadores caseros anteriores tienen limitaciones significativas, como el deterioro rápido.
Propósito del estudio
- Crear entrenadores de bloqueo nervioso guiados por ultrasonido duraderos y rentables.
- Mejorar la fidelidad y accesibilidad de las herramientas de entrenamiento para educadores médicos.
- Explorar la longevidad y el mantenimiento de estos entrenadores personalizados en comparación con las opciones tradicionales.
Métodos utilizados
- Utilización de software de diseño asistido por computadora para el diseño del fantome.
- Impresión 3D de modelos para crear moldes de silicona.
- Vertido de gel balístico fundido en moldes para formar capas de tejido.
- Evaluación de la durabilidad y rentabilidad de los entrenadores.
Principales resultados
- Los entrenadores personalizados están hechos de materiales asequibles que duran desde meses hasta años.
- Simulan la anatomía con mayor precisión que otros simuladores de bajo costo.
- Estos entrenadores requieren un mantenimiento mínimo en comparación con las alternativas perecederas.
- Cuestan significativamente menos que los entrenadores comerciales de bloqueo nervioso.
Conclusiones
- Los fantomes desarrollados proporcionan una solución viable para el entrenamiento de anestesia guiada por ultrasonido.
- Resuelven los problemas de costo y durabilidad en las herramientas de entrenamiento médico.
- Este enfoque puede mejorar la experiencia de entrenamiento para los profesionales médicos.
Preguntas frecuentes
Executive Industry Relevance
Durable, anatomically accurate ballistic gel phantoms enable scalable, reproducible simulation of ultrasound-guided nerve block procedures, reducing reliance on perishable or costly commercial models. This approach supports standardized skills assessment and training in translational research and device development environments. The method enhances predictive confidence in procedural simulation, supporting enterprise-level R&D and education initiatives.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables controlled simulation of tissue interfaces for device or procedural hypothesis testing.
- Supports mechanistic de-risking by providing reproducible anatomical models for iterative evaluation.
- Facilitates functional validation of imaging and intervention strategies in a standardized environment.
Screening & Assay Development
- Provides validated, reusable phantoms for consistent procedural training and device testing workflows.
- Enables quantitative assessment of imaging fidelity and intervention accuracy across batches.
- Supports assay standardization by minimizing biological variability and spoilage risk.
Translational & Preclinical Research
- Aligns simulated tissue planes and echogenicity with clinically relevant anatomical features.
- Enables continuity from benchtop device evaluation to preclinical procedural validation.
- Reduces translational risk by supporting reproducible, cost-effective model deployment.
Pipeline & Workflow Integration
These phantoms integrate into the discovery-to-preclinical continuum by providing a standardized platform for procedural simulation, device prototyping, and imaging validation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing for device-tissue interaction and procedural feasibility.
- Screening: Enables reproducible, quantitative evaluation of imaging and intervention workflows.
- Analytics: Provides consistent readouts for cross-condition comparison and performance benchmarking.
- Translational Research: Bridges benchtop simulation and preclinical procedural studies with anatomical fidelity.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, low-cost platform adaptable to multiple procedural and device R&D needs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in procedural simulation.
- Operational Value: Delivers durable, reusable models with minimal maintenance and high reproducibility.
- Strategic Value: Enables cost-effective, scalable training and device evaluation, supporting better go/no-go decisions.
- Portfolio Impact: Facilitates risk-adjusted prioritization of procedural and device development programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in CAD design, 3D printing, and procedural anatomy.
- Needs access to 3D printers, silicone molding materials, and ballistic gel supplies.
- Standardization of phantom design and assembly is critical for reproducibility across teams.
- Adaptation to new anatomical targets may require iterative design and validation.
- Phantom fidelity and durability depend on material quality and assembly precision.
