3Dプリンティングによる高忠実度、低コストの骨内ライン配置タスクトレーナーの作成

サマリー

コンピュータ断層撮影(CT)スキャンを、忠実度が高く、再利用可能で、低コストのプロシージャルタスクトレーナーに処理する手順について説明します。CTスキャンの識別プロセス、エクスポート、セグメンテーション、モデリング、および3D印刷がすべて、プロセスで学んだ問題と教訓とともに説明されています。

要約

プロシージャルタスクトレーナーの説明には、最終的に患者に手順を実行する前に、安全な環境で手順を繰り返してリハーサルすることにより、技術的スキルを磨くためのトレーニングツールとしての使用が含まれています。現在までに利用可能な多くの手続き型タスクトレーナーは、非現実的な解剖学的構造や、トレーナー組織が繰り返し操作を受けた後にユーザーが作成した「ランドマーク」を発達させる傾向など、いくつかの欠点に苦しんでおり、不適切な精神運動スキルの発達につながる可能性があります。これらの欠点を改善するために、ユビキタス3次元(3D)印刷技術と既製の商品供給を利用した、コンピューター断層撮影(CT)スキャンから得られた解剖学的構造から作成された、忠実度の高い手続き型タスクトレーナーを作成するプロセスが作成されました。

この方法は、組織内に浮遊する骨骨格構造を包み込むために、対象の骨格要素の周囲の組織構造を捕捉する3Dプリントされた組織型を作成することを含み、これもまた3Dプリントされる。次に、忠実度の高い形状と組織密度の両方で組織を近似する組織培地混合物を型に流し込み、硬化させます。タスクトレーナーを使用して骨内ラインの配置などの手順を練習した後、組織媒体、型、および骨は再利用可能であり、その後のトレーニングセッションで使用するために、穿刺部位や操作の欠陥のない新しいタスクトレーナーを作成するために再利用できます。

概要

手続きスキルの患者ケア能力は、民間および^{軍の医療1,2}環境で研修生を育成するための重要な要素です。手技スキルの開発は、麻酔学³や最前線の医療従事者などの手順集約型の専門分野にとって特に重要です。タスクトレーナーは、1年生の医学生や医療技術者から上級研修医やフェローに至るまで、スキルレベルで多数の手順をリハーサルするために使用できます。多くの医療処置を完了するにはかなりのトレーニングが必要ですが、ここで紹介するタスク(骨間(IO)ラインの配置)は簡単で、技術的なスキルは必要ありません。IOラインの正常な配置は、比較的短期間のトレーニングで達成できます。タスクトレーナーの使用を含む医療トレーニング中のシミュレーションの使用は、最終的に患者に手順を実行する前に、安全でストレスの少ない環境での臨床手順の繰り返しとリハーサルを通じて技術的な手順スキルを習得するためのツールとして認識されています^2,4,5。

当然のことながら、医学教育環境でのシミュレーショントレーニングは広く受け入れられるようになり、患者の転帰への影響に関するデータが不足し....

プロトコル

注:ネブラスカ大学医療センター治験審査委員会は、私たちの研究はヒトを対象とした研究を構成しないと判断しました。地元のIRBは、倫理的承認とインフォームドコンセントの放棄を取得しました。画像データの完全な匿名化は、病院の匿名化プロトコルに従って分析する前に行われました。

1. データ

1. 計画されたタスクトレーナーの関心のある解剖学的構造をキャプチャするCTスキャンを取得します。使用する3Dプリンターの作業量の制限と、手順に必要なランドマークを考慮するように注意してください。
2. スキャンが医学におけるデジタルイメージングおよび通信形式(DICOM)で取得された場合は、ニューロイメージング情報技術イニシアチブ(NiFTi)¹⁵ 形式(.nii)に変換します。

2.セグメンテーション

1. 3D スライサー ソフトウェア (http://www.slicer.org) を使用して、CT 画像をセグメント化します。手順 1.2 の NIfTi ファイルを 3D スライサーにインポートします。
2. セグメントエディタモジュールを選択して、トレーナーのモデリングに必要な セグメント を生成します。
   1. タスクトレーナーの1)骨コンポーネントと2)組織コンポーネントに1....

結果

プロトコルに従って、タスクトレーナーのモデリングは、匿名化された患者のCTスキャンを利用しました。CT画像のセグメンテーションでは、3Dスライサーソフトウェアと3Dモデリング用の自動メッシュミキサーを利用しました。3Dプリントには、3DシンプリファイとPrusa i3 MK3の両方を使用しました(図1)。その後、3Dプリントされた部品の組み立てを完了し、組織培地混合物を準備し、組み立てたタスクトレーナー型に培地混合物を流し込みました。タスクトレーナーとのトレーニング期間の後、組織培地は回収され、新しいタスクトレーナーの組み立てに再利用されました。

3Dモデリングに使用された患者の左膝関節のCTスキャンは、膝下6〜7 cmの脛骨と腓骨、膝上2〜3 cmの大腿骨、および膝蓋骨で構成されていました。このプロトコルの実行中に、異なる解剖学的セグメント間のオーバーラップに起因するCTスキャンで見られるアーティファクトは、各セグメントをSTLにエクスポートし、「法線反転」操作を実行した後、Meshmixerで手動で破棄されました。左脛.......

ディスカッション

このプロトコルでは、IOライン配置のまれに実行され、命を救う手順をトレーニングするための3Dタスクトレーナーの開発プロセスについて詳しく説明します。このセルフガイドプロトコルは、3D印刷を使用してモデル構造の大部分を生成し、タスクトレーナーの組み立てに使用される残りのコンポーネントは、ユビキタスで簡単に入手でき、再利用および再利用できる無毒の材料です。3Dタスクトレーナーは低コストであり、作成と組み立てには最小限の専門知識が必要です。UNMC麻酔科のトレーニングセッションでは、3D IOライン配置タスクトレーナーを正常に使用し、出席した教員と研修生によるデモンストレーションと実践的な練習を行いました。トレーニング中に収集された実現可能性データは、参加者がタスクトレーナーが実際の患者の解剖学的構造に対して高度な解剖学的忠実度を持っていることに同意し、デバイスの触覚フィードバックにさらに満足していることを示しました。

タスクトレーナーの生産における重要なステップは、3D設計と製造の2つのセクションに分かれています。タスクトレーナーアセンブリ。タスクトレーナーの形成に使用される3Dモデ.......

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
3Dプリンターフィラメント、ポリ乳酸(PLA)、1.75mm	N/A/		構造、骨/金型ハードウェア
3Dプリンター、オリジナルPrusa i3 MK3	Prusa		金型、骨構造、骨/金型ハードウェアボルトをプリントする、
1/4インチ、フラット/皿頭または丸頭、各種長さ	N/A		鋳造中に金型ケーシングの半分を一緒に保持するために使用されるハードウェア
バケツ、5ガロン、プラスチック	N / A		メディア調製中にティッシュメディアを保持するため
クロルヘキシジン、ティ			ッシュメディア
ドリル、家庭用3/8 'チャック	N / A		メディア調製中にティッシュメディアを攸動するため
食品着色料、赤(オプション)	N / A		シミュレートされた骨髄ゼラチン用の着色添加剤
ティッシュメディア	無香料	ノックス
、1/4インチ	N/A		キャスティング中にモールドケーシングの半分を一緒に保持するために使用されるハードウェア
焦げ付き防止クッキングスプレー	N/A		離型剤
ビニール袋、ジップロック	ップロック		ティッシュメディア
オバコの殻繊維、細かく挽いた、オレンジ風味、無糖(オプション)	プロクター&ギャンブル	メタムシル	不透明度 / ティッシュメディア用エコー源性添加剤
ドライバー、フラット / フィリップス (マッチング ボルト ハードウェア)	該当なし モール		ド ケーシング ハードウェアを締めるには
シリコン ガスケット コード ストック、3 mm、丸型、さまざまな長さ	該当なし		モールド ケーシング用ガスケット メディア
スプレー 接着剤、スーパー 77 (オプション)	3D プリント中のベッド接着性を向上させるために使用される	3M
攪拌パドル/ロッド			メディア調製中に組織媒体を攪拌するには
七面鳥のバスター、家庭用、60 mL	N/A		模擬骨髄を骨髄腔超音波
ゲル			模擬骨髄水のベース
、タップ			ティッシュ培地と模擬骨髄の両方で使用されます

3Dプリント用ハッチボックスベース、骨、六角ナット用のベース ジオ エージェントに注入するには