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Method Article
* Questi autori hanno contribuito in egual misura
Qui, dimostriamo la progettazione e la creazione di quattro fantocci a ultrasuoni in gelatina balistica personalizzati per l'addestramento in anestesia regionale ecoguidato. Abbiamo progettato i fantasmi utilizzando un software di progettazione assistita da computer, abbiamo utilizzato modelli stampati in 3D per creare stampi in silicone e poi abbiamo versato il gel balistico fuso negli stampi per creare strati di tessuto personalizzati.
I fantocci a ultrasuoni, alternative al tessuto umano vivo, offrono agli studenti l'opportunità di praticare l'anestesia regionale ecoguidata senza introdurre rischi eccessivi per i pazienti. I fantocci a base di gelatina forniscono agli educatori trainer di attività durevoli e riutilizzabili; Tuttavia, i fantasmi a base di gel disponibili in commercio sono costosi. Qui, studiamo la produzione di fantocci a ultrasuoni durevoli, a basso costo e basati su gel balistico per blocchi nervosi mediano, femorale, fascia iliaca soprainguinale e piano dentato anteriore, nonché una metodologia per la produzione di un fantoccio per qualsiasi procedura di blocco nervoso ecoguidata.
Il software CAD (Computer-Aided Design) è stato utilizzato per progettare quattro fantocci che replicano l'anatomia dei blocchi nervosi del piano mediano, femorale, della fascia iliaca soprainguinale e del piano anteriore dentato, compresi i punti di riferimento e i piani dei tessuti. I modelli in plastica dei piani di tessuto desiderati sono stati stampati in 3D e utilizzati per creare stampi in silicone. Il gel balistico è stato sciolto e mescolato con farina e colorante per creare un gel balistico liquido ed ecogeno, che è stato versato negli stampi in silicone. I recipienti sono stati simulati creando uno spazio negativo nel gel balistico utilizzando barre di metallo. I nervi sono stati simulati utilizzando un filato immerso in gel per ultrasuoni. Le ossa simulate sono state progettate utilizzando CAD e stampate in 3D.
Il gel balistico è un mezzo versatile e durevole che può essere utilizzato per simulare una varietà di tessuti e può essere fuso e modellato in qualsiasi forma. Sotto gli ultrasuoni, questi fantocci forniscono piani di tessuto realistici che rappresentano i confini tra i diversi strati di pelle, muscolo e fascia. L'ecogenicità degli strati di tessuto muscolare, dei nervi, dei vasi sanguigni e delle ossa è realistica e le ossa hanno un'ombreggiatura posteriore significativa come si osserverebbe in un soggetto umano. Questi fantasmi costano $ 200 ciascuno per il primo fantasma e $ 60 per ogni fantasma successivo. Questi fantasmi richiedono una certa abilità tecnica per essere progettati, ma possono essere costruiti per solo il 4% del costo delle loro controparti commerciali.
I fantocci a ultrasuoni, alternative ai tessuti umani vivi, offrono agli studenti l'opportunità di praticare procedure mediche, tra cui l'anestesia regionale ecoguidata (UGRA), senza introdurre rischi eccessivi per i pazienti1. Sebbene la maggior parte dei prodotti sia comunemente prodotta tramite stampaggio a iniezione di gomma siliconica liquida, i fantasmi personalizzati possono essere realizzati in casa utilizzando materiali versatili a costi inferiori. I tessuti organici come il tofu, il maiale e il manzo sono economici ma si deteriorano rapidamente e sono difficili da creare2. Il tessuto cadaverico umano è ideale per l'accuratezza anatomica, ma è difficile e costoso da ottenere e conservare1. Più recentemente, la realtà virtuale è stata utilizzata per fornire formazione all'UGRA; Tuttavia, il feedback tattile è una componente chiave dell'apprendimento procedurale e viene raramente implementato. Anche quando un modello ibrido hardware-software fornisce un'elevata fedeltà visiva e un feedback tattile, l'hardware e il software necessari per eseguire tale formazione sono spesso proibitiviin termini di costi3. I fantasmi a base di gelatina trovano un equilibrio tra costo, longevità e fedeltà2.
I modelli di gelatina balistica sono disponibili in commercio, ma sono costosi per una risorsa deperibile che è molto utilizzata nei centri di simulazione medica. Piccoli e semplici fantocci a ultrasuoni a base di gel con parenchima omogeneo e due o tre vasi simulati vengono venduti al dettaglio per centinaia di dollari. Ad esempio, il blocco di formazione di base sugli ultrasuoni CAE Blue Phantom costa fino a $ 8004. I fantocci ad alta fedeltà specifici per le singole procedure di blocco nervoso costano migliaia di dollari. Il modello di formazione ecografica per anestesia regionale femorale CAE Blue Phantom costa $ 5.000 (Tabella 1)5. Per ridurre i costi, gli educatori hanno sperimentato fantasmi su misura utilizzando gelatina o altri materiali a basso costo o riutilizzabili 6,7,8. Additivi come farina, amido di mais, polvere di grafite e Metamucil possono essere utilizzati per opacizzare la gelatina e personalizzare l'ecogenicità del fantasma, aumentandone così la fedeltà 8,9,10,11,12,13,14.
I precedenti tentativi di addestratori per blocchi nervosi fatti in casa a base di gelatina non erano in grado di ricreare adeguatamente l'aspetto dei nervi sotto ultrasuoni o utilizzavano oggetti deperibili, limitando così la durata di conservazione15,16. Anche senza questi inconvenienti, le iterazioni precedenti non includevano punti di riferimento anatomici rilevanti e piani fasciali che avrebbero consentito ai tirocinanti di praticare specifiche procedure di blocco nervoso. Qui, studiamo la produzione di fantocci a ultrasuoni su gel balistico durevoli e a basso costo per blocchi nervosi mediano, femorale, piano iliaco della fascia soprainguinale e del piano dentato anteriore, nonché una metodologia per la produzione di un fantoccio per qualsiasi procedura di blocco nervoso guidata da ultrasuoni.
Per questo progetto, gli autori JR e PS si sono offerti volontari come soggetti ecografici e il consenso verbale è stato ottenuto da entrambi. Per coloro che seguono questo protocollo, ottenere l'approvazione di un comitato etico o di un comitato di revisione istituzionale (IRB) prima di utilizzare pazienti o volontari umani come soggetti dello studio.
1. Design fantasma e creazione di stampi in silicone
Figura 1: Immagini ecografiche rappresentative ottenute da un soggetto umano. Immagini rappresentative per i modelli di blocco nervoso (A) mediano, (B) femorale, (C) fascia iliaca soprainguinale e (D) dentato anteriore ottenuto da soggetti umani volontari. Abbreviazioni: A = arteria; V = vena; M = nervo mediano; F = nervo femorale; RAD = raggio; U = ulna; AIIS = spina iliaca anteriore inferiore; R = costola; SART = muscolo sartorio; IL = Muscolo iliaco; IO = obliquo interno; SA = muscolo dentato anteriore; LD = muscolo gran dorsale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: Schemi in sezione trasversale dei fantocci ecografici a blocco nervoso. (A) Fantocci ecografici mediano, (B) femorale, (C) piano iliaco della fascia soprainguinale e (D) fantomata del blocco nervoso anteriore del dentato. Gli schemi sono stati progettati sulla base delle immagini ecografiche umane rappresentative mostrate nella Figura 1. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: Creazione di componenti fantasma del blocco nervoso mediano. (A) Immagine rappresentativa del file di progettazione assistita da computer utilizzato per stampare modelli plastici di ogni strato di tessuto per il fantoccio del blocco nervoso mediano. (B) Stampi in silicone per ogni strato di tessuto del fantoccio del blocco nervoso mediano, comprese le barre metalliche inserite per creare vasi all'interno del gel balistico. (C) Versare gel balistico caldo, liquido e colorato negli stampi in silicone. (D) Sigillare l'estremità aperta dei vasi simulati utilizzando gel balistico liquido dopo che i vasi sono stati riempiti con sangue simulato. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
2. Creazione di altri punti di riferimento fantasma
3. Fusione e versamento del gel balistico
4. Montaggio fantasma
Figura 4: Assemblaggio del fantoccio a ultrasuoni del blocco nervoso mediano. (A) Singoli componenti di un fantoccio del blocco nervoso mediano smontato, inclusi strati di tessuto in gel balistico, radio e ulna stampati in 3D, un nervo mediano immerso in gel per ultrasuoni, un flacone di gel per ultrasuoni e una padella riempita con gel balistico liquido. (B) Assemblaggio del fantoccio del blocco nervoso mediano, compreso l'inserimento di strati di tessuto e ossa simulate ricoperte di gel per ultrasuoni. (C) Sigillare un'estremità del fantasma immergendola in una vaschetta di gel balistico liquido. (D) Creazione di uno strato di pseudo-pelle versando gel balistico liquido su un fantoccio di blocco nervoso mediano completato. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Quattro fantocci a ultrasuoni sono stati progettati e costruiti con successo utilizzando i metodi sopra descritti. Nella Figura 5 è mostrata una sezione trasversale ecografica di ciascun modello allineata con un'ecografia di anatomia umana equivalente. Sotto gli ultrasuoni, questi fantocci forniscono piani di tessuto realistici, che rappresentano i confini tra i diversi strati di pelle, muscolo e fascia. Il tessuto muscolare è ecogeno in modo appropriato e omogeneo. Questa ecogenicità pu?...
Questi fantocci balistici personalizzati a base di gel forniscono ai tirocinanti un addestramento a media fedeltà del blocco nervoso mediano, femorale, della fascia iliaca soprainguinale e del piano anteriore dentato per una frazione del costo dei fantocci a blocco nervoso disponibili in commercio (Tabella 1). I nostri primi trainer per blocchi nervosi mediani e femorali sono stati realizzati internamente per il 12% e il 9% del prezzo rispettivamente dei trainer per blocchi nervosi femorali e mediani pi...
Gli autori di questo articolo non hanno conflitti di interesse da rivelare.
Questo progetto è stato finanziato dal Simulation Training Center (STC) presso l'Università della California, San Diego School of Medicine a La Jolla, CA. Desideriamo ringraziare Blake Freechtle per i suoi contributi alla Figura 5.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
ABS Filament - 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 | Ballistic gel dye; https://humimic.com/product/amber-tone-dye/ |
Fusion 360 | Autodesk (San Franciso, CA) | Computer-assisted design (CAD) software; 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/ |
Gluten-Free All-Purpose Flour | Arrowhead Mills (Hereford, TX) | Flour for echogenicity; 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) | Pourable silicone rubber; https://www.smooth-on.com/products/mold-star-16-fast/ | |
Peach Tone Dye | Humimic Medical (Greenville, SC) | 852844007895 | Ballistic gel dye; https://humimic.com/product/peach-tone-dye/ |
PLA Filament - 1.75 mm | Hatchbox (Pomona, CA) | https://www.hatchbox3d.com/collections/pla-1-75mm | |
Prusa Original i3 MK3S+ printer | Prusa Research (Prague, Czech Republic) | 3D printer; https://www.prusa3d.com/category/original-prusa-i3-mk3s/ | |
Prusa Slicer 2.6.1 | Prusa Research (Prague, Czech Republic) | 3D printer slicer software; https://www.prusa3d.com/page/prusaslicer_424/ | |
Wool-Ease Thick & Quick Yarn | Lion Brand Yarn (Lyndhurst, NJ) | 640-610B | Yarn for simulated nerves; https://www.lionbrand.com/products/wool-ease-thick-and-quick-yarn?variant=32420963516509 |
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