Сведение рук тренажер: Evaluation of a Hands-On Wrist Fracture Simulator for Fracture Management Training in Emergency Medicine Residents

Разработка 3D-симулятора для закрытой репозиции переломов дистального отдела лучевой кости

Реферат

История вопроса

Использование симуляторов в медицинском образовании имеет решающее значение для развития процедурной компетентности перед лечением пациентов. Текущая подготовка врачей неотложной помощи по вправлению переломов дистального отдела лучевой кости непоследовательна и неадекватна.

Подход

Мы разработали напечатанную на 3D-принтере тренировочную модель перелома дистального отдела лучевой кости, которая проста в сборке и относительно недорога. Мы представляем пошаговые инструкции по воспроизведению модели.

Оценка

Было обнаружено, что модель имеет высокую точность для обучения как инструкторов, так и участников курса повышения квалификации на основе моделирования.

Reflection

Мы успешно разработали недорогую, легко воспроизводимую, высокоточную модель для использования в учебном курсе на основе моделирования для обучения вправлению переломов дистального отдела лучевой кости.

Предыстория

Успешное вправление и лечение переломов дистального отдела лучевой кости в отделении неотложной помощи является основной компетенцией врачей скорой помощи. Тем не менее, есть самые разные возможности овладеть этим навыком во время обучения в ординатуре по неотложной медицине в Соединенных Штатах. Впоследствии врачам неотложной помощи может не хватать необходимого опыта, чтобы научить следующее поколение стажеров компетентно выполнять эту процедуру, что приведет к трудностям в стандартизации опыта обучения по профессии и закреплению этого отсутствия развития навыков по специальности. Текущий подход к обучению вправлению переломов может быть неправильным; как правило, процедура проводится у постели больного и может быть ограничена опытом супервайзера и удобством процедуры [1]. Существующие исследования показывают как неудовлетворенность скелетно-мышечной тренировкой, так и недостаток знаний о опорно-двигательном аппарате у некоторых врачей скорой помощи [2].

Обучение мастерству на основе моделирования улучшает обучение прикроватным процедурам и может служить теоретической основой для устранения пробелов в обучении [3,4,5,6]. Вкратце, обучение мастерству на основе моделирования делает упор на асинхронную подготовку, преднамеренную практику, тщательный контроль во время обучения и оценку с помощью контрольного списка, чтобы обеспечить обучение в соответствии с заранее определенным стандартом мастерства. Моделирование предлагает учащимся возможности для преднамеренной практики процедуры под наблюдением опытных преподавателей перед выполнением этих процедур в реальной клинической среде. Симуляторы переломов дистального отдела лучевой кости описаны в ортопедической литературе; однако воспроизведение этих моделей требует покупки дорогостоящих копий костей промышленного производства [7,8,9].]. Появление домашней 3D-печати дает возможность для более воспроизводимой модели, которая потенциально может расширить доступ к образовательным занятиям на основе моделирования в более широком масштабе.

Учитывая потребность в недорогих, воспроизводимых и портативных моделях для моделирования распространенных процедур, в этой статье описывается создание модели перелома дистального отдела лучевой кости с высокой точностью для обучения правильным методам репозиции в курсе обучения на основе моделирования. Еще одним преимуществом нашего тренажера является то, что его можно использовать для одновременного обучения процедуре блокады гематомы, когда небольшое количество анестетика вводится в область вокруг перелома для уменьшения боли, связанной с репозицией. Основное внимание в этом документе уделяется построению модели, хотя для иллюстрации контекста включены краткие результаты курса и ответы слушателей на использование тренажера.

Подход

Чтобы построить нашу модель перелома дистального отдела лучевой кости, мы получили анатомически правильную модель лучевой и локтевой костей с сайта 3D-печати с открытым исходным кодом ThingiverseⓇ (www.thingiverse.com, Маунтин-Вью, Калифорния, США) и впоследствии загрузили этот файл. на сайт редактирования 3D-печати TinkerCad Ⓡ (www.tinkercad.com, Сан-Рафаэль, Калифорния, США). Используя программное обеспечение для редактирования, мы создали линию перелома через дистальный отдел лучевой кости, чтобы смоделировать перелом дистального отдела лучевой кости. Фрагменты перелома можно найти в TinkerCad под идентификатором пользователя «wdixonPC6LL» в виде файла с открытым доступом (рис. 1a). В модели были протестированы несколько опорных точек через обе части трещины, чтобы обеспечить динамическое соединение между частями; эти точки были оптимизированы для растяжения и смещения. Кости были напечатаны на 3D-принтере XYZ DaVinci Pro (XYZ Printing, Сан-Диего, Калифорния, США) с нитью ABS, хотя их можно было напечатать на любом 3D-принтере с достаточно большой платформой для печати (рис. 1b). Мы обнаружили, что включение опорного поля и использование настройки «медленная скорость печати для мелких деталей» повысило стабильность печатной модели; дополнительные настройки находятся в Приложении 1 к Электронным дополнительным материалам. Фрагменты лучевой кости были соединены с помощью резинового уплотнительного кольца через предварительно изготовленные опорные точки на дорсальной стороне и закреплены стяжками для создания силы сопротивления репозиции (рис. 1c, d).

Рис. 1

Этапы сборки модели перелома дистального отдела лучевой кости. a Компьютерное проектирование ( CAD ) чертежи локтевой кости и перелома лучевой кости. b Индивидуальные 3D-печатные модели локтевой кости и перелома лучевой кости. c Уплотнительные кольца нарезаются подходящего размера, и на один конец каждого из них надеваются застежки-молнии. d Уплотнительные кольца вставляются через предварительно напечатанные отверстия в дистальном фрагменте лучевой кости. Второй конец уплотнительных колец помещается через предварительно напечатанные отверстия в проксимальном фрагменте лучевой кости с помощью стяжек, закрепленных на открытых концах. e Нить продевается через предварительно напечатанные отверстия на ладонных поверхностях обоих фрагментов перелома и связывается вместе. f Длина струны регулируется по мере необходимости, пока не будет достигнуто оптимальное смещение. г 1,5-дюймовые (3,81 см) шарниры ввинчиваются в предварительно напечатанные отверстия как на лучевой, так и на локтевой кости. h Кости, напечатанные на 3D-принтере, отлиты в моделирующем геле; спинная часть модели приклеивается к боковой стороне формы, чтобы оставаться близко к поверхности. После охлаждения тонкий слой геля на спинной стороне удаляют. i  Свободная сторона шарнира привинчивается к деревянному блоку, служащему рукой (ориентируется так, чтобы запястье можно было сместить дорсально), и модель вставляется в руку-симулятор. Порошок талька облегчает введение в кожу

Изображение полного размера

Затем кости закрепляли с ладонной стороны жесткой нитью; мы рекомендуем леску или одинарную нить с хорошей прочностью на растяжение для создания точки максимального смещения костных отломков (рис. 1д, е). Мы закрепили лучевую и локтевую кости на дистальном конце с помощью шарнира (1,5 дюйма или 3,81 см), ввинченного в предварительно сделанные отверстия для винтов (рис.  1g). Прикрепленные кости были помещены в специальную 3D-форму (также найденную в TinkerCad под тем же идентификатором пользователя, что и выше), которую можно заполнить желатином или медицинским гелем для имитации мягких тканей руки (рис. 1h). Мы обнаружили, что гель для медицинского моделирования более прочный, многоразовый и чистый; это, вероятно, со временем снизит затраты и позволит хранить данные на более длительный срок. После того, как гель затвердеет, часть геля можно снять с дорсальной стороны, чтобы можно было пропальпировать кость под кожей и обеспечить сочленение перелома. Шарнирные детали впоследствии прикрепляются к деревянному бруску (размеры: 3,5× 3× 0,75 дюйма или 8,89 дюйма).× 7,62× 1,9 см), который воспроизводит руку (рис. 1i). Это приспособление позволяет поместить руку под вытяжение, чтобы помочь с реалистичным сокращением. Вся модель помещается в учебную руку с резиновым внутривенным катетером (Anatomy Warehouse, Эванстон, Иллинойс, США), чтобы скрыть детали модели перелома и имитировать закрытую репозицию, выполняемую у постели больного (рис. 1i). Без учета стоимости 3D-принтера общая стоимость модели составила примерно 140 долларов США; это включает в себя некоторые элементы, которые используются для нескольких моделей, а самые дорогие детали можно использовать повторно. См. Приложение 2 к электронным дополнительным материалам для полного списка затрат и примеров каждой части модели.

Оценка

Мы проверили точность модели перелома дистального отдела лучевой кости в рамках учебной программы обучения на основе моделирования. Институциональный наблюдательный совет Стэнфордского университета одобрил это исследование. Стандарт мастерства был определен как минимальный проходной балл для курса, определенный группой экспертов с использованием подхода Mastery Angoff [10]; минимальный проходной балл составлял 90 % от общего числа 41 пункта контрольного списка. Мы обучили всех резидентов скорой медицинской помощи первого года обучения ( n = 15) и резидентов-ортопедов-первокурсников ( n = 7) в нашем учреждении, чтобы выполнить вправление перелома дистального радиуса с использованием нашей модели и контрольного списка в начале их проживания. Стажеры-первокурсники являются новичками, и ни один из наших участников не проходил предварительное формальное обучение этой процедуре, что типично при поступлении в ординатуру. Все участники набрали минимальный проходной балл в конце нашего курса. В число инструкторов входили врачи скорой помощи и главные резиденты отделения ортопедической хирургии.

Участники курса и инструкторы были опрошены относительно точности модели. Инструмент опроса был создан группой авторов, проверен и отредактирован членами экспертной группы, участвовавшими в разработке стандартов, и был опробован в данном исследовании. Инструмент включал заявления о точности модели и уверенности в будущем выполнении процедуры с использованием шкалы Лайкерта от «полностью согласен» до «категорически не согласен» [Приложение 3 к электронному дополнительному материалу]. Большинство участников полностью согласились или согласились с тем, что модель имеет высокую точность (86%, n = 22) и что его использование в симуляционном учебном курсе подготовило их к лечению пациентов с переломами дистального отдела лучевой кости (91%, n = 22). Каждый опытный инструктор ( n =  4, за исключением автора WD) согласился или полностью согласился с тем, что модель реалистично имитирует вправление перелома дистального отдела лучевой кости со смещением и что она полезна при обучении процедуре, хотя в отзывах предлагалось улучшить тактильные ощущения при модель для экспертизы. Отзывы инструкторов также были неоднозначными в отношении точности модели для блокады гематомы, которую мы планируем рассмотреть в будущих моделях. Одним из преимуществ используемой нами симуляционной кожи является то, что она скрывает следы от иглы, что требует от студентов пальпации модели для точного блока гематомы вместо того, чтобы следовать предыдущим точкам введения. Наша команда планирует опробовать другие варианты блокады кожи и гематомы на моделях второго поколения.

Reflection

Вправление перелома дистального отдела лучевой кости является обычной процедурой у постели больного в отделении неотложной помощи, и существует четко продемонстрированная необходимость повышения квалификации врачей скорой помощи в Соединенных Штатах. Мы успешно решили эту проблему, разработав новую модель перелома дистального отдела лучевой кости, напечатанную на 3D-принтере, чтобы облегчить обучение методам репозиции с использованием обучения мастерству на основе моделирования. Наша модель представляет собой эффективный тренажер с положительными оценками точности для использования в обучении как ординаторов, так и преподавателей. Хотя покупка 3D-принтеров может быть дорогостоящей, отдельный материал для печати стоит недорого; многие университеты предлагают доступ к 3D-принтерам в учебных целях, например тот, который мы описали.

Опыт создания модели перелома дистального отдела лучевой кости, напечатанной на 3D-принтере, способствовал профессиональному сотрудничеству и энтузиазму между разнообразной группой членов команды. Наша команда получила положительные отзывы от резидентов неотложной медицины и ортопедической хирургии, которые вскоре после этого применили знания и навыки, полученные в ходе мастер-класса, у постели больного, и резиденты продолжают с гордостью делиться историями об успешном вправлении переломов.

Проблемы, возникшие в этом проекте, были связаны с ранним тестированием и оптимизацией модели. Мы продолжим совершенствовать наш симулятор по мере того, как в продажу поступят новые варианты более гибкой кожи; например, негативная форма с залитой силиконовой оболочкой [11]. Версии нашей модели следующего поколения будут включать размещение катетера через полый просвет кости для введения муляжной крови, чтобы лучше воспроизвести блок гематомы. Ограничения этого проекта включают проверку достоверности на одном сайте и отсутствие оценки результатов перевода на уровне пациента. Версии нашей модели и учебной программы следующего поколения будут оцениваться на предмет результатов на уровне пациентов, и мы надеемся включить несколько академических сайтов.

Наши модели теперь доступны в симуляционной комнате in situ в нашем отделении неотложной помощи для своевременного обучения и практики перед выполнением процедуры у постели больного. Наша команда продолжает разрабатывать набор новых реалистичных тренажеров для обучения другим распространенным ортопедическим процедурам.

Список литературы

1. Тран В., Коббет Дж., Бричко Л. Процедурная компетентность в неотложной медицине. Emerg Med Австралазия. 2018;30:103–106.

   Артикул Google Scholar

2. Комер Г., Лян Э., Бишоп Дж. Недостаток знаний в области опорно-двигательного аппарата у врачей скорой помощи. J Ортопедическая травма. 2014;28(4):e85–e7.

   Артикул Google Scholar

3. McGaghie WC, Issenberg SB, Barsuk JH, Wayne DB. Критический обзор обучения мастерству на основе моделирования с трансляционными результатами. мед. образования. 2014;48(4):375–85.

   Артикул Google Scholar

4. Барсук Дж. Х., МакГэги В. С., Коэн Э. Р., Балачандран Дж. С., Уэйн Д. Б. Использование обучения на основе моделирования для повышения качества установки центрального венозного катетера в отделении интенсивной терапии.

   Дж. Хосп Мед. 2009;4(7):397–403.

   Артикул Google Scholar

5. Барсук Дж. Х., Коэн Э. Р., Вознилек Дж. А., О’Коннор Л. М., МакГэги В. С., Уэйн Д. Б. Обучение на основе моделирования с овладением знаниями улучшает навыки парацентеза. J Grad Med Educ. 2012;4(1):23–7.

   Артикул Google Scholar

6. Уэйн Д.Б., Барсук Дж.Х., О’Лири К.Дж., Фудала М.Дж., МакГэги В.К. Овладение резидентами внутренних болезней навыками торакоцентеза с использованием технологии моделирования и целенаправленной практики. Дж. Хосп Мед. 2008;3(1):48–54.

   Артикул Google Scholar

7. Иган С., Иган Р., Карран П., Брайан К., Флеминг П. Разработка модели обучения манипуляциям при переломе дистального отдела лучевой кости. J Bone Joint Surg. 2013;95(5):433–438.

   Артикул Google Scholar

8. «>

   Mayne I, Brydges R, Moktar J, Murnaghan M. Разработка и оценка модели перелома дистального отдела лучевой кости как клинического учебного пособия. J Bone Joint Surg. 2016;98(5):410–6.

   Артикул Google Scholar

9. Сили М., Фабрикант П., Лоуренс Дж. Обучение основам: разработка и проверка модели уменьшения дистального радиуса и литья. Clin Orthop Relat Relat Res. 2017;475(9): 2298–305.

   Артикул Google Scholar

10. Юдковски Р., Парк Ю.С., Линеберри М., Нокс А., Риттер Э.М. Установление стандартов мастерства обучения. акад. мед. 2015;90(11):1495–500.

    Артикул Google Scholar

11. Пауэлл А.Р., Шринивасан С., Грин Г., Ким Дж., Зопф Д.А. Компьютерное проектирование, изготовление с помощью 3D-печати и экспертная проверка высокоточного хирургического симулятора лицевого лоскута. JAMA Facial Plast Surg. 2019;21(4):327–31.

    Артикул Google Scholar

Загрузить ссылки

Благодарности

Мы благодарим Стэнфордскую академию обучения и наставничества по программе инновационных грантов за их поддержку и финансирование этого проекта.

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Отделение неотложной медицины Стэнфордского университета, Стэнфорд, Калифорния, США

   Уильям Диксон, Стефани С. Себок-Сайер и Майкл А. Гизонди

2. Отделение неотложной медицины, Университет Вандербильта, Нэшвилл, Теннесси, США

   Натаниэль Миллер

3. Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, США

   Джорджия Г. Тоал

Авторы

1. Уильям Диксон

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Натаниэль Миллер

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Georgia G. Toal

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Stefanie S. Sebok-Syer

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Michael A. Gisondi
   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Автор, ответственный за корреспонденцию

Уильям Диксон.

Заголовок Электронный дополнительный материал

Приложение 1: Настройки 3D-печати

Приложение 2: Стоимость компонентов модели

Приложение 3: Пост-опрос 900 05

Права и разрешения

Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате при условии, что вы укажете автора(ов) оригинала и источник, предоставите ссылку на лицензии Creative Commons и указать, были ли внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons на статью, если иное не указано в кредитной строке материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, а ваше предполагаемое использование не разрешено законом или выходит за рамки разрешенного использования, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Перепечатки и разрешения

Об этой статье

Простой и недорогой симулятор сверления для обучения ортопедической хирургии дальности погружения.

• DOI:10.1016/j.jsurg.2018.06.018
• Идентификатор корпуса: 51922436

 @article{Kazum2019ASA,
  title={Простой и недорогой симулятор бурения для обучения ординаторов ортопедической хирургии погружению на расстояние. },
  автор={Эфи Казум и Олег Долкарт и Йоав Розенталь и Хаггай Шерман и Эяль Амар и Моше Салаи и Эран Маман и Офир Чечик},
  journal={Журнал хирургического образования},
  год = {2019},
  объем={76 1},
  страницы={
          281-285
        }
} 

• Казум Э., Долкарт О., Чечик О.
• Издан 2019
• Медицина
• Журнал хирургического образования

Посмотреть на PubMed

doi.org

Сверление кости обеими руками: глубина погружения и Точность с 4 положениями фиксации

• Джозеф Т. Паттерсон, Джейкоб А. Бесерра, А. Дуонг, Ахил Редди, Д. Оукс

• Медицина

  JB & JS открытый доступ

• 2023

Преподаватели хирургической ортопедии должны отговаривать стажеров от работы с костным бором только одной рукой, чтобы снизить риск ятрогенной травмы из-за погружения бора.

«3D-печатный хирургический симулятор руки для обучения резидентов».

• Даниэль А. Фаррелл, Т. Миллер, Джастин Р. Чемберс, Винита А Джозеф, В. Макклеллан

• Медицина

  Пластическая и реконструктивная хирургия

• 2020

Разработан 3D-печатный, податливый и анатомически точный симулятор хирургии кисти на основе компьютерной томографии взрослого мужчины, предназначенный для улучшения мышечной памяти и базовых хирургических навыков стажеров, проходящих обучение.

НОВАЯ АЛЬТЕРНАТИВА ОБУЧЕНИЯ ОРТОГНАТИЧЕСКОЙ ОСТЕОТОМИИ НИЖНЕЙ ЧЕЛЮСТИ: МОДЕЛЬ ВЫСУШЕННОЙ НА ВОЗДУХЕ ГЛИНЫ

Глина, высушенная на воздухе, продемонстрировала механическое сходство с кортикальным слоем кости и впервые использовалась для моделирования нижней челюсти, и, несмотря на свои недостатки в SSRO, MM-17 является универсальным и недорогая альтернатива обучению ортогнатической нижнечелюстной кортикотомии.

CORR Insights®: чтобы улучшить свои навыки хирургического сверления, используйте указательные пальцы

Логичное практическое исследование, проведенное Лангевельдом и его коллегами, является еще одним достижением в искусстве и науке сверления, подтвердившим, что человеческий мозг можно тренировать. лучше ориентироваться в трехмерном (3-D) пространстве.

Объективная оценка сверления кости: экспериментальное исследование вертикального сверления

Данные о движении выявили разрыв в навыках между экспертами и новичками в сверлении; данные об усилии дали представление о механизме бурения и результатах работы.

«Проект Помело» — Простой и недорогой тренажер для забора кожного лоскута резидентами пластической хирургии.

Использование электроинструментов в ортопедической хирургии

• M. Arnold, Sarah Zhao, Ruben J. Doyle, J. Jeffers, O. Boughton

• Медицина

  JB & JS открытый доступ

  9009 6
• 2021

Есть Существует множество доступных технологий для уменьшения повреждений при использовании электроинструментов, включая использование робототехники и моделирования, специальные настройки сверления и методы обратной связи в реальном времени, такие как спектроскопия и электромиография, для предотвращения повреждений при использовании электроинструментов.

ПРОЕКТ: АНАЛИТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОБЪЕКТИВНОЙ ОЦЕНКЕ ОБУЧЕНИЯ ОРТОПЕДИЧЕСКОЙ ХИРУРГИИ: ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

• Ронак Р. Моханти, С. Вьяс, Аман Нигам, Брюс Л. Тай, Винаяк Р. Кришнамурти

• Информатика

• 2021

Введена новая метрика, которая присваивает уникальную подпись индивидуальной активности сверления на основе его траектории сверления, и ее сравнивают с подписью опытных хирургов для характеристики эффективности сверления между новичком и экспертом.

Hand3D: трехмерный печатный симулятор руки для хирургического обучения

• Daniel A. Farrell, T. Miller, Justin R. Chambers, Vinitha A Joseph, Ephraim Pittore, W. McClellan

• Медицина, биология

  Пластик и Reconstructive Surgery Global Open

• 2020

Цель состояла в том, чтобы определить, будут ли стволовые клетки, подвергшиеся воздействию КБД, демонстрировать улучшенные регенеративные способности, тем самым уменьшая количество стволовых клеток, которые необходимо собрать.

Использование машинного обучения для персонализации маркировки заячьей губы

Пакет программного обеспечения для сегментации (3D Slicer) и дальнейшая модификация в программном обеспечении САПР (Blender). Пястные кости и фаланги пальцев были созданы из полимолочного материала с помощью FDM-принтера для имитации плотных…

Эффективность недорогого модуля сверления в моделировании ортопедической хирургии.

Симулятор виртуальной реальности для базовых ортопедических навыков: исследование проектирования и проверки

• М. Ванкипурам, К. Кахол, А. Макларен, С. Панчанатан

• Медицина

  J. Biomed. Информатика

• 2010

Бурение, неприятная процедура: лабораторное моделирование истинной глубины сверления.

• Х. Клемент, Н. Хейдари, В. Гречениг, А. Вайнберг, В. Пихлер

• Медицина

  Травмы

• 2012

B одно буровое тактильное взаимодействие для ортопедического хирургического симулятора

• Ming-Dar Цай, М. Се, Чиунг-Син Цай

• Медицина, материаловедение

  Вычисл. биол. Медицина

• 2007

Инструменты для приобретения навыков артроскопии: онлайн-тренажер для обучения артроскопии.

• Маулик Дж. Ганди, Майкл Дж. Андертон, Л. Функ

• Медицина

  Артроскопия: журнал артроскопической и смежной хирургии: официальное издание Ассоциации артроскопии Северной Америки и Международной ассоциации артроскопии

• 2015

Оценка эффективности артроскопического восстановления ротаторной манжеты плеча и восстановления суставной губы в симуляторе сухого плеча.

• T. Dwyer, R. Schachar, J. Chahal

• Медицина

  Артроскопия: журнал артроскопической и смежной хирургии: официальное издание Ассоциации артроскопии Северной Америки и Международной ассоциации артроскопии

• 20 17

Обучение лапароскопии на настольных моделях: лучше и дешевле, чем в операционной?

Текущее состояние средств обучения на основе моделирования в ортопедической хирургии: систематический обзор.