Creación de un entrenador de tareas de colocación de línea intraósea de alta fidelidad y bajo costo a través de la impresión 3D
Summary
Describimos un procedimiento para procesar tomografías computarizadas (TC) en entrenadores de tareas de procedimiento de alta fidelidad, recuperables y de bajo costo. Se describen los procesos de identificación de tomografía computarizada, exportación, segmentación, modelado e impresión 3D, junto con los problemas y las lecciones aprendidas en el proceso.
Abstract
La descripción de los entrenadores de tareas procedimentales incluye su uso como una herramienta de capacitación para perfeccionar las habilidades técnicas a través de la repetición y el ensayo de procedimientos en un entorno seguro antes de realizar el procedimiento en un paciente. Muchos entrenadores de tareas procedimentales disponibles hasta la fecha sufren de varios inconvenientes, incluida la anatomía poco realista y la tendencia a desarrollar “puntos de referencia” creados por el usuario después de que el tejido del entrenador se somete a manipulaciones repetidas, lo que puede conducir a un desarrollo inapropiado de habilidades psicomotoras. Para mejorar estos inconvenientes, se creó un proceso para producir un entrenador de tareas de procedimiento de alta fidelidad, creado a partir de la anatomía obtenida de las tomografías computarizadas (TC), que utilizan tecnología de impresión tridimensional ubicua (3D) y suministros de productos básicos listos para usar.
Este método incluye la creación de un molde de tejido impreso en 3D que captura la estructura del tejido que rodea el elemento esquelético de interés para encerrar la estructura ósea esquelética suspendida dentro del tejido, que también se imprime en 3D. Una mezcla de medio tisular, que se aproxima al tejido tanto en geometría de alta fidelidad como en densidad de tejido, se vierte en un molde y se deja cuajar. Después de que se ha utilizado un entrenador de tareas para practicar un procedimiento, como la colocación de una línea intraósea, los medios de tejido, los moldes y los huesos son recuperables y pueden reutilizarse para crear un entrenador de tareas nuevo, libre de sitios de punción y defectos de manipulación, para su uso en sesiones de capacitación posteriores.
Introduction
La competencia de atención al paciente de las habilidades de procedimiento es un componente crítico para el desarrollo de aprendices en entornos de atención médica civil y militar 1,2. El desarrollo de habilidades de procedimiento es particularmente importante para las especialidades de procedimiento intensivo, como la anestesiología3 y el personal médico de primera línea. Los entrenadores de tareas se pueden utilizar para ensayar numerosos procedimientos con niveles de habilidad que van desde los de un estudiante de medicina de primer año o técnico médico hasta un residente o becario senior. Si bien muchos procedimientos médicos requieren una capacitación significativa para completarse, la tarea presentada aquí, la colocación de una línea interósea (IO), es sencilla y requiere menos habilidad técnica. La colocación exitosa de una línea IO se puede lograr después de un período relativamente corto de capacitación. El uso de la simulación durante la formación médica, que incluye el uso de entrenadores de tareas, es reconocido como una herramienta para adquirir habilidades técnicas de procedimiento a través de la repetición y el ensayo de un procedimiento clínico en un ambiente seguro y de bajo estrés, antes de finalmente realizar el procedimiento en pacientes 2,4,5.
Comprensiblemente, el entrenamiento de simulación en entornos de educación médica se ha vuelto ampliamente aceptado y parece ser un pilar, a pesar de la escasez de datos sobre cualquier impacto en los resultados de los pacientes 6,7. Además, publicaciones recientes demuestran que la simulación mejora el rendimiento del equipo y los resultados de los pacientes como resultado de una mejor dinámica de equipo y toma de decisiones. Aún así, hay pocos datos que sugieran que la simulación mejora el tiempo o la tasa de éxito para realizar procedimientos críticos que salvan vidas 8,9 lo que sugiere que la simulación es compleja y multifacética en la educación de los proveedores de atención médica. En pacientes donde el acceso intravenoso estándar no es posible o está indicado, la colocación de la línea IO se puede utilizar para lograr el acceso vascular rápidamente, lo que requiere una habilidad mínima. La realización oportuna y exitosa de este procedimiento es crítica, particularmente en el ambiente perioperatorio o en un escenario de trauma10,11,12. Debido a que la colocación de la línea IO es un procedimiento que se realiza con poca frecuencia en el área perioperatoria y puede ser un procedimiento que salva vidas, la capacitación en un entorno no clínico es crítica. Un entrenador de tareas anatómicamente preciso específico para la colocación de la línea IO es una herramienta ideal para ofrecer una frecuencia de capacitación predecible y desarrollo de habilidades para este procedimiento.
Aunque ampliamente utilizados, los entrenadores de tareas comerciales actualmente disponibles sufren de varios inconvenientes importantes. En primer lugar, los entrenadores de tareas que permiten múltiples intentos de un procedimiento son costosos, no solo para la compra inicial del entrenador de tareas, sino también para reponer las piezas reemplazables, como los parches cutáneos de silicona. El resultado es a menudo piezas reemplazadas con poca frecuencia, dejando puntos de referencia prominentes que proporcionan al alumno una experiencia de capacitación subóptima; Los pacientes no vendrán premarcados donde uno debe hacer el procedimiento. Otro inconveniente es que el alto costo de los entrenadores de tareas tradicionales puede resultar en un acceso limitado por parte de los usuarios cuando los dispositivos están “bloqueados” en ubicaciones de almacenamiento protegidas para evitar la pérdida o el daño de los dispositivos. El resultado es que requiere más rigor y menos tiempo de práctica programado disponible, limitar su uso ciertamente puede dificultar el entrenamiento no programado. Finalmente, la mayoría de los entrenadores se consideran de baja fidelidad 5,13,14 y usan solo anatomía representativa, lo que puede conducir a un desarrollo inapropiado de las habilidades psicomotoras o cicatrices de entrenamiento. Los entrenadores de baja fidelidad también hacen que la evaluación exhaustiva de la adquisición de habilidades, el dominio y la degradación sea muy difícil, ya que el entrenamiento en un dispositivo de baja fidelidad puede no imitar adecuadamente el procedimiento real del mundo real.
La anatomía representativa también impide la evaluación adecuada de la adquisición y el dominio de las habilidades psicomotoras. Además, evaluar la transferencia de habilidades psicomotoras entre entornos médicos simulados a la atención al paciente se vuelve casi imposible si algunas de las habilidades psicomotoras no se reflejan en la tarea clínica. Esto resulta en la prevención del consenso sobre la capacidad de la simulación médica y el entrenamiento para afectar los resultados del paciente. Para superar los desafíos de costo, precisión anatómica y acceso, hemos desarrollado un entrenador de tareas de línea de E/S de bajo costo y alta fidelidad. El entrenador de tareas está diseñado a partir de la tomografía computarizada de un paciente real, lo que resulta en una anatomía precisa (Figura 1). Los materiales utilizados son ubicuos y fáciles de obtener, con componentes que son relativamente fáciles de recuperar. En comparación con muchos otros entrenadores disponibles comercialmente, el modesto costo del diseño del entrenador de tareas descrito aquí reduce drásticamente el deseo de secuestrar a los entrenadores en un lugar menos accesible y protegido y hace posible múltiples repeticiones sin puntos de referencia principales.
Protocol
Representative Results
Discussion
En este protocolo, detallamos el proceso de desarrollo de un entrenador de tareas 3D para entrenar el procedimiento realizado con poca frecuencia y que salva vidas de la colocación de la línea IO. Este protocolo autoguiado utiliza la impresión 3D para producir la mayor parte de las estructuras del modelo, mientras que el resto de los componentes utilizados para ensamblar el entrenador de tareas son materiales ubicuos, fáciles de obtener y no tóxicos que pueden recuperarse y reutilizarse. El entrenador de tareas 3D e…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
El financiamiento para este proyecto se proporcionó únicamente con recursos institucionales o departamentales.
Materials
| 3D printer filament, poly-lactic acid (PLA), 1.75 mm | N/A / Hatchbox | Base for 3D printing molds, bone structures, and bone / mold hardware | |
| 3D printer, Original Prusa i3 MK3 | Prusa | To print molds, bone structures, and bone / mold hardware | |
| bleach, household (6% sodium hypochlorite) | Clorox | Animicrobial additive for tissue media | |
| bolts, 1/4”, flat / countersunk or round head, various lengths | N/A | Hardware used to hold mold casing halves together during casting | |
| Bucket, 5 gallon, plastic | N/A | To hold tissue media during media preparation | |
| chlorhexidine, 4% solution w/v | Animicrobial additive for tissue media | ||
| drill, household 3/8’ chuck | N/A | To stir tissue media during media preparation | |
| food coloring, red (optional) | N/A | Coloring additive for simulated bone marrow | |
| gelatin, unflavored | Knox | Base for tissue media | |
| hex nuts, 1/4” | N/A | Hardware used to hold mold casing halves together during casting | |
| Non-stick cooking spray | N/A | Mold releasing agent | |
| plastic bags, ziplock | Ziplock | To store tissue media | |
| psyllium husk fiber, finely ground, orange flavored, sugar free (optional) | Procter & Gamble | Metamucil | Opacity / Echogenicity additive for tissue media |
| screwdriver, flat / Phillips (matching bolt hardware) | N/A | To tighten mold casing hardware | |
| silicone gasket cord stock, 3mm, round, various lengths | N/A | Gasket media for mold casings | |
| spray adhesive, Super 77 (optional) | 3M | Agent used to improve bed adhesion during 3D printing | |
| stirring paddle / rod | To stir tissue media during media preparation | ||
| turkey baster, household, ## mL | N/A | To inject simulated bone marrow into bone marrow cavity | |
| ultrasound gel | Base for simulated bone marrow | ||
| water, tap | Used in both tissue media and simulated bone marrow |
References
- Farrow, D. R. Reducing the risks of military aircrew training through simulation technology. Performance and Instruction. 21 (2), 13-18 (1982).
- Lateef, F. Simulation-based learning: Just like the real thing. Journal of Emergencies, Trauma, Shock. 3 (4), 348-352 (2010).
- Gaba, D. M. Crisis resource management and teamwork training in anaesthesia. British Journal of Anaesthesia. 105 (1), 3-6 (2010).
- Al-Elq, A. H. Simulation-based medical teaching and learning. Journal of Family & Community Medicine. 17 (1), 35-40 (2010).
- Hays, R. T., Singer, M. J. . Simulation fidelity in training system design: Bridging the gap between reality and training. , (2012).
- Green, M., Tariq, R., Green, P. Improving patient safety through simulation training in anesthesiology: Where are we. Anesthesiology Research and Practice. , 4237523 (2016).
- Olympio, M. A. Simulation saves lives. American Society of Anesthesiologists Newsletter. , 15-19 (2001).
- Murphy, M., et al. Simulation-based multidisciplinary team training decreases time to critical operations for trauma patients. Injury. 49 (5), 953-958 (2018).
- Jensen, A. R., et al. Simulation-based training is associated with lower risk-adjusted mortality in ACS pediatric TQIP centers. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 87 (4), 841-848 (2019).
- Gupta, A., Peckler, B., Schoken, D. Introduction of hi-fidelity simulation techniques as an ideal teaching tool for upcoming emergency medicine and trauma residency programs in India. Journal of Emergencies, Trauma, and Shock. 1 (1), 15-18 (2008).
- Risser, D. T., et al. The potential for improved teamwork to reduce medical errors in the emergency department. Annals of Emergency Medicine. 34 (3), 373-383 (1999).
- Shapiro, M. J., et al. Simulation based teamwork training for emergency department staff: Does it improve clinical team performance when added to an existing didactic teamwork curriculum. Quality and Safety in Health Care. 13 (6), 417-421 (2004).
- Schebesta, K., et al. Degrees of reality: Airway anatomy of high-fidelity human patient simulators and airway trainers. Anesthesiology. 116 (6), 1204-1209 (2012).
- Crofts, J. F., et al. Training for shoulder dystocia: A trial of simulation using low-fidelity and high-fidelity mannequins. Obstetrics and Gynecology. 108 (6), 1477-1485 (2006).
- Cox, R. W., et al. A (sort of) new image data format standard: NiFTI-1. 10th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping. , 22 (2004).
- Bude, R., Adler, R. An easily made, low-cost, tissue-like ultrasound phantom material. Journal of Clinical Ultrasound. 23 (4), 271-273 (1995).
- Fisher, J., et al. Clinical skills temporal degradation assessment in undergraduate medical education. Journal of Advances in Medical Education & Professionalism. 6 (1), 1-5 (2018).
- Buzink, S. N., Goossens, R. H., Schoon, E. J., de Ridder, H., Jakimowicz, J. J. Do basic psychomotor skills transfer between different image-based procedures. World Journal of Surgery. 34 (5), 933-940 (2010).
