Creazione di un trainer di posizionamento della linea intraossea ad alta fedeltà, a basso costo tramite stampa 3D
Summary
Descriviamo una procedura per elaborare le scansioni di tomografia computerizzata (TC) in formatori di attività procedurali ad alta fedeltà, recuperabili e a basso costo. I processi di identificazione della scansione CT, l’esportazione, la segmentazione, la modellazione e la stampa 3D sono tutti descritti, insieme ai problemi e alle lezioni apprese nel processo.
Abstract
La descrizione dei formatori di compiti procedurali include il loro uso come strumento di formazione per affinare le competenze tecniche attraverso la ripetizione e la prova delle procedure in un ambiente sicuro prima di eseguire la procedura su un paziente. Molti formatori di compiti procedurali disponibili fino ad oggi soffrono di diversi inconvenienti, tra cui l’anatomia irrealistica e la tendenza a sviluppare “punti di riferimento” creati dall’utente dopo che il tessuto del trainer subisce ripetute manipolazioni, portando potenzialmente a uno sviluppo inappropriato delle abilità psicomotorie. Per migliorare questi inconvenienti, è stato creato un processo per produrre un trainer di attività procedurali ad alta fedeltà, creato dall’anatomia ottenuta da scansioni di tomografia computerizzata (TC), che utilizza l’onnipresente tecnologia di stampa tridimensionale (3D) e forniture di materie prime pronte all’uso.
Questo metodo include la creazione di uno stampo di tessuto stampato in 3D che cattura la struttura del tessuto che circonda l’elemento scheletrico di interesse per racchiudere la struttura scheletrica ossea sospesa all’interno del tessuto, che è anche stampata in 3D. Una miscela di terreno tissutale, che approssima il tessuto sia nella geometria ad alta fedeltà che nella densità del tessuto, viene quindi versata in uno stampo e lasciata fissare. Dopo che un task trainer è stato utilizzato per praticare una procedura, come il posizionamento della linea intraossea, i mezzi di tessuto, gli stampi e le ossa sono recuperabili e possono essere riutilizzati per creare un nuovo trainer di attività, privo di siti di puntura e difetti di manipolazione, da utilizzare nelle sessioni di allenamento successive.
Introduction
La competenza di cura del paziente delle abilità procedurali è una componente fondamentale per lo sviluppo di tirocinanti in ambienti sanitari civili e militari 1,2. Lo sviluppo delle competenze procedurali è particolarmente importante per le specialità ad alta intensità di procedure come l’anestesiologia3 e il personale medico in prima linea. I formatori di compiti possono essere utilizzati per provare numerose procedure con livelli di abilità che vanno da quelli di uno studente di medicina del primo anno o di un tecnico medico a un residente o borsista senior. Mentre molte procedure mediche richiedono una formazione significativa per essere completate, il compito qui presentato – posizionamento di una linea interossea (IO) – è semplice e richiede meno abilità tecniche. Il posizionamento di successo di una linea IO può essere realizzato dopo un periodo relativamente breve di formazione. L’uso della simulazione durante la formazione medica, che include l’uso di istruttori di compiti, è riconosciuto come uno strumento per acquisire competenze tecnico-procedurali attraverso la ripetizione e la prova di una procedura clinica in un ambiente sicuro e a basso stress, prima di eseguire definitivamente la procedura sui pazienti 2,4,5.
Comprensibilmente, la formazione alla simulazione in ambienti di educazione medica è diventata ampiamente accettata e sembra essere un pilastro, nonostante la scarsità di dati riguardanti qualsiasi impatto sugli esiti dei pazienti 6,7. Inoltre, recenti pubblicazioni dimostrano che la simulazione migliora le prestazioni del team e i risultati dei pazienti come risultato di migliori dinamiche di squadra e processi decisionali. Tuttavia, ci sono pochi dati che suggeriscono che la simulazione migliori il tempo o il tasso di successo per eseguire procedure critiche e salvavita 8,9 suggerendo che la simulazione è complessa e sfaccettata nella formazione degli operatori sanitari. Nei pazienti in cui l’accesso endovenoso standard non è possibile o indicato, il posizionamento della linea IO può essere utilizzato per ottenere rapidamente l’accesso vascolare, richiedendo competenze minime. L’esecuzione tempestiva e di successo di questa procedura è fondamentale, in particolare nell’ambiente perioperatorio o in uno scenario traumatico10,11,12. Poiché il posizionamento della linea IO è una procedura eseguita raramente nell’area perioperatoria e può essere una procedura salvavita, la formazione in un ambiente non clinico è fondamentale. Un trainer anatomicamente accurato specifico per il posizionamento della linea IO è uno strumento ideale per offrire una frequenza di formazione prevedibile e lo sviluppo delle competenze per questa procedura.
Sebbene ampiamente utilizzati, i formatori di attività commerciali attualmente disponibili soffrono di diversi inconvenienti significativi. In primo luogo, i task trainer che consentono più tentativi di una procedura sono costosi, non solo per l’acquisto iniziale del task trainer, ma anche per il rifornimento delle parti sostituibili come i cerotti di pelle in silicone. Il risultato è spesso la sostituzione rara delle parti, lasciando punti di riferimento importanti che forniscono al tirocinante un’esperienza di formazione non ottimale; I pazienti non verranno pre-contrassegnati dove si dovrebbe fare la procedura. Un altro svantaggio è che l’alto costo dei task trainer tradizionali può comportare un accesso limitato da parte degli utenti quando i dispositivi sono “bloccati” in posizioni di archiviazione protette per prevenire perdite o danni ai dispositivi. Il risultato è che richiedere più rigorosamente e meno tempo di pratica programmato disponibile, limitarne l’utilizzo può sicuramente rendere difficili gli allenamenti non programmati. Infine, la maggior parte degli allenatori sono considerati a bassa fedeltà 5,13,14 e usano solo anatomia rappresentativa, portando potenzialmente a uno sviluppo inappropriato delle abilità psicomotorie o cicatrici da allenamento. I formatori a bassa fedeltà rendono anche molto difficile la valutazione approfondita dell’acquisizione, della padronanza e del degrado delle abilità, poiché l’addestramento su un dispositivo a bassa fedeltà potrebbe non imitare adeguatamente la procedura del mondo reale.
L’anatomia rappresentativa impedisce inoltre la corretta valutazione dell’acquisizione e della padronanza delle capacità psicomotorie. Inoltre, valutare il trasferimento delle abilità psicomotorie tra ambienti medici simulati alla cura del paziente diventa quasi impossibile se alcune delle abilità psicomotorie non si riflettono nel compito clinico. Ciò si traduce nella prevenzione del consenso sulla capacità della simulazione medica e della formazione di influenzare i risultati dei pazienti. Per superare le sfide in termini di costi, precisione anatomica e accesso, abbiamo sviluppato un trainer di attività IO line a basso costo e ad alta fedeltà. Il trainer è progettato a partire dalla scansione TC di un paziente reale, con conseguente anatomia accurata (Figura 1). I materiali utilizzati sono onnipresenti e facili da ottenere, con componenti relativamente facili da recuperare. Rispetto a molti altri formatori disponibili in commercio, il costo modesto del design del trainer di attività qui descritto riduce drasticamente il desiderio di sequestrare i formatori in un luogo meno accessibile e protetto e rende possibili più ripetizioni senza punti di riferimento principali.
Protocol
Representative Results
Discussion
In questo protocollo descriviamo in dettaglio il processo di sviluppo di un task trainer 3D per addestrare la procedura raramente eseguita e salvavita del posizionamento della linea IO. Questo protocollo autoguidato utilizza la stampa 3D per produrre la maggior parte delle strutture del modello, mentre il resto dei componenti utilizzati per assemblare il trainer sono materiali onnipresenti, facilmente ottenibili e non tossici che possono essere recuperati e riutilizzati. Il trainer di attività 3D è a basso costo e rich…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Il finanziamento per questo progetto è stato fornito esclusivamente da risorse istituzionali o dipartimentali.
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 |
Referências
- 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).
