Создание недорогих, прочных, баллистических гелевых фантомов средней точности для тренировки блокады нервов под ультразвуковым контролем
9 февраля 2024 г.
В этой статье мы продемонстрируем проектирование и создание четырех специальных ультразвуковых фантомов с баллистическим желатином для обучения регионарной анестезии под ультразвуковым контролем. Мы спроектировали фантомы с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования, использовали 3D-печатные модели для создания силиконовых форм, а затем залили расплавленный баллистический гель в формы для создания пользовательских слоев ткани.
Поэтому мы использовали новейшие технологии, такие как компьютерное проектирование и 3D-печать, чтобы изготовить индивидуальные, прочные тренажеры для блокады нервов под ультразвуковым контролем из относительно недорогих материалов. При этом мы изучили вопросы, связанные с долговечностью и экономической эффективностью тренажеров для блокады нервов, при этом максимизируя точность и доступность этих тренажеров. В настоящее время медицинские педагоги и симуляционные центры должны либо платить тысячи долларов за практические тренажеры для блокады нервов, либо экономить деньги, используя скоропортящиеся материалы, которые быстро портятся.
В наших тренажерах для блокады нервов используются доступные материалы, которые служат от нескольких месяцев до нескольких лет, при этом симулируя анатомию более точно, чем другие недорогие тренажеры. Другие попытки создать самодельные тренажеры для блокады нервов, как правило, включали скоропортящиеся материалы, такие как мясо животных, которое быстро портится, или домашний желатин, на котором плесень растет в течение нескольких недель, даже при хранении в холодильнике. Наши кроссовки служат годами с минимальным обслуживанием и стоят в разы дешевле коммерческих кроссовок.
Мы работаем над разработкой этих тренажеров для блокады нервов для множества других процедур в операционной в отделении неотложной помощи. Кроме того, мы используем инфракрасное отслеживание в различных программных продуктах для записи показателей того, как врачи выполняют эти процедуры, чтобы мы могли анализировать результаты и пытаться соотнести их с клинической эффективностью.
Обзор
В данном исследовании представлен процесс разработки специализированных ультразвуковых фантомов из баллистического желатина, предназначенных для обучения регионарной анестезии под контролем УЗИ. Благодаря использованию таких передовых технологий, как автоматизированное проектирование и 3D-печать, эти фантомы представляют собой экономичную и долговечную альтернативу традиционным тренажерам для выполнения блокад нервов.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Медицинское образование
- Симуляционное обучение
- Технологии ультразвукового исследования
Теоретические сведения
- Традиционные тренажеры для блокады нервов стоят дорого и часто изготавливаются из скоропортящихся материалов.
- Существующим недорогим симуляторам не хватает долговечности и анатомической точности.
- В медицинском образовании существует потребность в доступных и долговечных инструментах для обучения.
- Предыдущие самодельные тренажеры имели существенные недостатки, такие как быстрая порча.
Цель исследования
- Создание долговечных и экономически эффективных тренажеров для проведения регионарной анестезии (блокады нервов) под контролем УЗИ.
- Повышение реалистичности и доступности обучающих инструментов для специалистов в области медицинского образования.
- Изучение долговечности и особенностей обслуживания данных специализированных тренажеров в сравнении с традиционными аналогами.
Используемые методы
- Использование программного обеспечения для автоматизированного проектирования при создании фантома.
- 3D-печать моделей для изготовления силиконовых форм.
- Заливка расплавленного баллистического геля в формы для создания слоев тканей.
- Оценка долговечности и экономической эффективности тренажеров.
Основные результаты
- Специализированные тренажеры изготовлены из доступных материалов, срок службы которых составляет от нескольких месяцев до нескольких лет.
- Они имитируют анатомию более точно, чем другие недорогие симуляторы.
- Эти тренажеры требуют минимального обслуживания по сравнению с альтернативными вариантами из скоропортящихся материалов.
- Стоимость значительно ниже, чем у коммерческих тренажеров для проведения регионарной анестезии.
Выводы
- Разработанные фантомы представляют собой эффективное решение для обучения анестезии под контролем ультразвука.
- Они позволяют решить проблемы стоимости и долговечности инструментов для медицинского обучения.
- Данный подход может улучшить процесс подготовки медицинских специалистов.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Долговечные, анатомически точные фантомы из баллистического геля обеспечивают масштабируемое и воспроизводимое моделирование процедур блокады нервов под контролем ультразвука, снижая зависимость от скоропортящихся или дорогостоящих коммерческих моделей. Данный подход способствует стандартизированной оценке навыков и обучению в условиях трансляционных исследований и разработки медицинских устройств. Этот метод повышает прогностическую достоверность процедурного моделирования, поддерживая научно-исследовательские и образовательные инициативы корпоративного уровня.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет проводить контролируемое моделирование интерфейсов тканей для проверки гипотез, касающихся устройств или процедур.
- Способствует снижению механистических рисков за счет предоставления воспроизводимых анатомических моделей для итерационной оценки.
- Облегчает функциональную валидацию стратегий визуализации и вмешательства в стандартизированной среде.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает наличие валидированных, многоразовых фантомов для обеспечения единообразия при обучении процедурам и в рабочих процессах тестирования устройств.
- Позволяет проводить количественную оценку точности визуализации и точности вмешательства в разных партиях.
- Способствует стандартизации анализа за счет минимизации биологической вариабельности и риска порчи образцов.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет симулированные плоскости тканей и эхогенность с клинически значимыми анатомическими особенностями.
- Обеспечивает непрерывный переход от оценки устройства в лабораторных условиях к доклинической валидации процедуры.
- Снижает трансляционный риск за счет поддержки воспроизводимого и экономически эффективного внедрения моделей.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Данные фантомы интегрируются в континуум от этапа открытия до доклинических исследований, предоставляя стандартизированную платформу для симуляции процедур, прототипирования устройств и валидации методов визуализации.
- Фундаментальная биология: обеспечивает проверку гипотез о взаимодействии устройства с тканями и техническую осуществимость процедур.
- Скрининг: позволяет проводить воспроизводимую количественную оценку процессов визуализации и интервенционных вмешательств.
- Аналитика: обеспечивает получение согласованных данных для сравнения различных условий и проведения бенчмаркинга производительности.
- Трансляционные исследования: служит связующим звеном между лабораторным моделированием и доклиническими процедурными исследованиями с сохранением анатомической точности.
- Корпоративное повторное использование: представляет собой масштабируемую и недорогую платформу, адаптируемую под различные нужды в области исследований и разработок устройств и процедур.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает точность прогнозирования и снижает механистическую неопределенность при симуляции процедур.
- Эксплуатационная ценность: Обеспечивает создание долговечных, многоразовых моделей с минимальными затратами на обслуживание и высокой воспроизводимостью.
- Стратегическая ценность: Позволяет проводить экономически эффективное, масштабируемое обучение и оценку устройств, что способствует принятию более обоснованных решений о целесообразности дальнейшей разработки.
- Влияние на портфель: Облегчает приоритизацию программ разработки процедур и устройств с учетом рисков.
Рекомендации по внедрению
- Требуется опыт в области САПР, 3D-печати и процедурной анатомии.
- Необходим доступ к 3D-принтерам, материалам для силиконового формования и запасам баллистического геля.
- Стандартизация конструкции и сборки фантома имеет решающее значение для воспроизводимости результатов разными группами исследователей.
- Адаптация к новым анатомическим мишеням может потребовать итеративного проектирования и валидации.
- Точность воспроизведения анатомии и долговечность фантома зависят от качества материалов и точности сборки.
