Modelo corazón Neonatal anatómicamente realista para el uso en simuladores de paciente Neonatal

Summary

Este protocolo describe un procedimiento para la creación de modelos funcional cardiaca neonatal artificial utilizando una combinación de la proyección de imagen de resonancia magnética, impresión 3D y moldeo por inyección. El propósito de estos modelos es para su integración en la próxima generación de simuladores de paciente neonatales y como una herramienta para estudios fisiológicos y anatómicos.

Abstract

Simuladores de paciente neonatales (NPS) son sustitutos paciente artificiales utilizados en el contexto de formación de simulación médica. Neonatólogos y personal de enfermería práctica de intervenciones clínicas como compresiones del pecho para asegurar la supervivencia de los pacientes en caso de bradicardia o paro cardíaco. Los simuladores utilizados actualmente son de baja fidelidad física y por lo tanto no pueden proporcionar la penetración cualitativa en el procedimiento de compresiones. La incorporación de un modelo de corazón anatómicamente realista en el futuro simuladores permite la detección de gasto cardíaco generado durante las compresiones; Esto puede proporcionar a los médicos con un parámetro de salida, que puede profundizar en el conocimiento del efecto de las compresiones en relación con la cantidad de flujo sanguíneo generado. Antes de este monitoreo puede ser alcanzado, debe crearse un modelo corazón anatómicamente realista que contiene: dos aurículas, dos ventrículos, las válvulas del corazón cuatro, venas pulmonares y las arterias y sistémicas venas y arterias. Este protocolo describe el procedimiento para crear un modelo funcional cardiaca neonatal artificial mediante la utilización de una combinación de la proyección de imagen de resonancia magnética (MRI), 3D impresión y fundición en forma de inyección fría. Usando este método con moldes interiores impresos 3D flexibles en el proceso de moldeo, puede obtenerse un modelo corazón anatómicamente realista.

Introduction

Cada año millones de recién nacidos que ingresan a unidades de cuidados intensivos neonatales (UCIN). En UCIN, la mayoría de las situaciones de emergencia se refieren a problemas en la vía aérea, respiración y circulación (ABC) y requieren intervenciones como compresiones. NPS ofrecen una valiosa enseñanza y herramienta de formación para la práctica de tales intervenciones. Para algunos NPS, sensores embebidos pueden detectar si desempeño cumple con las pautas clínicas recomendadas¹ de profundidad y la velocidad de compresiones. La adherencia a pautas puede utilizarse para calcular y cuantificar el rendimiento, y en este sentido, tan de vanguardia NPS puede ser vista como una métrica de caja blanca y tangible para la evaluación de desempeño.

Adherencia a las pautas que tiene como objetivo mejorar la fisiología del paciente. Por ejemplo, compresiones se entregan con el objetivo de generar el flujo de sangre adecuado en el sistema circulatorio. Actual alta fidelidad NPS (p. ej., PremieAnne (Laerdal, Stavanger, Noruega) y Pablo (SIMCharacters, Viena, Austria)), no contienen los sensores para medir parámetros fisiológicos como el flujo de sangre durante el entrenamiento ya que carecen de un corazón integrado a generar este parámetro fisiológico. Por lo tanto, eficacia de compresiones en actual NPS no puede ser evaluada a un nivel fisiológico. Para que NPS permitir la evaluación fisiológica de compresiones de pecho, un corazón artificial anatómicamente realista tiene que integrarse en el NPS. Además,² de la investigación muestra que un aumento en la fidelidad anatómica física puede llevar a un aumento en la fidelidad funcional de NPS. Integración de un sistema de órganos de alta fidelidad físicamente beneficiarse tanto la fidelidad funcional de la formación y permiten la evaluación del rendimiento fisiológico.

Un aumento sustancial en la fidelidad de los NPS se logra a través de la impresión 3D. En medicina, impresión y proyección de imagen de 3D se utilizan principalmente para la preparación quirúrgica y la creación de implantes^3,4,5. Por ejemplo, en el campo de la simulación quirúrgica, los órganos se producen para capacitar a cirujanos en realizar procedimientos quirúrgicos⁶. Las posibilidades de la impresión 3D no todavía sido ampliamente aplicadas en NPS. La combinación de imágenes en 3D e impresión 3D abre la posibilidad para NPS alcanzar un mayor nivel de fidelidad física. La replicación de neonatales, flexibles y sofisticados órganos como el corazón llega a ser posible debido a la siempre ampliar gama de técnicas y materiales utilizados para la impresión 3D⁷.

En este artículo detallamos un protocolo para la creación de un corazón neonatal funcional, artificial usando una combinación de MRI, impresión 3D y moldeo a presión fría. El modelo de corazón en este trabajo incluye dos aurículas, dos ventrículos, cuatro válvulas funcionales y arterias pulmonares y sistémicas y las venas todos producidas a partir de una sola silicona del molde. El modelo de corazón puede con un líquido, equipado con sensores y utilizado como generador de parámetro de salida (es decir, la presión arterial o cardiaco durante las compresiones y la funcionalidad de la válvula).

Protocol

Todas las aprobaciones institucionales se obtuvieron antes de la proyección de imagen paciente. 1. adquisición y segmentación de la imagen Adquirir una resonancia magnética torácica de un recién nacido en imágenes digitales y comunicaciones en medicina (DICOM) formato. Captura cada parte de la exploración en la fase diastólica ventricular del ciclo del corazón u obtener una resonancia magnética torácica de una autopsia.Nota: Una visiblemente clara definición del mús…

Representative Results

Este estudio detalla un método para crear un modelo de corazón neonatal anatómicamente realista que combina la proyección de imagen de MRI, impresión 3D y moldeo a presión fría. El arteriosus del ductus como foramen oval permeable no se incluyeron en el modelo de corazón, presentado en este documento. El método descrito en este documento puede aplicarse también a otros órganos internos, como pulmones y caja torácica estructuras. Las estructuras de la caja torácica no requiere…

Discussion

El modelo desarrollado en este estudio, identificamos que moldeo a presión durante un período de 3 minutos es necesaria para prevenir el aire que entra en el molde (figura 5, figura 6). Para asegurarse de que la silicona llegue a los espacios estrechos de las válvulas, es esencial “la fundición” o “capa” de las áreas de la válvula en el molde. Puesto que los moldes interiores que forma las cámaras del corazón tienen que salir la silicona final del molde …

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.