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* 이 저자들은 동등하게 기여했습니다
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.
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.
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 이용 가능하지만 의료 시뮬레이션 센터에서 많이 활용되는 부패하기 쉬운 자원으로 인해 비쌉니다. 균일한 실질이 있는 작고 단순한 젤 기반 초음파 팬텀과 2개 또는 3개의 시뮬레이션 용기가 수백 달러에 판매됩니다. 예를 들어, CAE Blue Phantom 기본 초음파 훈련 블록의 가격은 $800이상입니다 4. 개별 신경 차단 절차에 특화된 고충실도 팬텀은 수천 달러의 비용이 듭니다. CAE Blue Phantom 대퇴골 국소 마취 초음파 훈련 모델의 비용은 $5,000입니다(표 1)5. 비용을 절감하기 위해 교육자들은 젤라틴 또는 기타 저렴하거나 재사용 가능한 재료를 사용하여 맞춤형 팬텀을 실험했습니다 6,7,8. 밀가루, 옥수수 전분, 흑연 분말 및 Metamucil과 같은 첨가제를 사용하여 젤라틴을 불투명화하고 팬텀의 에코원성을 사용자 정의하여 충실도 8,9,10,11,12,13,14를 높일 수 있습니다.
집에서 젤라틴 기반 신경 차단 트레이너에 대한 이전의 시도는 초음파에서 신경의 모양을 적절하게 재현 할 수 없거나 부패하기 쉬운 품목을 사용하여 유통 기한을 제한했습니다15,16. 이러한 단점이 없더라도 이전 반복에는 교육생이 특정 신경 차단 절차를 연습할 수 있도록 하는 관련 해부학적 랜드마크와 근막면이 포함되지 않았습니다. 여기에서는 정중, 대퇴골, 서뇌 근막 장골 평면 및 세라투스 전방 평면 신경 차단을 위한 내구성 있고 저렴한 탄도 젤 초음파 팬텀의 생산과 초음파 유도 신경 차단 절차를 위한 팬텀을 생산하는 방법론을 조사합니다.
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
그림 1: 인간 피험자로부터 얻은 대표적인 초음파 이미지. 자발적인 인간 피험자로부터 얻은 (A) 중앙값, (B) 대퇴골, (C) 서뇌 근막 장골면(suprainguinal fascia iliaca plane) 및 (D) 세라투스 전방평면(serratus anterior plane nerve block) 모델에 대한 대표 이미지. 약어: A = 동맥; V = 정맥; M = 정중 신경; F = 대퇴 신경; RAD = 반지름; U = 척골; AIIS = 전방 하부 장골 척추; R = 갈비뼈; SART = 사토리우스 근육; IL=장골근; IO = 내부 경사; SA = 세라투스 전방 근육; LD = 광배근. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 신경 차단 초음파 팬텀의 단면 개략도. (A) 정중, (B) 대퇴골, (C) 서혜부 근막 장골면, (D) 세라투스 전방 평면 신경 차단 초음파 팬텀. 회로도는 그림 1에 표시된 대표적인 인체 초음파 이미지를 기반으로 설계되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: median nerve block phantom 구성 요소의 생성. (A) median nerve block phantom에 대한 각 조직층의 플라스틱 모델을 인쇄하는 데 사용되는 컴퓨터 지원 설계 파일의 대표 이미지. (B) 탄도 겔 내에 혈관을 만들기 위해 삽입된 금속 막대를 포함하여 정중 신경 차단 팬텀의 각 조직층에 대한 실리콘 몰드. (C) 뜨겁고 액체이며 염색된 탄도 젤을 실리콘 몰드에 붓습니다. (D) 혈관을 시뮬레이션된 혈액으로 채운 후 액체 탄도 젤을 사용하여 시뮬레이션된 용기의 열린 끝을 밀봉합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
2. 다른 유령 랜드마크 생성
3. 탄도 젤 녹고 따르기
4. 팬텀 어셈블리
그림 4: 정중 신경 차단 초음파 팬텀의 조립. (A) 탄도 젤 조직층, 3D 프린팅 요골 및 척골, 초음파 젤에 잠긴 실 정중 신경, 초음파 젤 병, 액체 탄도 젤로 채워진 팬을 포함한 분해된 정중 신경 차단 팬텀의 개별 구성 요소. (B) 초음파 젤로 덮인 조직층 및 시뮬레이션된 뼈의 삽입을 포함한 정중 신경 차단 팬텀의 조립. (C) 액체 탄도 젤의 팬에 담궈서 팬텀의 한쪽 끝을 밀봉합니다. (D) 완성된 정중 신경 차단 팬텀에 액체 탄도 젤을 부어 의사 피부 층을 만듭니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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 에코?...
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 제작...
이 논문의 저자는 공개해야 할 이해 상충이 없습니다.
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.
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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