RU2687564C1 - System for training and evaluating medical personnel performing injection and surgical minimally invasive procedures - Google Patents
System for training and evaluating medical personnel performing injection and surgical minimally invasive procedures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687564C1 RU2687564C1 RU2019103803A RU2019103803A RU2687564C1 RU 2687564 C1 RU2687564 C1 RU 2687564C1 RU 2019103803 A RU2019103803 A RU 2019103803A RU 2019103803 A RU2019103803 A RU 2019103803A RU 2687564 C1 RU2687564 C1 RU 2687564C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- layers
- silicone
- testing
- training
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/16—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
- G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Developmental Disabilities (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Algebra (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Child & Adolescent Psychology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Hospice & Palliative Care (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Psychology (AREA)
- Social Psychology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Instructional Devices (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к медицине и может использоваться при обучении врачебного и сестринского персонала, студентов медицинских учебных заведений практическим навыкам выполнения инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур в различных областях медицины, включая косметологию, пластическую хирургию, гинекологию, общую хирургию и другие дисциплины. Инъекционные и хирургические минимально-инвазивные процедуры выполняют в диагностических (биопсия, катетеризация, введение контрастных веществ), лечебно-профилактических и реабилитационных (введение лекарственных препаратов, местное обезболивание, миорелаксация, иглоукалывание, вживление нитей, установление лент, сеток и других средств), эстетических и косметологических (инъекции для контурной пластики, биоревитализации) целях, преимущественно в амбулаторных условиях, что требует от медицинского персонала четкого выполнения технических приемов наряду с хорошими знаниями топографической анатомии человека.The present invention relates to medicine and can be used in training medical and nursing staff, medical students of practical skills to perform injection and surgical minimally invasive procedures in various fields of medicine, including cosmetology, plastic surgery, gynecology, general surgery and other disciplines. Injection and surgical minimally invasive procedures are performed in diagnostic (biopsy, catheterization, administration of contrast agents), treatment-and-prophylactic and rehabilitation (administration of drugs, local anesthesia, muscle relaxation, acupuncture, implantation of threads, installation of tapes, nets and other means), aesthetic and cosmetology (injections for contour plastics, biorevitalization) purposes, mainly on an outpatient basis, which requires medical personnel to clearly perform eskih techniques along with a good knowledge of topographic anatomy of man.
Инъекционные и хирургические минимально-инвазивные процедуры производят с внедрением игл, катетеров, зондов и других инструментов в различные анатомические слои тела человека чрескожно или через слизистые оболочки, в частности, внутрикожно, подкожно, внутримышечно, внутривенно, внутриартериально, внутриорганно. Кроме того, эти процедуры выполняют с введением инструментов в просвет полых органов (мочевой пузырь, матка) или такие полости тела человека, как плевральная, брюшная, забрюшинная, тазовая, суставная и др. Сложность выполнения процедуры зависит от места расположения анатомического объекта, который может быть труднодоступным, окруженным сосудами, лимфатическими протоками, нервными волокнами, рядом с жизненно важными органами. При этом существенную роль при выполнении процедуры играют индивидуальные, конституциональные и этнические характеристики пациентов, а также возрастные изменения, особенно в коже и подкожной клетчатке. Традиционно технике инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур обучают длительный период времени в медицинских учебных заведениях под контролем преподавателя, что сопряженно с необходимостью объективной оценки приобретенного навыка у учащегося, сам же навык закрепляется с практическим опытом работы. Распространенная практика обучения технике выполнения таких процедур в эстетической медицине и косметологии на пациентах (добровольных моделях) не может быть общепринятой в связи с этическими принципами. Обучение с использованием трупных и биологических материалов для таких процедур дорогостоящее и повсеместно не распространено. Injection and surgical minimally invasive procedures are performed with the introduction of needles, catheters, probes and other instruments into various anatomical layers of the human body percutaneously or through mucous membranes, in particular, intracutaneously, subcutaneously, intramuscularly, intravenously, intraarterially, intraorganically. In addition, these procedures are performed with the introduction of instruments into the lumen of hollow organs (bladder, uterus) or human body cavities such as pleural, abdominal, retroperitoneal, pelvic, articular, etc. The complexity of the procedure depends on the location of the anatomical object, which can be difficult to access, surrounded by blood vessels, lymphatic ducts, nerve fibers, close to vital organs. At the same time, individual, constitutional and ethnic characteristics of patients, as well as age-related changes, especially in the skin and subcutaneous tissue, play a significant role in the performance of the procedure. Traditionally, the technique of injection and surgical minimally invasive procedures has been taught for a long period of time in medical schools under the supervision of a teacher, which is associated with the need for an objective assessment of the acquired skill in the student, the skill itself being consolidated with practical experience. The common practice of teaching techniques for performing such procedures in aesthetic medicine and cosmetology on patients (voluntary models) cannot be generally accepted due to ethical principles. Training with the use of destructive and biological materials for such procedures is expensive and not universally distributed.
В последнее время широкое распространение получили виртуальные симуляторы в качестве наглядных пособий для обучения врачебного и сестринского персонала выполнению инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур. В результате замены практических навыков виртуальными симуляциями отмечается увеличение числа случаев осложнений инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур в мировой базе клинических данных. Характер осложнений зависит от вида доступа для инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур. Выделяют местные (гематома, некроз ткани, абсцесс, гранулема, рубец), системные (воспаление, слепота, паралич, головная боль, болевой синдром) и генерализованные (сепсис, кома) типы осложнений. Нередки летальные исходы. В связи с чем, в настоящее время ученые и эксперты в различных областях медицины призывают мировое медицинское сообщество предпринять меры для разработки программ обучения и интенсивного тренинга медицинского персонала всех специальностей и студентов медицинских учебных заведений для приобретения практических навыков выполнения инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур, а также знаний топографической анатомии человека.Recently, virtual simulators have become widespread as visual aids for training medical and nursing staff in performing injection and surgical minimally invasive procedures. As a result of the replacement of practical skills with virtual simulations, there is an increase in the number of cases of complications of injection and surgical minimally invasive procedures in the global clinical database. The nature of the complications depends on the type of access for injection and surgical minimally invasive procedures. Local (hematoma, tissue necrosis, abscess, granuloma, scar), systemic (inflammation, blindness, paralysis, headache, pain) and generalized (sepsis, coma) types of complications are distinguished. Frequent deaths. In this connection, at present, scientists and experts in various fields of medicine are urging the world medical community to take measures to develop training programs and intensive training for medical personnel of all specialties and medical students in order to acquire practical skills in performing injection and surgical minimally invasive procedures, as well as knowledge of human topographic anatomy.
По данным мировой научной литературы, эксперты из разных стран отмечают отсутствие единых международных стандартов обучения врачей и медицинских сестер навыкам инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур в различных областях медицины, а также их сертификации.According to the world scientific literature, experts from different countries note the lack of uniform international standards for training doctors and nurses in the skills of injection and surgical minimally invasive procedures in various fields of medicine, as well as their certification.
Известен медицинский тренажер (RU 2061969, 1996) для обучения технике венесекции, катетеризации, пунктированию венепункции и т.п., включающий муляж плеча и предплечья, уложенный в нем эластичный имитатор сосуда, покрытый имитатором кожи и соединенный с емкостью для имитатора крови. В устройство введен дополнительный эластичный имитатор сосуда, расположенный в муляже с возможностью продольного и поперечного перемещения и замены, а имитатор кожи смонтирован в области локтевого сгиба и выполнен в виде отдельной секции-манжеты, установленной с возможностью ее вращения и замены. Known medical simulator (RU 2061969, 1996) for teaching the technique of venection, catheterization, venipuncture puncturing, etc., including a model of the shoulder and forearm, laid in it an elastic vessel simulator, covered with a skin simulator and connected to the blood simulator container. An additional elastic vessel simulator, located in the model with the possibility of longitudinal and transverse movement and replacement, is introduced into the device, and the skin simulator is mounted in the area of the elbow bend and is made as a separate cuff section installed with the possibility of its rotation and replacement.
Известна автоматизированная система формирования и оценки профессиональных медицинских умений и навыков (RU 2559929, 2015), содержащая медицинский симулятор организма человека, включающий имитаторы функциональных систем и органов, датчики измерения и контроля текущего состояния имитаторов и их положения в симуляторе, процессор с блоком установок значений нормы и патологии и логическим блоком оценки правильности действий обучаемого и блоком корректировок профессиональных умений и навыков, связанный с блоком инструктора, монитор компьютера обучаемого.Known automated system for the formation and evaluation of professional medical skills and abilities (RU 2559929, 2015), containing a medical simulator of the human body, including simulators of functional systems and organs, sensors for measuring and controlling the current state of simulators and their position in the simulator, a processor with a block of settings of normal values and pathology and the logical unit for assessing the correctness of the student’s actions and the block for adjusting professional skills associated with the instructor’s unit, a computer monitor trainee.
Известна система обучения проведения косметических и терапевтических процедур (US2017186339, 2017), выбранная в качестве прототипа, которая может использоваться для обучения и сертификации медицинского персонала для процедур инъекций. Система может позволить пользователям тренироваться для инъекций в артерии, костный мозг, позвоночник, грудную клетку, плевральное пространство области грудной клетки, брюшную полость, суставные пространства, внутренние органы или любые другие места инъекции. Система обучения состоит из тренажера, выполненного в виде анатомически точной модели части тела человека или всего тела человека, необходимого для обучения инъекции, камеры, связанной с тренажером, инструмента для тестирования со светоизлучающими элементами, устройства вывода, которое может запускать приложение, принимающее сообщения от обучающего устройства или камеры, и генерирующее информацию о параметрах впрыска на основе сообщений от устройства инъекции или камеры. Снятые камерой изображения обрабатываются процессором, включенным либо в устройство впрыска, либо в камеру, прежде чем сообщаться с устройством вывода. Эта обработка включает определение индикации одного или нескольких параметров впрыска. Анатомическая модель позволяет осуществлять различные условия инъекции, такие как, например, слоистая кожа, в нескольких тонах и текстурах, для имитации разнообразных рас и текстуры кожи, может быть съемной и / или заменяемой. Система может имитировать любую часть человека, такую как, например, лицо, голова, мозг, шея, спина, позвоночник, туловище, руки, ноги, рот или любая другая часть тела. Инструментом для тестирования может быть шприц или игла для подкожных инъекций. Процессор формирует на основании полученных данных рейтинг предполагаемого уровня квалификации пользователя на основании компилирования параметров инъекций в разных местоположениях, содержащих информацию о трехмерном положении инструмента для тестирования в устройстве для инъекций во время инъекции. A known system of training for carrying out cosmetic and therapeutic procedures (US2017186339, 2017), selected as a prototype, which can be used to train and certify medical personnel for injection procedures. The system may allow users to train for injection into the arteries, bone marrow, spine, chest, pleural space of the chest, abdominal cavity, articular spaces, internal organs, or any other injection site. The training system consists of a simulator, made in the form of an anatomically accurate model of a human body part or the whole human body needed for injection training, a camera connected to the simulator, a testing tool with light-emitting elements, an output device that can run an application that receives messages from the trainer device or camera, and generating information about the injection parameters based on messages from the injection device or camera. Images captured by the camera are processed by a processor included in either the injection device or the camera before communicating with the output device. This processing involves determining the indication of one or more injection parameters. The anatomical model allows various injection conditions, such as, for example, layered skin, in several tones and textures, to simulate a variety of races and textures of the skin, can be removable and / or replaceable. The system can imitate any part of a person, such as, for example, the face, head, brain, neck, back, spine, torso, arms, legs, mouth, or any other part of the body. The testing tool may be a syringe or hypodermic needle. The processor generates, based on the data obtained, the rating of the intended skill level of the user based on the compilation of injection parameters in different locations containing information about the three-dimensional position of the instrument for testing in the injection device during the injection.
Недостатком всех приведенных аналогов является их узкая функциональная применимость для обучения и оценки техники выполнения инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур.The disadvantage of all these analogues is their narrow functional applicability for training and evaluating the technique of performing injection and surgical minimally invasive procedures.
Принимая во внимание разнообразие инъекционных продуктов, возникает настоятельная необходимость разработки эффективной и расширенной по своим функциональным возможностям системы обучения, предназначенной не только для тех продуктов и процедур, которые доступны сегодня, но и для тех, которые разрабатываются.Taking into account the diversity of injection products, there is an urgent need to develop an effective and functionality-enhanced training system, designed not only for those products and procedures that are available today, but also for those that are being developed.
Техническим результатом предлагаемой системы является сокращение времени формирования и повышения точности умений и навыков выполнения медицинским персоналом инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур за счет улучшения способности контролировать и оценивать эффективность выполненной процедуры.The technical result of the proposed system is to reduce the time of formation and improve the accuracy of skills and abilities of medical personnel to perform injection and surgical minimally invasive procedures by improving the ability to monitor and evaluate the effectiveness of the procedure performed.
Технический результат достигается тем, что первый вариант системы обучения и оценки выполнения медицинским персоналом инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур содержит тренажер, включающий анатомическую модель, по меньшей мере, одной части человека или всего тела человека, выполненную в виде многослойного анатомического муляжа, инструмент для тестирования, выполненный с возможностью проникновения сквозь слои муляжа и снабженный иглой и, по меньшей мере, одним датчиком положения, блок сбора и передачи данных выполнения задания, связанный с датчиками положения, инструментом для тестирования и выводами токопроводящих элементов муляжа, связанный с компьютером, подключенным к видеокамере для идентификации обучаемого и двум видеокамерам для регистрации его работы, снабженным информационным дисплеем и сетевым интерфейсом ввода/вывода, сконфигурированным для передачи и приема информации на удаленный сервер, взаимодействующий с обучающим порталом и хранилищем данных, при этом многослойный анатомический муляж содержит, по меньшей мере, шесть слоев, выполненных из силиконовых пластин, первые пять из которых разделены токопроводящими элементами, включающими фольгу, топография которых на подлежащем слое соответствует одному из слоев: подкожному, мышечному, слою с венами и лимфатическими протоками, слою с артериями и нервными волокнами, а шестой слой имитирует костную ткань, при этом компьютер снабжен запоминающим устройством, включающем идентификационные данные обучаемого, и выполнен с возможностью идентификации обучаемого на основании его изображения, формирования на информационном дисплее задания из базы заданий, обработки результатов выполнения заданий и вывода на дисплей оценки обучаемого.The technical result is achieved by the fact that the first version of the system for training and evaluating the performance of medical personnel of injection and surgical minimally invasive procedures contains a simulator that includes an anatomical model of at least one part of a person or the whole body of a person made in the form of a multilayer anatomical mold, a tool for testing, made with the possibility of penetration through the layers of the model and equipped with a needle and at least one position sensor, the data acquisition and transmission unit performed task assignments associated with position sensors, a testing tool and leads for conductive dummy elements associated with a computer connected to a video camera for identifying a student and two video cameras for recording his work, equipped with an information display and a network I / O interface configured for transmission and reception information to a remote server that interacts with the training portal and data storage, while the multi-layer anatomical model contains at least six layers, you made of silicone plates, the first five of which are separated by conductive elements, including foil, whose topography on the underlying layer corresponds to one of the layers: the subcutaneous, muscle, the layer with veins and lymphatic ducts, the layer with arteries and nerve fibers, and the sixth layer imitates bone tissue while the computer is equipped with a storage device that includes the student's identification data, and is configured to identify the student on the basis of his image, the formation of information on m display tasks from jobs database, processing results of the job and output to assess the trainee display.
Второй вариант системы обучения и оценки выполнения медицинским персоналом инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур содержит тренажер, включающий анатомическую модель, по меньшей мере, одной части тела человека или всего тела человека, выполненную в виде многослойного анатомического муляжа, инструмент для тестирования, выполненный с возможностью проникновения сквозь слои муляжа и снабженный иглой и, по меньшей мере, одним датчиком положения, блок сбора и передачи данных, связанный с датчиками положения и выводами токопроводящих элементов муляжа, связанный с компьютером, подключенным к видеокамере для идентификации обучаемого и двум видеокамерам для регистрации его работы, и снабженным дисплеем и сетевым интерфейсом ввода/вывода, сконфигурированным для передачи и приема информации на удаленный сервер, взаимодействующий с обучающим порталом и хранилищем данных, многослойный анатомический муляж содержит, по меньшей мере, семь слоев, шесть из которых выполнены из силиконовых пластин, а между первым слоем из силикона, имитирующим слой кожи, и подлежащим ему слоем из силикона с расположенными на нем токопроводящими элементами, топография которых соответствует подкожному слою, расположен дополнительный сплошной токопроводящий слой, включающий фольгу, при этом между следующими слоями из силикона размещены токопроводящие элементы, включающие фольгу, топография которых на подлежащем слое соответствует мышечному слою, слою с венами и лимфатическими протоками, слою с артериями и нервными волокнами, а последний слой из силикона имитирует костную ткань, при этом компьютер снабжен запоминающим устройством, включающем идентификационные данные обучаемого, и выполнен с возможностью идентификации обучаемого на основании его изображения, формирования на информационном дисплее задания из базы заданий, обработки результатов выполнения заданий и вывода на дисплей оценки обучаемого. The second version of the system of training and evaluation of the implementation by the medical staff of injection and surgical minimally invasive procedures includes a simulator that includes an anatomical model of at least one part of the human body or the whole human body, made in the form of a multilayer anatomical model, a testing tool designed to penetration through the layers of the model and equipped with a needle and at least one position sensor, a data acquisition and transmission unit associated with position sensors and outputs conductive elements of the connection associated with the computer connected to the video camera to identify the student and two video cameras to register his work, and equipped with a display and network I / O interface configured to send and receive information to a remote server that interacts with the training portal and data storage, a multi-layer anatomical model contains at least seven layers, six of which are made of silicone plates, and between the first layer of silicone, imitating a layer of skin, and next to As a silicone layer with conductive elements arranged on it, the topography of which corresponds to the subcutaneous layer, there is an additional continuous conductive layer comprising a foil, while the conductive elements including the foil whose topography on the underlying layer corresponds to the muscle layer are placed between the next layers of silicone, a layer with veins and lymphatic ducts, a layer with arteries and nerve fibers, and the last layer of silicone imitates bone tissue, while the computer is equipped with inayuschim device comprising learner identification data, and adapted to identify the student on the basis of its image forming job in the information display from the database tasks, processing tasks and execution results output to assess the trainee display.
Дополнительно, видеокамера для идентификации обучаемого может быть установлена на крышке под дисплеем и направлена на его лицо, а видеокамеры для регистрации работы обучаемого размещены на противоположных боковых стенках бокса и направлены на область проникновения инструмента для тестирования в муляж.Additionally, a video camera for identifying a trainee can be installed on the lid under the display and aimed at his face, and video cameras for recording the work of the trainee are placed on opposite side walls of the box and aimed at the penetration area of the testing tool.
Также, по меньшей мере, один датчик положения инструмента для тестирования расположен на его корпусе и выполнен с возможностью измерения трехмерного положения иглы инструмента для тестирования и направления ее перемещения относительно слоев муляжа.Also, at least one position sensor of the instrument for testing is located on its body and is configured to measure the three-dimensional position of the needle of the instrument for testing and the direction of its movement relative to the lay-up layers.
При этом датчиком положения является акселерометр и/или гироскоп.In this case, the position sensor is an accelerometer and / or gyroscope.
Также в качестве запоминающего устройства может использоваться флэш-память.Also, flash memory can be used as a storage device.
Обработка результатов выполнения заданий предпочтительно включает определение координат местоположения инструмента для тестирования, глубины проникновения его иглы в слои муляжа, сравнение их с шаблоном для данного задания и вычисление на основании сравнения оценки обучаемого для данного задания. Processing the results of the assignments preferably includes determining the coordinates of the location of the instrument for testing, the depth of penetration of its needle into the layers of the model, comparing them with the template for the assignment and calculating, based on the comparison, the learner’s assessment for the assignment.
Кроме того, слои муляжа могут быть выполнены из силикона на платиновой основе Ecoflex различной толщины и степенью твердости по Шору, выбранной из 5А, 00-10А, 00-20А, 00-30А, 00-50А, 00-60А. При этом первый слой муляжа имитирует кожу и выполнен из силикона на платиновой основе Ecoflex и степенью твердости по Шору 00-20А или 00-30А, а последний – имитирует костную ткань и выполнен из силикона на платиновой основе Ecoflex и степенью твердости по Шору 00-50А или 00-60А. In addition, the layers of the model can be made of silicone on a platinum-based Ecoflex of various thickness and degree of hardness according to Shore, selected from 5A, 00-10A, 00-20A, 00-30A, 00-50A, 00-60A. At the same time, the first layer of the fabric imitates the skin and is made of silicone on a platinum basis Ecoflex and degree of hardness according to Shore 00-20A or 00-30A, and the last one imitates bone tissue and is made of silicone on a platinum basis Ecoflex and degree of hardness according to Shore 00-50A or 00-60A.
Также токопроводящие элементы могут иметь покрытие из, по меньшей мере, одного слоя, выполненного из СМС материала («спанбонд» — «мелтблаун» — «спанбонд», где «Мелтблаун» — технология «мелтблаун» подразумевает формирование волокон путём раздува расплавленного полимера (фильерно-раздувная технология) горячим воздухом непосредственно на раскладочный транспортерный стол).Also, conductive elements may have a coating of at least one layer made of SMS material ("spanbond" - "meltblown" - "spunbond", where "Meltblown" - the "meltblown" technology implies the formation of fibers by blowing up the molten polymer (filler -inflatable technology) hot air directly on the folding conveyor table).
При этом дополнительный токопроводящий слой может быть выполнен из слоя фольги, покрытого двумя слоями из СМС материала со стороны первого слоя из силикона, и четырьмя слоями из СМС материала с противоположной стороны.Moreover, the additional conductive layer can be made of a layer of foil, covered with two layers of SMS material from the side of the first layer of silicone, and four layers of SMS material from the opposite side.
Изобретение поясняется рисунками.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1А изображен общий вид системы по первому варианту.FIG. 1A shows a general view of the system in the first embodiment.
На фиг. 1Б изображен тренажер в рабочем состоянии.FIG. 1B shows a simulator in working condition.
На фиг. 2 изображен общий вид системы по второму варианту.FIG. 2 shows a general view of the system according to the second variant.
На фиг. 3 изображена блок-схема предлагаемой системы.FIG. 3 shows a block diagram of the proposed system.
На фиг. 4 представлен пример работы алгоритма системы при выполнении конкретного задания. FIG. 4 shows an example of the operation of the system algorithm when performing a specific task.
Система обучения и оценки выполнения медицинским персоналом инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур содержит тренажер 1 (фиг.1, 2), представляющий собой корпус в виде бокса-трансформера 2, в собранном виде выполненного в виде чемодана с колесиками, а в рабочем состоянии - превращающегося в демонстрационный стол с крышкой 3, на которой с внутренней стороны смонтирован информационный дисплей 4. Внутренний объем бокса разделен на верхний и нижний отсеки, при этом в верхнем отсеке в центре установлена анатомическая модель 5, а в нижнем - блок сбора и передачи данных 7 и связанный с ним компьютер 8, на боковую внешнюю сторону бокса от компьютера 8 выведены разъемы видеокамер и сетевого интерфейса (на рисунках не показаны). Из трех видеокамер 9 одна расположена на крышке, под дисплеем, и регистрирует изображение лица обучаемого, две другие установлены на противоположных боковых сторонах бокса и их объективы направлены на область проведения процедуры. Все элементы тренажера фиксированы с помощью шарнирных кронштейнов к их месту локации и находятся внутри бокса в соответствующих отсеках в собранном положении тренажера.The system of training and evaluation of the implementation by the medical staff of injection and surgical minimally invasive procedures includes a simulator 1 (Figures 1, 2), which is a box in the form of a box-
Кроме того, тренажер включает инструмент для тестирования 6, выполненный с возможностью проникновения сквозь слои анатомической модели (муляжа) 5, снабженный токопроводящей иглой 12 и, по меньшей мере, одним датчиком положения 13. Датчик положения 13 инструмента для тестирования расположен на его корпусе и измеряет положение иглы инструмента в 3D пространстве и направление ее перемещения относительно слоев муляжа. В качестве датчика положения используется акселерометр и/или гироскоп или система MEMS.In addition, the simulator includes a tool for
Анатомическая модель 5 представляет собой, по меньшей мере, одну часть человеческого тела или все тело человека и выполнена в виде многослойного анатомического муляжа. Слои муляжа изготавливаются из силикона на платиновой основе Ecoflex различной толщины и степени твердости по Шору, при этом для каждого из слоев выбирается одно из значений твердости 5А, 00-10А, 00-20А, 00-30А, 00-50А, 00-60А, либо слой имеет области с различными значениями твердости. Различия по плотности позволяют тренировать усилие для введения иглы на нужную глубину в выбранном для задания анатомическом участке.
Для первого варианта выполнения системы (фиг.1А) многослойный анатомический муляж 5 содержит, по меньшей мере, шесть слоев (от слоя, имитирующего кожу, до слоя, имитирующего костную ткань), выполненных из силиконовых пластин, между которыми размещены токопроводящие элементы, включающие фольгу 10, топография которых на подлежащем слое соответствует одному из слоев: подкожному, мышечному, слою с венами и лимфатическими протоками, слою с артериями и нервными волокнами, шестой слой имитирует костную ткань. Выводы токопроводящих элементов соединены с блоком сбора и передачи данных 7 так же, как и вывод инструмента для тестирования 6. В момент касания иглы инструмента 6 токопроводящего элемента слоя замыкается цепь, и информация об этом поступает на блок 7 и далее на компьютер 8, где происходит обработка и анализ информации, при этом на информационном дисплее 4 появляется изображение структуры в области инъекции. Если игла, проходя через верхние слои, касается последующих слоев с токопроводящими элементами, то фиксируются более глубоко расположенные анатомические структуры, при этом на экране появляется информация о наиболее глубоко расположенной анатомической структуре, что свидетельствует о возможности осложнений из-за повреждений нижележащих анатомических структур. For the first embodiment of the system (FIG. 1A), the multi-layer
Токопроводящие элементы формируются из алюминиевой фольги толщиной от 9 до 14 мкм и материала СМС (трехслойный нетканый материал СМС состоит из 100% полипропиленовых волокон) плотностью 12-14 г/м2 аналогичной толщины. Для их скрепления используется жидкий бесцветный силиконовый герметик кислотного типа. Conductive elements are formed from aluminum foil with a thickness of 9 to 14 microns and an SMS material (three-layer non-woven SMS material consists of 100% polypropylene fibers) with a density of 12-14 g / m 2 of the same thickness. For their bonding using a liquid colorless acid-based silicone sealant.
Второй слой муляжа имитирует подкожную клетчатку и формируется из силикона с твердостью по Шору 00-10А, 00-20А, толщиной от 2 мм и больше, в зависимости от толщины жировой клетчатки данного анатомического участка. Токопроводящие элементы данного слоя устанавливаются только в зонах, имеющих важное клиническое значение. The second layer of the fabric mimics the subcutaneous tissue and is formed from silicone with a Shore hardness of 00-10A, 00-20A, with a thickness of 2 mm or more, depending on the thickness of the fatty tissue of this anatomical area. Conductive elements of this layer are installed only in areas of critical clinical importance.
На третьем слое расположены токопроводящие элементы, имитирующие мышечную ткань. При этом все мышцы лица полностью располагаются в анатомической области таргетной мышцы. Слой выполнен из силикона марки “эластолюкс платинум 20 или 30”. Для имитации мышц, которые прикрепляются к костной ткани с помощью сухожилий, дистальный конец токопроводящего элемента фиксируется к поверхности третьего слоя, а проксимальный конец токопроводящего элемента опускается через нижележащие слои и прикрепляется к последнему слою муляжа, выполненному из силикона c твердостью по Шору 00-50А, 00-60А.On the third layer are conductive elements that mimic muscle tissue. At the same time, all the muscles of the face are completely located in the anatomical region of the targeted muscle. The layer is made of silicone brand “elastolux platinum 20 or 30”. To imitate muscles that are attached to bone tissue with tendons, the distal end of the conductive element is fixed to the surface of the third layer, and the proximal end of the conductive element is lowered through the underlying layers and attached to the last layer of the model, made of silicone with a Shore hardness of 00-50A, 00-60A.
Четвертый слой выполнен из силикона марки “эластолюкс платинум 20 или 30” толщиной от 2 мм и больше, на нем располагаются токопроводящие элементы, имитирующие вены, лимфатические железы и протоки. При этом дистальный конец вен и лимфатических протоков фиксируется на поверхности четвертого слоя. The fourth layer is made of silicone brand “elastolux platinum 20 or 30” with a thickness of 2 mm and more, on it are conductive elements that mimic veins, lymph glands and ducts. In this case, the distal end of the veins and lymphatic ducts is fixed on the surface of the fourth layer.
Пятый слой выполнен из силикона марки “эластолюкс платинум 20 или 30” толщиной от 2 мм и более, на нем располагаются токопроводящие элементы, имитирующие артерии и нервные волокна. The fifth layer is made of silicone brand “elastolux platinum 20 or 30” with a thickness of 2 mm or more, it contains conductive elements that mimic arteries and nerve fibers.
Шестой слой имитирует костную ткань, выполнен из твердого силикона с твердостью по Шору 00-50А - 00-60А, на нем помечены важные костные структуры. The sixth layer imitates bone tissue, is made of hard silicone with a Shore hardness of 00-50А - 00-60А, important bone structures are marked on it.
Во втором варианте системы (фиг. 2) многослойный анатомический муляж 5 содержит, по меньшей мере, семь слоев (от слоя, имитирующего кожу, до слоя, имитирующего костную ткань), шесть из которых выполнены из силиконовых пластин, а между первым слоем из силикона, имитирующим слой кожи, и подлежащим ему слоем из силикона с расположенными на нем токопроводящими элементами, включающими фольгу 10, топография которых соответствует подкожному слою, расположен дополнительный сплошной токопроводящий слой, включающий фольгу. Далее топография токопроводящих элементов и слоев из силикона соответствует первому варианту, а именно: топография токопроводящих элементов на подлежащем слое соответствует мышечному слою, слою с венами и лимфатическими протоками, слою с артериями и нервными волокнами и слою из силикона, соответствующему костной ткани. In the second version of the system (Fig. 2), the multilayer
Дополнительный токопроводящий слой выполнен из слоя фольги, покрытого двумя слоями из СМС материала со стороны первого слоя из силикона и четырьмя слоями из СМС материала с противоположной стороны. Слои из СМС материала пропитаны жидким силиконом.An additional conductive layer is made of a layer of foil, covered with two layers of SMS material on the side of the first layer of silicone and four layers of SMS material on the opposite side. Layers of SMS material impregnated with liquid silicone.
Выводы токопроводящих элементов соединены с блоком сбора и передачи данных 7 так же, как и вывод сплошного токопроводящего слоя. В момент замыкания иглой инструмента 6 токопроводящего элемента какого-либо слоя и сплошного слоя замыкается цепь, и информация об этом поступает на блок 7 и далее на компьютер 8, где происходит обработка и анализ информации, при этом на информационном дисплее 4 появляется изображение структуры в области инъекции. Дальнейшая обработка информации проводится аналогично первому варианту. The pins of the conductive elements are connected to the data acquisition and transmission unit 7 in the same way as the output of the continuous conductive layer. At the time of the needle closing of the
Компьютер 8 снабжен запоминающим устройством (на рисунках не показан), включающем идентификационные данные обучаемого, в качестве запоминающего устройства может использоваться флэш-память, и выполнен с возможностью идентификации обучаемого на основании его изображения, формирования на информационном дисплее задания из базы заданий, обработки результатов выполнения заданий и вывода на дисплей оценки обучаемого. Сетевой интерфейс ввода/вывода компьютера 14 (фиг. 1Б) сконфигурирован для передачи и приема информации на удаленный сервер 11 (фиг. 1А, 2), взаимодействующий с обучающим порталом 15 (фиг.1А, 2) и хранилищем данных 16.The
Тренажер функционирует в синхронном режиме с удаленным сервером 11, где происходит взаимодействие с обучаемым, который имеет отдельный доступ к тренажеру (боксу-трансформеру) 1. Пользователь в информационным сервисе веб-сайта регистрируется с логином и паролем, после ознакомления на веб-сайте с учебно-экзаменационным комплексом и получения индивидуального доступа допускается к тренажеру и переходит в категорию обучаемых для тестирования и тренинга. После окончания сеанса тестирования и тренинга доступ к тренажеру автоматически закрывается. Обучаемый при активации автоматически соединяется с сервером 11, где происходит хранение, статистическая обработка, анализ данных и формулируются рекомендации на основе полученных результатов в процессе оценки и тренировки. После окончания сеанса на тренажере, оценки тренировки, результаты сеанса в виде короткого отчета с рекомендациями передаются пользователю через его страничку на веб-сайте. Во время сеанса тренировки и оценки эффективности работы обучаемый может провести манипуляции в соответствии с выбранным муляжом и заданием по команде, отображаемые на информационном дисплее, и по завершении сеанса тренажер автоматически отключается. Результаты тестирования и тренинга передаются на сервер 11, где подвергаются статистической обработке и анализу, заключение и рекомендации отражаются на личной страничке пользователя. The simulator operates in synchronous mode with the
Алгоритм функционирования системы как единой учебно-экзаменационной структуры взаимодействия с обучаемым и конкретный пример его использования представлены на фиг. 3, 4.The algorithm of the functioning of the system as a single learning and examination structure of interaction with the student and a specific example of its use are presented in FIG. 3, 4.
Обучаемый, прежде чем приступить к обучению или тестированию, проходит процедуру идентификации личности - AI (подтверждение личности). При этом обучаемый вводит логин и пароль (или снимается отпечаток пальца), по которым определяется зарегистрирован ли пользователь в качестве обучающегося в системе - SI (полученные данные отправляются на сервер и там проходят проверку). Если пользователь зарегистрирован в системе в качестве обучающегося, то в соответствии с его правами ему открывается доступ к тестам, урокам и материалам - SII. Далее, обучаемый выбирает конкретный тест или урок - AII из полученного от сервера списка. На сервере - SIII, в соответствии с выбранным тестом или уроком, формируются задания и их последовательность. Подготовленные задания для теста пересылаются на тренажер - AIII. Каждое задание - AIV выполняется за определенное время. За это время обучаемый должен проделать определенную процедуру или последовательность процедур, указанных в задании (последовательность процедур связана с выполнением инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур на муляже). Задание и отведенное время будет отображаться на информационном дисплее. Во время выполнения задания осуществляется сбор информации (данных):The student, before proceeding with the training or testing, passes the procedure of identification of the person - AI (confirmation of the person). In this case, the student enters a login and password (or a fingerprint is taken), which determines whether the user is registered as a student in the system - SI (the received data is sent to the server and tested there). If a user is registered in the system as a student, then, in accordance with his rights, he will have access to tests, lessons and materials - SII. Next, the student selects a specific test or lesson - AII from the list received from the server. On the server - SIII, in accordance with the selected test or lesson, the tasks and their sequence are formed. Prepared tasks for the test are sent to the simulator - AIII. Each task - AIV is performed for a certain time. During this time, the trainee must do a specific procedure or sequence of procedures specified in the task (the sequence of procedures is related to the implementation of injection and surgical minimally invasive procedures on the model). The task and the allotted time will be displayed on the information display. During the assignment, information (data) is collected:
- с токопроводящих элементов из разных слоев муляжа;- with conductive elements from different layers of the model;
- с датчиков, установленных на инструменте, - датчик ускорения для измерения тремора рук и угла инструмента по отношению к муляжу, датчик силы - для измерения силы действия и начала времени касания иглы с токопроводящими элементами из разных слоев муляжа, и т.д.;- from the sensors installed on the instrument, an acceleration sensor to measure the tremor of the hands and the angle of the instrument in relation to the model, a force sensor to measure the force of action and the beginning of the time the needle touches conductive elements from different layers of the model, etc .;
- с видеокамер для идентификации личности и анализа эмоционального состояния обучающегося.- from video cameras for personal identification and analysis of the student's emotional state.
По окончании отведенного на задание времени полученные данные отсылаются на сервер и сохраняются в базе данных - SIV и анализируются - SV. Обработка результатов выполнения заданий включает определение координат местоположения инструмента для тестирования, глубины проникновения его иглы в слои муляжа, сравнение их с шаблоном для данного задания и вычисление на основании сравнения оценки обучаемого для данного задания. At the end of the allotted time for the task, the obtained data is sent to the server and stored in the database - SIV and analyzed - SV. Processing the results of the tasks includes determining the coordinates of the location of the instrument for testing, the depth of penetration of its needle into the layers of the model, comparing them with the template for the task and calculating, based on the comparison, the learner's assessment for this task.
По результатам машинного анализа делается вывод - задание пройдено или нет, и вычисляется процент правильного выполнения заданий, демонстрируется информация об осложнениях и их локализации. Результаты машинного анализа сохраняются на сервере в базе данных - SVI и пересылаются на тренажер для отображения - AV. В случае, если еще есть задания в списке теста, то процедура тестирования повторяется - AIII.Based on the results of the machine analysis, a conclusion is made - the task has been completed or not, and the percentage of the correct execution of the tasks is calculated, information on complications and their localization is demonstrated. The results of the machine analysis are stored on the server in the database - SVI and sent to the simulator for display - AV. If there are still tasks in the test list, then the testing procedure is repeated - AIII.
Claims (21)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019103803A RU2687564C1 (en) | 2019-02-11 | 2019-02-11 | System for training and evaluating medical personnel performing injection and surgical minimally invasive procedures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019103803A RU2687564C1 (en) | 2019-02-11 | 2019-02-11 | System for training and evaluating medical personnel performing injection and surgical minimally invasive procedures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2687564C1 true RU2687564C1 (en) | 2019-05-15 |
Family
ID=66579131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019103803A RU2687564C1 (en) | 2019-02-11 | 2019-02-11 | System for training and evaluating medical personnel performing injection and surgical minimally invasive procedures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2687564C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2734255C1 (en) * | 2020-01-13 | 2020-10-13 | Елена Юрьевна Гаркина | Method of producing translucent samples for visualizing training of human skin pigmentation |
| RU2759411C2 (en) * | 2020-07-06 | 2021-11-12 | Андрей Егорович Быканов | Apparatus for practicing microsurgical technique skills |
| RU2813536C1 (en) * | 2023-04-08 | 2024-02-13 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛЕОН" | Skin simulator and method of its manufacture |
| US12236801B2 (en) | 2020-04-16 | 2025-02-25 | Janssen Biotech, Inc. | Injection training device and method for using same |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US17A (en) * | 1836-08-31 | Thomas blanchaiid | ||
| US23A (en) * | 1836-09-08 | Ftjkitace for warming buildings | ||
| US29A (en) * | 1836-09-22 | Isaiah jennings | ||
| SU1817130A1 (en) * | 1991-01-22 | 1993-05-23 | Dn Med Inst | Medical trainer |
| RU2262738C2 (en) * | 2002-02-06 | 2005-10-20 | Сага Юниверсити | Training system |
| RU2310237C1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-11-10 | Александр Владимирович Богданов | Intelligent training system |
| RU115539U1 (en) * | 2011-11-17 | 2012-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петрозаводский государственный университет" | BIO-MECHANICAL SIMULATOR OF FUTLAR NOVOCAIN BLOCKADE OF SEGMENTS OF EXTREMITIES |
| US20150262512A1 (en) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | Truinject Medical Corp. | Automated detection of performance characteristics in an injection training system |
| US20170186339A1 (en) * | 2012-10-30 | 2017-06-29 | Truinject Medical Corp. | System for cosmetic and therapeutic training |
| US20170254636A1 (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | Truinject Medical Corp. | System for determining a three-dimensional position of a testing tool |
| US20180240365A1 (en) * | 2014-01-17 | 2018-08-23 | Truinject Corp. | Injection site training system |
-
2019
- 2019-02-11 RU RU2019103803A patent/RU2687564C1/en active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US17A (en) * | 1836-08-31 | Thomas blanchaiid | ||
| US23A (en) * | 1836-09-08 | Ftjkitace for warming buildings | ||
| US29A (en) * | 1836-09-22 | Isaiah jennings | ||
| SU1817130A1 (en) * | 1991-01-22 | 1993-05-23 | Dn Med Inst | Medical trainer |
| RU2262738C2 (en) * | 2002-02-06 | 2005-10-20 | Сага Юниверсити | Training system |
| RU2310237C1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-11-10 | Александр Владимирович Богданов | Intelligent training system |
| RU115539U1 (en) * | 2011-11-17 | 2012-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петрозаводский государственный университет" | BIO-MECHANICAL SIMULATOR OF FUTLAR NOVOCAIN BLOCKADE OF SEGMENTS OF EXTREMITIES |
| US20170186339A1 (en) * | 2012-10-30 | 2017-06-29 | Truinject Medical Corp. | System for cosmetic and therapeutic training |
| US20180240365A1 (en) * | 2014-01-17 | 2018-08-23 | Truinject Corp. | Injection site training system |
| US20150262512A1 (en) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | Truinject Medical Corp. | Automated detection of performance characteristics in an injection training system |
| US20170254636A1 (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | Truinject Medical Corp. | System for determining a three-dimensional position of a testing tool |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| US 2015262512 A1, * |
| US 2017186339 A1, * |
| US 2017254636 A1, * |
| US 2018240365 A1, * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2734255C1 (en) * | 2020-01-13 | 2020-10-13 | Елена Юрьевна Гаркина | Method of producing translucent samples for visualizing training of human skin pigmentation |
| US12236801B2 (en) | 2020-04-16 | 2025-02-25 | Janssen Biotech, Inc. | Injection training device and method for using same |
| RU2759411C2 (en) * | 2020-07-06 | 2021-11-12 | Андрей Егорович Быканов | Apparatus for practicing microsurgical technique skills |
| RU2813536C1 (en) * | 2023-04-08 | 2024-02-13 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛЕОН" | Skin simulator and method of its manufacture |
| RU2817060C1 (en) * | 2023-11-20 | 2024-04-09 | Антон Игоревич Петухов | Simulation cosmetology training device for practicing lip contouring skills |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10417936B2 (en) | Hybrid physical-virtual reality simulation for clinical training capable of providing feedback to a physical anatomic model | |
| Issenberg et al. | Simulation and new learning technologies | |
| Basdogan et al. | VR-based simulators for training in minimally invasive surgery | |
| Meller | A typology of simulators for medical education | |
| US20030031993A1 (en) | Medical examination teaching and measurement system | |
| JP2007528029A (en) | Medical training and evaluation apparatus and method | |
| Heng et al. | Intelligent inferencing and haptic simulation for Chinese acupuncture learning and training | |
| RU2687564C1 (en) | System for training and evaluating medical personnel performing injection and surgical minimally invasive procedures | |
| Zago et al. | Educational impact of hand motion analysis in the evaluation of FAST examination skills | |
| Guo et al. | Automatically addressing system for ultrasound-guided renal biopsy training based on augmented reality | |
| Shenrian et al. | Surgical trainee assessment using a VE knee arthroscopy training system (VE-KATS): experimental results | |
| Francesconi et al. | New training methods based on mixed reality for interventional ultrasound: Design and validation | |
| TWI467521B (en) | System and method for learning clinical diagnosis | |
| CN116631252A (en) | Physical examination simulation system and method based on mixed reality technology | |
| de Melo et al. | Modeling the basic behaviors of Anesthesia Training in Relation to Puncture and Penetration Feedback | |
| Simon et al. | Design and evaluation of an immersive ultrasound-guided locoregional anesthesia simulator | |
| Tai et al. | A novel framework for visuo-haptic percutaneous therapy simulation based on patient-specific clinical trials | |
| Tzafestas et al. | Pilot evaluation study of a virtual paracentesis simulator for skill training and assessment: The beneficial effect of haptic display | |
| Capogna | Teaching the Epidural Block | |
| CN114694464A (en) | Traditional Chinese medicine pulse-taking learning device and method | |
| Li et al. | Enhanced epidural tissue perception for pediatric patients by an interactive lumbar puncture simulator | |
| CN113053194A (en) | Doctor training system and method based on artificial intelligence and VR technology | |
| Crossan et al. | Multi-session VR Medical Training: The HOPS Simulator | |
| Kim et al. | Palpation simulator for laparoscopic surgery with haptic feedback | |
| Crossan | The design and evaluation of a haptic veterinary palpation training simulator |