RU185706U1

RU185706U1 - Non-Biological 3D Soft Printed Kidney Model

Info

Publication number: RU185706U1
Application number: RU2017139593U
Authority: RU
Inventors: Юрий Геннадьевич Аляев; Евгений Алексеевич Безруков; Евгений Сергеевич Сирота; Михаил Дмитриевич Букатов; Александр Васильевич Летуновский
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Верител"
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2018-12-14

Abstract

Полезная модель относится к медицине и может быть использована для тренинга чрескожной нефролитотрипсии (ЧНЛТ) и для лечения мочекаменной болезни почек.Модель включает в себя 2 части, первая из которых воспроизведенная анатомически 3D мягкая печатная модель почки человека с созданной реалистичной сосудистой и полой собирательной системой почки с возможностью имитации (размещения) конкрементов каждого больного в полостной системе, вторая часть - воспроизведенная при помощи методики 3D печати модель фрагмента туловища человека с созданием костных ориентиров (позвоночным столбом от уровня 11позвонка до уровня L5-S1 позвонков, ребер с 8 по 12, гребнем подвздошной кости таза), в данной части модели имеется сформированная полость с возможностью размещения 3D печатной мягкой модели почки в своем физиологическом положении и имитацией углов и уровня расположения, соответствующим естественным анатомическим расположением, с заполнением свободного пространства гелем высокой вязкости для ультразвукового исследования.Применение полезной модели позволяет проводить при тренинге все этапы ЧНЛТ у больного с персонально выполненной 3D моделью почки.The utility model relates to medicine and can be used to train percutaneous nephrolithotripsy (CNLT) and to treat kidney stone disease. The model includes 2 parts, the first of which is an anatomically reproduced 3D soft printed model of a human kidney with a realistic vascular and hollow collecting system of the kidney with the ability to simulate (place) the calculus of each patient in the abdominal system, the second part is a model of a fragment of the human body reproduced using the 3D printing technique with the creation m bone landmarks (vertebral column from vertebral level 11 to vertebral level L5-S1, ribs 8 to 12, pelvic ilium crest), in this part of the model there is a formed cavity with the possibility of placing a 3D printed soft model of the kidney in its physiological position and imitation of angles and the level of location, the corresponding natural anatomical location, with filling the free space with a high viscosity gel for ultrasound. The application of the utility model allows you to carry out all the training ups CHNLT patient with kidney personally made 3D model.

Description

Полезная модель относится к медицине и может быть использована для тренинга чрескожной нефролитотрипсии (ЧНЛТ) и для лечения мочекаменной болезни почек.The utility model relates to medicine and can be used for training percutaneous nephrolithotripsy (CNLT) and for the treatment of kidney stones.

Первичное сообщение в мире о выполнении чрескожной нефроскопии при заболевании почки было сделано RupelE и BrownR в 1941 году [1]. Дальнейшее совершенствование технологий инструментов привело к тому, что данный вид доступа стал применяться для лечения мочекаменной болезни в мире с конца 1970 годов [2, 3]. В настоящее время большинство операций по лечению мочекаменной болезни почек выполняется при помощи малоинвазивных вмешательств, при этом до 60% всех пособий в мире выполняется при помощи ЧНЛТ [4, 5].The primary message in the world about performing percutaneous nephroscopy for kidney disease was made by RupelE and BrownR in 1941 [1]. Further improvement of instrument technologies has led to the fact that this type of access has been used to treat urolithiasis in the world since the late 1970s [2, 3]. Currently, most operations for the treatment of urolithiasis of the kidneys are performed using minimally invasive interventions, and up to 60% of all benefits in the world are performed using CNLT [4, 5].

Несмотря на малую инвазивность ЧНЛТ, проведение данного вида хирургического лечения мочекаменной болезни сопровождается развитием различных интраоперационных и послеоперационных осложнений. По данным мировой литературы, осложнения при выполнении ЧНЛТ возникают от 1-26,6% наблюдений[6, 7, 8].Despite the low invasiveness of CNLT, this type of surgical treatment of urolithiasis is accompanied by the development of various intraoperative and postoperative complications. According to world literature, complications when performing CNLT arise from 1-26.6% of cases [6, 7, 8].

Самым грозным из осложнений является возникновение кровотечений в результате повреждения крупных сосудов почки [9, 10].The most formidable of the complications is the occurrence of bleeding as a result of damage to large vessels of the kidney [9, 10].

Выполнение ЧНЛТ состоит из нескольких этапов: создание доступа в чашечно-лоханочную систему почки (ЧЛС), расширение хода, подбор нефроскопа, разрушение и удаление конкремента. Самым основным и главным из всех этапов является осуществление пункции ЧЛС. От правильно выполненного доступа зависит исход всего предстоящего вмешательства и его эффективность.The implementation of CNLT consists of several stages: creating access to the pyelocaliceal system of the kidney (CLS), expanding the course, selecting a nephroscope, destroying and removing the calculus. The most basic and most important of all stages is the implementation of puncture of the CSF. The outcome of the entire upcoming intervention and its effectiveness depend on correctly executed access.

Выполнение доступа в ЧЛС при ЧНЛТ производится под ультразвуковым или рентгенологическим контролем. Для освоения данного хирургического приема врачу-хирургу требуется выполнение не менее 24 операций [11].Access to the HFL in the case of HNLT is performed under ultrasound or radiological control. To master this surgical technique, a surgeon needs to perform at least 24 operations [11].

Для отработки навыков доступа в ЧЛС в мире в настоящее время применяются два основных вида тренинга, осуществляемых на биологических и небиологических моделях [12].To develop access skills to the CLS in the world, two main types of training are currently being implemented, carried out on biological and non-biological models [12].

Каждому виду моделей присущи как положительные, так и отрицательные стороны в применении. Использование биологических моделей возможно двумя основными способами: тренинг на живых животных под анестезиологическим обеспечением или применение ex-vivo моделей животных.Each type of model has both positive and negative aspects in use. The use of biological models is possible in two main ways: training on live animals under anesthetic support or the use of ex-vivo animal models.

Отработка навыков на живых моделях свиней в ветеринарных учебно-тренинговых центрах не всегда эффективно из-за различия строения и расположения почки у свиней и человека. Кроме этого стоимость применения данного вида тренинга высока ввиду затрат на обеспечение данного процесса обучения. В настоящий момент имеется небольшое количество тренинговых центров с ветеринарными лабораториями [13].The development of skills on live models of pigs in veterinary training centers is not always effective due to the difference in the structure and location of the kidney in pigs and humans. In addition, the cost of using this type of training is high due to the cost of providing this learning process. Currently, there are a small number of training centers with veterinary laboratories [13].

Более широко в мире представлено применение тренинга на ex-vivo моделях животных [14, 15, 16, 17].The use of training on ex-vivo animal models is more widely represented in the world [14, 15, 16, 17].

В большинстве своем используются почки неживых свиней с мочевыделительным трактом и без, с различным видом расположения подготовленной биологической модели. Применение данного тренинга также не лишено недостатков, т.к. требуется подготовка моделей к использованию, невозможна полная передача тактильных характеристик и, как было описано ранее, почки животных по своему строению не соответствуют почкам человека.Mostly, the kidneys of inanimate pigs with and without the urinary tract are used, with a different type of location of the prepared biological model. The use of this training is also not without drawbacks, as preparation of models for use is required, complete transfer of tactile characteristics is impossible, and, as described earlier, the kidneys of animals in their structure do not correspond to human kidneys.

Небиологические модели для тренинга также представлены двумя основными видами применения. Первый - использование виртуальной реальности. Самым известным тренажером виртуальной реальности для освоения ЧНЛТ в мире является «ThePercMentorTM» [18].Non-biological models for training are also represented by two main uses. The first is the use of virtual reality. The most famous virtual reality simulator for the development of CNLT in the world is ThePercMentorTM [18].

В данном тренажере имеется возможность моделирования различных сложных доступов в ЧЛС с разным вариантом строения под рентгенологическим контролем. Отрицательными сторонами применения являются высокая стоимость данного тренажера 75 000 € и отсутствие возможности отработки навыков под ультразвуковым контролем.In this simulator, it is possible to simulate various complex accesses in the HFS with different structural options under X-ray control. Negative aspects of the application are the high cost of this simulator € 75,000 and the lack of the possibility of developing skills under ultrasonic control.

Другой разновидностью небиологических моделей для тренинга ЧНЛТ является применение различного рода 3D печатных моделей самой почки или ЧЛС почки. Самое первое сообщение в мире об использовании для тренинга печатной модели почки было исследование 2008 года Bruyureetall. Авторы привели данные клинического наблюдения больного с мочекаменной болезнью с наличием конкремента нижней группы чашечек левой почки. На основании выполнения компьютерной томографии пациенту было проведено 3D моделирование при помощи программного обеспечения (3D-Doctor AbleSoftware, Lexington, MA), затем формат исследования был переработан в формат STL, и было проведено компьютерное автоматизированное проектирование. С помощью 3D принтера (Z-Corporation (Burlington, MA) была выполнена 3D печатная модель почки методом ламинирования. При подборе материала для 3D печати авторами использована методика теста «Shore® Test», при этом, после проверки почки свиньи данный тест показал значение 30 ед. Для печати были использованы материалы с исходными характеристиками (Copsil Ges-30, COP-ChimiedesPolymeres, SaintNazaireenRoyans, France). Также были созданы чашечки нижней группы (при помощи крахмала) с размещением в них конкрементов.Another variety of non-biological models for training CNLT is the use of various kinds of 3D printed models of the kidney itself or the kidneys. The very first report in the world about using a printed kidney model for training was a 2008 study by Bruyureetall. The authors cited data from a clinical observation of a patient with urolithiasis with the presence of calculus of the lower group of calyxes of the left kidney. Based on computed tomography, the patient underwent 3D modeling using software (3D-Doctor AbleSoftware, Lexington, MA), then the research format was converted to STL format and computer-aided design was performed. Using a 3D printer (Z-Corporation (Burlington, MA), a 3D printed model of the kidney was made by lamination. The authors used the Shore® Test method to select material for 3D printing, and after testing the pig’s kidney this test showed a value of 30 units For printing, materials with the original characteristics (Copsil Ges-30, COP-Chimiedes Polymeres, Saint Nazaireen Royans, France) were used. Cups of the lower group (using starch) were also created with the placement of stones in them.

Модель почки помещена в закрытую форму между двумя шарами, где было воспроизведено нагнетание воздуха с имитацией движения почки при дыхании человека. Отработка доступа в ЧЛС была возможна под рентгенологическим контролем. На изготовление модели было потрачено 48 часов. Стоимость модели равна 2500 €. Модель можно было использовать до 6 раз [19]. Положительным качеством этой модели стала имитация дыхательных движений почки, имитирующих реальные условия. К отрицательным сторонам стоит отнести отсутствие наличия сосудистых структур почки и полноценной ЧЛС всей почки, также в модели не предусмотрена возможность использования ультразвукового контроля пункции.The kidney model is placed in a closed form between two balls, where air injection was reproduced with imitation of the movement of the kidney during human breathing. Testing access to the CLS was possible under radiological control. 48 hours were spent on making the model. The cost of the model is 2500 €. The model could be used up to 6 times [19]. A positive quality of this model was the imitation of the respiratory movements of the kidney, simulating real conditions. The negative aspects include the lack of vascular structures of the kidney and a complete CHS of the entire kidney, and the model does not provide for the possibility of using ultrasound puncture control.

В другом исследовании Adamsetall. были изготовлены 3D печатные модели почки из трех различных материалов. Для изготовления 3D печатных моделей почки были использованы трупные почки человека, удаленные через 48 часов после смерти. Затем проводили компьютерную томографию этих почек с предварительным контрастированием полостной системы почки и верхней трети мочеточника. Далее полученные «Dicom» файлы были обработаны с использованием программного обеспечения «Vesalius 3.0.0

, Brazil», данный программный софт находится в свободном доступе в интернете. Файлы в последующем использовании были переформатированы в формат STL. ЧЛС была напечатана из воска на 3D принтере (3Z pro, Solidscape, NH, USA), формы для формирования моделей почки были напечатаны из фото полимера «VeroClear» на 3D принтере (Objet 260 Connex,Stratasys, Israel). Напечатанная ЧЛС была размещена в форме модели почки, в одном случае, с формированием ЗОмодели почки материалом Ecoflex (00-20, Smooth-on, PA, USA). Восковая модель ЧЛС для создания полой структуры была отмыта этиловым спиртом.In another study, Adamsetall. 3D printed models of the kidney were made from three different materials. For the manufacture of 3D printed models of the kidney, human cadaveric kidneys were removed 48 hours after death. Then, computed tomography of these kidneys was performed with preliminary contrasting of the cavity system of the kidney and the upper third of the ureter. Further, the received "Dicom" files were processed using the software "Vesalius 3.0.0

, Brazil ”, this software is freely available on the Internet. Files in subsequent use were reformatted to the STL format. CLS was printed from wax on a 3D printer (3Z pro, Solidscape, NH, USA), molds for forming kidney models were printed from VeroClear photo polymer on a 3D printer (Objet 260 Connex, Stratasys, Israel). The printed HLS was placed in the form of a kidney model, in one case, with the formation of the kidney model with Ecoflex material (00-20, Smooth-on, PA, USA). The wax model CLS to create a hollow structure was washed with ethanol.

Две другие 3D печатные модели были выполнены из агарозного геля (AgaroseElectran,VWR) и полидиметилсилоксана (PDMS) (Sylgardl84, DowCorning). Процесс изготовления мягкой модели занимает 2 рабочих дня. Впоследствии исследователи оценили каждую 3D печатную модель для пригодности к использованию рентгенологических, ультразвуковых и эндоскопических методов исследования [20]. В данных моделях не было предусмотрено выполнение ЧНЛТ с воссозданием естественных ориентиров области оперативного вмешательства, не были произведены тренинги, также не были воссозданы элементы сосудистой системы почки, а напечатанные модели почки были основаны на данных трупных почек без упоминания о заболевании мочекаменной болезнью.Two other 3D printing models were made of agarose gel (AgaroseElectran, VWR) and polydimethylsiloxane (PDMS) (Sylgardl84, DowCorning). The manufacturing process of the soft model takes 2 business days. Subsequently, researchers evaluated each 3D printed model for suitability for the use of X-ray, ultrasound, and endoscopic research methods [20]. These models did not provide for the implementation of NNTT with the restoration of the natural landmarks of the surgical intervention area, no trainings were made, the elements of the vascular system of the kidney were not recreated, and printed models of the kidney were based on cadaveric kidney data without mentioning the disease of urolithiasis.

В применении небиологических моделей для освоения ЧНЛТ, имеются примеры, в которых были напечатаны 3D модели ЧЛС почек больных, без печати самой почки.In the application of non-biological models for the development of CNLT, there are examples in which 3D models of the CLS of the kidneys of patients were printed without printing the kidney itself.

Так, в исследовании Turney были изготовлены посредством 3D печати 3 D модели ЧЛС почки с последующим размещением в силиконовой непрозрачной форме с заполнением ЧЛС рентген контрастным веществом, и тренингом доступа в ЧЛС под рентгенологическим контролем. Положительным свойством данной модели является воспроизведение ЧЛС реально живого человека. Отрицательные качества модели - нет возможности использования для тренинга доступа ультразвукового наведения, также нет построения модели полной почки с отражением всех внутрипочечных анатомических структур, и в самой модели не присутствует имитация построения области оперативного вмешательства [21]. Данное исследование в какой-то мере повторяет 3D печатная модель, построенная Гаджиевым с соавт.с присущими предыдущей модели отрицательными сторонами [22].So, in the Turney study, 3D printing of a 3D D model of the HLS of the kidney was made, followed by placement in a silicone opaque form with filling of the HLS with an X-ray contrast medium, and training of access to the HLS under X-ray control. A positive feature of this model is the reproduction of the CLS of a real living person. Negative qualities of the model - there is no possibility of using ultrasound guidance for access training, there is also no construction of a full kidney model with reflection of all intrarenal anatomical structures, and the model itself does not simulate the construction of an operative area [21]. This study, to some extent, repeats the 3D printed model constructed by Gadzhiev et al. With the negative sides inherent in the previous model [22].

Проблемой, решаемой полезной моделью, является создание небиологической мягкой модели почки, позволяющей проводить тренинг всех основных этапов операции в объеме ЧНЛТ под рентгенологическим и ультразвуковым контролем.The problem solved by the utility model is the creation of a non-biological soft model of the kidney, which allows training of all the main stages of the operation in the volume of CNLT under X-ray and ultrasound control.

Технический результат состоит в возможности имитации своими физическими характеристиками реальных мягких тканей и почки живого человека, а также отслеживания почки с идентификацией основных внутренних структур, нормальной и патологической анатомии почки у больных с мочекаменной болезнью.The technical result consists in the possibility of simulating the physical soft tissues and kidneys of a living person with their physical characteristics, as well as tracking the kidneys with identification of the main internal structures, normal and pathological anatomy of the kidney in patients with urolithiasis.

Поставленная проблема решается небиологической 3D мягкой печатной моделью почки, состоящей из двух частей, первая из которых воспроизведенная анатомически 3D мягкая печатная модель почки человека с созданной реалистичной сосудистой и полой собирательной системой почки с возможностью имитации размещения конкрементов каждого больного в полостной системе, вторая часть - воспроизведенная при помощи методики 3 D печати модель фрагмента туловища человека с имитацией костных ориентиров: позвоночного столба от уровня 11^Th позвонка до уровня L5-S1 позвонков, ребер с 8 по 12, гребня подвздошной кости таза, содержащая сформированную полость с возможностью размещения 3D печатной мягкой модели почки в своем физиологическом положении и имитацией углов и уровня расположения, соответствующих естественному анатомическому расположению, с возможностью заполнения свободного пространства гелем высокой вязкости для ультразвукового исследования.The posed problem is solved by a non-biological 3D soft printed model of the kidney, consisting of two parts, the first of which is an anatomically reproduced 3D soft printed model of the human kidney with the created realistic vascular and hollow collecting system of the kidney with the ability to simulate the placement of stones of each patient in the cavity system, the second part is reproduced using the 3D printing technique, a model of a fragment of the human body with imitation of bone landmarks: the spinal column from the level of 11 ^Th vertebra to the level of L5-S1 vertebrae, ribs 8 to 12, the ridge of the pelvic ileum, containing the formed cavity with the possibility of placing a 3D printed soft model of the kidney in its physiological position and simulating angles and location levels corresponding to the natural anatomical location, with the possibility of filling the free space with a high viscosity gel for ultrasound research.

Техническое описание полезной модели (фиг. 1):Technical description of the utility model (Fig. 1):

корпус (1) полезной модели выполняется из прозрачного оргстекла и имеет две открытые стороны, торцевые стороны корпуса имеют форму четверти человеческого тела. С одной стороны, в торцевой части корпуса имеется отверстие для размещения внутри 3D мягкой печатной модели почки (13). Отверстие закрывается крышкой (2), которая закрепляется гайками с барашками (5). В корпусе размещаются несколько ребер (4) для создания более правильной анатомической модели. В корпусе с ребрами из анатомического геля (3) отливается четверть тела, внутри выполняется полость для размещения 3D мягкой печатной модели почки (13). Модель 3D мягкой почки (13) закрепляется зажимом (12) к гибкому шлангу (6), который, в свою очередь, через муфту (7) закрепляется к крышке (2). Муфта имеет возможность освобождать и фиксировать шланг (6) для предварительного выставления 3D мягкой модели почки (13) внутри полезной модели.the housing (1) of the utility model is made of transparent plexiglass and has two open sides, the end sides of the housing are in the shape of a quarter of the human body. On the one hand, there is a hole in the end of the case for placement inside the 3D soft printed model of the kidney (13). The hole is closed by a lid (2), which is fixed with nuts with wing nuts (5). Several ribs (4) are placed in the body to create a more regular anatomical model. A quarter of the body is molded in the case with ribs from the anatomical gel (3), a cavity is made inside to accommodate a 3D soft printed model of the kidney (13). The 3D model of the soft kidney (13) is fixed with a clamp (12) to the flexible hose (6), which, in turn, is fixed to the cover (2) through the sleeve (7). The coupling has the ability to release and fix the hose (6) for preliminary exposure of the 3D soft model of the kidney (13) inside the utility model.

Вращение и продольное перемещение осуществляется рукояткой (8). Дополнительно, при необходимости, к 3D мягкой модели почки (13) через двойной штуцер (11) подключаются два гибких шланга (10), которые через отверстия в крышке (2) выводятся наружу полезной модели. Через шланги обеспечивается рециркуляция жидкости внутри чашечно-лоханочной системы.Rotation and longitudinal movement is carried out by the handle (8). Additionally, if necessary, two flexible hoses (10) are connected to the 3D soft model of the kidney (13) through a double fitting (11), which are led out through the holes in the cover (2) to the outside of the utility model. Through hoses, recirculation of the fluid inside the pyelocaliceal system is provided.

Предлагаемая полезная модель может быть изготовлена следующим образом:The proposed utility model can be made as follows:

1. Выполнение мультиспиральной компьютерной томографии.1. Performing multispiral computed tomography.

Все исследования больных были проведены на томографе ToshibaAquilionOne 640 (Япония), протокол исследования 3 PhaseKidneys, положение пациента - лежа на спине (параметры съемки: режим исследования спиральный, толщина среза 0,5 мм, напряжение 120 kV, сила тока 80 mA, скорость вращения трубки 0,5 сек, зона исследования: от купола диафрагмы до лобкового сочленения) с внутривенным контрастированием. Контрастный препарат «Ультравист - 370» 80-90 мл, скорость введения 3,5-4 мл в сек. у больных с мочекаменной болезнью.All patient studies were carried out on a ToshibaAquilionOne 640 tomograph (Japan), PhaseKidneys study protocol 3, patient position - lying on his back (shooting parameters: spiral study mode, cut-off thickness 0.5 mm, voltage 120 kV, current strength 80 mA, rotation speed tube 0.5 sec, study area: from the dome of the diaphragm to the pubic joint) with intravenous contrast. The contrast drug "Ultravist - 370" 80-90 ml, the injection rate of 3.5-4 ml per second. in patients with urolithiasis.

2. Цифровая обработка полученных данных в формате «Dicom».2. Digital processing of the received data in the Dicom format.

Построением 3D модели почки и области предстоящего оперативного вмешательства при помощи программы Amira 5.4 [(разработчик: 1995-2013 гг., Konrad-Zuse-ZentrumBerlin (ZIB); 1999-2013 гг., VSG)] для персонального компьютера (лицензионное соглашение №257813956).By building a 3D model of the kidney and the area of the forthcoming surgical intervention using the Amira 5.4 program [(developer: 1995-2013, Konrad-Zuse-ZentrumBerlin (ZIB); 1999-2013, VSG)] for a personal computer (license agreement No. 257813956 )

Затем из первичной модели удаляются артефакты, сглаживается сетка полигонов, в требуемых местах добавляется толщина к стенкам модели, что обуславливается необходимостью в печати FDM. Исправляются места перекрытия стенок сосудов друг другом. При необходимости модель разделяется на части для обеспечения возможности 3D печати. Для фиксации моделей сосудистой и чашечно-лоханочной систем внутри заливаемой формы моделируется основание для их крепления. После всех операций моделируется форма для литья в силикон. Так же создается модель штампа для изготовления опухоли. Обработка моделей производится в бесплатных программах: Meshmixer(Autodesk, Inc.,SanRafael, СА, США) и Blender(BlenderFoundation, Нидерланды, программное обеспечение с открытым исходным кодом).Then artifacts are removed from the primary model, the grid of polygons is smoothed out, thickness is added to the walls of the model in the required places, which is caused by the need for FDM printing. The places where the walls of the vessels overlap with each other are fixed. If necessary, the model is divided into parts to enable 3D printing. To fix the models of the vascular and pyelocaliceal systems inside the filled form, the base for their fastening is modeled. After all operations, a mold for molding in silicone is modeled. A stamp model for manufacturing a tumor is also created. Models are processed in free programs: Meshmixer (Autodesk, Inc., SanRafael, CA, USA) and Blender (BlenderFoundation, Netherlands, open source software).

3. Нарезка и 3D печать модели.3. Slicing and 3D printing of the model.

Готовые модели подготавливаются для 3D печати по технологии FDM с помощью бесплатного программного обеспечения Сига с открытым исходным кодом. Печать осуществляется из PLA пластика на 3D принтере с 4-мя соплами (3 сопла принтера использовались для цветных пластиков и одно сопло - для пластика поддержки). Выбор такой сложной схемы печати обуславливался сложностью самой модели, в которой сосудистая (красная и синяя) и чашечно-лоханочная модели (желтая) взаимно пересекались друг с другом и разделить их для раздельной печати было невозможно. Общее время первичной печати всех элементов модели почки, в зависимости от сложности модели, может составлять от 10 до 20 часов.Ready-made models are prepared for 3D printing using FDM technology using the free open-source Shiga software. Printing is carried out from PLA plastic on a 3D printer with 4 nozzles (3 printer nozzles were used for colored plastics and one nozzle for support plastic). The choice of such a complex printing scheme was determined by the complexity of the model itself, in which the vascular (red and blue) and pyelocaliceal models (yellow) intersected each other and it was impossible to separate them for separate printing. The total primary printing time of all elements of the kidney model, depending on the complexity of the model, can be from 10 to 20 hours.

4. Изготовление силиконовой формы для отливания модели.4. Making a silicone mold for casting a model.

Силиконовая форма для финальной модели изготавливается в два этапа. На первом этапе напечатанная форма для литья помещается в контейнер и заливается наполовину силиконом. После отвержения силикона она обрабатывается разделительной смазкой, и заливается силиконом вторая половина. Сверху модели закладывается литник для заливки. После полимеризации силикона форма разбирается, внутрь помещается напечатанная модель сосудистой и чашечно-лоханочной системы, элемент ее удержания внутри формы. Также в форму помещается и фиксируется отлитая модель опухоли. В качестве силикона используется двухкомпонентный силикон ToolDecor 15, термостойкий, безусадочный литьевой силикон для форм на платине, твердость по Шору А: 15 (мягкий).The silicone mold for the final model is made in two stages. At the first stage, the printed mold is placed in a container and filled half with silicone. After the curing of the silicone, it is treated with a release agent and the other half is filled with silicone. On top of the model, a sprue is laid for pouring. After polymerization of the silicone, the mold is disassembled, a printed model of the vascular and pyelocaliceal system is placed inside, and an element of its retention inside the mold is placed. An cast model of the tumor is also placed and fixed in the mold. As the silicone, two-component silicone ToolDecor 15 is used, heat-resistant, non-shrink cast silicone for molds on platinum, shore hardness A: 15 (soft).

5. Заливка формы и постобработка.5. Casting and post-processing.

В собранную форму с установленными моделями сосудистой и чашечно-лоханочной систем и окрашенной в контрастный цвет моделью опухоли заливается прозрачный состав, формирующий тело почки.The assembled form with the established models of the vascular and pyelocaliceal systems and the contrast-stained tumor model is filled with a transparent composition that forms the body of the kidney.

В зависимости от поставленной задачи тело почки может быть сформировано из прозрачного двухкомпонентного состава либо из термопластичного геля.Depending on the task, the body of the kidney can be formed from a transparent two-component composition or from a thermoplastic gel.

Прозрачные двухкомпонентные составы (в основном, силикон) обладают более высокой прочностью к механическим, термическим и химическим воздействиям и наиболее удобны для изготовления макетов почек, как для учебных целей, так и для предоперационной подготовки и информационного обеспечения в процессе хирургической операции.Transparent two-component compositions (mainly silicone) have a higher resistance to mechanical, thermal and chemical influences and are most convenient for making kidney models, both for educational purposes and for preoperative preparation and information support during a surgical operation.

Термопластичные прозрачные составы заливаются в форму в разогретом состоянии в жидкой фазе и затвердевают после остывания. Макеты почек, выполненные из эластичных прозрачных термостатичных составов (гелей), наиболее удобны для тренинга.Thermoplastic transparent compositions are poured into a mold in a heated state in the liquid phase and harden after cooling. Kidney models made of elastic transparent thermostatic formulations (gels) are most convenient for training.

Преимуществом полезной модели является использование материалов, которые имитируют своими физическими характеристиками реальные мягкие ткани и почку живого человека. Полезная модель обладает свойствами, позволяющими использовать ультразвуковое и рентгенологическое исследования для отслеживания почки сThe advantage of the utility model is the use of materials that imitate real soft tissues and the kidney of a living person with their physical characteristics. The utility model has properties that allow the use of ultrasound and x-ray studies to track the kidney with

идентификацией основных внутренних структур, нормальной и патологической анатомии почки у больных с мочекаменной болезнью.identification of the main internal structures, normal and pathological anatomy of the kidney in patients with urolithiasis.

Применение полезной модели позволяет проводить при тренинге все этапы ЧНЛТ у больного с персонально выполненной 3D моделью почки.The use of the utility model allows for training during all stages of CNLT in a patient with a personally executed 3D model of the kidney.

Список литературы.Bibliography.

1. Rupel Е, Brown R. Nephroscopy with removal of stone following nephrostomy for obstructive calculous anuria. // J Urol.- 1941.- N47.-P. 177-82.1. Rupel E, Brown R. Nephroscopy with removal of stone following nephrostomy for obstructive calculous anuria. // J Urol.- 1941.- N47.-P. 177-82.

2. Fernstrom I, Johansson B. Percutaneous pyelolithotomy. A new extraction technique. //Scand J UrolNephrol.- 1976.-N10.-P.257-9.2. Fernstrom I, Johansson B. Percutaneous pyelolithotomy. A new extraction technique. // Scand J UrolNephrol.- 1976.-N10.-P.257-9.

3. Smith A.D., Reinke D.B., Miller R.P. et all. Percutaneous nephrostomy in the management of ureteral and renal calculi. //Radiology.-1979.- N49. 133.3. Smith A.D., Reinke D.B., Miller R.P. et all. Percutaneous nephrostomy in the management of ureteral and renal calculi. //Radiology.-1979.- N49. 133.

4. Аляев Ю.Г., Григорьев H.A. Малоинвазивная чрескожная хирургия почек и верхних мочевых путей. Врачебноесословие, 2006, №5-6 стр. 8-14.4. Alyaev Yu.G., Grigoriev H.A. Minimally invasive percutaneous surgery of the kidneys and upper urinary tract. Medical Descriptions, 2006, No. 5-6 p. 8-14.

5. Wong M.Y. An update on percutaneous nephrolithotomy in the management of urinary calculi // CurrOpin Urol. - 2001. - N11(4). - P. 367-72.5. Wong M.Y. An update on percutaneous nephrolithotomy in the management of urinary calculi // CurrOpin Urol. - 2001 .-- N11 (4). - P. 367-72.

6. Теодорович O.B., Забродина Н.Б., Борисенко Г.Г., Кириленко В.В. Осложнения перкутанной хирургии. Материалы Пленума правления Российского общества урологов (Тюмень, 24-27 мая 2005). М., 2005, стр. 183-184.6. Theodorovich O.B., Zabrodina NB, Borisenko GG, Kirilenko VV Complications of percutaneous surgery. Materials of the Plenum of the Board of the Russian Society of Urology (Tyumen, May 24-27, 2005). M., 2005, pp. 183-184.

7. Нестеров С.Н., Рогачиков В.В., Кудряшов А.В., Тевлин К.П. Осложнения перкутанной нефролитолапаксии // Материалы XV Конгресса Российского Общества Урологов "Урология в XXI веке". -СПб., 2015.-С. 174.7. Nesterov S.N., Rogachikov V.V., Kudryashov A.V., Tevlin K.P. Complications of percutaneous nephrolitholapaxia // Materials of the XV Congress of the Russian Society of Urology "Urology in the XXI century". -SPb., 2015.-S. 174.

8. Michel M.S., Trojan L, Rassweiler J.J. Complications in percutaneous nephrolithotomy.// Eur Urol. -2007- N51-P. 899-906.8. Michel M.S., Trojan L, Rassweiler J.J. Complications in percutaneous nephrolithotomy.// Eur Urol. -2007- N51-P. 899-906.

9. Аляев Ю.Г., Рапопорт Л.М., Руденко В.И., Григорьев H.A. Мочекаменная болезнь. Актуальныевопросыдиагностики и лечения // Врачебное сословие. - 2004. - №4. - С. 4-9.9. Alyaev Yu.G., Rapoport L.M., Rudenko V.I., Grigoriev H.A. Urolithiasis disease. Actual issues of diagnosis and treatment // Medical estate. - 2004. - No. 4. - S. 4-9.

10. Сорокин Н.И. Современные аспекты профилактики, диагностики и коррекции осложнений чрескожной хирургии нефролитиаза: Дис... канд. мед. наук. - М., 2006.10. Sorokin N.I. Modern aspects of the prevention, diagnosis and correction of complications of percutaneous nephrolithiasis surgery: Dis ... cand. honey. sciences. - M., 2006.

11. Sri S., Shannon Т. С, Stephen Y., et all. Current Practices in Percutaneous NephrolithotomyAmongEndourologists.// Journal OF Endourology.- 2014.- Vol/ 28, (5) DOI: 10.1089/end.2013.0447.11. Sri S., Shannon T. C, Stephen Y., et all. Current Practices in Percutaneous Nephrolithotomy Among Endourologists.// Journal OF Endourology.- 2014.- Vol / 28, (5) DOI: 10.1089 / end.2013.0447.

12. Yasser A.N., Sero A. Simulation for Percutaneous Renal Access: Where Are We?// Journal of Endourology. P. 1-26. DOI: 10.1089/end.2016.0587.12. Yasser A.N., Sero A. Simulation for Percutaneous Renal Access: Where Are We? // Journal of Endourology. P. 1-26. DOI: 10.1089 / end.2016.0587.

13. Kallidonis P, Kyriazis I, Vasilas M. et all. Modular training for percutaneous nephrolithotripsy: The safe way to go.// Arab J Urol. -2015,-N13(4)-P.270-276.13. Kallidonis P, Kyriazis I, Vasilas M. et all. Modular training for percutaneous nephrolithotripsy: The safe way to go.// Arab J Urol. -2015, -N13 (4) -P.270-276.

14. Earp P.P. Percutaneous renal surgery: New model for learning and training.// IntBraz J Urol.-2003.-N29-P.151-54.14. Earp P.P. Percutaneous renal surgery: New model for learning and training.// IntBraz J Urol.-2003.-N29-P.151-54.

15. Hammond L., Ketchum, Schwartz B.F. A new approach to urology training: a laboratory model for percutaneous nephrolithotomy.// J Urol. -2004.-N172(5 Pt 1)-P. 1950-1952.15. Hammond L., Ketchum, Schwartz B.F. A new approach to urology training: a laboratory model for percutaneous nephrolithotomy.// J Urol. -2004.-N172 (5 Pt 1) -P. 1950-1952.

16. Zhang Y, Ou T.W., Jia J.G. Novel biologic model for percutaneous renal surgery learning and training in the laboratory.// Urology.- 2008.- N72(3)-P.513-516.16. Zhang Y, Ou T.W., Jia J.G. Novel biologic model for percutaneous renal surgery learning and training in the laboratory.// Urology.- 2008.- N72 (3) -P.513-516.

17. Abdallah M.M., Salem S.M., Badreldin M.R., et all. The use of a biological model for comparing two techniques of fluoroscopy-guided percutaneous puncture: A randomised cross-over study.// Arab J Urol.-2013.-Nll(l)-P.79-84.17. Abdallah M.M., Salem S.M., Badreldin M.R., et all. The use of a biological model for comparing two techniques of fluoroscopy-guided percutaneous puncture: A randomised cross-over study.// Arab J Urol.-2013.-Nll (l) -P.79-84.

18. Knudsen B.E., Matsumoto E.D., Chew B.H., et all. A randomized, controlled, prospective study validating the acquisition of percutaneous renal collecting system access skills using a computer based hybrid virtual reality surgical simulator: phase I.// J Urol.- 2006.- N.176(5)-P.2173-2178.18. Knudsen B.E., Matsumoto E.D., Chew B.H., et all. A randomized, controlled, prospective study validating the acquisition of percutaneous renal collecting system access skills using a computer based hybrid virtual reality surgical simulator: phase I. // J Urol.- 2006.- N.176 (5) -P.2173- 2178.

19. Bruyure F.,LerouxC, Brunereu L.,et all.Rapid Prototyping Model for Percutaneous Nephrolithotomy Training.// Journal OF Endourology.-2008.-N.lVol. 22. DOI: 10.1089/end.2007.0025.19. Bruyure F., LerouxC, Brunereu L., et all. Rapid Prototyping Model for Percutaneous Nephrolithotomy Training.// Journal OF Endourology.-2008.-N.lVol. 22. DOI: 10.1089 / end.2007.0025.

20. Fabian Adams, TianQiu, Andrew Market all. Soft 3D-Printed Phantom of the Human Kidney with Collecting System.// Annals of Biomedical Engineering 2016.20. Fabian Adams, TianQiu, Andrew Market all. Soft 3D-Printed Phantom of the Human Kidney with Collecting System.// Annals of Biomedical Engineering 2016.

21. Turney B.W. A new model with an anatomically accurate human renal collecting system for training in fluoroscopy-guided percutaneous nephrolithotomy access.// J Endourol.- 2014- N.28(3)-P360-363.21. Turney B.W. A new model with an anatomically accurate human renal collecting system for training in fluoroscopy-guided percutaneous nephrolithotomy access.// J Endourol.- 2014- N.28 (3) -P360-363.

22. Gadzhiev N.K., Britov V.P. Petrov S.B., idr. Trenazherurologicheskiy. [Urological simulator].Prioritetnayazayavka о vyidachepatentanapoleznuyu model RF N 2017105680/ 20.02.2017. (In Russian).22. Gadzhiev N.K., Britov V.P. Petrov S.B., idr. Trenazherurologicheskiy. [Urological simulator] .Prioritetnayazayavka about vyidachepatentanapoleznuyu model RF N 2017105680 / 02.20.2017. (In Russian).

Claims

1. A training model for training percutaneous nephrolithotripsy for the treatment of kidney stones, including an anatomically soft printed model of a human kidney reproduced by 3D printing with a realistic vascular and hollow collecting system designed to accommodate calculi; and a model of a fragment of the human body, made with the possibility of placing bone landmarks, and having a cavity for accommodating a soft printed model of the kidney in it in a position corresponding to the natural anatomical location, with a gel of high viscosity filled with the free space of the cavity for ultrasound examination.

2. The model according to claim 1, characterized in that the spinal column from the level 11 ^{Th of the} vertebra to the level L5, S1 of the vertebrae, ribs from 8 to 12, the iliac crest are used as bone landmarks.