여기에서는 초음파 유도 국소 마취 교육을 위한 4개의 맞춤형 탄도 젤라틴 초음파 팬텀의 설계 및 제작을 보여줍니다. 우리는 컴퓨터 지원 설계 소프트웨어를 사용하여 팬텀을 설계하고, 3D 프린팅 모델을 사용하여 실리콘 몰드를 만든 다음, 용융된 탄도 젤을 몰드에 부어 맞춤형 조직 층을 만들었습니다.
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방법 논문
초음파 유도 신경 차단 훈련을 위한 저렴하고 내구성 있는 중간 충실도 Ballistic Gel Phantoms 제작
* These authors contributed equally
이 논문에서
요약
초록
살아있는 인체 조직의 대안인 초음파 팬텀은 학습자에게 환자에게 과도한 위험을 초래하지 않고 초음파 유도 국소 마취를 연습할 수 있는 기회를 제공합니다. 젤라틴 기반 팬텀은 교육자에게 내구성 있고 재사용 가능한 작업 트레이너를 제공합니다. 그러나 상업적으로 이용 가능한 젤 기반 팬텀은 비쌉니다. 여기에서는 정중, 대퇴골, 서뇌 근막 장골 평면 및 세라투스 전방 평면 신경 차단을 위한 내구성 있고 저렴한 탄도 젤 기반 초음파 팬텀의 생산과 초음파 유도 신경 차단 절차를 위한 팬텀을 생산하는 방법론을 조사합니다.
CAD(Computer-Aided Design) 소프트웨어를 사용하여 관련 랜드마크 및 조직 평면을 포함하여 정중, 대퇴골, 서혜부 근막 장골 평면 및 세라투스 전방 평면 신경 블록의 해부학적 구조를 복제하는 4개의 팬텀을 설계했습니다. 원하는 조직 평면의 플라스틱 모델을 3D 프린팅하여 실리콘 몰드를 만드는 데 사용했습니다. 탄도 젤을 녹이고 밀가루와 염료와 혼합하여 액체, 에코 제닉 탄도 젤을 만들었습니다., 실리콘 몰드에 부어졌습니다. 혈관은 금속 막대를 사용하여 탄도 겔에 음의 공간을 만들어 시뮬레이션했습니다. 신경은 초음파 젤에 담근 실을 사용하여 시뮬레이션되었습니다. 시뮬레이션된 뼈는 CAD와 3D 프린팅을 사용하여 설계되었습니다.
탄도 젤은 다양한 조직을 시뮬레이션하는 데 사용할 수 있고 어떤 모양으로든 녹이고 성형할 수 있는 다재다능하고 내구성 있는 매체입니다. 초음파에서 이러한 팬텀은 피부, 근육 및 근막의 서로 다른 층 사이의 경계를 나타내는 사실적인 조직 평면을 제공합니다. 근육 조직층, 신경, 혈관 및 뼈의 초음파성은 사실적이며, 뼈는 인간 피험체에서 관찰되는 것처럼 상당한 후방 그림자를 가지고 있습니다. 이 팬텀은 첫 번째 팬텀에 대해 각각 $200, 각 후속 팬팬에 대해 $60입니다. 이러한 팬텀을 설계하려면 약간의 기술이 필요하지만 상업용 팬텀 비용의 4%만으로 제작할 수 있습니다.
서론
살아있는 인체 조직의 대안인 초음파 팬텀은 학습자에게 환자에게 과도한 위험을 초래하지 않고 초음파 유도 국소 마취(UGRA)를 포함한 의료 절차를 실습할 수 있는 기회를 제공합니다1. 액체 실리콘 고무의 사출 성형을 통해 가장 일반적으로 제조되지만 맞춤형 팬텀은 저렴한 비용으로 다양한 재료를 사용하여 집에서 만들 수 있습니다. 두부, 돼지고기, 쇠고기와 같은 유기농 티슈는 저렴하지만 빨리 상하고 만들기가 까다롭습니다2. 인간 사체 조직은 해부학적 정확성에 이상적이지만 확보하고 보존하기가 어렵고 비용이 많이 듭니다1. 최근에는 가상 현실이 UGRA 교육을 제공하는 데 사용되었습니다. 그러나 햅틱 피드백은 절차적 학습의 핵심 구성 요소이며 거의 구현되지 않습니다. 하드웨어-소프트웨어 하이브리드 모델이 높은 시각적 충실도와 촉각 피드백을 제공하더라도, 이러한 교육을 수행하는 데 필요한 하드웨어와 소프트웨어는 종종 비용이 많이 든다3. 젤라틴 기반 팬텀은 비용, 수명 및 충실도 사이의 균형을 유지합니다2.
탄도 젤라틴 모델은 상업적으로 이....
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프로토콜
이 프로젝트를 위해 저자인 JR과 PS가 초음파 피험자로 자원했고, 두 사람 모두로부터 구두 동의를 받았습니다. 이 프로토콜을 따르는 사람들은 환자 또는 인간 지원자를 연구 대상으로 사용하기 전에 윤리 위원회 또는 기관 검토 위원회(IRB)의 승인을 받으십시오.
1. 팬텀 디자인 및 실리콘 몰드 제작
- 참조 초음파 이미지 생성
- 각 초음파 팬텀에 대해 초음파 하위 전문화를 가진 의사가 원하는 팬텀에 의해 시뮬레이션되는 신경 차단 절차에 익숙하고 자원한 인간 피험자로부터 참조 초음파 이미지를 생성하도록 합니다(그림 1). 이 초음파 이미지가 마취제가 주입될 적용 가능한 신경 또는 조직 평면을 가로지르는 시야를 가지고 있는지 확인하십시오.
- 조직층 모델의 설계 및 3D 프린팅
- 각 팬텀의 단면 디자인을 그립니다(그림 2) CAD(Computer-Aided Design)를 활용하여 원하는 조직층의 플라스틱 모델과 팬텀의 전체 모양을 위한 외부 용기를 설계합니다(그림 3A,
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결과
4개의 초음파 팬텀은 위에서 설명한 방법을 사용하여 성공적으로 설계 및 제작되었습니다. 동등한 인체 해부학적 구조의 초음파와 정렬된 각 모델의 초음파 단면이 그림 5에 나와 있습니다. 초음파에서 이러한 팬텀은 피부, 근육 및 근막의 서로 다른 층 사이의 경계를 나타내는 사실적인 조직 평면을 제공합니다. 근육 조직은 적절하고 균질하게 반향을 일으킵니다. 이 에코원성은 용융 중에 탄도 젤에 첨가된 밀가루의 양에 따라 조정할 수 있습니다. 근막 테두리는 배경 근육 조직에 비해 과반향입니다. 실은 불규칙하게 과반향적으로 보이며 테두리가 잘 정의되어 신경의 모양을 적절하게 시뮬레이션합니다. 실은 조직층 사이에 위치하며, 팬텀의 이 부분은 신경 차단 절차 중 국소 마취제 주입을 시뮬레이션하기 위해 유체 주입을 수용할 수 있습니다. 또한, 탄도 겔 블록에 주입하는 것은 시뮬레이션된 근막면에 주입하는 것과 비교할 때 상당한 저항에 직면하며, 이는 학습자에게 유익한 피드백 메커니즘으로 작용할.......
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토론
이러한 맞춤형 탄도 젤 기반 팬텀은 교육생에게 상업적으로 이용 가능한 신경 차단 팬텀 비용의 일부만으로 중간 충실도의 중앙값, 대퇴골, 서뇌상 근막 장골 평면 및 세라투스 전방 평면 신경 차단 훈련을 제공합니다(표 1). 우리의 첫 번째 중앙 및 대퇴 신경 차단 트레이너는 가장 저렴한 상업적으로 이용 가능한 중앙 및 대퇴 신경 차단 트레이너 가격의 각각 12%와 9%로 사내에서 제작되었습니다. 사용 가능한 대퇴 신경 차단 팬텀 중 어느 것도 팬텀처럼 근막 장골 블록에 대한 서혜부 접근을 시뮬레이션할 수 없습니다. 우리는 상업적으로 이용 가능한 serratus anterior plane 초음파 팬텀을 찾을 수 없었습니다.
표 1: 시판되는 초음파 유도 국소 마취 팬텀 요약.
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공개 사항
이 논문의 저자는 공개해야 할 이해 상충이 없습니다.
감사의 글
이 프로젝트는 캘리포니아주 라호야에 있는 캘리포니아 대학교 샌디에이고 의과대학(University of California, San Diego School of Medicine)의 시뮬레이션 교육 센터(STC)에서 자금을 지원했습니다. 그림 5에 기여해 주신 Blake Freechtle에게 감사의 말씀을 전합니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| ABS 필라멘트 - 1.75 m+B+A2:A14 | Hatchbox (Pomona, CA) | https://www.hatchbox3d.com/collections/abs-1-75mm | |
| Adobe Photoshop | Adobe (San Jose, CA) | https://www.adobe.com/products/photoshop.html | |
| Amber Tone Dye | Humimic Medical (Greenville, SC) | 852844007925 | 탄도 젤 염료; https://humimic.com/product/amber-tone-dye/ |
| Fusion 360 | Autodesk (San Franciso, CA) | Computer-assisted design (CAD) 소프트웨어; https://www.autodesk.com/products/fusion-360/overview?term=1-YEAR&tab=subscription&plc=F360 | |
| Gelatin #1 - Medical Gel by the Pound | Humimic Medical (Greenville, SC) | 852844007406 | Ballistic gel; https://humimic.com/product/gelatin-1-medical-gelatin-by-the-pound/ |
| 글루텐-프리 다목적 밀가루 | Arrowhead Mills (Hereford, TX) | 반향을 위한 밀가루; https://arrowheadmills.com/products/gluten-free/organic-gluten-free-all-purpose-flour/ | |
| Microsoft PowerPoint | Microsoft(Redmond, WA) | https://www.microsoft.com/en-us/microsoft-365/powerpoint | |
| Mold Star 16 FAST Pourable Silicone | Rubber Smooth-On (Macungie, PA) | 붓는 실리콘 고무; https://www.smooth-on.com/products/mold-star-16-fast/ | |
| Peach Tone Dye | Humimic Medical (Greenville, SC) | 852844007895 | 탄도 젤 염료; https://humimic.com/product/peach-tone-dye/ |
| PLA 필라멘트 - 1.75mm | Hatchbox (Pomona, CA) | https://www.hatchbox3d.com/collections/pla-1-75mm | |
| Prusa Original i3 MK3S+ printer | Prusa Research (프라하, 체코 | )3D 프린터; https://www.prusa3d.com/category/original-prusa-i3-mk3s/ | |
| Prusa Slicer 2.6.1 | Prusa Research (체코 프라하) | 3D 프린터 슬라이서 소프트웨어; https://www.prusa3d.com/page/prusaslicer_424/ | |
| Wool-Ease Thick & Quick Yarn | Lion Brand Yarn (Lyndhurst, NJ) | 640-610B | 모의 신경용 원사; https://www.lionbrand.com/products/wool-ease-thick-and-quick-yarn?variant=32420963516509 |
참고문헌
- Hocking, G., Hebard, S., Mitchell, C. A review of the benefits and pitfalls of phantoms in ultrasound-guided regional anesthesia. Reg Anesth Pain Med. 36 (2), 162-170 (2011).
- Culjat, M. O., Goldenberg, D., Tewari, P., Singh, R. S. A review of tissue substitute....
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재인쇄 및 허가
