מודל הלב Neonatal מציאותי אנטומית לשימוש ב- Neonatal סימולטורים החולה
Summary
פרוטוקול זה מתאר הליך ליצירת מודלים פונקציונליים לב neonatal מלאכותי על ידי ניצול שילוב של דימות תהודה מגנטית, הדפסת תלת-ממד והזרקת פלסטיק. המטרה של מודלים אלה היא על שילוב הדור הבא של סימולטורים החולה neonatal, ככלי עבור מחקרים פיסיולוגיים ואנטומיים.
Abstract
סימולטורים neonatal החולה (NPS) הם מלאכותיים המחליפים המטופל להשתמש בהקשר של אימון וסימולציה רפואי. Neonatologists וצוות סיעודי בפועל התערבויות קליניות כגון בעיסויים להבטחת ההישרדות המטופל במקרה של איטי או דום לב. סימולטורים המשמש כיום של אמינות פיזי נמוך, לכן לא יכולה לספק תובנות ההליך של עיסויים איכותי. ההטמעה של הלב מבחינה אנטומית מציאותי מודל בעתיד סימולטורים מאפשרת הגילוי של תפוקת הלב שנוצרו במהלך בעיסויים; זה יכול לספק קלינאים עם פרמטר פלט, אשר יכול להעמיק את ההבנה של השפעת בדחיסות ביחס כמות זרימת הדם שנוצר. לפני ניטור זו יכולה להיות מושגת, מודל הלב מבחינה אנטומית מציאותי יש ליצור המכיל: אטריה שתי, שתי עליות, מארבעת מסתמי הלב, הוורידים ריאתי, העורקים, ו מערכתית ורידים, עורקים. פרוטוקול זה מתאר את ההליך עבור יצירת מודל תפקודי לב neonatal מלאכותיים כאלה על-ידי ניצול שילוב של דימות תהודה מגנטית (MRI), 3D הדפסה השלכת בצורה של הזרקה קר. באמצעות שיטה זו עם גמישות תבניות הפנימי 3D המודפס בהזרקה תהליך, מודל הלב מבחינה אנטומית מציאותית ניתן להשיג.
Introduction
בכל שנה מיליונים של neonates מאושפזים neonatal יחידות טיפול נמרץ (נמרץ לפגים). ב- NICUs, רוב מקרי חירום מתייחסות בעיות דרכי הנשימה, הנשימה ולאחר מחזור (ABC) ודורשים התערבויות כגון בעיסויים. NPS מציעים כלי אימון לאימון כזה התערבויות והוראה יקרי ערך. עבור כמה NPS, חיישנים מוטבעים יכול לזהות אם שילוב של ביצועים של הנחיות קליניות מומלצים1 על עומק ומהירות של עיסויים. הדבקות הנחיות יכול לשמש כדי לחשב ולכמת ביצועים, בהקשר זה, ניתן להציג כל כך חדשני NPS כמו מדד של תיבת מוחשי ולבן להערכת ביצועים.
ההקפדה ההנחיות המומלצות מטרתו לשפר את הפיזיולוגיה של המטופל. לדוגמה, בעיסויים מסופקים עם המטרה של יצירת להזרמת הדם במערכת הדם. דיוק גבוה הנוכחי NPS (למשל, PremieAnne (לארדל, סטבנגר, נורבגיה) ופול (SIMCharacters, וינה, אוסטריה)), אינם מכילים כל חיישנים למדידת פרמטרים פיזיולוגיים כגון זרימת הדם במהלך ההכשרה כשהם חסרים של הלב משולב ליצור פרמטר פיזיולוגיים. היעילות של עיסויים ב- NPS הנוכחי יכול ולכן לא להיות מוערך ברמה הפיזיולוגית. NPS לאפשר הערכה פיזיולוגיים בעיסויים, לב מלאכותי אנטומית מציאותי יש שילוב NPS. יתר על כן, המחקר2 מראה עלייה פיזית נאמנות האנטומי עשוי להוביל עלייה נאמנות פונקציונלי של NPS. שילוב מערכת איברים פיזית אמינות גבוהה להפיק תועלת הן על נאמנות פונקציונלי של אימון ולאפשר הערכת ביצועים פיזיולוגיים.
עלייה משמעותית אמינות NPS יכולה להיות מושגת באמצעות הדפסת תלת-ממד. ברפואה, הדמיה ממוחשבת והדפסת משמשים בעיקר עבור הכנה כירורגי ויצירה של שתלים3,4,5. לדוגמה, בשדה של סימולציה כירורגי, איברים מיוצרים לאמן מנתחים על ביצוע ניתוחים6. האפשרויות של הדפסת תלת-ממד לא ובכל זאת בהרחבה יושמו NPS. שילוב הדמיה תלת-ממדית עם הדפסת תלת-ממד פותחת את האפשרות של NPS להגיע לרמה גבוהה של אמינות הפיזי. השכפול של איברים מתוחכמים, גמיש, neonatal כמו הלב מתאפשר עקב ההולכת מגוון טכניקות וחומרים בשימוש עבור הדפסה תלת-ממדית7.
בנייר זה, אנו מפרטים פרוטוקול ליצירת לב neonatal פונקציונלי, מלאכותי באמצעות שילוב של MRI, הדפסת תלת-ממד והזרקה קר. מודל הלב בעיתון הזה כולל שני אטריה, שתי עליות, וארבעה שסתומים פונקציונלי, ו ריאתי ומערכתית העורקים והוורידים כל המופק של סיליקון יחיד יצוק. מודל הלב יכול להיות מלא עם נוזל, מצוידים עם חיישנים, משמש מחולל פרמטר פלט (קרי, לחץ דם או תפוקת הלב במהלך בעיסויים והפונקציונליות שסתום).
Protocol
Representative Results
Discussion
עבור המודל שפותחו במחקר זה, זיהינו הזרקה תוך תקופה 3-מין הנדרש כדי למנוע אוויר הזנת הגבס (איור 5, איור 6). כדי לוודא סיליקון יגיע את החללים צרים של השסתומים, חיוני “הליהוק קדם” או “ציפוי” של האזורים שסתום העובש. מכיוון התבניות פנימי בעיצוב הלב צריך לצאת שהסיליקון…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה בוצע במסגרת הולנדי IMPULS perinatology. המחברים רוצה להודות המוזיאון UMCN Radboud על אנטומיה, פתולוגיה, Máxima רפואי Veldhoven מרכז למתן neonatal MRI סריקות המשמש לעבודה זו. המחברים עוד יותר רוצה להודות ג’ספר Sterk, סאנה ואן דר לינדן, פרדריק דה Jongh, פלאון Alkemade ו- D.search המעבדה בפקולטה לעיצוב תעשייתי על תרומתם המשמעותית להתפתחות של מחקר זה. לבסוף המחברים רוצה להודות רוהאן ג’ושי על קריאתו הוכחה של כתב היד.
Materials
| Ecoflex 5 | Smooth-on | Silicon casting material | |
| 400ml Static mixers | Smooth-on | Mixing tubes | |
| Manual dispensing gun | Smooth-on | Used for injection molding | |
| 5-56 PTFE spray | CRC | Release agent for the molds | |
| Sodium-hydroxide | N/A | This was purchased as caustic soda at the hardware store, in dry, 99% pure form. As it is widely available, there is no company specified | |
| VeroWhite | Stratasys | The hard material used in the print | |
| TangoBlackPlus | Stratasys | The rubber material used in the print | |
| Support Material | Stratasys | The standard support material used by stratasys | |
| Magill Forceps | GIMA | Infant size. This is for removing the inner molds | |
| Stratasys Connex 350 | Stratasys | If this machine is not owned, another option is to have the parts printed through a third party printing firm such as 3D-hubs to get the parts printed and shipped. | |
| Balco Powerblast (Water Jet) | Stratasys | ||
| Euro 8-24 Set P (Air Compressor) | iSC | 4007292 | |
| Syringe with blunt needle | N/A | A 20ml syringe with a 0.5mm diameter blunt needle. | |
| Mimics 17.0 software | Materialise | This software was used to segment the heart model from the MRI. There are sevaral free MRI imaging software tools available such as InVesalius, or Osirix, although they may prove to provide less functionality. | |
| Magics 9.0 software | Materialise | This was used to repair and smooth the .stl files generated by mimics. This smoothing can also be done in most other 3D modeling freeware. | |
| Solidworks | Software used for editting the heart model. Most other freeware CAD software can be used to perform this stage of processing. |
Riferimenti
- Wyllie, J., Bruinenberg, J., Roehr, C. C., Rüdiger, M., Trevisanuto, D., Urlesberger, B. European resuscitation council guidelines for resuscitation 2015. Resuscitation. 95, 249-263 (2015).
- Sawyer, T., Strandjord, T. P., Johnson, K., Low, D. Neonatal airway simulators, how good are they? A comparative study of physical and functional fidelity. J. Perinatol. 36 (2), 151-156 (2015).
- Yao, R., et al. Three-dimensional printing: review of application in medicine and hepatic surgery. Cancer Biol. Med. 13 (4), 443-451 (2016).
- Chua, C. K., et al. Rapid prototyping assisted surgery planning. Int. J. Adv. Manuf. Tech. 14 (9), 624-630 (1998).
- Gibson, I., et al. The use of rapid prototyping to assist medical applications. Rapid Prototyping J. 12 (1), 53-58 (2006).
- Cai, H. Application of 3D printing in orthopedics: status quo and opportunities in China. Ann. Transl. Med. 3 (Suppl 1), S12 (2015).
- Thielen, M. W. H., Delbressine, F. L. M. Rib cage recreation: towards realistic neonatal manikin construction using MRI scanning and 3D printing. FASE. , 41-44 (2016).
- Thielen, M., Joshi, R., Delbressine, F., Bambang Oetomo, S., Feijs, L. An innovative design for cardiopulmonary resuscitation manikins based on a human-like thorax and embedded flow sensors. JOEIM. 231 (3), 243-249 (2017).
- Cohrs, N. C., et al. A soft Total Artificial Heart – First Concept Evaluation on a Hybrid Mock Circulation. Artif. Organs. , (2017).
- Sparks, J. L., et al. Use of silicone materials to simulate tissue biomechanics as related to deep tissue injury. Adv. Skin Wound Care. 28 (2), 59-68 (2015).
- Van der Horst, A., Geven, M. C., Rutten, M. C., Pijls, N. H., Nvan de Vosse, F. Thermal anemometric assessment of coronary flow reserve with a pressure-sensing guide wire: An in vitro evaluation. Med. Eng. Phys. 33 (6), 684-691 (2011).
- Miriyev, A., Stack, K., Lipson, H. Soft material for soft actuators. Nature comm. 8 (596), (2017).
