Name: Creazione di un trainer di posizionamento della linea intraossea ad alta fedeltà, a basso costo tramite stampa 3D (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-08-17T12:40:00.000+00:00
Duration: 11 min 45 s
Description: Scopri come creare trainer procedurali ad alta fedeltà tramite stampa 3D da scansioni TC. Questo metodo consente modelli anatomici realistici e riutilizzabili per l'addestramento sicuro delle competenze cliniche.

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Il finanziamento per questo progetto è stato fornito esclusivamente da risorse istituzionali o dipartimentali.

NOTA: Il comitato di revisione istituzionale del centro medico dell'Università del Nebraska ha stabilito che il nostro studio non costituiva una ricerca su soggetti umani. L'IRB locale ha ottenuto l'approvazione etica e la rinuncia al consenso informato. L'anonimizzazione completa dei dati di imaging è stata eseguita prima dell'analisi secondo il protocollo di de-identificazione dell'ospedale.
1. Dati
<ol><li>Ottenere una scansione TC che cattura l'anatomia di interesse per il trainer di attività pianificato. Fare attenzione a prendere in considerazione i limiti del volume di lavoro della stampante 3D utilizzata e i punti di riferimento richiesti per le fasi procedurali.</li>
	<li>Se la scansione viene ottenuta in formato DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), convertirla in un formato NiFTi)15 (.nii) della Neuroimaging Informatics Technology Initiative.</li>
</ol>2. Segmentazione
<ol><li>Utilizzare il software 3D Slicer (http://www.slicer.org) per segmentare le immagini CT. Importare il file NIfTi dal passaggio 1.2 in 3D Slicer.</li>
	<li>Selezionare il modulo Editor segmenti per generare i segmenti necessari per modellare il trainer.<ol><li>Aggiungi un segmento per i componenti 1) Bone e 2) Tissue del task trainer. NOTA: lo sviluppo di alcuni trainer, come quelli utilizzati per addestrare l'inserimento del tubo toracico, può richiedere segmenti aggiuntivi.</li>
		<li>Selezionare il segmento 1) Osso. Utilizzando l'effetto soglia , modificate l'intervallo di intensità fino a quando l'intervallo "finestra" definito identifica il componente osseo di interesse. NOTA: Per i segmenti ossei l'intervallo usuale è compreso tra 100 e 175 HU (unità di Hounsfield) al valore massimo disponibile e per il tessuto, che è tipicamente -256 HU al massimo disponibile.</li>
		<li>Utilizzare la funzione Soglia per evidenziare il componente 1) Osso e applicarlo alla scansione utilizzando il comando Applica .</li>
		<li>Utilizzare la funzione Forbici per rimuovere tutte le aree della scansione non necessarie per creare il trainer delle attività. Prestare attenzione per assicurarsi che lo spazio del midollo osseo rimanga vuoto per gli allenatori IO. NOTA: Questo passaggio è la prima riduzione del segmento di interesse alle dimensioni desiderate del trainer. I limiti del volume di costruzione della stampante 3D da utilizzare dovrebbero essere considerati qui; tuttavia il segmento può essere ulteriormente ridotto nella sezione 3.</li>
	</ol></li>
	<li>Ripetere i passaggi 2.2.1-2.2.4 per la componente 2) Tessuto.</li>
	<li>Utilizzo del modulo Segmentazioni ; esportare ogni componente come file STL.</li>
</ol>3.3D Modellazione
<ol><li>Utilizzare AutoDesk Meshmixer per ritagliare ulteriormente i segmenti 3D e ridurre la risoluzione di ciascun segmento, in termini di numero di elementi geometrici, per prestazioni ottimali all'interno di Fusion360.<ol><li>Verificate che i file STL importati abbiano l'orientamento normale del triangolo corretto. Assicuratevi che le normali di ciascun triangolo puntino nella direzione della superficie esterna della mesh. Se l'orientamento del triangolo non è corretto, invertite la normale del triangolo eseguendo il comando Seleziona | Modificare | Selezionare la funzione Tutti e quindi selezionare | Modifica | Funzione Inverti normali .</li>
		<li>Eliminare le strutture indesiderate (ad esempio, segmenti indesiderati di tessuto o vascolarizzazione catturati dalla TC a causa dell'uso del contrasto) dei segmenti STL importati e perfezionare i modelli necessari per creare il trainer delle attività. Per perfezionare il modello rimuovendo le strutture indesiderate all'interno dei segmenti che potrebbero essere state inavvertitamente incluse nell'intervallo di soglia del segmento esportato, utilizzate l'operazione Seleziona (Select ), selezionate i triangoli sulle strutture indesiderate, quindi Modifica | Scartare.</li>
		<li>Seguendo la versione 3.1.2, utilizzare il | Modifica Strumento Taglio piano per ritagliare il modello in modo che rientri nei limiti del volume di costruzione della stampante 3D. Per ridurre il sovraccarico computazionale dovuto all'eccessiva risoluzione geometrica, ridurre il numero di triangoli utilizzati per definire il modello per consentire prestazioni ottimali in Fusion360. Fare clic su Seleziona, fare doppio clic in un punto qualsiasi della mesh per selezionare l'intera trama, quindi su Modifica | Ridurre. Per ridurre l'obiettivo, ridurre a un budget triangolare inferiore a circa 10.000 facce. NOTA: la stampante attualmente utilizzata dagli autori ha un volume di costruzione massimo di 250 x 210 x 210 mm; In questo modo il modello è stato tagliato a una lunghezza massima dell'asse lungo di 220-230 mm per consentire allo stampo di adattarsi al volume di costruzione della stampante. Il volume di costruzione della stampante dovrebbe dettare la lunghezza dell'asse lungo rendendo il modello più corto di circa 20-30 mm. La geometria può essere facilmente ridotta a ~ 10K triangoli senza perdita di dettagli clinicamente rilevanti per sviluppare istruttori di attività ad alta fedeltà.</li>
		<li>Eliminate o riducete i fori e le irregolarità della superficie con lo strumento Seleziona. Una volta selezionati i triangoli della mesh attorno al difetto, utilizzare il comando Seleziona | Modifica| Cancella e riempi per migliorare i fori superficiali e le irregolarità. Esportare e salvare i modelli finiti utilizzando il tipo di file STL. NOTA: La superficie esterna dell'osso bersaglio per i formatori della linea interossea richiede una chiusura completa; In caso contrario, il mezzo di tessuto fuso entrerà nello spazio del midollo e degraderà le prestazioni del task trainer.</li>
	</ol></li>
	<li>Utilizzare AutoDesk Fusion360 e importare i modelli ossei e tissutali aggiungendo . File STL nell'area di lavoro come mesh utilizzando il | Inserisci Inserisci mesh , comando.<ol><li>Convertire le mesh importate in solidi BRep disattivando la timeline di Fusion360 e riducendo il numero di triangoli nella mesh di destinazione a <10.000.Selezionare il corpo mesh importato e fare clic con il pulsante destro del mouse. Scegliete l'opzione Mesh to BRep . Dopo che le mesh sono state convertite in solidi BReps, riprendere la sequenza temporale di Fusion360.</li>
		<li>Modificate il solido per creare lo stampo del Task Trainer dividendo il solido rettangolare lungo l'asse lungo del BRep del tessuto. NOTA: lo stampo viene creato attorno al BRep del tessuto utilizzando la feature di sketch per creare un cubo o un solido rettangolare che comprende il solido di tessuto. La dimensione dello stampo deve essere modificata per soddisfare il volume massimo di costruzione della stampante 3D selezionata. Poiché lo stampo è diviso in due, la dimensione più lunga stampata potrebbe non essere la dimensione più grande dello stampo finale quando vengono uniti.</li>
		<li>Selezionare 2-3 posizioni per i perni di supporto e posizionare i componenti del gruppo di assiemi predefiniti per fissare le ossa del formatore di attività. Assicurarsi che le posizioni selezionate per i perni di supporto abbiano un'ampia struttura di supporto nell'osso attorno alla testa del perno. NOTA: L'osso attorno alla testa del perno selezionato non deve essere perfettamente uniforme poiché il gruppo di assemblaggio contiene anche una solida struttura di supporto cilindrica, che verrà fusa con l'osso. Questa struttura supporta adeguatamente la testa del perno e preserva il corretto posizionamento anatomico delle ossa all'interno del supporto tissutale.</li>
		<li>Importare e posizionare un tappo osseo sullo spazio del midollo aperto del BRep osseo per impedire ai media tissutali di entrare nello spazio del midollo e impedire al midollo osseo simulato di drenare.</li>
		<li>Generare un'apertura (tipicamente 4-6 cm di diametro) attraverso gli stampi nello spazio rappresentato dal solido Tissue BRep per consentire il versamento del mezzo di tessuto liquido nello stampo.</li>
		<li>Una volta posizionati i componenti dei gruppi di assiemi predefiniti in modo da fissare le ossa nello spazio, eseguite le funzioni di combinazione booleana per aggiungere o tagliare i vari gruppi di assiemi nei modelli.<ol><li>Eseguire un mirror degli oggetti prima del punto 3.2.6 per creare il trainer delle attività per il lato omolaterale. Ripetere i passaggi 3.2.3-3.2.5 prima del punto 3.2.6.</li>
		</ol></li>
		<li>Esportare i componenti finali per la stampa. Selezionare il corpo desiderato all'interno dell'area di lavoro e generare un file STL facendo clic con il pulsante destro del mouse | Salva come STL.</li>
	</ol></li>
</ol>4.3D Stampa
<ol><li>Utilizzando Simplify 3D, posizionare il file STL sul piano della stampante 3D in modo che il programma di slicing possa generare il codice GCODE necessario per stampare l'elemento. Stampare i componenti con il filamento multimediale della stampante 3D all'acido polilattico (PLA) utilizzando un ugello da 0,4 mm a una temperatura di fine caldo di 210 °C. Assicurati che le impostazioni utilizzino 4 strati superiore e inferiore e 3 gusci perimetrali.</li>
	<li>Orientare le ossa verticalmente per ridurre al minimo il materiale di supporto richiesto all'interno della cavità del midollo. Stampare utilizzando una zattera, altezza dello strato di 0,2 mm, riempimento al 20% e materiale di supporto completo (dal piano di stampa e all'interno della stampa). Quando si stampano gli stampi di tessuto, orientare i componenti dello stampo con la superficie del tessuto rivolta verso l'alto. Stampa gli stampi in tessuto senza zattera, altezza dello strato di 0,3 mm, riempimento del 15% e materiale di supporto completo.</li>
	<li>Disporre i perni di supporto e altri componenti per ridurre al minimo il materiale di supporto: stampare tutte le parti di supporto del perno con una zattera, un'altezza dello strato di 0,2 mm e un riempimento del 20%. Stampare i componenti filettati senza materiale di supporto a una velocità ridotta, per massimizzare la fedeltà delle strutture filettate.</li>
	<li>Una volta selezionati i parametri di ciascun componente, preparare ed esportare il file GCODE generato da Simplify 3D su una scheda SD. Utilizzando una Prusa i3 MK3, selezionare il file GCODE salvato dalla scheda SD e stampare con un filamento di supporto per stampante 3D PLA da 1,75 mm.</li>
</ol>5. Assemblaggio
<ol><li>Preparare il mezzo tissutale. NOTA: l'attuale livello di padronanza delle abilità del tirocinante può determinare se è necessario un supporto tissutale opaco o trasparente. Il mezzo trasparente consente al tirocinante di monitorare visivamente i propri progressi durante l'inserimento dell'IO e identificare più facilmente i punti di riferimento ossei, mentre il mezzo opaco simula meglio l'esperienza clinica reale.<ol><li>Misurare i seguenti componenti da utilizzare per creare i terreni di tessuto e mettere da parte (queste quantità possono essere scalate secondo necessità) 260 g di gelatina non aromatizzata; se necessario, 140 g di fibra di buccia di psillio finemente macinata, aromatizzata all'arancia, senza zucchero (omettere questo passaggio per creare un mezzo trasparente); 42 g di clorexidina al 4% p/v. NOTA: La fibra di buccia di psillio può essere utilizzata per creare un mezzo opaco. Questo componente deve essere aggiunto immediatamente dopo la gelatina se si desidera un mezzo opaco16.</li>
		<li>Riscaldare 1000 ml di acqua (il rubinetto è accettabile) a 85 °C.Aggiungere l'acqua in un contenitore di miscelazione più volte più grande del volume degli ingredienti, ad esempio un secchio da 18,9 litri.<ol><li>Mentre si mescola vigorosamente la soluzione di terreno tissutale, aggiungere la gelatina, la fibra di buccia di psillio e la soluzione di clorexidina all'acqua, in ordine, e attendere prima di aggiungere l'ingrediente successivo dopo che il precedente è stato incorporato. NOTA: Non aggiungere fibra di buccia di psillio se si rende trasparente il mezzo.</li>
		</ol></li>
		<li>Riscaldare la miscela a bagnomaria a 71 °C per un minimo di 4 ore per consentire alle bolle di dissiparsi dalla soluzione. Posizionare direttamente il contenitore di miscelazione nel bagno di acqua calda o trasferire la miscela in un contenitore separato, ad esempio sacchetti di plastica.</li>
		<li>Preparare il mezzo di tessuto per il versamento nello stampo assemblato. Assicurarsi che la miscela sia omogenea e fluida. Mantenere la temperatura della miscela a 46 °C. NOTA: Se il mezzo di tessuto non è immediatamente necessario, può essere conservato a 4 °C o -20 °C all'interno di un contenitore fino al momento del bisogno.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparare la soluzione simulata di midollo osseo. NOTA: La soluzione simulata di midollo osseo può essere preparata in anticipo e conservata in un contenitore coperto a temperatura ambiente fino al momento dell'uso.<ol><li>Misurare e mescolare accuratamente 100 g di acqua fredda (il rubinetto va bene); 100 g di gel per ultrasuoni; e 5 ml di colorante alimentare rosso (opzionale, utilizzato per migliorare la simulazione). Assicurarsi che il prodotto finale sia denso ma abbastanza fluido da trasferirsi rapidamente.</li>
	</ol></li>
	<li>Fissare l'osso sul fondo dello stampo e assemblare lo stampo.<ol><li>Spruzzare ogni lato delle superfici interne dello stampo con un agente distaccante non a base di silicone, come uno spray da cucina antiaderente. Fissare l'osso utilizzando i perni di supporto per mantenere la posizione corretta all'interno dello spazio tissutale. Fissare le ossa / perni sul fondo dello stampo.</li>
		<li>Allineare la parte superiore dello stampo alla parte inferiore e fissare insieme le due metà dello stampo. Verificare che il tappo osseo sia in posizione per impedire al terreno di tessuto di entrare nello spazio del midollo durante il versamento.</li>
	</ol></li>
	<li>Posizionare lo stampo in modo che l'apertura sia rivolta verso l'alto e versare il mezzo di tessuto a 46 °C nella cavità dello stampo. Rimediare a qualsiasi perdita del mezzo di tessuto dallo stampo utilizzando un contenitore di spolverino d'aria rovesciato spruzzando direttamente il mezzo di tessuto caldo con il contenitore per raffreddarlo rapidamente. Trasferire lo stampo riempito in un frigorifero a 4 °C per almeno 6 ore o fino a quando il mezzo di tessuto non si è stabilizzato.</li>
	<li>Smontare lo stampo e rimuovere il trainer e i perni di supporto. Rimuovere il tappo osseo, riempire lo spazio del midollo con il "midollo osseo" simulato creato in 5.2 e sostituire il tappo osseo. Posizionare i trainer in un sacchetto di plastica e conservare l'assemblaggio a 4 °C o -20 °C fino al momento necessario per l'allenamento.</li>
</ol>6. Formazione dei compiti
<ol><li>Rimuovere il trainer di attività dalla conservazione e lasciarlo raggiungere la temperatura ambiente. Se non è già sul posto, aggiungere materiale midollare simulato dal passaggio 5.2 per istruzione in 5.5. NOTA: Consentire al trainer di riscaldarsi a temperatura ambiente migliora l'esperienza di simulazione.</li>
	<li>Esegui la formazione sui formatori delle attività. Istruire i tirocinanti a posizionare aghi IO (Figura 2A) e aspirare il midollo osseo simulato (Figura 2B) secondo i normali passaggi del posizionamento della linea IO.</li>
	<li>Dopo l'allenamento, smontare i formatori per recuperare il tessuto, il mezzo e le ossa. NOTA: Dopo la manipolazione, le ossa del trainer IO avranno fori creati dall'inserimento della cannula della linea IO. Questi fori possono essere riempiti con PLA utilizzando una penna per stampante 3D portatile, o in alternativa le ossa possono essere scartate.</li>
	<li>Rimontare e riutilizzare i materiali rigenerati per l'addestramento successivo come da sezione 5.In alternativa, fondere il mezzo di tessuto verso il basso, recuperare secondo 5.1.4 e conservare a 4 °C o -20 °C, se non immediatamente necessario.</li>
</ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

In questo protocollo descriviamo in dettaglio il processo di sviluppo di un task trainer 3D per addestrare la procedura raramente eseguita e salvavita del posizionamento della linea IO. Questo protocollo autoguidato utilizza la stampa 3D per produrre la maggior parte delle strutture del modello, mentre il resto dei componenti utilizzati per assemblare il trainer sono materiali onnipresenti, facilmente ottenibili e non tossici che possono essere recuperati e riutilizzati. Il trainer di attività 3D è a basso costo e richie...

La competenza di cura del paziente delle abilità procedurali è una componente fondamentale per lo sviluppo di tirocinanti in ambienti sanitari civili e militari 1,2. Lo sviluppo delle competenze procedurali è particolarmente importante per le specialità ad alta intensità di procedure come l'anestesiologia3 e il personale medico in prima linea. I formatori di compiti possono essere utilizzati per provare numerose procedure con livelli di abilità che vanno da quelli di uno studente di medicina del primo anno o di un tecnico medico a un residente o borsista senior. Mentre molte procedure mediche richiedono una formazione significativa per essere completate, il compito qui presentato - posizionamento di una linea interossea (IO) - è semplice e richiede meno abilità tecniche. Il posizionamento di successo di una linea IO può essere realizzato dopo un periodo relativamente breve di formazione. L'uso della simulazione durante la formazione medica, che include l'uso di istruttori di compiti, è riconosciuto come uno strumento per acquisire competenze tecnico-procedurali attraverso la ripetizione e la prova di una procedura clinica in un ambiente sicuro e a basso stress, prima di eseguire definitivamente la procedura sui pazienti 2,4,5.
Comprensibilmente, la formazione alla simulazione in ambienti di educazione medica è diventata ampiamente accettata e sembra essere un pilastro, nonostante la scarsità di dati riguardanti qualsiasi impatto sugli esiti dei pazienti 6,7. Inoltre, recenti pubblicazioni dimostrano che la simulazione migliora le prestazioni del team e i risultati dei pazienti come risultato di migliori dinamiche di squadra e processi decisionali. Tuttavia, ci sono pochi dati che suggeriscono che la simulazione migliori il tempo o il tasso di successo per eseguire procedure critiche e salvavita 8,9 suggerendo che la simulazione è complessa e sfaccettata nella formazione degli operatori sanitari. Nei pazienti in cui l'accesso endovenoso standard non è possibile o indicato, il posizionamento della linea IO può essere utilizzato per ottenere rapidamente l'accesso vascolare, richiedendo competenze minime. L'esecuzione tempestiva e di successo di questa procedura è fondamentale, in particolare nell'ambiente perioperatorio o in uno scenario traumatico10,11,12. Poiché il posizionamento della linea IO è una procedura eseguita raramente nell'area perioperatoria e può essere una procedura salvavita, la formazione in un ambiente non clinico è fondamentale. Un trainer anatomicamente accurato specifico per il posizionamento della linea IO è uno strumento ideale per offrire una frequenza di formazione prevedibile e lo sviluppo delle competenze per questa procedura.
Sebbene ampiamente utilizzati, i formatori di attività commerciali attualmente disponibili soffrono di diversi inconvenienti significativi. In primo luogo, i task trainer che consentono più tentativi di una procedura sono costosi, non solo per l'acquisto iniziale del task trainer, ma anche per il rifornimento delle parti sostituibili come i cerotti di pelle in silicone. Il risultato è spesso la sostituzione rara delle parti, lasciando punti di riferimento importanti che forniscono al tirocinante un'esperienza di formazione non ottimale; I pazienti non verranno pre-contrassegnati dove si dovrebbe fare la procedura. Un altro svantaggio è che l'alto costo dei task trainer tradizionali può comportare un accesso limitato da parte degli utenti quando i dispositivi sono "bloccati" in posizioni di archiviazione protette per prevenire perdite o danni ai dispositivi. Il risultato è che richiedere più rigorosamente e meno tempo di pratica programmato disponibile, limitarne l'utilizzo può sicuramente rendere difficili gli allenamenti non programmati. Infine, la maggior parte degli allenatori sono considerati a bassa fedeltà 5,13,14 e usano solo anatomia rappresentativa, portando potenzialmente a uno sviluppo inappropriato delle abilità psicomotorie o cicatrici da allenamento. I formatori a bassa fedeltà rendono anche molto difficile la valutazione approfondita dell'acquisizione, della padronanza e del degrado delle abilità, poiché l'addestramento su un dispositivo a bassa fedeltà potrebbe non imitare adeguatamente la procedura del mondo reale.
L'anatomia rappresentativa impedisce inoltre la corretta valutazione dell'acquisizione e della padronanza delle capacità psicomotorie. Inoltre, valutare il trasferimento delle abilità psicomotorie tra ambienti medici simulati alla cura del paziente diventa quasi impossibile se alcune delle abilità psicomotorie non si riflettono nel compito clinico. Ciò si traduce nella prevenzione del consenso sulla capacità della simulazione medica e della formazione di influenzare i risultati dei pazienti. Per superare le sfide in termini di costi, precisione anatomica e accesso, abbiamo sviluppato un trainer di attività IO line a basso costo e ad alta fedeltà. Il trainer è progettato a partire dalla scansione TC di un paziente reale, con conseguente anatomia accurata (Figura 1). I materiali utilizzati sono onnipresenti e facili da ottenere, con componenti relativamente facili da recuperare. Rispetto a molti altri formatori disponibili in commercio, il costo modesto del design del trainer di attività qui descritto riduce drasticamente il desiderio di sequestrare i formatori in un luogo meno accessibile e protetto e rende possibili più ripetizioni senza punti di riferimento principali.

<table><tbody><tr><td>Filamento per stampante 3D, acido polilattico (PLA), 1,75 mm</td><td>N/A / Hatchbox</td><td></td><td>Base per la stampa 3D di stampi, strutture ossee e stampante 3D hardware per ossa/stampi</td></tr><tr><td>, Original Prusa i3 MK3</td><td>Prusa</td><td></td><td>Per stampare stampi, strutture ossee e bulloni hardware per ossa</td></tr>/<tr><td>stampi, testa piatta/svasata o rotonda, testa piatta/svasata o rotonda, varie lunghezze</td><td>N/A</td><td></td><td>Ferramenta utilizzata per tenere insieme le metà dell'involucro dello stampo durante la colata</td></tr><tr><td>Secchio, 5 galloni, plastica</td><td>N/A</td><td></td><td>Per trattenere i terreni in tessuto durante la preparazione</td></tr><tr><td>dei terreni clorexidina, soluzione al 4% con</td><td></td><td></td> v <td>Additivo animicrobico per trapano per terreni tissutali</td></tr><tr><td>, mandrino domestico da 3/8'</td><td>N/A</td><td></td><td>Per mescolare i terreni in tessuto durante la preparazione</td></tr><tr><td>dei terreni colorante alimentare, rosso (opzionale)</td><td>N/A</td><td></td><td>Additivo colorante per gelatina di midollo osseo</td></tr><tr><td>simulata, non aromatizzata</td><td>Knox</td><td></td> Base per dadi esagonali <td>per terreni tissutali</td></tr><tr><td>, 1/4"</td><td>N/A</td><td></td><td>Hardware utilizzato per tenere insieme le metà dell'involucro dello stampo durante la colata</td></tr><tr><td>Spray da cucina antiaderente</td><td>N/A</td><td></td> Sacchetti di plastica per <td>distaccanti per stampi</td></tr><tr><td>, chiusura lampo</td><td>Chiusura lampo</td><td></td><td>Per conservare la fibra di buccia di psillio dei terreni tissutali</td></tr><tr><td>, finemente macinata, aromatizzata all'arancia, senza zucchero (opzionale)</td><td>Procter & Additivo Gamble</td><td>Metamucil</td><td>per opacità / ecogenicità per cacciavite per supporti tissutali</td></tr><tr><td>, piatto / Phillips (bullone abbinato)</td><td>N/A</td><td></td><td>Per serrare l'hardware dell'involucro dello stampo</td></tr> guarnizione <tr><td>in silicone stock di cavi, 3 mm, rotondo, varie lunghezze</td><td>N/A</td><td></td><td>Supporti di guarnizione per involucri di stampi</td></tr><tr><td>adesivo spray, Super 77 (opzionale)</td><td>3M</td><td></td><td>Agente utilizzato per migliorare l'adesione del letto durante la stampa 3D</td></tr><tr><td>paletta / asta</td><td></td><td></td> per agitare <td>Per mescolare i terreni di coltura durante la preparazione dei terreni</td></tr><tr><td>bastoncino di tacchino, per uso domestico, 60 mL</td><td>N/A</td><td></td><td>Per iniettare il midollo osseo simulato nel</td>gel</tr><tr><td></td><td></td><td>per ultrasuoni</td> della cavità del midollo osseo Base per l'acqua <td>simulata del midollo osseo</td></tr><tr><td>, rubinetto</td><td></td><td></td><td>Utilizzato sia nei terreni tissutali che nel midollo osseo simulato</td></tr></tbody></table>

creazione di un trainer di posizionamento della linea intraossea ad alta fedeltà, a basso costo tramite stampa 3d

Creation of a High-Fidelity, Low-Cost, Intraosseous Line Placement Task Trainer via 3D Printing

La descrizione dei formatori di compiti procedurali include il loro uso come strumento di formazione per affinare le competenze tecniche attraverso la ripetizione e la prova delle procedure in un ambiente sicuro prima di eseguire la procedura su un paziente. Molti formatori di compiti procedurali disponibili fino ad oggi soffrono di diversi inconvenienti, tra cui l'anatomia irrealistica e la tendenza a sviluppare "punti di riferimento" creati dall'utente dopo che il tessuto del trainer subisce ripetute manipolazioni, portando potenzialmente a uno sviluppo inappropriato delle abilità psicomotorie. Per migliorare questi inconvenienti, è stato creato un processo per produrre un trainer di attività procedurali ad alta fedeltà, creato dall'anatomia ottenuta da scansioni di tomografia computerizzata (TC), che utilizza l'onnipresente tecnologia di stampa tridimensionale (3D) e forniture di materie prime pronte all'uso.
Questo metodo include la creazione di uno stampo di tessuto stampato in 3D che cattura la struttura del tessuto che circonda l'elemento scheletrico di interesse per racchiudere la struttura scheletrica ossea sospesa all'interno del tessuto, che è anche stampata in 3D. Una miscela di terreno tissutale, che approssima il tessuto sia nella geometria ad alta fedeltà che nella densità del tessuto, viene quindi versata in uno stampo e lasciata fissare. Dopo che un task trainer è stato utilizzato per praticare una procedura, come il posizionamento della linea intraossea, i mezzi di tessuto, gli stampi e le ossa sono recuperabili e possono essere riutilizzati per creare un nuovo trainer di attività, privo di siti di puntura e difetti di manipolazione, da utilizzare nelle sessioni di allenamento successive.

Seguendo il protocollo, la modellazione del task trainer ha utilizzato una TAC di un paziente de-identificato. La segmentazione delle immagini CT ha utilizzato il software 3D Slicer e Auto Meshmixer per la modellazione 3D. Per la stampa 3D, sono stati utilizzati sia 3D Simplify che Prusa i3 MK3 (Figura 1). Successivamente, abbiamo completato l'assemblaggio delle parti stampate in 3D, preparato la miscela di supporti di tessuto e versato la miscela di supporti nello stampo del trainer di atti...

Descriviamo una procedura per elaborare le scansioni di tomografia computerizzata (TC) in formatori di attività procedurali ad alta fedeltà, recuperabili e a basso costo. I processi di identificazione della scansione CT, l'esportazione, la segmentazione, la modellazione e la stampa 3D sono tutti descritti, insieme ai problemi e alle lezioni apprese nel processo.

Creazione di un trainer di posizionamento della linea intraossea ad alta fedeltà, a basso costo tramite stampa 3D

The description of procedural task trainers includes their use as a training tool to hone technical skills through repetition and rehearsal of procedures ...

Qui abbiamo creato un trainer di attività stampato in 3D ad alta fedeltà derivato da scansioni TC di anatomia umana normale I formatori di attività creati utilizzando questo protocollo, aiutano a eseguire tutti gli aspetti critici di un'attività o procedura scelta, vari modelli anatomicamente corretti possono essere creati con questo protocollo. È importante trovare una TAC contenente la sezione anatomica desiderata per il modello che stiamo creando, come parte del processo utilizzato per trasformare le scansioni anatomiche in modelli 3D è importante chiudere le aperture naturali nell'osso per creare un prodotto finale che consenta l'aggiunta di caratteristiche per mantenere l'osso nel corretto orientamento e avere uno spazio per il midollo simulato. Per iniziare, confermate l'orientamento normale del triangolo corretto dei file SDL importati, se l'orientamento del triangolo non è corretto, invertite il triangolo normale facendo clic su seleziona, modifica e seleziona tutto.Quindi, fai clic su seleziona, quindi modifica e capovolgi i modelli per eliminare le strutture indesiderate e perfezionare i modelli, per creare il trainer delle attività, fai clic su seleziona quindi seleziona i triangoli sulle strutture indesiderate e fai clic su modifica e scarta. Selezionare lo strumento Modifica scheda piano e piano per ritagliare il modello in modo che rientri nei limiti del volume di costruzione della stampante 3D. Riduci il sovraccarico computazionale facendo clic su seleziona e facendo doppio clic in un punto qualsiasi della mesh per selezionare l'intera mesh, quindi seleziona modifica e riduci.Per obiettivi ridotti, ridurre il budget del triangolo sotto circa 10.000 facce. Una volta selezionati i triangoli della mesh attorno al difetto, fare clic su seleziona, quindi selezionare modifica e cancella e riempi, per migliorare i fori superficiali e le irregolarità. Esportare e salvare i modelli finiti utilizzando il tipo di file SDL, aprire il comando Inserisci (Insert) e quindi inserire mesh per importare i file SDL dei modelli ossei e tissutali nell'area di lavoro come mesh.Per convertire le mesh importate in solidi B-rep disattivato la timeline di Fusion 360, ridurre il numero di triangoli nella mesh di destinazione a meno di 10.000, selezionare il corpo mesh importato, quindi fare clic con il pulsante destro del mouse per aprire il menu e selezionare l'opzione di ritorno a capo da mesh a B. Dopo che le mesh sono state convertite in solidi di avvolgimento B, riprendere la linea temporale di fusion 360 e modificare il solido per creare lo stampo dei trainer delle attività dividendo il solido rettangolare lungo l'asse lungo dell'involucro B del tessuto. Selezionare da due a tre posizioni per i perni di supporto e posizionare i componenti del gruppo di assemblaggio preprogettati, per fissare le ossa del formatore di attività, importare e posizionare un tappo osseo sullo spazio del midollo aperto della rappresentazione ossea B per impedire ai mezzi tissutali di entrare nello spazio del midollo e drenare il midollo osseo simulato.Generare un'apertura da quattro a sei centimetri attraverso gli stampi nello spazio rappresentato dal tessuto B rep solido per versare il mezzo di tessuto liquido nello stampo, eseguire lo specchio degli oggetti per rendere il trainer di attività per il lato isolante. Una volta posizionati i componenti dei gruppi di assiemi predefiniti per fissare le ossa nello spazio, fare clic su lingotti combinati per aggiungere o tagliare i vari gruppi di assiemi nei modelli. Selezionare il corpo desiderato all'interno dell'area di lavoro e fare clic con il pulsante destro del mouse, quindi selezionare Salva come STL per esportare i componenti finali per la stampa, posizionare il file STL sul letto della stampante 3D e orientare l'osso verticalmente.Per la stampa di materiale di supporto completo zattera dell'utente, un'altezza dello strato di ugelli di 0,4 millimetri a 0,2 millimetri con quattro strati superiore e inferiore, tre gusci perimetrali tamponati al 20% e temperatura di fine caldo di 210 gradi Celsius. Orientare i componenti dello stampo con la superficie del tessuto rivolta verso l'alto e stampare senza zattera, impostare l'altezza dello strato a 0,3 millimetri di riempimento al 15% e utilizzare materiale di supporto completo. Disporre i perni di supporto e altri componenti per ridurre al minimo il materiale di supporto, stampare tutte le parti di supporto del pin con una zattera e impostare l'altezza dello strato a 0,2 millimetri e il riempimento al 20%Stampare i componenti filettati senza materiale di supporto a una velocità ridotta, una volta selezionati i parametri di ciascun componente, preparare ed esportare il file di codice G generato dal software sulla scheda SD.Aprire il software della stampante 3D selezionare il file di codice G salvato dalla scheda SD e il filamento multimediale della stampante 3D con acido polilattico da 1,75 millimetri per la stampa. Misurare la soluzione di fibra di clorexidina di gelatina cilium e ipoclorito di sodio, per preparare i terreni tissutali e mettere da parte il calore di un litro d'acqua a 85 gradi Celsius. Aggiungere l'acqua riscaldata in un contenitore di miscelazione più volte più grande del volume degli ingredienti mentre si agita vigorosamente la soluzione di terreno di tessuto, aggiungere gli ingredienti misurati uno per uno.Riscaldare la miscela a bagnomaria a 71 gradi Celsius per un minimo di quattro ore per dissipare le bolle, preparare la soluzione di midollo osseo simulata misurando 100 grammi di acqua fredda, 100 grammi di gel ad ultrasuoni e cinque millilitri di colorante alimentare rosso, quindi mescolare accuratamente gli ingredienti. Spruzzare le superfici interne dello stampo con un agente distaccante non a base di silicone, fissare l'osso utilizzando perni di supporto per mantenere la posizione corretta all'interno dello spazio del tessuto. Quindi fissare l'osso sul fondo dello stampo e assemblare lo stampo, verificare la posizione del tappo osseo per evitare che il mezzo di tessuto entri nello spazio del midollo durante il versamento.Posizionare lo stampo con l'apertura rivolta verso l'alto e versare 46 gradi Celsius di tessuto caldo nella cavità dello stampo. Assicurare qualsiasi perdita del mezzo di tessuto dallo stampo spruzzandolo con un contenitore di spolverino d'aria rovesciato, trasferire lo stampo riempito a quattro gradi Celsius per un minimo di sei ore o fino a quando il mezzo di tessuto non è stato impostato. Smontare lo stampo e rimuovere il trainer e i perni di supporto rimuovere il tappo osseo, riempire la soluzione di midollo osseo simulata nello spazio del midollo e sostituire il tappo osseo.Conservare il trainer in un sacchetto di plastica a quattro gradi Celsius o meno 20 gradi Celsius fino all'uso. Una volta che il task trainer raggiunge la temperatura ambiente, istruire i tirocinanti a posizionare l'ago IO e aspirare la soluzione simulata del midollo osseo. Successivamente, smontare i task trainer per recuperare il mezzo tissutale e le ossa, smontare il task trainer e posizionare la gelatina in un contenitore da rifondere per un uso aggiuntivo, il modello può essere riformato e il gel una volta sciolto può essere riutilizzato per creare un altro modello.Questo protocollo è stato utilizzato per modellare e stampare lo stampo tissutale tridimensionale e le strutture tissutali che circondano l'elemento scheletrico, utilizzando la scansione TC dell'articolazione del ginocchio sinistro di un paziente la tibia progettata ha prodotto una replica molto vicina dopo la stampa. Un'apertura fatta per esporre la cavità del tessuto ha facilitato il versamento del mezzo di tessuto, lo stampo è stato progettato con due gruppi di assemblaggio di perni di supporto per sostenere e sospendere le strutture ossee all'interno della cavità tissutale. Il task trainer è stato personalizzato per l'umorismo e la tibia utilizzando un mezzo di tessuto opaco e trasparente che consente vari livelli di visualizzazione di strutture scheletriche o punti di riferimento.La somiglianza anatomica è stata raggiunta tra i dati di scansione TC utilizzati per creare il trainer di attività e i trainer di attività umoristici completamente assemblati per quanto riguarda lo spessore osseo, la profondità della pelle e la scanalatura del tendine, il tempo e il costo necessari per stampare la parte superiore dello stampo erano più alti seguiti dal fondo dello stampo, dalle ossa e dall'hardware. Quando si stampano in 3D gli stampi, abbiamo scoperto che è importante utilizzare un adesivo forte per evitare deformazioni alla base. Un altro aspetto critico è l'utilizzo di uno spray distaccante applicato al servizio interno dello stampo prima di aggiungere il gel.Ciò impedisce al gel di aderire al materiale stampato in 3D. Questi formatori consentono il trasferimento di competenze dall'ambiente di formazione all'ambiente clinico a causa della loro somiglianza anatomica con i pazienti, la ripetizione aiuta uno studente a eseguire i passaggi critici di una procedura.

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