Creatie van een High-Fidelity, Low-Cost, Intraosseous Line Placement Task Trainer via 3D Printing
Summary
We beschrijven een procedure om computertomografie (CT) -scans te verwerken tot high-fidelity, reclaimable en goedkope procedurele taaktrainers. De CT-scanidentificatieprocessen, export, segmentatie, modellering en 3D-printen worden allemaal beschreven, samen met de problemen en lessen die in het proces zijn geleerd.
Abstract
De beschrijving van procedurele taaktrainers omvat hun gebruik als een trainingsinstrument om technische vaardigheden aan te scherpen door herhaling en repetitie van procedures in een veilige omgeving voordat uiteindelijk de procedure op een patiënt wordt uitgevoerd. Veel procedurele taaktrainers die tot nu toe beschikbaar zijn, lijden aan verschillende nadelen, waaronder onrealistische anatomie en de neiging om door de gebruiker gecreëerde ‘oriëntatiepunten’ te ontwikkelen nadat het weefsel van de trainer herhaalde manipulaties ondergaat, wat mogelijk leidt tot ongepaste ontwikkeling van psychomotorische vaardigheden. Om deze nadelen te verbeteren, werd een proces gecreëerd om een high-fidelity procedurele taaktrainer te produceren, gemaakt van anatomie verkregen uit computertomografie (CT) -scans, die alomtegenwoordige driedimensionale (3D) printtechnologie en kant-en-klare commodity-benodigdheden gebruiken.
Deze methode omvat het maken van een 3D-geprinte weefselvorm die de weefselstructuur rond het skeletelement van belang vastlegt om de benige skeletstructuur te omhullen die in het weefsel hangt, die ook 3D-geprint is. Een weefselmediummengsel, dat weefsel benadert in zowel high-fidelity geometrie als weefseldichtheid, wordt vervolgens in een mal gegoten en mag worden uitgezet. Nadat een taaktrainer is gebruikt om een procedure te oefenen, zoals intraossale lijnplaatsing, zijn de weefselmedia, schimmels en botten terugwinbaar en kunnen ze worden hergebruikt om een nieuwe taaktrainer te maken, vrij van punctieplaatsen en manipulatiedefecten, voor gebruik in volgende trainingssessies.
Introduction
Patiëntenzorgcompetentie van procedurele vaardigheden is een cruciaal onderdeel voor het ontwikkelen van stagiairs in civiele en militaire gezondheidszorg 1,2-omgevingen. Procedurele vaardigheidsontwikkeling is vooral belangrijk voor procedure-intensieve specialismen zoals anesthesiologie3 en eerstelijns medisch personeel. Taaktrainers kunnen worden gebruikt om tal van procedures te oefenen met vaardigheidsniveaus, variërend van die van een eerstejaars medische student of medisch technicus tot een oudere bewoner of fellow. Hoewel veel medische procedures een aanzienlijke training vereisen om te voltooien, is de taak die hier wordt gepresenteerd – plaatsing van een interossale (IO) lijn – eenvoudig en vereist minder technische vaardigheden. Succesvolle plaatsing van een IO-lijn kan worden bereikt na een relatief korte periode van training. Het gebruik van simulatie tijdens medische training, waaronder het gebruik van taaktrainers, wordt erkend als een hulpmiddel om technische procedurele vaardigheden te verwerven door de herhaling en de repetitie van een klinische procedure in een veilige, stressarme omgeving, voordat uiteindelijk de procedure bij patiënten wordt uitgevoerd 2,4,5.
Het is begrijpelijk dat simulatietraining in medische onderwijsomgevingen algemeen geaccepteerd is geworden en een steunpilaar lijkt te zijn, ondanks het gebrek aan gegevens over eventuele impact op patiëntresultaten 6,7. Bovendien tonen recente publicaties aan dat simulatie de teamprestaties en patiëntresultaten verbetert als gevolg van verbeterde teamdynamiek en besluitvorming. Toch zijn er weinig gegevens die suggereren dat simulatie de tijd of het slagingspercentage verbetert om kritieke, levensreddende procedures uit te voeren 8,9 wat suggereert dat simulatie complex en veelzijdig is in het onderwijs van zorgverleners. Bij patiënten bij wie standaard intraveneuze toegang niet mogelijk of geïndiceerd is, kan IO-lijnplaatsing worden gebruikt om snel vasculaire toegang te bereiken, wat minimale vaardigheid vereist. Tijdige en succesvolle uitvoering van deze procedure is van cruciaal belang, met name in de perioperatieve omgeving of een traumascenario 10,11,12. Omdat IO-lijnplaatsing een zelden uitgevoerde procedure in het perioperatieve gebied is en een levensreddende procedure kan zijn, is training in een niet-klinische omgeving van cruciaal belang. Een anatomisch nauwkeurige taaktrainer specifiek voor IO-lijnplaatsing is een ideaal hulpmiddel voor het bieden van voorspelbare trainingsfrequentie en ontwikkeling van vaardigheden voor deze procedure.
Hoewel veel gebruikt, lijden momenteel beschikbare commerciële taaktrainers aan verschillende belangrijke nadelen. Ten eerste zijn taaktrainers die meerdere pogingen van een procedure mogelijk maken duur, niet alleen voor de eerste aankoop van de taaktrainer, maar ook voor het aanvullen van de vervangbare onderdelen zoals siliconen huidpleisters. Het resultaat is vaak niet vaak vervangen onderdelen, waardoor prominente oriëntatiepunten overblijven die de stagiair een suboptimale trainingservaring bieden; patiënten zullen niet vooraf gemarkeerd zijn waar men de procedure moet uitvoeren. Een ander nadeel is dat de hoge kosten van traditionele taaktrainers kunnen leiden tot beperkte toegang door gebruikers wanneer de apparaten worden ‘opgesloten’ in beschermde opslaglocaties om verlies of schade aan de apparaten te voorkomen. Het resultaat is dat er strengere en minder beschikbare geplande oefentijd nodig is, het beperken van het gebruik ervan kan ongeplande training zeker moeilijk maken. Ten slotte worden de meeste trainers beschouwd als low-fidelity 5,13,14 en gebruiken ze alleen representatieve anatomie, wat mogelijk leidt tot ongepaste ontwikkeling van psychomotorische vaardigheden of trainingslittekens. Low-fidelity trainers maken ook de grondige beoordeling van vaardigheidsverwerving, meesterschap en degradatie erg moeilijk, omdat training op een low-fidelity-apparaat de werkelijke real-world procedure mogelijk niet adequaat nabootst.
Representatieve anatomie belemmert ook de juiste evaluatie van de verwerving en beheersing van psychomotorische vaardigheden. Bovendien wordt het beoordelen van de overdracht van psychomotorische vaardigheden tussen gesimuleerde medische omgevingen naar patiëntenzorg bijna onmogelijk als sommige psychomotorische vaardigheden niet worden weerspiegeld in de klinische taak. Dit resulteert in het voorkomen van consensus over het vermogen van medische simulatie en training om de uitkomsten van patiënten te beïnvloeden. Om de uitdagingen van kosten, anatomische nauwkeurigheid en toegang het hoofd te bieden, hebben we een goedkope, high-fidelity IO-lijntaaktrainer ontwikkeld. De taaktrainer is ontworpen op basis van een echte CT-scan van de patiënt, wat resulteert in een nauwkeurige anatomie (figuur 1). De gebruikte materialen zijn alomtegenwoordig en gemakkelijk te verkrijgen, met componenten die relatief gemakkelijk terug te winnen zijn. In vergelijking met veel andere commercieel verkrijgbare trainers, verminderen de bescheiden kosten van het hier beschreven taaktrainerontwerp de wens om de trainers op een minder toegankelijke, beschermde locatie te plaatsen drastisch en maken ze meerdere herhalingen mogelijk zonder toonaangevende oriëntatiepunten.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dit protocol beschrijven we het ontwikkelingsproces van een 3D-taaktrainer om de zelden uitgevoerde en levensreddende procedure van IO-lijnplaatsing te trainen. Dit zelfgeleide protocol maakt gebruik van 3D-printen om het grootste deel van de modelstructuren te produceren, terwijl de rest van de componenten die worden gebruikt om de taaktrainer samen te stellen alomtegenwoordige, gemakkelijk verkrijgbare en niet-giftige materialen zijn die kunnen worden teruggewonnen en hergebruikt. De 3D-taaktrainer is goedkoop en ve…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De financiering voor dit project werd uitsluitend verstrekt uit institutionele of departementale middelen.
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).
