Тренажер для развития мануальных навыков сверления отверстий Российский патент 2025 года по МПК G09B23/28 

Область техники

Изобретение относится к средствам обучения, а именно к тренировочным устройствам для отработки мануальных навыков обращения со сверловочным инструментом. Преимущественной областью применения изобретения является дентальная имплантология, однако данное техническое решение может найти применение и в любых других областях, где требуется точная ручная подача сверловочного инструмента.

Уровень техники

Из патентного документа RU 2788839 С2 от 24.01.2023 известен тренажер для развития нейрохирургических навыков, содержащий корпус, имитирующий кости черепа, со съемной рабочей пластиной в виде вставочного лоскута для отработки навыков работы с костями черепа, включая трепанацию. Также тренажер содержит наружный слой эластичного материала, имитирующий экстракраниальные мягкие ткани, внутренний слой эластичного материала, имитирующий твердую мозговую оболочку, и размещенный в корпусе надувной баллон для имитации головного мозга. Наружный и внутренний слои выполнены из листового полимера. Рабочая пластина и указанные слои размещены с возможностью замены. Работа с тренажером включает в себя просверливание множества периферических отверстий по краю трепанационного окна и в соответствующих точках края лоскута, а также просверливание центральных отверстий. Во время всех манипуляций необходимо четко контролировать свои действия во избежание повреждения имитационной модели головного мозга, которое проявляется как разгерметизация надувного баллона из-за его повреждения инструментом.

Каждый раз, когда надувной баллон разрушен, приходится разбирать известный тренажер и заменять в нем баллон на новый, что нарушает тренировочный процесс и отнимает время на приведение устройства в рабочее состояние, снижая интенсивность тренировки, из-за чего эффективность обучения нельзя признать достаточно высокой для отработки правильных и устойчивых навыков сверления, исключающих врачебные ошибки. Кроме того, конструкция тренажера не обеспечивает оперативный визуальный контроль внутренней поверхности вставочного лоскута, что также снижает эффективность обучения.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая проблема, решаемая настоящим изобретением, состоит в предотвращении допущения ошибок при обработке отверстий, возможных из-за недостаточных мануальных навыков у оператора сверловочного инструмента.

Получаемый при осуществлении изобретения технический результат заключается, во-первых, в повышении эффективности развития мануальных навыков сверления отверстий, во-вторых, в усилении контроля процесса тренировки со стороны обучаемого при развитии мануальных навыков сверления, в-третьих, в обеспечении возможности увеличения интенсивности тренировки.

Указанное достигается благодаря тому, что тренировочный материал для развития мануальных навыков сверления отверстий помещен между частями корпуса тренажера, в которых выполнена по меньшей мере одна пара окон, расположенных оппозитно друг другу. Одно из указанных окон ограничивает рабочую область для сверления отверстий в тренировочном материале, а другое при этом обеспечивает возможность выхода сверла с обратной стороны материала и контроля наличия перфорации или деформации материала в процессе тренировки. Благодаря тому, что тренировочный материал для развития мануальных навыков сверления отверстий помещен между парой оппозитно расположенных окон, обеспечены, во-первых, возможность непосредственного визуального наблюдения через окно корпуса тренажера процесса образования перфорации в тренировочном материале, за счет чего тренируемый навык вырабатывается более быстро и надежно закрепляется, что способствует эффективности развития мануальных навыков сверления отверстий, во-вторых, обратная связь, которая позволяет обучаемому сравнивать мышечную силу, прилагаемую к сверлу с силой, которая вызывает деформацию тренировочного материала непосредственно перед выходом сверла с обратной стороны материала, что также положительно влияет на быстроту выработки и надежность закрепления тренируемого навыка, в-третьих, защита корпуса от повреждения сверлом при сквозной перфорации тренировочного материала, что исключает необходимость замены деталей корпуса тренажера в ограниченное время тренировки, а следовательно обеспечивает возможность сохранения ее высокой интенсивности.

В частном случае осуществления изобретения в корпусе выполнена по меньшей мере одна выемка, обеспечивающая доступ к тренировочному материалу с возможностью поперечного перемещения данного материала относительно окон корпуса. Благодаря этому большая часть площади поверхности тренировочного материала может быть задействована при сверлении отверстий, что увеличивает число возможных за отведенное время тренировочных подходов, а значит и интенсивность обучения, так как при этом не требуется разборка с последующей сборкой корпуса тренажера.

В другом частном случае тренировочный материал состоит из отдельных слоев, а размер выемки достаточен для одновременного перемещения всех слоев, что обеспечивает быстрое приведение тренажера в рабочее состояние без его разборки и сборки для выставления положения слоев между собой, за счет чего остается больше времени для тренировки, а следовательно в еще большей степени увеличивается число тренировочных подходов и интенсивность обучения. Так как при этом не требуется клеевое соединение слоев тренировочного материала, то его структура и толщина могут быть оперативно изменены, что позволяет поддерживать высокую интенсивность тренировки.

Также в частном случае части корпуса, между которыми помещен тренировочный материал, выполнены прозрачными и обеспечивают возможность визуального обзора тренировочного материала вокруг указанных окон, благодаря чему обучаемый получает возможность для быстрого визуального определения направления перемещения тренировочного материала без совершения лишних манипуляций, а следовательно достичь высокую интенсивность обучения.

Описание фигур чертежей

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами, на которых в качестве предпочтительного примера, охватывающего основные частные случаи выполнения и использования технического решения, но не ограниченного ими, показана конструкция симуляционного тренажера для развития мануальных навыков сверления отверстий в костной ткани.

Фиг. 1: Тренажер в сборе с однослойным рабочим материалом, вид сбоку.

Фиг. 2: Передняя стенка корпуса тренажера в уменьшенном масштабе, вид сверху.

Фиг. 3: Задняя стенка корпуса тренажера в уменьшенном масштабе, вид сверху или снизу.

Осуществление изобретения

Потребность в точной ручной подаче сверловочного инструмента возникает, например, при хирургической операции субантральной аугментации, направленной на увеличение объема костной массы в области синуса с целью улучшения результатов дентальной имплантации в случае выраженной атрофии верхней челюсти. Для подсадки костного материала производят распил кортикального слоя, причем для предотвращения разрыва слизистой гайморовой пазухи предварительно намечают линию остеотомии точечной перфорацией, просверливая в кости небольшие отверстия, глубина которых не должна затрагивать подлежащую слизистую оболочку. Аккуратность выполнения перфорации требует развитых мануальных навыков сверления, которые могут быть сформированы и закреплены в учебных условиях при помощи симуляционной модели, выполненной в виде представленного на фигурах тренажера.

Устройство состоит из корпуса в виде пространственного каркаса с тренировочным материалом внутри него.

Несущими частями корпуса (фиг. 1) являются передняя пластина 1 и задняя пластина 2 прямоугольной формы. В передней пластине 1 выполнен ряд четырех сквозных окон 3, предназначенных для ограничения рабочих областей при сверлении отверстий в тренировочном материале, а также пять соединительных отверстий 4 по углам и в центре пластины (фиг. 2). Размер окон 3 многократно превышает диаметр сверла. Задняя пластина 2 содержит четыре сквозные окна 5, которые обеспечивают возможность выхода сверла с обратной стороны тренировочного материала и контроля наличия перфорации или деформации материала в процессе тренировки, четыре краевых выемки 6 и пять соединительных отверстий 7 (фиг. 3). В пространственном каркасе корпуса тренажера размер и расположение окон 5 соответствуют размеру и расположению окон 3, а отверстия 7 соответствуют отверстиям 4. Размер выемок 6 обеспечивает доступ к тренировочному материалу с возможностью поперечного перемещения данного материала относительно окон 3, 5 корпуса. Размер и расположение окон 3, 5, а также выемок 6 выбраны из условия полноты задействования площади поверхности тренировочного материала при сверлении отверстий. Х-образная конфигурация совокупности отверстий 4, 7 обеспечивает при этом высокую жесткость и прочность корпуса. Пластины 1, 2 выполнены из прозрачного полиметилметакрилата.

Тренировочный материал представлен лоскутами 8, 9. Лоскут 8 симулирует костную ткань и предпочтительно содержит два слоя из полиуретана разной плотности, первая из которых по своим механическим свойствам соответствует кортикальной пластине челюсти, а вторая сходна с губчатым веществом костной ткани. В свою очередь лоскут 9 симулирует слизистую гайморовой пазухи, для чего выполнен из однослойного латекса. Лоскут 8 является более плотным, а лоскут 9 более эластичным.

При сборке тренажера крепежные винты 10 сначала фиксируют в пластине 1 гайками 11, затем устанавливают пластину 2 и накручивают на концы винтов 10 прижимные гайки 12 с рифлением, образуя пространственный каркас корпуса устройства. В свободный объем между пластинами 1, 2 помещают лоскуты 8 и 9, после чего затягивают гайки 12 для фиксации лоскутов 8, 9 пластинами 1, 2. Степень фиксации предпочтительно сразу регулируют гайками 12 так, чтобы лоскуты 8, 9 не перемещались свободно, но их можно было бы сдвигать руками относительно пластин 1 и 2. В результате окна 3, 5 расположены оппозитно друг другу и между ними находится тренировочный материал, при этом окна 3 ограничивают четыре рабочие области для сверления отверстий в лоскуте 8, а окна 5 обеспечивают возможность выхода сверла с обратной стороны тренировочного материала и контроля наличия перфорации или деформации лоскута 9 в процессе тренировки.

При работе на тренажере врач-хирург выполняет задания, моделирующие остеотомическую точечную перфорацию костной ткани. Сверло располагают в зоне рабочей области окна 3, после чего осуществляют ручную подачу сверла и поступательным движением сверловочного инструмента по нормали к поверхности пластины 1 выполняют отверстие на полную глубину лоскута 8, стараясь не повредить при этом лоскут 9. В процессе тренировки тренажер обеспечивает обучаемому возможность сравнивать силу надавливания на сверло при прохождении костной ткани с силой, которая прикладывается при выходе сверла из эмулятора кости и при проникновении сверла в эмулятор слизистой, в том числе и в сочетании с одновременным визуальным контролем наличия перфорации или упругой деформации лоскута 9 через окно 5. В результате врач-хирург приобретает навык атравматичного для пациента обращения со сверловочным инструментом. Если мануальные навыки врача-хирурга недостаточно развиты, то сверло прорывает лоскут 9 насквозь и выходит с его обратной стороны через окно 5 не повреждая корпус тренажера. Обучаемый имеет возможность повторить попытку в другом месте рабочей области этого же или другого окна 3. Если лоскут 8, доступный через окна 3, весь покрыт отверстиями, то для продолжения тренировки при необходимости ослабляют гайки 12 и через выемки 6 сдвигают руками оба лоскута 8, 9 так, чтобы через окна 3 был доступен новый участок данных лоскутов. Так как пластины 1, 2 выполнены прозрачными, то направление сдвига лоскутов 8, 9 можно сразу определить визуально. При полном износе лоскутов 8, 9 их оперативно заменяют на новые без необходимости менять детали корпуса тренажера. Также лоскуты 8, 9 заменяют, если тренировочный процесс предполагает изменение структуры и/или толщины материала, на котором отрабатывается соответствующий навык, что придает тренажеру широкие функциональные возможности и делает его универсальным.

Простота конструкции тренажера и высокая технологичность сборки положительно влияют на поддержание высокой интенсивности тренировки с многократными подходами, что обеспечивает надежное закрепление мануальных навыков сверления у врача-хирурга и снижает риск перфорации слизистой гайморовой пазухи во время хирургической операции субантральной аугментации.

В других областях деятельности, где требуется точная ручная подача сверловочного инструмента, тренажер используют аналогичным образом, выбирая подходящий тренировочный материал.

Изобретение относится к средствам обучения, а именно к тренировочным устройствам для отработки мануальных навыков обращения со сверловочным инструментом. Тренажер содержит корпус с несущими частями в виде двух параллельных пластин прямоугольной формы, выполненных из прозрачного полиметилметакрилата. Между пластинами размещен подлежащий сверлению тренировочный материал, а вдоль боковых краев каждой из пластин выполнен ряд из расположенных друг напротив друга четырех сквозных окон одинаковых размеров, превышающих диаметр сверла, и одинаковой формы для ограничения рабочих областей при сверлении отверстий в тренировочном материале с обеспечением возможности выхода сверла с обратной стороны материала через сквозное окно пластины и контроля наличия перфорации или деформации материала в процессе тренировки. При этом в боковых краях пластины с окном для выхода сверла выполнены четыре выемки для обеспечения доступа к тренировочному материалу и возможности его перемещения относительно выполненных в пластинах окон. Достигается повышение эффективности развития мануальных навыков сверления отверстий, усиление контроля процесса тренировки со стороны обучаемого, возможность увеличения интенсивности тренировки и предотвращение появления ошибок при обработке отверстий. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Тренажер для развития мануальных навыков сверления отверстий, содержащий корпус с несущими частями в виде двух параллельных пластин прямоугольной формы, выполненных из прозрачного полиметилметакрилата, между пластинами размещен подлежащий сверлению тренировочный материал, вдоль боковых краев каждой из пластин выполнен ряд из расположенных друг напротив друга четырех сквозных окон одинаковых размеров, превышающих диаметр сверла, и одинаковой формы для ограничения рабочих областей при сверлении отверстий в тренировочном материале с обеспечением возможности выхода сверла с обратной стороны материала через сквозное окно пластины и контроля наличия перфорации или деформации материала в процессе тренировки, при этом в боковых краях пластины с окном для выхода сверла выполнены четыре выемки для обеспечения доступа к тренировочному материалу и возможности его перемещения относительно выполненных в пластинах окон.

2. Тренажер по п. 1, характеризующийся тем, что тренировочный материал состоит из отдельных слоев, а размер выемки достаточен для одновременного перемещения всех слоев.

3. Тренажер по п. 1, характеризующийся тем, что части корпуса, между которыми помещен тренировочный материал, обеспечивают возможность визуального обзора тренировочного материала вокруг указанных окон.