СИМУЛЯТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫКОВ ПО ХИРУРГИЧЕСКОМУ ЛЕЧЕНИЮ ТРАВМА-ОРТОПЕДИЧЕСКИХ ПАТОЛОГИЙ МЛЕКОПИТАЮЩИХ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫКОВ ПО ХИРУРГИЧЕСКОМУ ЛЕЧЕНИЮ ТРАВМА-ОРТОПЕДИЧЕСКИХ ПАТОЛОГИЙ МЛЕКОПИТАЮЩИХ Российский патент 2020 года по МПК G09B23/32 

Изобретение относится к медицине, точнее травматологии и ортопедии, применимо для обучения практическим навыкам хирургического лечения травма-ортопедической патологии на фантомных курсах с использованием симуляторов млекопитающих.

Разработка фантомных курсов с использованием высокотехнологичных симуляторов-тренажеров, позволяющих повысить уровень профессиональной компетенции практикующих врачей и студентов, является актуальной задачей.

Известен Способ симуляционного обучения протезированию зубов искусственными коронками (RU 2658456, МПК А61С 13/0003, 2018) для формирования мануальных навыков у студентов-стоматологов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является Способ оценки выживаемости приобретенных практических умений по препарированию твердых тканей зуба (RU 2578813, МПК G09B 23/28, 2014), включающий получение практических навыков на симуляторе с последующей оценкой практических умений. При работе на стоматологическом симуляторе "CDS-100" оценивают: составление плана лечения, ошибки объема препарирования, осложнения препарирования. Затем преподаватель по заданным критериям проводит оценку практических умений у студента. Основной недостаток известного технического решения заключается в том, что он рассчитан для применения в стоматологии. В доступной автору литературе отсутствуют сведения о способах приобретения теоретических и практических навыков по ортопедии и остеосинтезу на фантомных курсах. Предлагаемый способ восполняет этот пробел.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является Демонстрационная трехмерная модель скелета животного (RU 2664966, МПК G09B 23/36, 2017), позволяющая воссоздать полноразмерную копию скелета животного с соблюдением внешнего сходства и возможностью отображения двигательных функций. Модель скелета животного, состоящую из анатомически точных копий сегментов скелета животного, выполняют из пластической массы на основе полиуретана, а для соединения костей конечностей и суставов используют постоянные магниты, которые обеспечивают гибкость и подвижность. Недостатком устройства является то, что оно предназначено, преимущественно, для выставочных целей, а как материал для обучения имеет ограничения, не позволяющие в полном объеме отрабатывать методы хирургического вмешательства, включая наружный и внутренний остеосинтез.

Задача изобретения состоит в усовершенствовании конструкции симуляторов млекопитающих и формировании у обучающихся на фантомных курсах навыков по оперативному лечению переломов и болезней опорно-двигательного аппарата у млекопитающих при помощи различных методик остеосинтеза, включая формирование представления об этапах лечения и объективную оценку результатов обучения.

Технический результат от использования изобретения Симуляторы для фантомных курсов и способ проведения фантомного курса для получения теоретических знаний и практических навыков по травма-ортопедической патологии млекопитающих:

- применение для фантомных обучающих курсов симуляторов, обладающих наглядностью, информативностью, неограниченной возможностью представления вариантов встречающихся переломов и ортопедических патологий в пределах одной модели, преимуществами низкой стоимости, позволяющих отрабатывать методы хирургического вмешательства в травматологии и ортопедии, используя варианты наружного и внутреннего остеосинтеза;

- разработка обучающего фантомного курса, обеспечивающего овладение теоретическими знаниями и практическими мануальными навыками лечения травм и патологий грудных и тазовых конечностей, таза, позвоночного столба; позволяющего на фантомных моделях-симуляторах производить тренинг с исправлением допущенных ошибок, выполнять объективную оценку уровня знаний и практических навыков в рамках предложенных методик.

Заявленный технический результат достигается тем, что в конструкции симуляторов для фантомных курсов по получению теоретических знаний и практических навыков по травма-ортопедической патологии млекопитающих, представляющих собой анатомически точные копии сегментов скелета млекопитающего из полимерного материала с переломами, соединенными магнитами, выполнены ряд изменений, характеризующих новизну:

- симуляторы выполняют в двух вариантах полуоткрытыми и закрытыми, содержащими корпус с контурными каналами и размещенными в них съемными элементами, имитирующими кости;

- в полуоткрытых симуляторах элементы, имитирующие кости, закреплены перемычками;

- в закрытых симуляторах в элементы, имитирующие кости с переломами, на некотором расстоянии от линии перелома в отломки костей устанавливают магниты, одноименными полюсами направленными друг к другу, а в линии перелома монтируют датчики для визуализации результата соединения;

- корпус симулятора выполняют из полимерных эластичных материалов близких по плотности и эластичности к мягким тканям млекопитающих;

- элементы, имитирующие кости скелета, выполняют из материалов, плотность которых близка к плотности кости млекопитающих.

Заявленный технический результат достигается также тем, Способ проведения фантомного курс по получению теоретических знаний и практических навыков по травма-ортопедической патологии млекопитающих, включающий получение практических навыков на симуляторе с последующей оценкой практических умений, дополнен теоретической частью. На всех этапах обучения применяют симуляторы, функционально и анатомически точно воспроизводящие в натуральном размере: грудные конечности, тазовые конечности, осевой скелет, включая таз и позвоночный столб. Получение теоретических знаний и практических навыков осуществляют на симуляторах полуоткрытого типа, а для экзаменационных целей используют симуляторы закрытого типа.

Общим с известными техническими решениями является применение фантомов для приобретения навыков во время проведения фантомных курсов.

Изобретение поясняется иллюстрациями и таблицей:

Фиг. 1 - симуляторы полуоткрытого типа, а - фантом руки человека, б - фантом ноги собаки;

Фиг. 2 - симуляторы закрытого типа;

Фиг. 3 - симуляторы закрытого типа, где показаны магниты, соединенные с датчиками: а - фантом руки человека, б - фантом ноги собаки;

Фиг 4 - симулятор полуоткрытого типа: а - с наружной стороны, б - с внутренней стороны;

Фиг. 5 - симулятор полуоткрытого типа с имитацией перелома плечевой кости;

Фиг. 6 - симулятор полуоткрытого типа с имитацией перелома костей предплечья;

Фиг. 7 - засверливание стержня в фантом симулятор полуоткрытого типа;

Фиг. 8 - симулятор полуоткрытого типа с установленной проксимальной опорой;

Фиг. 9 - симулятор полуоткрытого типа с установленной дистальной опорой;

Фиг. 10 - анализ пространственного положения отломка кости с установленной дистальной опорой;

Фиг. 11 - симулятор полуоткрытого типа с наложенным аппаратом внешней фиксации: а - наружная сторона, б - внутренняя сторона.

Таблица. Содержание фантомного курса.

Симуляторы млекопитающих для фантомных курсов представляют собой основные сегменты опорно-двигательного аппарата, функционально и анатомически точно воспроизводящие в натуральном размере грудные конечности, тазовые конечности, осевой скелет, включая таз и позвоночный столб.

В предпочтительном варианте осуществления симуляторы выполнены полуоткрытыми (Фиг. 1, а,б) и закрытыми (Фиг. 2). Полуоткрытый тип симулятора предназначен для овладения практическими навыками остеосинтеза, поэтому он открыт с одной стороны и имеет доступ к элементам, подобным костям скелета. Закрытый тип симулятора предназначен для экзаменационных целей представляет собой точную копию сегмента скелета с имитацией мышечных тканей.

Каждый симулятор полуоткрытого типа содержит (Фиг. 1 а,б) корпус 1 с контурными каналами 2 для размещения съемных элементов 3, имитирующих кости, и перемычки 4 для предотвращения выпадения элементов из контурных каналов 2. Контурные каналы 2 своей формой повторяют форму элементов 3, имитирующих кости. На элементах 3 выполнены характерные переломы 5 для моделирования лечения травм всеми видами остеосинтеза. Корпус 1 симуляторов всех типов, являясь точной копией сегмента скелета, выполнен из многокомпонентных полимерных эластичных материалов близких по плотности и эластичности к мягким тканям млекопитающих. Элементы 3, имитирующие кости скелета, выполнены из полимерных материалов, плотность которых близка к плотности кости млекопитающих.

Симуляторы закрытого типа (Фиг. 2) представляют собой точную анатомическую копию сегмента скелета млекопитающего, причем элементы 3, имитирующие кости скелета, полностью скрыты полимерным материалом. Фрагменты костей с имитацией переломов 5 соединяют при помощи постоянных магнитов 6, 7 (Фиг. 3, а,б), для этого в отломки костей на некотором расстоянии от линии перелома встраивают магниты, одноименными полюсами направленными друг к другу, соединенные с датчиками 8. Когда при правильном совмещении отломков замыкается электрическая цепь, то при этом возникает световой сигнал, что является объективной системой визуализации результата овладения методиками остеосинтеза.

Симуляторы благодаря эластичности материала позволяют воспроизводить смещение, дистракцию, извлечение условных костей. Симуляторы допускают любое положение суставов, а также сверление костей и постановку любой аппаратной конструкции как для наружного, так и внутреннего остеосинтеза. Корпус симулятора легко восстанавливается после эксплуатации, для этого достаточно разрезы и отверстия заполнить полимерным материалом, что обеспечивает многократность их использования. Симуляторы экономичны, т.к. стоимость их изготовления значительно меньше, чем стоимость зарубежных аналогов.

Фантомный курс по получению теоретических знаний и практических навыков по травма-ортопедической патологии млекопитающих состоит из теоретической, практической частей и завершающего экзамена (см. Таблица. Содержание фантомного курса). Фантомный курс предполагает использование симуляторов, копирующих основные сегменты опорно-двигательного аппарата млекопитающих, включая симуляторы грудных конечностей, симуляторы тазовых конечностей, симуляторы осевого скелета, например, таза и позвоночного столба. В теоретической части обучаемые получают знания по травме и перелому, реконструкции кости, остеосинтезу млекопитающих, обучение которым сопровождается показом на полуоткрытых симуляторах-фантомах. Основной задачей является овладение теоретической базой для оперативного лечения переломов и болезней опорно-двигательного аппарата, применяя наружный и внутренний остеосинтез.

Практическая часть предусматривает формирование практических навыков и тренировку на полуоткрытых симуляторах - от планирования хирургического этапа до установки конструкций внешнего или внутреннего остеосинтеза. На полуоткрытых симуляторах в рамках фантомного курса практически отрабатываются техники наружного и внутреннего остеосинтеза и техники методов эндопротезирования крупных суставов (тазобедренный, коленный локтевой), а также доступ к позвонкам с последующим моделированием установки аппаратных систем и подходом к спинному мозгу. Симуляторы полуоткрытого типа дают возможность моделировать любые переломы, осуществлять выбор стратегий оперативных процедур на условной кости, проводить реконструктивные операции с остеотомией на условных костях и суставах с их сменой после проведения тренировочных операций, формируя клиническое мышление, пространственное позиционирование. Симуляторы закрытого типа на экзамене визуально демонстрируют уровень овладения практическими навыками.

Пример

Группе обучающихся был прочитан курс лекций, содержание которых представлено в Таблице, с привлечением в качестве иллюстративного материала полуоткрытых симуляторов (фантомов) млекопитающих, например, фантома руки человека или симулятора ноги собаки. В теоретической части обучаемые получали знания по травме и перелому, реконструкции кости, остеосинтезу млекопитающих, а также по Ветеринарному ортопедическому набору (VETERINARI ORTOPEDIC KIT, далее VOK, пат. 149175 Российская Федерация, US 10045822, CN 105142562). Предложенная теоретическая база явилась основой для освоения практики оперативного лечения переломов и болезней опорно-двигательного аппарата, применяя для наружного остеосинтеза VOK, или системы для накостного остеосинтеза METRIC & METRIC (пат. 2674932, Российская Федерация).

Затем каждый обучающийся, получив в свое распоряжение один из полуоткрытых симуляторов, функционально и анатомически точно воспроизводящих в натуральном размере: грудные конечности, тазовые конечности, осевой скелет, включая таз и позвоночный столб, отрабатывал практические навыки по хирургическому вмешательству методами наружного и внутреннего остеосинтеза, или навыки подхода к позвоночному столбу и спинному мозгу, и т.д. Практические занятия (Фиг. 4) формировали у обучающихся пространственное представление об исследуемой области перелома (Фиг. 5), давали возможность правильно оценить фактор соотношения «мягкие ткани-кость» (Фиг. 6), проводить оценку работы суставов на поврежденном участке, сформировать ощущение задела стержня в кость (Фиг. 7), произвести установку проксимальной (Фиг. 8) и дистальной опор (Фиг. 9), проанализировать пространственное положение отломка кости с установленной дистальной опорой (Фиг. 10), выполнить наложение аппарата внешней фиксации (Фиг. 11). После окончания практической части фантомного курса корпуса всех полуоткрытых симуляторов были восстановлены путем заливки многокомпонентным полимерным материалом. На экзамене обучающийся получал закрытый симулятор со скрытыми перелома, выполнял все необходимые манипуляции, применяя полученные знания и навыки. Если после наложения на перелом аппаратной конструкции датчик реагировал световым сигналом, то это свидетельствовало о выполнении правильных манипуляций и об успешно пройденном фантомном курсе.

Группа изобретений относится к средствам для обучения в медицине. Представлены симуляторы двух типов, используемые в процессе обучения хирургическому лечению травма-ортопедической патологии млекопитающих, и способ обучения. Один из симуляторов включает анатомически точные копии сегментов скелета млекопитающего, выполненные из многокомпонентных полимерных материалов с переломами, выполнен полуоткрытым, содержащим корпус с контурными каналами для размещения в них съемных элементов, имитирующих кости, которые закреплены перемычками, причем корпус симулятора выполнен из полимерных эластичных материалов с упругоэластичными свойствами, соответствующими характеристикам мягких тканей млекопитающих, а элементы, имитирующие кости скелета, выполнены из материалов, с упругоэластичными свойствами, соответствующими характеристикам костей млекопитающих. Другой симулятор содержит закрытый корпус, а по линии перелома в отломки костей встроены магниты одноименными полюсами, направленными друг к другу, и установлены датчики в линии перелома для визуализации результата соединения. При осуществлении способа используются оба симулятора. Изобретения способствуют формированию у обучающихся навыков по оперативному лечению переломов и болезней опорно-двигательного аппарата у млекопитающих, позволяют объективно оценить результаты обучения. 3 н.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

1. Симулятор для получения практических навыков по хирургическому лечению травма-ортопедических патологий млекопитающих, представляющий собой анатомически точные копии сегментов скелета млекопитающего, выполненных из многокомпонентных полимерных материалов с переломами, отличающийся тем, что симулятор выполнен полуоткрытым, содержащим корпус с контурными каналами для размещения в них съемных элементов, имитирующих кости, которые закреплены перемычками, причем корпус симулятора выполнен из полимерных эластичных материалов с упругоэластичными свойствами, соответствующими характеристикам мягких тканей млекопитающих, а элементы, имитирующие кости скелета, выполнены из материалов, с упругоэластичными свойствами, соответствующими характеристикам костей млекопитающих.

2. Симулятор для получения практических навыков по хирургическому лечению травма-ортопедических патологий млекопитающих, представляющий собой анатомически точные копии сегментов скелета млекопитающего, выполненных из многокомпонентных полимерных материалов с переломами и встроенными магнитами, отличающийся тем, что симулятор содержит закрытый корпус с внутренними контурными каналами для размещения в них съемных элементов, имитирующих кости, а по линии перелома в отломки костей встроены магниты одноименными полюсами, направленными друг к другу, и установлены датчики в линии перелома для визуализации результата соединения, причем корпус симулятора выполнен из полимерных эластичных материалов с упругоэластичными свойствами, соответствующими характеристикам мягких тканей млекопитающих, а элементы, имитирующие кости скелета, выполнены из материалов, с упругоэластичными свойствами, соответствующими характеристикам костей млекопитающих.

3. Способ получения практических навыков по хирургическому лечению травма-ортопедической патологии млекопитающих, включающий получение практических навыков на симуляторе с последующей оценкой практических умений, отличающийся тем, что курс дополнен теоретической частью, на всех этапах обучения применяют симуляторы, функционально и анатомически точно воспроизводящие в натуральном размере: грудные конечности, тазовые конечности, осевой скелет, включая таз и позвоночный столб, причем получение теоретических знаний и практических навыков осуществляют на симуляторах полуоткрытого типа, а для экзаменационных целей используют симуляторы закрытого типа.