通过 3D 打印创建高保真、低成本、骨内线放置任务训练器
Summary
我们描述了一种将计算机断层扫描（CT）扫描处理成高保真，可回收和低成本的程序任务训练器的程序。CT扫描识别过程，导出，分割，建模和3D打印都进行了描述，以及在此过程中的问题和经验教训。
Abstract
程序任务培训师的描述包括将其用作培训工具，通过在安全的环境中重复和排练程序来磨练技术技能，然后再最终对患者执行程序。迄今为止可用的许多程序性任务训练器都存在一些缺点，包括不切实际的解剖结构以及在训练器组织经过反复操作后开发用户创建的“地标”的趋势，这可能导致不适当的精神运动技能发展。为了改善这些缺点，创建了一个过程来生产高保真程序任务训练器，该训练器由计算机断层扫描（CT）扫描获得的解剖学创建，利用无处不在的三维（3D）打印技术和现成的商品供应。
该方法包括创建3D打印的组织模具，捕获感兴趣的骨骼元件周围的组织结构，以包裹悬浮在组织内的骨骨骼结构，这也是3D打印的。然后将组织培养基混合物（在高保真几何形状和组织密度上近似组织）倒入模具中并使其凝固。在使用任务训练器练习程序（例如骨内插管放置）后，组织介质、模具和骨骼是可回收的，并且可以重复使用以创建没有穿刺部位和操作缺陷的新任务训练器，用于后续培训课程。
Introduction
程序技能的患者护理能力是在民用和军用医疗保健1，2 环境中培养受训人员的关键组成部分。程序技能发展对于麻醉学3 和一线医务人员等程序密集型专业尤为重要。任务培训师可用于排练许多程序，其技能水平从一年级医学生或医疗技术人员到高级住院医师或研究员。虽然许多医疗程序需要大量培训才能完成，但这里介绍的任务 – 骨间（IO）线的放置 – 很简单，需要较少的技术技能。IO线的成功放置可以在相对较短的培训后完成。在医疗培训期间使用模拟，包括使用任务培训师，被认为是通过在安全、低压力的环境中重复和排练临床程序来获得技术程序技能的工具，然后最终对患者执行程序2，4，5。
可以理解的是，医学教育环境中的模拟训练已被广泛接受，并且似乎是中流砥柱，尽管缺乏关于对患者结果的任何影响的数据6，7。此外，最近的出版物表明，由于团队动态和决策的改善，仿真可以提高团队绩效和患者结果。尽管如此，几乎没有数据表明模拟可以提高执行关键的、挽救生命的程序的时间或成功率8，9，这表明模拟在医疗保健提供者的教育中是复杂和多方面的。对于无法进行标准静脉通路或无指征的患者，可使用 IO 插管置入快速实现血管通路，需要最少的技能。及时和成功地执行此程序至关重要，特别是在围手术期环境或创伤情况下10，11，12。由于 IO 插管置入在围手术期区域很少进行，并且可能是一种挽救生命的手术，因此在非临床环境中进行培训至关重要。特定于 IO 线放置的解剖学上准确的任务训练器是为此过程提供可预测的培训频率和技能发展的理想工具。
虽然广泛使用，但目前可用的商业任务训练器存在几个重大缺点。首先，允许多次尝试一个程序的任务训练器成本很高，不仅用于初始购买任务训练器，还用于补充可更换部件，例如硅胶皮肤贴片。结果通常是很少更换零件，留下突出的地标，为受训者提供次优的培训体验;患者不会预先标记应该在哪里进行手术。另一个缺点是，当设备被“锁定”在受保护的存储位置以防止设备丢失或损坏时，传统任务训练器的高成本可能导致用户访问受限。结果是需要更严格和更少的预定练习时间，限制它们的使用肯定会使计划外训练变得困难。最后，大多数训练师被认为是低保真度5，13，14，并且仅使用代表性解剖结构，可能导致不适当的精神运动技能发展或训练疤痕。低保真训练师还使得对技能获取、掌握和退化的全面评估变得非常困难，因为在低保真设备上的培训可能无法充分模拟实际的实际过程。
代表性解剖学也阻碍了对精神运动技能的获得和掌握的正确评估。此外，如果某些精神运动技能没有反映在临床任务中，那么评估模拟医疗环境之间精神运动技能与患者护理之间的转移几乎是不可能的。这导致无法就医学模拟和培训影响患者预后的能力达成共识。为了克服成本、解剖准确性和可访问性方面的挑战，我们开发了一种低成本、高保真度的 IO 线任务训练器。任务训练器是根据实际患者的CT扫描设计的，从而实现准确的解剖结构（图1）。使用的材料无处不在且易于获得，其组件相对容易回收。与许多其他市售培训师相比，这里描述的任务培训师设计的适度成本大大降低了将培训师隔离在不易接近、受保护的位置的愿望，并且无需前导地标即可进行多次重复。
Protocol
Representative Results
Discussion
在此协议中，我们详细介绍了3D任务训练器的开发过程，以训练IO线放置的不经常执行和救生程序。这种自我引导的协议使用3D打印来生产大部分模型结构，而用于组装任务训练器的其余组件是无处不在的，易于获得的，并且可以回收和重复使用的无毒材料。3D任务训练器成本低廉，创建和组装所需的专业知识最少。我们已经在UNMC麻醉科培训课程中成功使用了我们的3D IO线放置任务培训师，其中包?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
该项目的资金完全由机构或部门资源提供。
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 |
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