Name: 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 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-08-17T12:40:00.000+00:00
Duration: 11 min 45 s
Description: 学ぼう、CTスキャンデータと3Dプリンティングを用いて高忠実度の骨内ライン配置タスクトレーナーを作成する方法。再利用可能な組織培地とカスタマイズ可能なモデルにより、安全で効果的な手技トレーニングを実現します。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

このプロジェクトの資金は、機関または部門のリソースからのみ提供されました。

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
<ol><li>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。</li>
	<li>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。</li>
</ol>2.セグメンテーション
<ol><li>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。</li>
	<li>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。<ol><li>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つのセグメントを追加します。 注:胸部チューブ挿入のトレーニングに使用されるトレーナーなど、一部のトレーナーの開発には、追加のセグメントが必要になる場合があります。</li>
		<li>セグメント1)ボーンを選択します。 しきい値 効果を使用して、定義された「ウィンドウ」範囲が目的のボーンコンポーネントを識別するまで強度範囲を変更します。 注:骨セグメントの場合、通常の範囲は利用可能な最大値まで100〜175 HU(ハウンズフィールドユニット)であり、組織の場合、通常は利用可能な最大値まで-256 HUです。</li>
		<li>しきい値機能を使用して、1)ボーンコンポーネントを強調表示し、[適用]コマンドを使用してスキャンに適用します。</li>
		<li>はさみ機能を使用して、タスクトレーナーの作成に不要なスキャン領域を削除します。IOトレーナーにとって骨髄スペースが中空のままであることを確認するように注意してください。 注:このステップは、関心のあるセグメントをトレーナーの目的の寸法に縮小する最初のステップです。使用する3Dプリンターのビルドボリュームの制限をここで考慮する必要があります。ただし、セグメントはセクション3でさらに削減される場合があります。</li>
	</ol></li>
	<li>2)ティッシュコンポーネントに対して手順2.2.1〜2.2.4を繰り返します。</li>
	<li>セグメンテーションモジュールを使用する。各コンポーネントをSTLファイルとしてエクスポートします。</li>
</ol>3.3Dモデリング
<ol><li>AutoDesk Meshmixer を使用して 3D セグメントをさらにトリミングし、ジオメトリ要素の数に関して各セグメントの解像度を下げて、Fusion360 内で最適なパフォーマンスを実現します。<ol><li>インポートされた STL ファイルの三角形の法線方向が正しいことを確認します。メッシュの外面の方向の各三角形の点の法線を確認します。三角形の向きが正しくない場合は、[選択]を実行して三角形を法線反転 ||の変更[すべて選択] 機能を選択してから、[ |を選択]|の編集法線反転 機能。</li>
		<li>インポートされたSTLセグメントの不要な構造(コントラストの使用によりCTによってキャプチャされた組織または血管系の不要なセグメントなど)を排除し、タスクトレーナーの作成に必要なモデルを改良します。エクスポートされたセグメントのしきい値範囲内に誤って含まれていた可能性のあるセグメント内の不要な構造を削除してモデルを改良するには、[ 選択 ]操作を使用し、不要な構造の三角形を選択してから、[ 編集]|破棄します。</li>
		<li>3.1.2 以降は、 編集|平面カット ツールを使用して、3Dプリンターのビルドボリューム内に収まるようにモデルをトリミングします。過剰な幾何学的解像度によって発生する計算オーバーヘッドを減らすには、モデルの定義に使用する三角形の数を減らして、Fusion360 で最適なパフォーマンスを実現します。 [選択]をクリックし、メッシュ上の任意の場所をダブルクリックしてメッシュ全体を選択し、[ 編集]|減らす。[ ターゲットの削減] で、三角形の予算を約 10,000 面未満に減らします。 注:著者が現在使用しているプリンターの最大ビルドボリュームは250 x 210 x 210 mmです。したがって、モデルは、金型がプリンタのビルドボリューム内に収まるように、最大長軸長220〜230 mmにカットされました。プリンターのビルドボリュームは、モデルを約20〜30 mm短くすることで、長軸の長さを決定する必要があります。ジオメトリは、臨床的に関連する詳細を失うことなく、~10Kの三角形に簡単に縮小でき、忠実度の高いタスクトレーナーを開発できます。</li>
		<li>選択ツールを使用して、穴と表面の凹凸を除去または削減します。欠陥の周囲のメッシュの三角形を選択したら、コマンド「選択」(Select |) を使用します。編集|Erase&Fillは、表面の穴や凹凸を改善します。STLファイルタイプを使用して完成したモデルをエクスポートして保存します。 注:骨間ラインタスクトレーナーのターゲットボーンの外面は完全に閉じる必要があります。そうしないと、溶けた組織媒体が骨髄腔に入り、タスクトレーナーのパフォーマンスが低下します。</li>
	</ol></li>
	<li>AutoDesk Fusion360 を使用し、.STL ファイルをメッシュとしてワークスペースに挿入 [挿入] |メッシュを挿入コマンド 。<ol><li>Fusion360 タイムラインを無効にし、ターゲット メッシュ内の三角形の数を <10,000 に減らして、インポートしたメッシュを BRep ソリッドに変換します。インポートした メッシュ ボディ を選択して右クリックします。[ メッシュから BRep へ] オプションを選択します。メッシュが BReps ソリッドに変換されたら、Fusion360 タイムラインを再開します。</li>
		<li>ソリッドを修正してタスクトレーナーのモールドを作成するには、ティッシュ BRep の長軸に沿って長方形のソリッドを分割します。 注記: 金型は、スケッチ機能を使用して組織ソリッドを囲む立方体または長方形ソリッドを作成することによって、ティッシュ BRep の周囲に作成されます。金型サイズは、選択した3Dプリンターの最大造形量に合わせて変更する必要があります。金型は 2 つに分割されるため、印刷された最長寸法は、接合時に最終的な金型の最大寸法ではない場合があります。</li>
		<li>サポートピンの2〜3の位置を選択し、事前に設計されたアセンブリグループコンポーネントを配置して、タスクトレーナーのボーンを固定します。サポートピン用に選択した位置が、ピンの頭の周りのボーンに十分なサポート構造を持っていることを確認してください。 注意: アセンブリグループには、ボーンと融合する固体円筒形の支持構造も含まれているため、選択したピンヘッドの周りのボーンは完全に均一である必要はありません。この構造は、ピンの頭部を適切に支持し、組織媒体内の骨の正しい解剖学的配置を維持する。</li>
		<li>ボーンプラグをインポートしてBone BRepの開いた骨髄スペースに配置し、組織媒体が骨髄スペースに入るのを防ぎ、シミュレートされた骨髄が排出されないようにします。</li>
		<li>Tissue BRep固体で表される空間に金型を通る開口部(通常は直径4〜6 cm)を生成して、液体組織媒体を金型に注ぐことができるようにします。</li>
		<li>事前に設計されたアセンブリ グループのコンポーネントがボーンを空間に固定するように配置されたら、 ブール結合 関数を実行して、さまざまなアセンブリ グループをモデルに追加またはカットします。<ol><li>ステップ3.2.6の前にオブジェクトのミラーを実行して、同側側のタスクトレーナーを作成します。3.2.6の前に手順3.2.3-3.2.5を繰り返します。</li>
		</ol></li>
		<li>印刷用の最終コンポーネントをエクスポートします。ワークスペース内で目的のボディを選択し、右クリックしてSTLファイルを生成します |STL として保存します。</li>
	</ol></li>
</ol>4.3D 印刷
<ol><li>[3D の簡略化]を使用して、STL ファイルを 3D プリンタのベッドに配置し、スライス プログラムがアイテムの印刷に必要な GCODE を生成できるようにします。ポリ乳酸(PLA)3Dプリンターメディアフィラメントで、0.4 mmノズルを使用して、ホットエンド温度210°Cでコンポーネントを印刷します。 設定で4つのトップレイヤーとボトムレイヤー、および3つのペリメーターシェルが使用されていることを確認してください。</li>
	<li>骨髄腔内の必要なサポート材料を最小限に抑えるために、骨を垂直に向けます。ラフト、レイヤーの高さ0.2 mm、インフィル20%、および完全なサポートマテリアル(プリントベッドからおよびプリント内)を使用して印刷します。ティッシュモールドを印刷するときは、ティッシュ表面を上に向けてモールドコンポーネントを向けます。いかだ、0.3 mmの層の高さ、15%のインフィル、および完全なサポート材料なしでティッシュモールドを印刷します。</li>
	<li>サポートピンとその他のコンポーネントを最小化するように配置します-すべてのピンサポートパーツをラフト、0.2 mmの層の高さ、および20%のインフィルで印刷します。サポート材料なしでねじ構成部品を低速で印刷し、ねじ構造の忠実度を最大化します。</li>
	<li>各コンポーネントのパラメータを選択したら、Simplify 3Dで生成されたGCODEファイルを準備してSDカードにエクスポートします。Prusa i3 MK3を使用して、SDカードから保存したGCODEファイルを選択し、1.75mm PLA 3Dプリンターメディアフィラメントで印刷します。</li>
</ol>5. 組み立て
<ol><li>組織培地を準備します。 注:研修生の現在のスキル習得レベルによって、不透明または透明な組織培地が必要かどうかが決まります。透明な培地により、研修生はIO挿入中の進行状況を視覚的に追跡し、骨のランドマークをより簡単に識別でき、不透明な培地は実際の臨床経験をより適切にシミュレートできます。<ol><li>組織培地の作成に使用する以下の成分を測定し、260gの無香料ゼラチンを取っておきます(これらの量は必要に応じてスケーリングできます)。必要に応じて、140 gの細かく粉砕されたオオバコ殻繊維、オレンジ風味、無糖(透明な培地を作成するためにこの手順を省略します)。4%w / vクロルヘキシジン42g。 注:オオバコの殻の繊維は、不透明な媒体を作るために使用することができます。この成分は、不透明な媒体が望まれる場合、ゼラチンの直後に添加されるべきである16。</li>
		<li>1000mLの水(蛇口可)を85°Cに加熱し、18.9Lのバケツなどの材料の量の数倍の混合容器に水を加えます。<ol><li>組織培地溶液を激しく混合しながら、ゼラチン、オオバコ殻繊維、クロルヘキシジン溶液を水に順に添加し、前の成分を配合した後、次の成分を添加する前に待ちます。 注:透明な培地を作成する場合は、オオバコの殻繊維を追加しないでください。</li>
		</ol></li>
		<li>混合物を71°Cの水浴中で最低4時間加熱して、気泡を溶液から消散させます。混合容器を温水浴に直接入れるか、プラスチック保存袋などの別の容器に移します。</li>
		<li>組み立てた金型に注ぐための組織培地を準備します。混合物が均一で流動的であることを確認してください。混合物の温度を46°Cに維持する。 注:組織培地がすぐに必要ない場合は、必要になるまで保存容器内に4°Cまたは-20°Cで保存できます。</li>
	</ol></li>
	<li>模擬骨髄溶液を調製する。 注:模擬骨髄溶液は事前に調製し、使用できるようになるまで室温で蓋付き容器に保存することができます。<ol><li>100 gの冷水を測定して完全に混ぜます(蛇口は問題ありません)。超音波ゲル100g;5 mLの赤い食用色素(オプション、シミュレーションの改善に使用)。最終製品が厚いが、迅速に移動できるほど流動性があることを確認してください。</li>
	</ol></li>
	<li>骨を金型の底に固定し、金型を組み立てます。<ol><li>金型の内面の両側に、焦げ付き防止クッキングスプレーなどの非シリコーンベースの離型剤をスプレーします。サポートピンを使用して骨を固定し、組織スペース内の正しい位置を維持します。ボーン/ピンを金型の底に固定します。</li>
		<li>金型の上部を下部に合わせ、金型の2つの半分を一緒に固定します。注ぐときに組織培地が骨髄腔に入るのを防ぐために、骨プラグが所定の位置にあることを確認します。</li>
	</ol></li>
	<li>開口部が上を向くように金型を配置し、46°Cの組織培地を金型のキャビティに注ぎます。倒立エアダスターキャニスターを使用して金型からの組織培地の漏れを、温かい組織培地にキャニスターを直接スプレーしてすばやく冷却することにより、改善します。充填した金型を4°Cの冷蔵庫に最低6時間、または組織培地が固まるまで移します。</li>
	<li>金型を分解し、タスクトレーナーとサポートピンを取り外します。ボーンプラグを取り外し、5.2で作成したシミュレートされた「骨髄」で骨髄スペースを埋め、ボーンプラグを交換します。タスクトレーナーをプラスチック製の保管袋に入れ、トレーニングに必要になるまでアセンブリを4°Cまたは-20°Cで保管します。</li>
</ol>6.タスクトレーニング
<ol><li>タスクトレーナーを保管場所から取り出し、室温になるまで待ちます。まだ配置されていない場合は、5.5の指示に従って、ステップ5.2のシミュレートされた骨髄材料を追加します。 注意: トレーナーを室温まで温めると、シミュレーションエクスペリエンスが向上します。</li>
	<li>タスクトレーナーのトレーニングを実行します。研修生に、IO針を配置し(図2A)、IOライン配置の通常の手順に従ってシミュレートされた骨髄を吸引するように指示します(図2B)。</li>
	<li>トレーニング後、タスクトレーナーを分解して、組織、培地、骨を回収します。 注意: 操作後、IOトレーナーの骨には、IOラインカニューレを挿入することによって作成された穴があります。これらの穴は、ハンドヘルド3Dプリンターペンを使用してPLAで埋めるか、または骨を捨ててもよい。</li>
	<li>セクション5に従って、再生された材料を組み立てて再利用し、その後のトレーニングに再利用します.または、組織培地を溶かし、5.1.4に従って回収し、すぐに必要ない場合は4°Cまたは-20°Cで保管します。</li>
</ol>

<ol><li>Farrow, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reducing+the+risks+of+military+aircrew+training+through+simulation+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Performance+and+Instruction%22%5BJournal%5D)">Reducing the risks of military aircrew training through simulation technology.</a> Performance and Instruction. 21 (2), 13-18 (1982).</li>
<li>Lateef, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation-based+learning%3A+Just+like+the+real+thing%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Emergencies%2C+Trauma%2C+Shock%22%5BJournal%5D)">Simulation-based learning: Just like the real thing.</a> Journal of Emergencies, Trauma, Shock. 3 (4), 348-352 (2010).</li>
<li>Gaba, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crisis+resource+management+and+teamwork+training+in+anaesthesia%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Anaesthesia%22%5BJournal%5D)">Crisis resource management and teamwork training in anaesthesia.</a> British Journal of Anaesthesia. 105 (1), 3-6 (2010).</li>
<li>Al-Elq, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation-based+medical+teaching+and+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Family+%26+Community+Medicine%22%5BJournal%5D)">Simulation-based medical teaching and learning.</a> Journal of Family & Community Medicine. 17 (1), 35-40 (2010).</li>
<li>Hays, R. T., Singer, M. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHays%2C+RT+%22Simulation+fidelity+in+training+system+design%3A+Bridging+the+gap+between+reality+and+training%22">Simulation fidelity in training system design: Bridging the gap between reality and training</a>. , Springer Science & Business Media. (2012).</li>
<li>Green, M., Tariq, R., Green, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+patient+safety+through+simulation+training+in+anesthesiology%3A+Where+are+we%5BTitle%5D)+AND+%22Anesthesiology+Research+and+Practice%22%5BJournal%5D)">Improving patient safety through simulation training in anesthesiology: Where are we.</a> Anesthesiology Research and Practice. , 4237523(2016).</li>
<li>Olympio, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation+saves+lives%5BTitle%5D)+AND+%22American+Society+of+Anesthesiologists+Newsletter%22%5BJournal%5D)">Simulation saves lives.</a> American Society of Anesthesiologists Newsletter. , 15-19 (2001).</li>
<li>Murphy, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation-based+multidisciplinary+team+training+decreases+time+to+critical+operations+for+trauma+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Injury%22%5BJournal%5D)">Simulation-based multidisciplinary team training decreases time to critical operations for trauma patients.</a> Injury. 49 (5), 953-958 (2018).</li>
<li>Jensen, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation-based+training+is+associated+with+lower+risk-adjusted+mortality+in+ACS+pediatric+TQIP+centers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Trauma+and+Acute+Care+Surgery%22%5BJournal%5D)">Simulation-based training is associated with lower risk-adjusted mortality in ACS pediatric TQIP centers.</a> Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 87 (4), 841-848 (2019).</li>
<li>Gupta, A., Peckler, B., Schoken, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Introduction+of+hi-fidelity+simulation+techniques+as+an+ideal+teaching+tool+for+upcoming+emergency+medicine+and+trauma+residency+programs+in+India%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Emergencies%2C+Trauma%2C+and+Shock%22%5BJournal%5D)">Introduction of hi-fidelity simulation techniques as an ideal teaching tool for upcoming emergency medicine and trauma residency programs in India.</a> Journal of Emergencies, Trauma, and Shock. 1 (1), 15-18 (2008).</li>
<li>Risser, D. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+potential+for+improved+teamwork+to+reduce+medical+errors+in+the+emergency+department%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Emergency+Medicine%22%5BJournal%5D)">The potential for improved teamwork to reduce medical errors in the emergency department.</a> Annals of Emergency Medicine. 34 (3), 373-383 (1999).</li>
<li>Shapiro, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation+based+teamwork+training+for+emergency+department+staff%3A+Does+it+improve+clinical+team+performance+when+added+to+an+existing+didactic+teamwork+curriculum%5BTitle%5D)+AND+%22Quality+and+Safety+in+Health+Care%22%5BJournal%5D)">Simulation based teamwork training for emergency department staff: Does it improve clinical team performance when added to an existing didactic teamwork curriculum.</a> Quality and Safety in Health Care. 13 (6), 417-421 (2004).</li>
<li>Schebesta, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Degrees+of+reality%3A+Airway+anatomy+of+high-fidelity+human+patient+simulators+and+airway+trainers%5BTitle%5D)+AND+%22Anesthesiology%22%5BJournal%5D)">Degrees of reality: Airway anatomy of high-fidelity human patient simulators and airway trainers.</a> Anesthesiology. 116 (6), 1204-1209 (2012).</li>
<li>Crofts, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Training+for+shoulder+dystocia%3A+A+trial+of+simulation+using+low-fidelity+and+high-fidelity+mannequins%5BTitle%5D)+AND+%22Obstetrics+and+Gynecology%22%5BJournal%5D)">Training for shoulder dystocia: A trial of simulation using low-fidelity and high-fidelity mannequins.</a> Obstetrics and Gynecology. 108 (6), 1477-1485 (2006).</li>
<li>Cox, R. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+%28sort+of%29+new+image+data+format+standard%3A+NiFTI-1%5BTitle%5D)+AND+%2210th+Annual+Meeting+of+the+Organization+for+Human+Brain+Mapping%22%5BJournal%5D)">A (sort of) new image data format standard: NiFTI-1.</a> 10th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping. , 22(2004).</li>
<li>Bude, R., Adler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+easily+made%2C+low-cost%2C+tissue-like+ultrasound+phantom+material%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Ultrasound%22%5BJournal%5D)">An easily made, low-cost, tissue-like ultrasound phantom material.</a> Journal of Clinical Ultrasound. 23 (4), 271-273 (1995).</li>
<li>Fisher, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+skills+temporal+degradation+assessment+in+undergraduate+medical+education%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Advances+in+Medical+Education+%26+Professionalism%22%5BJournal%5D)">Clinical skills temporal degradation assessment in undergraduate medical education.</a> Journal of Advances in Medical Education & Professionalism. 6 (1), 1-5 (2018).</li>
<li>Buzink, S. N., Goossens, R. H., Schoon, E. J., de Ridder, H., Jakimowicz, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Do+basic+psychomotor+skills+transfer+between+different+image-based+procedures%5BTitle%5D)+AND+%22World+Journal+of+Surgery%22%5BJournal%5D)">Do basic psychomotor skills transfer between different image-based procedures.</a> World Journal of Surgery. 34 (5), 933-940 (2010).</li>
</ol>

著者は開示するものは何もありません。

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...

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ているにもかかわらず、主力であるように思われます6,7。さらに、最近の出版物は、シミュレーションがチームのダイナミクスと意思決定の改善の結果として、チームのパフォーマンスと患者の転帰を改善することを示しています。それでも、シミュレーションが重要な救命処置を実行する時間または成功率を改善することを示唆するデータはほとんどなく8,9、シミュレーションが医療提供者の教育において複雑で多面的であることを示唆しています。標準的な静脈内アクセスが不可能または適応とされない患者では、IOライン配置を使用して血管アクセスを迅速に達成することができ、最小限のスキルしか必要としません。.この手順のタイムリーで成功した実行は、特に周術期環境または外傷シナリオにおいて重要です10、11、12。IOラインの配置は周術期領域ではめったに行われない手順であり、命を救う手順になる可能性があるため、非臨床環境でのトレーニングが重要です。IOライン配置に固有の解剖学的に正確なタスクトレーナーは、この手順の予測可能なトレーニング頻度とスキル開発を提供するための理想的なツールです。
広く使用されているが、現在利用可能な商用タスクトレーナーにはいくつかの重大な欠点がある。まず、手順を複数回試行できるタスクトレーナーは、タスクトレーナーの初期購入だけでなく、シリコンスキンパッチなどの交換可能な部品の補充にもコストがかかります。その結果、部品を交換する頻度が低くなることが多く、研修生に最適なトレーニング体験を提供する目立つランドマークが残ります。患者は、手順を実行する必要がある場所に事前にマークされていません。別の欠点は、従来のタスクトレーナーのコストが高いため、デバイスの紛失や損傷を防ぐためにデバイスが保護された保管場所に「ロックアップ」されている場合、ユーザーによるアクセスが制限される可能性があることです。その結果、より厳格で利用可能なスケジュールされた練習時間が少なくなり、それらの使用を制限すると、予定外のトレーニングが確実に困難になる可能性があります。最後に、ほとんどのトレーナーは忠実度が低いと見なされています 5,13,14 代表的な解剖学的構造のみを使用しており、不適切な精神運動スキルの発達やトレーニングの傷跡につながる可能性があります。また、低忠実度のトレーナーは、忠実度の低いデバイスでのトレーニングが実際の実際の手順を適切に模倣できない可能性があるため、スキルの習得、習熟度、および低下の徹底的な評価を非常に困難にします。
代表的な解剖学はまた、精神運動スキルの習得と習得の適切な評価を妨げます。さらに、精神運動スキルの一部が臨床タスクに反映されていない場合、シミュレートされた医療環境から患者ケアへの精神運動スキルの移転を評価することはほぼ不可能になります。これにより、医療シミュレーションとトレーニングが患者の転帰に影響を与える能力に関するコンセンサスが妨げられます。コスト、解剖学的精度、アクセスの課題を克服するために、低コストで忠実度の高いIOラインタスクトレーナーを開発しました。タスクトレーナーは、実際の患者のCTスキャンから設計されており、正確な解剖学的構造が得られます(図1)。使用される材料はどこにでもあり、入手が容易であり、コンポーネントは比較的簡単に再利用できます。他の多くの市販のトレーナーと比較して、ここで説明するタスクトレーナーの設計の適度なコストは、アクセスしにくく保護された場所にトレーナーを隔離したいという欲求を劇的に減らし、主要なランドマークなしで複数の繰り返しを可能にします。

<table><tbody><tr><td>3Dプリンターフィラメント、ポリ乳酸(PLA)、1.75mm</td><td>N/A/</td>3Dプリント用ハッチボックス<td></td>ベース、骨<td>構造、骨/金型ハードウェア</td></tr><tr><td>3Dプリンター、オリジナルPrusa i3 MK3</td><td>Prusa</td><td></td><td>金型、骨構造、骨/金型ハードウェアボルトをプリントする、</td></tr><tr><td>1/4インチ、フラット/皿頭または丸頭、各種長さ</td><td>N/A</td><td></td><td>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</td></tr><tr><td>バケツ、5ガロン、プラスチック</td><td>N / A</td><td></td><td>メディア調製中にティッシュメディアを保持するため</td></tr><tr><td>クロルヘキシジン、ティ</td><td></td><td></td><td>ッシュメディア</td></tr><tr><td>ドリル、家庭用3/8 'チャック</td><td>N / A</td><td></td><td>メディア調製中にティッシュメディアを攸動するため</td></tr><tr><td>食品着色料、赤(オプション)</td><td>N / A</td><td></td><td>シミュレートされた骨髄ゼラチン用の着色添加剤</td></tr><tr>、<td>ティッシュメディア</td>六角ナット用の<td>無香料</td><td>ノックス</td><td></td>ベース</tr><tr><td>、1/4インチ</td><td>N/A</td><td></td><td>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</td></tr><tr><td>焦げ付き防止クッキングスプレー</td><td>N/A</td><td></td><td>離型剤</td></tr><tr><td>ビニール袋、ジップロック</td> ジ<td>ップロック</td><td></td><td>ティッシュメディア</td></tr>オ<tr><td>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)</td><td>プロクター&ギャンブル</td><td>メタムシル</td><td>不透明度 / ティッシュメディア用エコー源性添加剤</td></tr><tr><td>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)</td> <td>該当なし モール</td><td></td><td>ド ケーシング ハードウェアを締めるには</td></tr><tr><td>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</td><td>該当なし</td><td></td><td>モールド ケーシング用ガスケット メディア</td></tr><tr><td>スプレー 接着剤、スーパー 77 (オプション)</td><td>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</td> <td>3M</td><td></td> エージェント</tr><tr><td>攪拌パドル/ロッド</td><td></td><td></td><td>メディア調製中に組織媒体を攪拌するには</td></tr><tr><td>七面鳥のバスター、家庭用、60 mL</td><td>N/A</td><td></td><td>模擬骨髄を骨髄腔超音波</td></tr><tr><td>ゲル</td><td></td><td></td>に注入するには <td>模擬骨髄水のベース</td></tr><tr><td>、タップ</td><td></td><td></td><td>ティッシュ培地と模擬骨髄の両方で使用されます</td></tr></tbody></table>

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

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

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。

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...

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。

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

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

ここでは、通常の人体解剖学のCTスキャンから派生した高忠実度の3Dプリントタスクトレーナーを作成しましたこのプロトコルを使用して作成されたタスクトレーナーは、選択されたタスクまたは手順のすべての重要な側面を実行するのに役立ち、このプロトコルを使用してさまざまな解剖学的に正しいモデルを作成できます。解剖学的スキャンを3Dモデルに変換するために使用されるプロセスの一環として、骨の自然な開口部を閉じて、骨を正しい方向に保持し、シミュレートされた骨髄のためのスペースを持つための機能の追加を可能にする最終製品を作成することが重要です。まず、インポートしたSDLファイルの三角形の法線の向きが正しいことを確認し、三角形の向きが正しくない場合は、[選択]、[変更]、[すべて選択]をクリックして三角形の法線を反転します。次に、[選択]をクリックし、モデルを編集および反転して不要な構造を削除し、モデルを改良し、タスクトレーナーを作成するには、[選択]をクリックしてから、不要な構造の三角形を選択して、[編集して破棄]をクリックします。カードの編集ツールと平面ツールを選択して、3Dプリンターのビルドボリュームの範囲内に収まるようにモデルをトリミングします。選択をクリックし、メッシュ上の任意の場所をダブルクリックしてメッシュ全体を選択し、編集して削減を選択することで、計算オーバーヘッドを削減します。ターゲットを減らすには、三角形のバジェットを約10, 000面未満に減らします。欠陥の周りのメッシュの三角形を選択したら、[選択]をクリックし、[編集と消去と塗りつぶし]を選択して、表面の穴と凹凸を改善します。SDL ファイル タイプを使用して完成したモデルをエクスポートして保存し、Autodesk Fusion 360 ソフトウェアの[挿入]を選択してから[メッシュを挿入]コマンドを開き、ワークスペース内の骨および組織モデルのSDLファイルをメッシュとしてインポートします。インポートしたメッシュをB-repソリッドに変換するには、Fusion 360タイムラインを無効にし、ターゲットメッシュの三角形の数を10, 000未満に減らし、インポートしたメッシュボディを選択し、右クリックしてメニューを開き、メッシュをBにラップするオプションを選択します。メッシュが B ラップ ソリッドに変換されたら、fusion 360 タイムラインを再開し、ティッシュ B ラップの長軸に沿って長方形のソリッドを分割して、ソリッドを修正してタスク トレーナー モールドを作成します。サポートピン用に2〜3つの場所を選択し、事前に設計されたアセンブリグループコンポーネントを配置して、タスクトレーナーの骨を固定し、骨プラグをインポートして骨B担当者の開いた骨髄スペースに配置し、組織媒体が骨髄スペースに入り、シミュレートされた骨髄を排出するのを防ぎます。液体組織媒体を鋳型に流し込むための固体の組織Bで表される空間に型を通る4〜6センチメートルの開口部を生成し、対象物の鏡面を行い、等辺側のためのタスクトレーナーを作る。事前に設計されたアセンブリグループのコンポーネントがスペース内のボーンを固定するように配置されたら、組み合わせた地金をクリックして、モデル内のさまざまなアセンブリグループを追加またはカットします。ワークスペース内で目的のボディを選択して右クリックし、[STLとして保存]を選択して印刷用の最終コンポーネントをエクスポートし、STLファイルを3Dプリンターのベッドに配置し、ボーンを垂直に向けます。ユーザーラフトフルサポート材を印刷する場合、0.2ミリメートルで0.4ミリメートルのノズル層の高さ、4つの上層と最下層、3つの周囲シェルが20%で充填され、ホットエンド温度は摂氏210度です。組織表面を上に向けて金型コンポーネントを向け、いかだなしで印刷し、層の高さを0.3ミリメートルのインフィルで15%に設定し、完全なサポート材料を使用します。サポートピンやその他のコンポーネントを配置してサポート材料を最小限に抑え、すべてのピンサポートパーツをラフトで印刷し、層の高さを0.2ミリメートルに設定し、インフィルを20%に設定します各コンポーネントのパラメーターを選択したら、ソフトウェアによって生成されたGコードファイルを準備してSDカードにエクスポートします。3Dプリンターソフトウェアを開き、SDカードと1.75ミリメートルポリ乳酸3Dプリンターメディアフィラメントから保存したGコードファイルを選択して印刷します。ゼラチン繊毛殻繊維クロルヘキシジン溶液と次亜塩素酸ナトリウムを測定し、組織培地を調製し、1リットルの水を摂氏85度に加熱して取っておいた。組織培地溶液を激しく振とうしながら成分の量の数倍の混合容器に加熱水を加え、測定した成分を1つずつ加える。気泡を消散させるために混合物を摂氏71度の水浴中で最低4時間加熱し、100グラムの冷水、100グラムの超音波ゲルおよび5ミリリットルの赤い食用色素を測定して模擬骨髄溶液を調製し、次いで成分を完全に混合する。金型の内面に非シリコーンベースの離型剤をスプレーし、サポートピンを使用して骨を固定し、組織空間内の正しい位置を維持します。次に、骨を金型の底に固定して型を組み立て、注ぐときに組織培地が骨髄腔に入るのを防ぐために骨プラグの位置を確認します。開口部を上に向けて金型を配置し、摂氏46度の温かい組織媒体を金型キャビティに注ぎます。倒立エアダスターキャニスターでスプレーして金型からの組織培地の漏れを固定し、充填した金型を最低6時間、または組織培地が固まるまで摂氏4度に移します。金型を分解し、タスクトレーナーとサポートピンを取り外し、骨プラグを取り外し、骨髄スペースにシミュレートされた骨髄溶液を充填し、骨プラグを交換します。タスクトレーナーは、使用するまで摂氏4度またはマイナス20°Cのビニール袋に入れて保管してください。タスクトレーナーが室温に達したら、研修生にIO針を配置し、シミュレートされた骨髄溶液を吸引するように指示します。次に、タスクトレーナーを分解して組織培地と骨を回収し、タスクトレーナーを分解し、ゼラチンを容器に入れて再溶解して追加使用し、モデルを改質し、一度溶けたゲルを再利用して別のモデルを作成します。このプロトコルは、患者の左膝関節のCTスキャンを使用して、設計された脛骨の3次元組織型および骨格要素を取り巻く組織構造をモデル化および印刷するために使用され、印刷後に非常に近いレプリカが得られました。組織腔を露出させるために作られた開口部は、組織培地の注入を容易にし、金型は、組織腔内の骨構造を支持および吊り下げるために2つの支持ピンアセンブリグループで設計されました。タスクトレーナーは、骨格構造やランドマークのさまざまなレベルの視覚化を可能にする不透明で透明な組織媒体を使用して、ユーモラスで脛骨に合わせてカスタマイズされました。タスクトレーナーの作成に使用されたCTスキャンデータと、骨の厚さ、皮膚の深さ、腱の溝に関して完全に組み立てられたユーモラスなタスクトレーナーの間で解剖学的類似性が達成され、金型の上部を印刷するのに必要な時間とコストが最も高く、次に金型の下部、骨、ハードウェアが続きました。金型を3Dプリントする場合、ベースでの反りを防ぐために強力な接着剤を使用することが重要であることがわかりました。別の重要な側面は、ゲルを添加する前に金型の内部サービスに適用される放出スプレーの使用です。これにより、ゲルが3D印刷物に付着するのを防ぎます。これらのトレーナーは、患者との解剖学的類似性のためにトレーニング環境から臨床環境へのスキルの移転を可能にし、繰り返しは学習者が手順の重要なステップを実行するのに役立ちます。

creation-high-fidelity-low-cost-intraosseous-line-placement-task

Research

JoVE Journal

Medicine

医学

現代のプラスチック押出成形と印刷技術を使用して、それは迅速かつ安価に実験室で撮影、X線CTデータの物理的なモデルを生成することが可能になりました。断層データの3次元印刷は現在、前臨床イメージング·コミュニティーによってアクセスすることができる強力な可視化、調査、および教育ツールです。...

前臨床X線コンピュータ断層撮影データセットの3Dプリント

このプロトコルは骨の欠陥の再建のための3D計画および印刷の使用を記述する。セグメンテーションツールを使用して3Dモデルを作成し、その後に3D設計ソフトウェアを作成し、アブレーション手術や第2段階に付随する再建目的で患者固有のインプラントを作成します。...

骨の欠陥の再構築のための患者特有のインプラントの3D計画と印刷

技術が発達し、よりユーザーフレンドリーになるにつれて、手術および患者固有の外科ガイドおよび固定板の計画は外科医によって行われるべきである。我々は、矯正骨格運動の3D計画と患者固有の固定プレートと外科用ガイドの3D計画と印刷のためのプロトコルを提示する。...

患者固有インプラントの3D計画・印刷による顔面変形の治療

ここでは、マルチモーダル療法評価、介入前計画、心血管解剖学に関する医師訓練のための模擬循環セットアップの開発を紹介する。患者固有の断層図スキャンの適用と、このセットアップは、個別化医療における治療アプローチ、トレーニング、および教育に最適です。...

介入計画と訓練のための3Dプリント心血管ファントムの開発と評価

患者固有のモデルは、外科計画を開発または学習する際に、外科医と仲間の信頼を向上させます。3次元(3D)プリンタは、手術の準備に十分な詳細を生成しますが、組織触覚忠実度を複製することができません。3Dプリンティング精度とシミュレートされたシリコーン組織を組み合わせた、患者固有のシリコーン心臓モデルの作成を詳述したプロトコルが提示されます。...

手術前計画と実習訓練における応用を有する患者特異的シリコーン心臓モデルの作成

複雑な修正人工股関節形成術は、カスタムメイドのインプラントと複合現実技術を使用して実行されました。著者の知識によると、これは文献に記載されているそのような手順の最初の報告です。<br...

カスタムメイドの修正人工股関節形成術における複合現実感の使用:最初の症例報告

この研究は、患者固有の腰椎の3Dプリントモデルを作成することを目的としています、...

患者の特定の腰椎の3Dプリントモデル

ここでは、超音波ガイド下局所麻酔トレーニング用の4つのカスタム弾道ゼラチン超音波ファントムの設計と作成を示します。コンピューター支援設計ソフトウェアを使用してファントムを設計し、3Dプリントモデルを使用してシリコン型を作成し、溶融した弾道ゲルを型に流し込んでカスタム組織層を作成しました。...

超音波ガイド下神経ブロックトレーニング用の手頃な価格で耐久性があり、中程度の忠実度の弾道ゲルファントムを構築

3D プリントされた腹腔鏡下ニッセン噴門形成術モデルを利用して、入居者の学習曲線を短縮する

胆汁うっ滞は、一般に外科医と消化器内科の両方によって発生する病態です。可逆胆汁うっ滞モデルラットの作成は、ラットの小さいサイズとユニークなhepatopancreatobiliary解剖学の観点から挑戦することができます。このビデオの記事では、可逆的胆汁うっ滞モデルの作成を示しています。...

リバーシブル胆汁うっ滞ラットモデルの作成

学ぼう、CTスキャンデータと3Dプリンティングを用いて高忠実度の骨内ライン配置タスクトレーナーを作成する方法。再利用可能な組織培地とカスタマイズ可能なモデルにより、安全で効果的な手技トレーニングを実現します。

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

さらに動画を探す