Использование напечатанной на 3D-принтере лапароскопической модели фундопликации Ниссена для сокращения кривой обучения резидента
15 августа 2025 г.
В этом исследовании описывается, как 3D-печатные модели эффективно ускоряют скорость, с которой хирургические ординаторы осваивают передовые навыки лапароскопической хирургии, используемые в Nissen Fundoplication, тем самым повышая будущую готовность.
Наше исследование оценивает, может ли реалистичная 3D-печатная модель помочь хирургам быстрее и безопаснее овладеть сложными лапароскопическими хирургическими навыками до того, как они попадут в операционную. Ординаторам часто не хватает уверенности в продвинутых процедурах после стандартного обучения. Мы устраняем разрыв между базовым моделированием и сложностями реальной работы операционной и наложения швов.
В нашем протоколе используется недорогая, многоразовая и анатомически точная модель. Это позволяет без риска практиковать критические хирургические этапы, что не всегда возможно при использовании других методов. Наше открытие обеспечивает проверенную схему обучения, которая сокращает кривую обучения.
Это может напрямую привести к повышению хирургической квалификации, уменьшению осложнений и, в конечном итоге, улучшению результатов лечения пациентов. После выполнения компьютерной 3D-томографии преобразуйте профили DICOM в формат STL. Импортируйте STL-файлы в программное обеспечение Magics 24, выбрав «Файл», а затем «Импорт».
Запустите автоматическое исправление через строку меню. Выберите «Исправить» и выберите «Автоисправление». После этого выберите строку меню, ориентацию и создайте опору, чтобы добавить опорные конструкции.
Затем, чтобы экспортировать отремонтированную и поддерживаемую модель, выберите строку меню «Файл», «Экспорт» и «STL». Используя 3D-принтер с ЖК-дисплеем, откройте программное обеспечение Chitubox и нажмите «Настройки слайса» на вкладке «Смола». Установите толщину слоя равным 0,1 миллиметра.
Отрегулируйте количество нижних слоев до восьми. Установите скорость подъема нижнего слоя на 90 миллиметров в минуту, а скорость подъема на 80 миллиметров в минуту. Теперь тщательно очистите напечатанную форму в ультразвуковом очистителе с использованием растворителя этанола с частотой 40 килогерц в течение трех-пяти минут.
Завершите вторичное отверждение формы в УФ-камере. После отверждения нанесите тонкий слой вазелина на внутренние поверхности компонентов формы, который будет действовать как разделительный состав. Далее приготовьте двухкомпонентный силикон нулевой степени.
Поместите смесь в среду при температуре окружающей среды от 22 до 25 градусов Цельсия, чтобы высокие температуры не повлияли на время работы. Поместите силиконовую смесь в вакуумную камеру, установленную на уровень вакуума минус 0,09 мегапаскаль, на время пенообразования в течение восьми минут. Залейте подготовленный силикон из вакуумной камеры в форму для органа и следите за тем, чтобы силикон равномерно заполнял форму и чтобы на поверхности не было видно крупных пузырьков воздуха.
Дайте силикону полностью затвердеть в герметичной среде при температуре около 25 градусов Цельсия в течение одного часа. После отверждения осторожно извлеките форму, чтобы получить окончательную модель силиконового органа. Изучите поверхность силиконовой модели, чтобы убедиться в полноте и четкости анатомических структур.
Разместите напечатанные на 3D-принтере модели органов в соответствии с соответствующей анатомической схемой. Разложите пищевод, прикрепленный к желудку, так, чтобы он входил в средостение через отверстие между крурой и желудочным дном. Теперь поместите сальник, печень и желчный проток рядом с желудком, закрепив их на месте булавками.
Затем поместите обшивку на пластиковую платформу и закрепите ее. Подключите внутренний фонарь платформы к источнику питания для улучшения видимости. Далее сделайте три разреза на коже для эргономичного позиционирования троакара.
Вставьте 12-миллиметровый троакар для 30-градусного лапароскопа в центре, чтобы установить треугольник зрения. Расположите два 12-миллиметровых троакара с каждой стороны для лапароскопических игольчатых приводов, атравматичных захватчиков и лапароскопических ножниц. Затем закрепите лапароскоп с помощью зажима и подключите его к USB-порту дисплея высокой четкости на телевизоре или ноутбуке.
Поместите шелковый шов 2-0 иглой CT-1 внутрь модели. Аккуратно проведите дренаж Пенроуза за уже мобилизованный задний пищевод, чтобы он служил в качестве втягивающего устройства. Приложите мягкое вытяжение к дренажу, чтобы втянуть пищевод, обеспечивая четкую визуализацию правой и левой кривой диафрагмы.
Затем определите двустороннюю диафрагмальную круру и наложите пять прерывистых швов, чтобы надежно приблизить их без натяжения. Убедитесь, что крура плотно закрыта и правильно выровнена, чтобы обеспечить правильное приближение к стойкам диафрагмы. Далее расположите сетку симметрично на диафрагме.
Равномерно сшите боковые стороны сетки к диафрагме, чтобы она лежала ровно без складок, сохраняя при этом четкую границу между сеткой и стенкой пищевода. После прохождения бужа через пищевод в желудок выполните маневр чистки обуви для мобилизации и выравнивания желудочного дна. Оберните глазное дно на два-три сантиметра пищевода, обеспечив гибкую, ненатяжную, на 360 градусов фундопликацию длиной не более двух сантиметров.
Затем закройте повязку тремя прерывистыми швами длиной 1,5 сантиметра и тщательно осмотрите ее, чтобы убедиться, что повязка надежно закреплена. Проведите окончательную оценку работы операционной в реальном времени под наблюдением эксперта хирурга, убедившись, что все этапы соответствуют процедурным стандартам. Экспериментальная группа достигла значительно более высоких баллов OSAT по сравнению с контрольной группой, а также завершила процедуру в заметно более короткие сроки.
Результаты тренингов показали последовательный рост общих баллов от первого занятия к шестому, достигнув значений, близких к экспертному бенчмарку. Медианные показатели производительности неуклонно улучшались на протяжении всех сеансов обучения. Сессия начинается с 4.5 в первой сессии и доходит до 9.0 в шестой.
Наблюдалась сильная обратная зависимость между временем завершения процедуры и общим баллом, при этом время завершения уменьшалось по мере увеличения баллов. Экспертные оценки подтвердили, что модель проста в использовании, отлично подходит для хирургического обучения и эффективна для улучшения хирургических навыков.
Обзор
В данном исследовании оценивается эффективность 3D-печатной модели в ускорении освоения продвинутых навыков лапароскопической хирургии ординаторами. Модель восполняет пробел между базовым симуляционным обучением и сложностями реальных условий операционной, повышая хирургическую подготовленность.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Хирургическое обучение
- Технология 3D-печати
- Лапароскопическая хирургия
Теоретические основы
- Ординаторы часто не чувствуют уверенности при выполнении сложных хирургических процедур после стандартного обучения.
- Существует потребность в эффективных методах обучения, которые позволят восполнить пробел между симуляцией и практическим применением в реальных условиях.
- Модели, напечатанные на 3D-принтере, могут стать анатомически точными и многократно используемыми инструментами обучения.
- Совершенствование хирургических навыков может привести к улучшению исходов для пациентов и сокращению числа осложнений.
Цель исследования
- Определить, может ли реалистичная модель, созданная с помощью 3D-печати, ускорить процесс обучения хирургов-резидентов.
- Валидировать программу подготовки, позволяющую безрискованно отрабатывать критические этапы хирургического вмешательства.
- Оценить влияние модели на уровень хирургического мастерства и уверенность специалистов.
Используемые методы
- Создание недорогой, анатомически точной модели с помощью 3D-печати.
- Тренировочные сессии с использованием модели для отработки лапароскопических методик.
- Оценка эффективности по показателям OSAT и времени выполнения процедуры.
- Экспертная оценка удобства использования и эффективности модели в обучении.
Основные результаты
- Экспериментальная группа достигла значительно более высоких баллов по шкале OSAT по сравнению с контрольной группой.
- Показатели выполнения тренировочных сессий демонстрировали стабильное улучшение, приближаясь к эталонным показателям экспертов.
- Была отмечена сильная обратная зависимость между временем выполнения и общим баллом.
- Экспертные оценки подтвердили пригодность модели для хирургического обучения.
Выводы
- 3D-печатная модель эффективно повышает качество подготовки ординаторов-хирургов.
- Она обеспечивает валидированный путь к освоению сложных навыков лапароскопии.
- Использование таких моделей может привести к улучшению результатов хирургических вмешательств и повышению уверенности ординаторов.
Часто задаваемые вопросы
Промышленная значимость
Ускорение процесса освоения продвинутых навыков лапароскопии имеет решающее значение для снижения процедурных рисков и повышения хирургического мастерства в трансляционных исследованиях и при валидации медицинских устройств. Использование анатомически точных многоразовых 3D-печатных моделей позволяет количественно оценивать развитие навыков, что обеспечивает уверенность в прогнозируемых результатах технического обучения. Данный подход устраняет критический разрыв в подготовке хирургических устройств и процедурных протоколов, способствуя созданию воспроизводимых и масштабируемых парадигм обучения для корпоративных исследований и разработок (R&D).
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Обеспечивает строгую проверку гипотез о профессиональной компетенции при выполнении процедур с использованием количественных показателей эффективности.
- Поддерживает функциональную валидацию хирургических методов в анатомически релевантных системах.
- Способствует снижению механических рисков путем выделения критических этапов процедуры для целевой оценки навыков.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает стандартизированные, воспроизводимые модели для оценки технической компетенции стажеров.
- Позволяет получать количественные показатели, такие как баллы OSATS и время выполнения процедуры, для сравнительного анализа.
- Обеспечивает масштабируемый и безопасный скрининг продвинутых хирургических навыков перед их внедрением в клиническую практику.
Трансляционные и доклинические исследования
- Приводит результаты обучения в соответствие с клинически значимыми конечными точками, обеспечивая непрерывность трансляционного перехода.
- Снижает вариабельность при выполнении доклинических процедур, повышая прогностическую ценность при валидации устройств и методов.
- Поддерживает риск-ориентированное внедрение хирургических инноваций за счет использования валидированных путей освоения навыков.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный валидированный протокол обучения интегрирован в непрерывный процесс, охватывающий этапы от освоения базовых технических навыков до доклинической валидации процедур, что обеспечивает поддержку процессов разработки как медицинских устройств, так и методик их применения.
- Фундаментальная биология: Количественная оценка этапов процедуры обеспечивает надежную проверку гипотез и уточнение механизмов формирования хирургических навыков.
- Скрининг: Стандартизированные модели и системы оценки обеспечивают воспроизводимость и готовность к последующей клинической оценке.
- Аналитика: Объективные показатели, такие как баллы OSATS и время выполнения, облегчают сравнение условий и отслеживание результатов.
- Трансляционные исследования: Результаты обучения напрямую согласуются с клиническими критериями эффективности, что способствует беспрепятственному переходу к валидации in vivo.
- Корпоративное повторное использование: Многократно используемая модель и протокол предоставляют масштабируемую платформу для непрерывного технического обучения и оценки устройств.
Влияние на операционную деятельность и предприятие
- Научная ценность: повышает прогностическую уверенность в освоении технических навыков и снижает механистическую неопределенность при процедурном обучении.
- Операционная ценность: обеспечивает стандартизированную, воспроизводимую и масштабируемую инфраструктуру обучения для развития хирургических навыков.
- Стратегическая ценность: позволяет принимать решения о целесообразности (go/no-go) дальнейшего внедрения хирургических методов и устройств на основе данных, повышая эффективность использования капитала.
- Влияние на портфель: поддерживает приоритизацию и продвижение хирургических инноваций в рамках корпоративных конвейеров НИОКР с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуются экспертные знания в области 3D-моделирования, 3D-печати и оценки хирургической техники.
- Необходим доступ к инфраструктуре 3D-печати и средствам количественного анализа эффективности.
- Требуется межкомандная стандартизация систем оценки и процедурных критериев.
- Может потребоваться адаптация для различных анатомических или процедурных моделей.
- Ограничения включают необходимость экспертной валидации и согласования с клиническими конечными точками.
