Ultrason Kılavuzluğunda Sinir Bloğu Eğitimi için Uygun Fiyatlı, Dayanıklı, Orta Sadakatli Balistik Jel Fantomlar Oluşturma

Burada, ultrason eşliğinde rejyonel anestezi eğitimi için dört özel balistik jelatin ultrason fantomunun tasarımını ve oluşturulmasını gösteriyoruz. Fantomları bilgisayar destekli tasarım yazılımı kullanarak tasarladık, silikon kalıplar oluşturmak için 3D baskılı modeller kullandık ve daha sonra özel doku katmanları oluşturmak için eritilmiş balistik jeli kalıplara döktük.

Ultrason fantomları - canlı insan dokusuna alternatifler - öğrencilere hastalara aşırı risk oluşturmadan ultrason eşliğinde bölgesel anestezi uygulama fırsatı verir. Jelatin bazlı fantomlar, eğitimcilere dayanıklı ve yeniden kullanılabilir görev eğitmenleri sağlar; Bununla birlikte, ticari olarak temin edilebilen jel bazlı fantomlar pahalıdır. Burada, median, femoral, suprainguinal fasya iliaka planı ve serratus anterior plan sinir blokları için dayanıklı, düşük maliyetli, balistik jel bazlı ultrason fantomlarının üretimini ve ayrıca herhangi bir ultrason kılavuzluğunda sinir bloğu prosedürü için bir fantom üretme metodolojisini araştırıyoruz.

Bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı, median, femoral, suprainguinal fasya iliaca düzlemi ve serratus anterior düzlem sinir bloklarının anatomisini, ilgili yer işaretleri ve doku düzlemleri dahil olmak üzere kopyalayan dört fantom tasarlamak için kullanıldı. İstenilen doku düzlemlerinin plastik modelleri 3D olarak basıldı ve silikon kalıplar oluşturmak için kullanıldı. Balistik jel eritildi ve silikon kalıplara dökülen sıvı, ekojenik bir balistik jel oluşturmak için un ve boya ile karıştırıldı. Gemiler, metal çubuklar kullanılarak balistik jel içinde negatif alan oluşturularak simüle edildi. Sinirler, ultrason jeline batırılmış iplik kullanılarak simüle edildi. Simüle edilmiş kemikler CAD kullanılarak tasarlandı ve 3D olarak basıldı.

Balistik jel, çeşitli dokuları simüle etmek için kullanılabilen ve eritilip herhangi bir şekle kalıplanabilen çok yönlü, dayanıklı bir ortamdır. Ultrason altında, bu fantomlar, farklı cilt, kas ve fasya katmanları arasındaki sınırları temsil eden gerçekçi doku düzlemleri sağlar. Kas dokusu katmanlarının, sinirlerin, damarların ve kemiklerin yankılığı gerçekçidir ve kemikler, bir insan denekte gözlemleneceği gibi önemli bir arka gölgelenmeye sahiptir. Bu hayaletlerin her biri ilk hayalet için 200 dolara ve sonraki her hayalet için 60 dolara mal oluyor. Bu fantomları tasarlamak için biraz teknik beceri gerektirir, ancak ticari muadillerinin maliyetinin sadece %4'ü karşılığında inşa edilebilirler.

Ultrason fantomları - canlı insan dokusuna alternatifler - öğrencilere hastalara aşırı risk oluşturmadan ultrason kılavuzluğunda bölgesel anestezi (UGRA) dahil olmak üzere tıbbi prosedürleri uygulama fırsatı verir¹. En yaygın olarak sıvı silikon kauçuğun enjeksiyonla kalıplanması yoluyla üretilirken, özel fantomlar daha düşük maliyetle çok yönlü malzemeler kullanılarak ev yapımı olabilir. Tofu, domuz eti ve sığır eti gibi organik dokular ucuzdur ancak çabuk bozulur ve yapımı zordur². İnsan kadavra dokusu anatomik doğruluk için idealdir ancak elde edilmesi ve korunması zor ve maliyetlidir¹. Daha yakın zamanlarda, UGRA eğitimi sağlamak için sanal gerçeklik kullanılmıştır; Bununla birlikte, dokunsal geri bildirim, prosedürel öğrenmenin önemli bir bileşenidir ve nadiren uygulanır. Bir donanım-yazılım hibrit modeli yüksek görsel doğruluk ve dokunsal geri bildirim sağlasa bile, bu tür bir eğitimi gerçekleştirmek için gereken donanım ve yazılım genellikle maliyet açısından engelleyicidir³. Jelatin bazlı fantomlar maliyet, uzun ömür ve aslına uygunluk arasında bir denge kurar².

Balistik jelatin modelleri ticari olarak temin edilebilir, ancak tıbbi simülasyon merkezlerinde yüksek oranda kullanılan bozulabilir bir kaynak için pahalıdır. Homojen parankima ve iki veya üç simüle edilmiş damara sahip küçük, basit, jel bazlı ultrason fantomları yüzlerce dolara satılıyor. Örneğin, CAE Blue Phantom temel ultrason eğitim bloğunun maliyeti 800 dolardan fazladır⁴. Bireysel sinir bloğu prosedürlerine özgü daha yüksek kaliteli fantomlar binlerce dolara mal oluyor. CAE Blue Phantom femoral rejyonel anestezi ultrason eğitim modelinin maliyeti 5.000 ABD dolarıdır (Tablo 1)⁵. Maliyetleri düşürmek için eğitimciler, jelatin veya diğer düşük maliyetli veya yeniden kullanılabilir malzemeler kullanarak ısmarlama fantomlarla deneyler yaptılar ^6,7,8. Un, mısır nişastası, grafit tozu ve Metamucil gibi katkı maddeleri, jelatini opaklaştırmak ve fantomun ekojenitesini özelleştirmek için kullanılabilir, böylece aslına uygunluğunu artırır 8,9,10,11,12,13,14.

Ev yapımı jelatin bazlı sinir bloğu eğiticilerine yönelik önceki girişimler ya ultrason altında sinirlerin görünümünü yeterince yeniden yaratamadı ya da bozulabilir maddeler kullandı, bu nedenle raf ömrünü sınırladı^15,16. Bu dezavantajlar olmasa bile, önceki yinelemeler, kursiyerlerin belirli sinir bloğu prosedürlerini uygulamalarına izin verecek ilgili anatomik işaretleri ve fasyal düzlemleri içermiyordu. Burada, medyan, femoral, suprainguinal fasya iliaka planı ve serratus anterior plan sinir blokları için dayanıklı, düşük maliyetli, balistik jel ultrason fantomlarının üretimini ve ayrıca herhangi bir ultrason kılavuzluğunda sinir bloğu prosedürü için bir fantom üretme metodolojisini araştırıyoruz.

Bu proje için yazarlar JR ve PS ultrason denekleri olarak gönüllü oldular ve her ikisinden de sözlü onay alındı. Bu protokolü takip edenler için, hastaları veya insan gönüllüleri çalışma konusu olarak kullanmadan önce bir etik kurul veya kurumsal inceleme kurulundan (IRB) onay alın.

1. Fantom tasarımı ve silikon kalıp oluşturma

1. Referans ultrason görüntüsünün oluşturulması
   1. Her ultrason fantomu için, ultrason alt uzmanlığına sahip ve istenen fantom tarafından simüle edilen sinir bloğu prosedürüne aşina olan bir doktorun gönüllü bir insan denekten bir referans ultrason görüntüsü oluşturmasını sağlayın (Şekil 1). Bu ultrason görüntüsünün, anestezinin enjekte edileceği ilgili sinir veya doku düzlemine çapraz bir görünüme sahip olduğundan emin olun.
2. Doku tabakası modellerinin tasarımı ve 3D baskısı
   1. Her hayaletin kesit tasarımlarını çizin (Şekil 2) ve istenen doku katmanlarının plastik modellerini ve fantomun genel şekli için bir dış kap tasarlamak için bilgisayar destekli tasarımı (CAD) kullanır (Şekil 3A, Ek Dosya 1, Ek Dosya 2, Ek Dosya 3ve Ek Dosya 4).
      NOT: Tasarım açısından bakıldığında, fasyal düzlem blokları, 5 mm duvarlı içi boş dikdörtgen bir prizma içine alınmış bir dizi sıkıca yerleştirilmiş prizma olarak düşünülebilir. 5 mm'den küçük duvarlar güvenilir üretim için çok kırılgandı. Bu dikdörtgen prizma, diğer doku katmanlarının birleştirildiği ve yerleştirildiği fantomun en dış tabakası olarak hizmet eder. Median sinir modeli ( Şekil 3 ve Şekil 4) bir insan kolunun şeklini simüle etmek için dikdörtgen bir prizma yerine kemerli bir kap kullanır.
      1. CAD yazılımında, bilinen boyutlara sahip bir ultrason, BT veya diğer hedef görüntüden düz bir tuval oluşturun. Katı üzerine tıklayın | Ekle | Tuval, Dosya'yı seçin, XY düzlemine tıklayın, +X +Y boşluğuna sürükleyin ve resim uzunluğu bilinen birimlere göre doğru olacak şekilde ölçeklendirmek için sürükleyin.
      2. Katı | Eskiz Oluştur | XY uçağı | 2 Noktalı Dikdörtgen aracı. Dikdörtgeni alanın üzerine sürükleyin ve yaklaştığınızda uzunluk/genişlik kutuları içinde daraltın; Enter tuşuna basın; Taslağı Bitir'e tıklayın; Dikdörtgene tıklayın | Katı | Ekstrüzyon; dikdörtgeni istediğiniz yüksekliğe sürükleyin ve kapattığınızda yükseklik kutusuyla daraltın; ve Enter tuşuna basın.
         NOT: Modellerimizin her biri, temsil ettikleri anatomiye bağlı olarak farklı bir uzunluk ve genişliğe sahiptir, ancak genellikle ~ 100 mm'yi etkili bir model yüksekliği olarak bulduk.
      3. Dikdörtgen prizmanın üst kısmına tıklayarak dikdörtgen prizmanın üzerinde başka bir çizim oluşturun | Sketch oluşturun ve Sketch'e tıklayarak istenen anatomiyi ve kapalı dikdörtgen prizmanın iç kenarını çizin | Oluştur ve Çiz | Araç kutularını değiştirin. Tasarıma rehberlik etmesi için prizmanın arkasında görünen tuvali kullanın; tuval dikdörtgen prizmadan görünmüyorsa, bunu Görüntü Ayarları aracılığıyla değiştirin. Modelin kesitini temsil eden çizim oluşturulduktan sonra, Çizimi Bitir'e tıklayın.
         NOT: İstenilen anatomiyi ve muhafaza prizmasının iç kenarını çizmek için özel bir ideal araç yoktur. Yukarıdaki adım, bu protokolde kullanılan adımdır.
      4. Ardından, çizimdeki şekle tıklayarak çizimden her bir iç prizmayı oluşturun | Katı | Ekstrüzyon; Şekli, istenen uzunlukta, tipik olarak tam dikdörtgen uzunluğundan 5 mm daha az olacak şekilde dikdörtgen prizmaya geri sürükleyin; ve Operasyon = Yeni Gövde | üzerine tıklayın Girin. Bu yeni nesneyi görüntülemek için, yeni nesnenin adının yanındaki göz sembolü olan Gövdeler | seçeneğine tıklayarak diğer tüm nesnelerin görünürlüğünü kapatın.
         NOT: Kaplar ve fasyal düzlem gövdelerinin kenarlarına veya merkezlerine tasarlanmış dairesel veya eliptik prizma şeklindeki deliklerle temsil edilmelidir. Bu noktada, sanal modeli ilk tuvale bakacak şekilde görüntülerseniz, tek tek model parçaları ve bunların nasıl bir araya geldikleri görselleştirilebilir.
      5. Gövdeler | dışa aktarılmakta olan dışındaki her gövdenin yanındaki göz sembolü; Dosya | İhracat | Tür = .stl dosyası | Girin.
         NOT: Artık her biri benzersiz bir fasyal düzlemi veya kemiği temsil eden birden çok .stl dosyanızın yanı sıra, fasyal düzlem parçalarının sığacağı dikdörtgen sınırlayıcı kutuyu temsil eden ek bir .stl dosyanız olmalıdır.
   2. STL dosyasını, modelleri yazdırmak için kullanılacak 3D yazıcıyla uyumlu bir dilimleyici yazılımında açın.
      1. Modeli, alt kısmı baskı yatağına değecek şekilde yatağın üzerine yerleştirmek için Yüz üzerine yerleştir düğmesini kullanın.
      2. Yazıcı altında, yazıcıyı seçin. Print settings (Yazdırma ayarları) altında 0.20mm SPEED'i seçin ve Filament (Filament) altında Generic PLA'yı (Genel PLA) seçin. Dolgu için %15-20'yi seçin, Destekler menüsünde Her Yerde'yi seçin ve baskı kararlılığı için gerekirse bir kenarlık ekleyin. Şimdi dilimle'yi tıklayın.
      3. G kodu dosyasını bir SD karta aktarın, 3D yazıcıya takın ve dosyayı polilaktik asit (PLA) filamenti kullanarak yazdırın.
3. Silikon kalıpların oluşturulması
   1. Her 3D baskılı modeli, üretici yönergelerine göre hızlı kürlenen silikon kauçuğa batırmadan önce üstsüz bir pleksiglas kabın dibine yapıştırın¹⁷.
   2. Silikon sertleştikten sonra, sert plastik modeli ve pleksiglas kılıfı çıkarın, istenen her doku tabakasının ve içine balistik jelin döküldüğü kabın esnek, dayanıklı ve yeniden kullanılabilir bir silikon kalıbı bırakın (Şekil 3B).
      NOT: Bu noktada, protokol daha sonra duraklatılabilir ve yeniden başlatılabilir.

Şekil 1: Bir insan denekten elde edilen temsili ultrason görüntüleri. Gönüllü insan deneklerden elde edilen (A) medyan, (B) femoral, (C) suprainguinal fasya iliaca planı ve (D) serratus ön plan sinir bloğu modelleri için temsili görüntüler. Kısaltmalar: A = arter; V = damar; M = median sinir; F = femoral sinir; RAD = yarıçap; U = ulna; AIIS = anterior inferior iliak omurga; R = kaburga; SART = sartorius kası; IL=İliaküs kası; IO = iç eğik; SA = serratus ön kas; LD = latissimus dorsi kası. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Sinir bloğu ultrason fantomlarının kesit şemaları. (A) Median, (B) femoral, (C) suprainguinal fasya iliaka planı ve (D) serratus anterior plan sinir bloğu ultrasonografi fantomları. Şemalar, Şekil 1'de gösterilen temsili insan ultrason görüntülerine dayalı olarak tasarlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Median sinir bloğu fantom bileşenlerinin oluşturulması. (A) Median sinir bloğu fantomu için her doku tabakasının plastik modellerini yazdırmak için kullanılan bilgisayar destekli tasarım dosyasının temsili görüntüsü. (B) Balistik jel içinde damarlar oluşturmak için yerleştirilen metal çubuklar da dahil olmak üzere, median sinir bloğu fantomunun her doku tabakası için silikon kalıplar. (C) Silikon kalıplara sıcak, sıvı, boyalı balistik jel dökülmesi. (D) Simüle edilmiş kanla doldurulduktan sonra simüle edilmiş damarların açık ucunun sıvı balistik jel kullanılarak kapatılması. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

2. Diğer hayalet yer işaretlerinin oluşturulması

1. Simüle edilmiş kemik tasarımı ve oluşturulması
   1. Modelin CAD'de tasarlanan bölgesi yumuşak doku yerine kemiği temsil ediyorsa, yukarıdaki adımları kullanarak bir taklit kemiği 3D yazdırın, ancak bunun yerine akrilonitril bütadien stiren (ABS) filamenti kullanın.
      DİKKAT: ABS filament dumanları, uyuşukluk, göz veya solunum yolu tahrişi, mide bulantısı ve/veya baş ağrısı gibi fiziksel rahatsızlığa neden olabilecek uçucu organik bileşikler (VOC'ler) içerebilir¹⁸. ABS, iyi havalandırma ve/veya hava filtrasyonu olan bir odada kapalı bir 3D yazıcıda veya kapalı olmayan bir yazıcıda basılmalıdır.
2. Simüle edilmiş sinir oluşturma
   1. %80 akrilik, %20 yün ipliği ultrason jeli ile doldurulmuş plastik bir kaba batırın. Bardağı -1 atm basınç odasına yerleştirin.
   2. Yaklaşık 4-6 döngüden sonra gerçekleştirilen ultrason jelinden tüm kabarcıklar çıkarılana kadar haznedeki basıncı tekrar tekrar oluşturmak ve ardından serbest bırakmak için tek aşamalı bir vakum pompası kullanın.
      NOT: Bu adım sinirleri simüle etmeye yardımcı olur. Bu noktada, protokol daha sonra duraklatılabilir ve yeniden başlatılabilir.

3. Balistik jel eritme ve dökme

1. Balistik jelin eritilmesi
   1. Ticari olarak temin edilebilen balistik jeli ve boyayı, ticari bir konveksiyonlu fırında sıvı 132 °C'ye ulaşana kadar aralıklı karıştırma ile yaklaşık 20:1 hacim oranında ısıtın.
      DİKKAT: Isıtılmış, sıvı balistik jel, sıcak sıvıların işlenmesiyle ilişkili yanma riski nedeniyle dikkatli kullanılmalıdır. Sıvı balistik jel ile doldurulmuş tavaları tutarken fırın eldiveni kullanın. Cilt ile sıvı balistik jel arasında doğrudan temastan kaçının.
2. Ekojenite için katkı maddeleri
   1. Sıvı balistik jele bir kg balistik jel başına yaklaşık 4,5 g ince granül unu karıştırın. Jeli, eşit şekilde karıştırmak ve herhangi bir kabarcıkın çıkmasını sağlamak için aralıklı karıştırarak en az 20 dakika fırında bırakın.
   2. İnsan dokusunu simüle etmek için karışımın rengini ayarlamak için gerektiği kadar ek şeffaf balistik jel veya boya ekleyin.
3. Silikon kalıplara dökülen balistik jel
   1. Son ultrason fantomlarında kan damarlarını temsil edecek kanallar oluşturmak için, söz konusu özel sinir bloğu modeli için uygunsa, yeniden kullanılabilir silikon kalıplar üzerinde belirlenen yerlere değişen çaplarda katı çelik çubuklar yerleştirin (Şekil 3C).
   2. Şimdi boya ile renklendirilmiş, askıda un parçacıkları ile ve tutulan hava kabarcıkları olmayan sıvı balistik jeli silikon kalıplara dökün ve soğumaya bırakın.
   3. Soğuduktan sonra, metal çubukları ve son balistik jel doku katmanlarını kalıplardan çıkarın. Aralarına bir ultrason jel kaplama ile birlikte yerleştirildiğinde, bitişik doku parçaları mükemmele yakın bir şekilde hizalanır ve birlikte ultrasonda simüle edilmiş bir fasiyal düzlem oluşturur.
      NOT: Her ultrason fantomu yaklaşık 0,7 kg balistik jel gerektirir. Soğutma süresi doku tabakasının boyutuna bağlıdır ve 20 dakika ile 1,5 saat arasında değişir.
4. Simüle edilmiş kanın eklenmesi ve damarların kapatılması
   1. Simüle edilmiş damarlara sahip doku katmanları için, doku katmanının bir tarafını sıvı balistik jele batırın ve soğumasını bekleyin, böylece damar kanalının bir tarafını kapatın.
   2. Bu doku katmanlarını dik tutun ve her bir damara simüle edilmiş kan vermek için bir iğne ve şırınga kullanın.
      NOT: Arteriyel ve venöz kanı temsil etmek için sırasıyla kırmızı veya mavi gıda boyası ile su kullandık.
   3. Kalan kap açıklığını kapatmak için hala sıvı balistik jel kullanın, böylece sıvı dolu her bir kabı tamamen kapatın (Şekil 3D).
      NOT: Bu noktada, protokol daha sonra duraklatılabilir ve yeniden başlatılabilir; Bununla birlikte, bir sonraki adıma geçmek için balistik jelin tekrar eritilmesi gerekir.

4. Fantom montajı

1. Doku katmanlarının, sinirlerin ve kemiklerin montajı
   NOT: Şekil 4A , doku katmanları, simüle edilmiş sinirler ve simüle edilmiş kemikler dahil olmak üzere, montajdan hemen önce median sinir bloğu fantomunun bireysel bileşenlerini göstermektedir.
   1. Her bir bileşeni ultrason jeli ile kaplayarak, bileşenleri Şekil 2'deki enine kesitlerde gösterildiği gibi birleştirerek ve bunları ilgili balistik jel dikdörtgen prizmalarına yerleştirerek fantomları birleştirin (Şekil 4B). Bu adımda herhangi bir 3D baskılı kemik veya iplik sinirini düzgün bir şekilde yerleştirin.
2. Fantomun uçlarının sızdırmazlığı
   1. Modelleri her iki taraftan sıvı balistik jel ile dolu bir tavaya batırarak kapatın (Şekil 4C). Sızdırmazlık işlemini her iki tarafta birden çok kez tekrarlayın.
   2. Son olarak, fantomun kenarlarını düzleştirmek, kabarcıkları ve kusurları gidermek ve yan contaları güçlendirmek için bir ısı tabancası kullanın.
3. Sahte cilt ilavesi (isteğe bağlı)
   NOT: Fasyal düzlem modellerine yapılan bir büyütme, yalancı derinin eklenmesidir.
   1. Yeni dökülen cilt tabakası ile mevcut model arasında tavlamayı önlemek için ultrason jeli ile gevşek bir şekilde kaplanmış kapalı ve soğutulmuş bir modelin üzerine sıvı balistik jel dökün (Şekil 4D ve Ek Video S1).

Şekil 4: Median sinir bloğu ultrason fantomunun montajı. (A) Balistik jel doku katmanları, 3D baskılı radius ve ulna, ultrason jeline batırılmış bir iplik median siniri, bir şişe ultrason jeli ve sıvı balistik jel ile doldurulmuş bir tava dahil olmak üzere demonte edilmiş bir median sinir bloğu fantomunun bireysel bileşenleri. (B) Doku katmanlarının yerleştirilmesi ve ultrason jeli ile kaplı simüle edilmiş kemikler dahil olmak üzere median sinir bloğu fantomunun montajı. (C) Fantomun bir ucunu sıvı balistik jel dolu bir tavaya daldırarak kapatın. (D) Tamamlanmış bir medyan sinir bloğu fantomunun üzerine sıvı balistik jel dökerek bir yalancı deri tabakası oluşturmak. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Dört ultrason fantomu, yukarıda açıklanan yöntemler kullanılarak başarıyla tasarlanmış ve üretilmiştir. Eşdeğer insan anatomisine sahip bir ultrason ile hizalanmış her modelin bir ultrason kesiti Şekil 5'te gösterilmiştir. Ultrason altında, bu fantomlar, farklı cilt, kas ve fasya katmanları arasındaki sınırları temsil eden gerçekçi doku düzlemleri sağlar. Kas dokusu uygun ve homojen bir şekilde ekojeniktir. Bu yankılık, eritme sırasında balistik jele eklenen un miktarına bağlı olarak ayarlanabilir. Fasyal sınırlar arka plan kas dokusuna göre hiperekoiktir. İplik, bir sinirin görünümünü uygun şekilde simüle eden, iyi tanımlanmış sınırlara sahip, düzensiz hiperekoik görünür. İplik, doku katmanları arasında bulunur ve fantomun bu kısmı, bir sinir bloğu prosedürü sırasında lokal anestezik enjeksiyonunu simüle etmek için sıvı enjeksiyonunu barındırabilir. Ayrıca, bir balistik jel bloğa enjeksiyon, simüle edilmiş bir fasyal düzleme enjeksiyonla karşılaştırıldığında önemli bir dirençle karşılaşır ve bu, öğrenciler için faydalı bir geri bildirim mekanizması olarak hizmet edebilir. ABS filamentten yapılmış 3D baskılı bloklar, ultrason altında görselleştirildiğinde insan kemiğinin hiperekoik korteksini ve akustik gölgelenmesini uygun şekilde simüle eder. Simüle edilmiş gemiler, canlı insan muadillerinde de görüldüğü gibi, iyi tanımlanmış sınırlarla yankısız görünür. Boyalı su, ilgili ultrason kılavuzluğunda prosedürler uygulanırken intravasküler erişimi doğrulamak için bir iğne ile aspire edilebilir.

Şekil 5: İnsan deneklerle karşılaştırıldığında ultrason fantomlarından elde edilen temsili ultrason görüntüleri. (A) Medyan, (B) femoral, (C) suprainguinal fasya iliaca planı ve (D) serratus anterior plan sinir bloğu ultrason fantomları (solda) ve bir insan denek (sağda). Her bir ultrason fantomu (solda) için, ultrason fantomlarının taranmasından elde edilen çok sayıda hareketsiz görüntü, tüm fantomu ultrason altında göstermek için bir araya getirildi. Görüntülerde başka bir değişiklik yapılmadı. Kesikli sarı kutular, ultrason fantomunun hemen sağdaki insan özne görüntüsüyle ilişkili olan alanını temsil eder. Kısaltmalar: A = arter; V = damar; M = median sinir; F = femoral sinir; RAD = yarıçap; U = ulna; AIIS = anterior inferior iliak omurga; R = kaburga; SART = sartorius kası; IL=İliaküs kası; IO = iç eğik; SA = serratus ön kas; LD = latissimus dorsi kası. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Dosya 1: Median sinir bloğu ultrason fantomu için istenen her doku katmanını temsil eden plastik modellerin bilgisayar destekli tasarımı. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Dosya 2: Femoral sinir bloğu ultrason fantomu için istenen her doku katmanını temsil eden plastik modellerin bilgisayar destekli tasarımı. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Dosya 3: Suprainguinal fasya iliaca düzlem bloğu ultrason fantomu için istenen her doku katmanını temsil eden plastik modellerin bilgisayar destekli tasarımı. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Dosya 4: Serratus anterior plan bloğu ultrason fantomu için istenen her doku katmanını temsil eden plastik modellerin bilgisayar destekli tasarımı. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Video S1: Median sinir bloğu ultrason fantomuna yalancı cilt eklenmesi. Üstünde minimal bir ultrason jeli tabakası bulunan bitmiş bir ultrason fantomunun üzerine sıvı balistik jel dökmek, cilt gibi hisseden ve hareket eden ince bir kapak oluşturur. Bu video, sahte derinin karşı bastırıldığında insan derisinin hareketini taklit etme yeteneğini göstermektedir. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Bu özel balistik jel bazlı fantomlar, kursiyerlere ticari olarak temin edilebilen sinir bloğu fantomlarının maliyetinin bir kısmı için orta sadakatte medyan, femoral, suprainguinal fasya iliaka düzlemi ve serratus ön plan sinir bloğu eğitimi sağlar (Tablo 1). İlk median ve femoral sinir bloğu eğiticilerimiz, piyasada bulunan en ucuz medyan ve femoral sinir bloğu eğiticilerinin sırasıyla %12 ve %9'u fiyatına şirket içinde üretildi. Mevcut femoral sinir bloğu fantomlarının hiçbiri, fantomumuzun yaptığı gibi fasya iliaka bloğuna suprainguinal yaklaşımı simüle etme yeteneğine sahip değildir. Piyasada bulunan hiçbir serratus anterior plan ultrason fantomu bulamadık.

Tablo 1: Ticari olarak temin edilebilen ultrason kılavuzluğunda rejyonel anestezi fantomlarının özeti. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Son on yılda, 3D baskı teknolojisi daha erişilebilir ve daha uygun fiyatlı hale geldi. Örneğin, bu protokolde kullanılan Orijinal Prusa i3 MK3S + 3D yazıcı, en son sürüm olmasa da, sadece 649^{$ 'a mal oluyor 19}. Burada ayrıntıları verilen modelleri yapmak için yeterli olan daha küçük Prusa MINI+ bile sadece 429²⁰ dolara mal oluyor. Bu yazıcılar için çoğu yedek parçanın kendisi 3D olarak basılır ve onarım maliyetlerini daha da azaltır. Öğrenciler ve öğretim üyeleri genellikle kurumlarının makerspace veya tasarım laboratuvarı aracılığıyla 3D yazıcılara ücretsiz olarak erişebilirler. Nesneleri 3D baskıya göre tasarlamak, bazıları ücretsiz olarak sunulan bilgisayar destekli tasarım (CAD) programlarını kullanarak her zamankinden daha kolay²¹.

3D baskılı modelleri ve simüle edilmiş kemikleri tasarlamak için gereken sürenin uzunluğu, kullanıcının CAD yazılımına olan becerisine ve aşinalığına bağlı olarak değişir; ancak bu işlem FreeCAD gibi yazılımlar kullanılarak veya ev sahibi kurum tarafından lisanslanan CAD yazılımları kullanılarak maliyetsiz olarak yapılabilir²¹. Her doku tabakasının silikon kalıplarını oluşturmak zaman yoğun değildir. Silikonun maliyeti kg başına 28 ABD dolarıdır ve her hayalet 4-6 kg silikon gerektirir (toplam 140 ABD doları). Silikon kalıplar tekrar kullanılabilir olduğundan, bu tek seferlik bir masraftır.

Ticari balistik jelimiz kg başına 86 dolara mal oluyor ve her bir fantom, fantom başına 0.7 dolarlık bir maliyet için yaklaşık 60 kg gerektiriyordu. Kalıplama için gerekli olan 3D baskı yapıları, ihmal edilebilir düzeyde PLA veya ABS filament maliyeti gerektirir. Fantomlarımızdan ikisi, m başına 10 ABD Doları veya fantom başına 0,01 ABD Doları olan 100 mm iplik gerektiriyordu. Toplamda, her bir hayaletin ilk modeli yapmak için ~ 200 $ ve sonraki her modeli yapmak için 60 $ 'a mal oldu. Üretim süreci 1 adam-saat ve 3-4 saat jel ısıtma ve soğutma gerektiriyordu. Aynı zaman diliminde aynı anda dört model üretebildik.

Balistik jel, çok yönlülüğü nedeniyle ideal bir ortamdır. Çeşitli dokuları simüle etmek için kullanılabilir ve eritilebilir ve herhangi bir şekle kalıplanabilir. Jel katılaştıktan sonra, herhangi bir kusur veya iğne delinmesi bir şekilde kendi kendini iyileştirir ve bir ısı tabancası kullanılarak daha da onarılabilir. Fantomda bir hata varsa veya hasar görürse veya aşırı kullanılırsa, balistik jel bileşenleri her zaman sökülebilir, temizlenebilir ve minimum malzeme kaybıyla yeniden kullanılmak üzere tekrar eritilebilir. Balistik jel aynı zamanda uygun maliyetlidir. Bu fantomların kg başına 86 $ 'lık en pahalı bileşeni olmasına rağmen, bu fantomlar hala ticari olarak temin edilebilen ultrason fantomlarından çok daha uygun fiyatlıdır (Tablo 1). Ev yapımı jelatin kullanılarak yapılan fantomlar daha önce tarif edilmiştir ve muhtemelen daha da uygun fiyatlıdır, ancak bu fantomlar buzdolabında saklandığında bile günler ila haftalar içinde küf geliştirecektir¹⁶. Fantomları temiz, kuru bir ortamda, oda sıcaklığında, aylarca veya yıllarca bozulmadan veya bozulmadan sakladık.

Ultrason kılavuzluğunda sinir bloğu modelleri için jelatin içindeki sinirleri simüle etmenin eğitimciler için zor olduğu kanıtlanmıştır. Önceki denemelerde hayvan tendonları^22,23,24, elektrik teli²⁵, tahta dübeller²⁵, ayakkabı bağcıkları²⁶, metal çubuklar²⁷, lastik bant demetleri¹⁵, köpük²⁸, bezelye²⁹, spagetti³⁰ ve hatta bir Ethernet kablosu³¹ kullanılmıştır. Bu seçenekler gerçekçi değildir, bozulabilir veya ultrason altında önemli posterior akustik gölgeleme oluşturur. M başına sadece 0,10 ABD Doları veya fantom başına 0,01 ABD Doları karşılığında çok az veya hiç arka gölgeleme olmadan yüksek kaliteli simüle edilmiş sinirler oluşturmak için bir ev eşyası olan iplik kullandık.

ABS filament, bu yöntemin geliştirilmesi sırasında sonraki adımlarda bükülen PLA'dan daha yüksek ısı toleransı nedeniyle taklit kemiğin 3D baskısı için kullanıldı. Erime sürelerini en aza indirmek, viskoziteyi ve kabarcık sayısını azaltmak için pişirme sıcaklığını en üst düzeye çıkardık. Bu, silikon kalıplara daha pürüzsüz, daha fazla yer dolduran dökülmelere izin verirken, aynı zamanda sıcaklığı jelin yanma sıcaklığının altında tutar ve böylece aşırı duman üretimini önler.

Bu hayaletlerin birincil dezavantajı, onları tasarlamak ve inşa etmek için gereken zaman ve enerjidir. CAD kullanarak doku düzlemleri tasarlamak teknik beceri gerektirir ve bunların 3B baskı modelleri, 3B yazıcılar, bir STL dosyasını dilimleme, bir filament seçme ve hangi ayarların ve sıcaklıkların kullanılacağı hakkında temel bilgi gerektirir. Her doku düzlemi için silikon kalıplar oluşturmak, silikonun kg başına 28 $ ile bu protokolün en pahalı ikinci bileşeni olması nedeniyle masraf ekler. Bununla birlikte, bu silikon kalıplar dayanıklıdır ve tekrar kullanılabilir, bu nedenle bir kez yapıldıktan sonra çok sayıda ultrason fantomu oluşturmak için yeniden kullanılabilirler. Diğer dezavantajlar arasında, balistik jelin karıştırılması ve dökülmesiyle ilişkili öğrenme eğrisinin yanı sıra, yüksek kaliteli ticari mankenlerle karşılaştırıldığında bu fantomların teknolojik entegrasyonunun olmaması yer alıyor. Bununla birlikte, bu model tasarımının göreceli yapım kolaylığını, malzeme edinme kolaylığını, özelleştirilebilirliğini, düşük maliyetini ve geri dönüştürülebilirliğini dezavantajlarından çok daha ağır bastığını düşünüyoruz. İnşaat yöntemlerinin yaygınlaştırılmasının, pahalı ticari tıbbi simülasyon cihazlarının sık sık değiştirilmesini karşılayamayan tesislerde sinir bloğu prosedürlerinin daha iyi eğitimini kolaylaştıracağını umuyoruz. Gelecekteki çalışmalar, ek sinir bloğu prosedürleri için özel fantomları araştırmalı ve bu fantomları kullanan kursiyerlerin akranlarına kıyasla memnuniyetini ve klinik performansını değerlendirmelidir.

Bu makalenin yazarlarının açıklanacak herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Bu proje, Kaliforniya Üniversitesi, La Jolla, Kaliforniya'daki San Diego Tıp Fakültesi'ndeki Simülasyon Eğitim Merkezi (STC) tarafından finanse edilmiştir. Şekil 5'e katkılarından dolayı Blake Freechtle'a teşekkür ederiz.