Создание недорогих, прочных, баллистических гелевых фантомов средней точности для тренировки блокады нервов под ультразвуковым контролем

Резюме

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.

Аннотация

Ультразвуковые фантомы - альтернативы живым человеческим тканям - дают учащимся возможность практиковать регионарную анестезию под ультразвуковым контролем, не подвергая пациентов чрезмерному риску. Фантомы на основе желатина предоставляют преподавателям прочные и многоразовые тренажеры для выполнения задач; Тем не менее, коммерчески доступные фантомы на основе геля стоят дорого. В данной работе мы исследуем производство прочных, недорогих ультразвуковых фантомов на основе баллистического геля для блокад срединных, бедренных, надбедренных фасций подвздошной и зубчатой передней плоскости нервов, а также методологию создания фантома для любой процедуры блокады нервов под ультразвуковым контролем.

Программное обеспечение для автоматизированного проектирования (САПР) было использовано для проектирования четырех фантомов, воспроизводящих анатомию срединной, бедренной, надбедренной фасции, подвздошной и зубчатой передней плоскости нервных блокад, включая соответствующие ориентиры и тканевые плоскости. Пластиковые модели желаемых тканевых плоскостей были напечатаны на 3D-принтере и использованы для создания силиконовых форм. Баллистический гель расплавляли и смешивали с мукой и красителем для создания жидкого эхогенного баллистического геля, который заливали в силиконовые формы. Сосуды были смоделированы путем создания отрицательного пространства в баллистическом геле с помощью металлических стержней. Нервы моделировали с помощью пряжи, погруженной в ультразвуковой гель. Смоделированные кости были спроектированы с использованием САПР и напечатаны на 3D-принтере.

Баллистический гель является универсальным, прочным носителем, который может быть использован для моделирования различных тканей, а также может быть расплавлен и придан любой форме. Под ультразвуковым контролем эти фантомы обеспечивают реалистичные плоскости тканей, которые представляют границы между различными слоями кожи, мышц и фасций. Эхогенность слоев мышечной ткани, нервов, сосудов и костей реальна, а кости имеют значительное заднее затенение, как это наблюдается у человека. Эти фантомы стоят 200 долларов за первый фантом и 60 долларов за каждый последующий фантом. Эти фантомы требуют некоторых технических навыков для проектирования, но они могут быть построены всего за 4% от стоимости их коммерческих аналогов.

Введение

Ультразвуковые фантомы - альтернативы живым тканям человека - дают учащимся возможность практиковаться в медицинских процедурах, включая регионарную анестезию под ультразвуковым контролем (UGRA), не подвергая пациентов чрезмерному риску¹. В то время как чаще всего фантомы изготавливаются методом литья под давлением жидкого силиконового каучука, индивидуальные фантомы могут быть изготовлены дома с использованием универсальных материалов по более низкой цене. Органические ткани, такие как тофу, свинина и говядина, недороги, но быстро портятся и их сложно изготовить^. Трупная ткань человека идеально подходит для анатомическо....

протокол

Для этого проекта авторы JR и PS вызвались стать объектами ультразвукового исследования, и было получено устное согласие от обоих. Для тех, кто следует этому протоколу, получите одобрение комитета по этике или институционального наблюдательного совета (IRB) перед использованием пациентов или добровольцев в качестве субъектов исследования.

1. Фантомный дизайн и создание силиконовой формы

1. Создание референсного ультразвукового изображения
   1. Для каждого ультразвукового фантома попросите врача с узкой специализацией в области ультразвука и знакомым с процедурой блокады нерва, моделируемой желаемым фантомом, создат....

Результаты

Четыре ультразвуковых фантома были успешно спроектированы и построены с использованием описанных выше методов. Ультразвуковое сечение каждой модели, совмещенное с ультразвуком эквивалентной анатомии человека, показано на рисунке 5. Под ультразвуковым контролем эти ф.......

Обсуждение

Эти специальные фантомы на основе баллистического геля обеспечивают обучаемым тренировку медианы, бедренной кости, плоскости надчелюстной фасции подвздошной кости и блокады переднего нерва зубчатой мышцы средней точности за небольшую часть стоимости коммерчески доступных фантомов.......

Материалы

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