RU2820940C1

RU2820940C1 - Laparoscopic training simulator

Info

Publication number: RU2820940C1
Application number: RU2023123271A
Authority: RU
Inventors: Пётр Алексеевич Климов; Александр Никитич Шичкин; Максим Петрович Потапов
Original assignee: Пётр Алексеевич Климов
Filing date: 2023-02-13
Publication date: 2024-06-13

Abstract

FIELD: training; medicine.

SUBSTANCE: training simulator for laparoscopic skills training contains a manipulation stand for fixation of a training model, a tool stand for fixation of instruments, a tripod for a laparoscope and an optical tripod for fixing a telephone and a camera. Tool stand has a working part, which simulates an anterior abdominal wall with a trocar channel and is installed with possibility of changing orientation relative to horizontal plane due to loop fastening and fixing by fixing bolt and with possibility of rotation around its axis due to flat-hinged fastening. Centre of the working part has a silicone base and a hole with diameter of 5 mm for insertion of instruments. Tripod for the laparoscope has a clamp-type fixture for the laparoscope and a channel in the centre for the optical trocar, two bolts with a head for fixing the trocar. Optical tripod has fasteners for fixing a smartphone and a user video camera with a flat-hinged mechanism. Support part of optical tripod is equipped with three vacuum suction cups for stable attachment when working with optical devices, and a frame consisting of two mutually movable parts connected by a loop fastening is attached to the support part by a flat-hinged mechanism. Manipulation stand has the possibility of adjusting the height and mobility of the working plane on which the training model is located, and is fixed by loop fasteners to two plates relative to which this plane is movable. Working plane is made of polymer pierced by fixing needles.

EFFECT: higher efficiency.

1 cl, 22 dwg

Description

Тренажер для отработки лапароскопических навыков предназначен для работы на плоских ровных поверхностях с гладким покрытием. Поверхности могут быть как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. С целью надежной фиксации и устойчивости составных частей тренажера, их опорные детали оснащены вакуумными замками, в составе которых силиконовые «подошвы» с гелиевым покрытием, позволяющие на длительный срок зафиксировать штативы к любой гладкой поверхности (полимерное и лакокрасочное покрытие, стекло, металл, пластик) как представлено на рис. 1. Плоскости, имеющие текстурные и пористые покрытия, не пригодны для фиксации данного тренажера. Для эффективной фиксации необходимо проверить отсутствие текстурности, пористости, трещин, неровностей и выступающих элементов рабочей поверхности. Очистить от пыли и обезжирить поверхность. Для оптического штатива: путем ослабления зажимных винтов выровнять «подошвы» в горизонтальном положении. Выбрать место на поверхности с учетом соблюдения эргономики и схемы расстановки штативов для выбранной цели, путем расположения штативов на поверхности (при необходимости нанести разметку) без фиксации к ней. Происходит последовательная фиксация к рабочей поверхности манипуляционного штатива, далее штатива для инструментов, затем штатива под лапароскоп и оптического штатива под телефон и камеру. После выполненной фиксации тренажер будет выглядеть как на рис. 2. После выполнения фиксации всех штативов можно выполнять введение троакаров и лапароскопических инструментов соответственно. Следуя принципам интраоперационной эргономики, рекомендованы схемы расстановки штативов в соответствии со стандартными конфигурациями взаимного расположения портов на передней брюшной стенке при эндохирургических вмешательствах.The simulator for practicing laparoscopic skills is designed to work on flat, level surfaces with a smooth surface. Surfaces can be in both horizontal and vertical planes. For the purpose of reliable fixation and stability of the components of the simulator, their supporting parts are equipped with vacuum locks, which include silicone “soles” with gel coating, which allow long-term fixation of the tripods to any smooth surface (polymer and paint coating, glass, metal, plastic) as shown in Fig. 1. Planes with textured and porous coatings are not suitable for fixing this simulator. For effective fixation, it is necessary to check the absence of texture, porosity, cracks, unevenness and protruding elements of the working surface. Remove dust and degrease the surface. For an optical tripod: by loosening the clamping screws, align the “soles” in a horizontal position. Select a location on the surface, taking into account ergonomics and the arrangement of tripods for the selected purpose, by placing tripods on the surface (if necessary, apply markings) without fixing them to it. There is a sequential fixation of the manipulation stand to the working surface, then the stand for instruments, then the stand for the laparoscope and the optical stand for the phone and camera. After fixation is completed, the simulator will look like in Fig. 2. After fixing all stands, you can insert trocars and laparoscopic instruments, respectively. Following the principles of intraoperative ergonomics, tripod arrangement schemes are recommended in accordance with standard configurations of the relative position of ports on the anterior abdominal wall during endosurgical interventions.

Для достижения максимальной эргономичности необходимо при расстановке соблюдать определенные углы - манипуляционный, азимутальный и угол подъема (как представлено на рис. 3, где а - манипуляционный; б - азимутальный; в - угол подъема).To achieve maximum ergonomics, it is necessary to observe certain angles when arranging - manipulation, azimuthal and elevation angle (as shown in Fig. 3, where a - manipulation; b - azimuthal; c - elevation angle).

Манипуляционный угол - угол между инструментами (оптимальный диапазон - 45-60°) см. рис. 4.Manipulation angle - the angle between the tools (optimal range - 45-60°) see fig. 4.

Угол подъема - угол между иглодержателем и горизонтальной плоскостью (диапазон - 50-60°) см. рис. 5.Lifting angle - the angle between the needle holder and the horizontal plane (range - 50-60°) see fig. 5.

Азимутальный угол - угол между иглодержателем и камерой (оптимальный диапазон - 30-40°) см. рис. 6.Azimuth angle - the angle between the needle holder and the camera (optimal range - 30-40°) see fig. 6.

При необходимости контралатеральной расстановки оптический штатив располагается в центре, в то время как два инструментальных находятся перед оптическим штативом у его боковых «подошв», таким образом, чтобы манипуляционный угол между введенными инструментами составлял примерно 60°, а азимутальный - 30° (см. рис. 7).If a contralateral arrangement is necessary, the optical tripod is located in the center, while two instrumental ones are located in front of the optical tripod at its lateral “soles”, so that the manipulation angle between the inserted instruments is approximately 60°, and the azimuthal one is 30° (see Fig. .7).

Ипсилатеральная расстановка достигается путем расположения оптического штатива в центре, при этом, оба инструментальных располагаются в перпендикулярном направлении, спереди и сбоку от оптического штатива, по одной линии. Необходимо, также, перед фиксацией инструментальных штативов соблюсти оптимальный манипуляционный угол между инструментами (45-60°) (см. рис. 8).Ipsilateral alignment is achieved by positioning the optical stand in the center, with both instruments positioned in a perpendicular direction, in front and to the side of the optical stand, along the same line. It is also necessary, before fixing the instrument stands, to maintain the optimal handling angle between the instruments (45-60°) (see Fig. 8).

Медиолатеральная расстановка по аналогии с предыдущими схемами достигается путем выставления оптического штатива по центру. Один из инструментальных штативов располагается так же, как и при контралатеральной расстановке, спереди от оптического штатива у одной из боковых «подошв». Второй инструментальный штатив располагается на противоположной стороне, но не непосредственно перед оптическим штативом, а на середине расстояния между оптически штативом и зоной манипуляции и направлен перпендикулярно оптической оси. При таком расположении второго инструментального штатива, следует выдвигать рабочую часть штатива таким образом, чтобы она располагалась на одной линии с оптической осью (см. рис. 9).Mediolateral placement, similar to previous schemes, is achieved by placing the optical stand in the center. One of the instrumental stands is located in the same way as in the contralateral arrangement, in front of the optical tripod at one of the side “soles”. The second instrument stand is located on the opposite side, but not directly in front of the optical stand, but in the middle of the distance between the optical stand and the manipulation area and is directed perpendicular to the optical axis. With this arrangement of the second instrumental tripod, the working part of the tripod should be extended so that it is located in line with the optical axis (see Fig. 9).

После фиксации оптического штатива, на головную часть штатива устанавливается необходимый вариант крепления для той или иной оптической системы: лапароскопа (рис. 10), пользовательской веб-камеры или смартфона (рис. 11). Если работа на тренажере предполагает тренировку навыков работы с оптической эндохирургической системой, то необходимо ослабить зажимные болты на головной части тренажера, что позволит менять оптическую ось лапароскопа в различных плоскостях (см. рис. 12).After fixing the optical tripod, the necessary mounting option for a particular optical system is installed on the head of the tripod: laparoscope (Fig. 10), custom web camera or smartphone (Fig. 11). If working on the simulator involves training skills in working with the optical endosurgical system, then it is necessary to loosen the clamping bolts on the head of the simulator, which will allow you to change the optical axis of the laparoscope in different planes (see Fig. 12).

Инструментальный штатив имеет одну рабочую часть, то есть один лапаропорт не связанный с другими частями тренажера в общую конструкцию, соответственно, перед отработкой навыков можно расположить его в любой необходимой точке. Высота рабочей части штатива регулируется, что позволяет проектировать конституциональные особенности пациентов (объем брюшной полости, расстояние между передней брюшной стенкой и органами, ширина и высота передней брюшной стенки и т.д.), т.е. в случаях, когда середина тубуса инструмента смещается и движения на рабочем конце становятся менее точными, за счет изменения разницы амплитуды (см. рис. 13).The instrument stand has one working part, that is, one laparoport that is not connected to other parts of the simulator into a common structure; accordingly, before practicing skills, it can be positioned at any necessary point. The height of the working part of the tripod is adjustable, which allows you to design the constitutional characteristics of patients (the volume of the abdominal cavity, the distance between the anterior abdominal wall and organs, the width and height of the anterior abdominal wall, etc.), i.e. in cases where the middle of the tool tube moves and movements at the working end become less accurate, due to a change in the amplitude difference (see Fig. 13).

Крепление рабочей части со штативом имеет дополнительный плоскошарнирное крепление, которое позволяет производить ротацию рабочей части вокруг своей оси, что может имитировать работу инструментов из боковых низко расположенных на брюшной стенке троакаров (см. рис. 14).The fastening of the working part with a tripod has an additional flat-hinged fastening, which allows rotation of the working part around its axis, which can imitate the operation of instruments from the side trocars located low on the abdominal wall (see Fig. 14).

Регулировка горизонтальной плоскости осуществляется с помощью фиксирующих болтов, можно менять горизонтальную плоскость рабочей части на 300° относительно горизонтальной поверхности, что позволяет имитировать плоскость передней брюшной стенки, при ее куполообразной форме, а при полном закручивании болта с головкой для ручного закручивания позволяет легко фиксировать рабочую часть в заданной плоскости (см. рис. 15).Adjustment of the horizontal plane is carried out using fixing bolts; you can change the horizontal plane of the working part by 300° relative to the horizontal surface, which allows you to imitate the plane of the anterior abdominal wall, with its dome-shaped shape, and when the bolt with a head for manual tightening is fully tightened, it allows you to easily fix the working part in a given plane (see Fig. 15).

Регулировка вертикальной плоскости происходит за счет петлевого крепления и фиксирующего болта, можно менять вертикальную плоскость рабочей части, что позволит отдалить лапаропорт от точки фиксации, тем самым, увеличить свободную площадь рабочей поверхности (см. рис. 16).Adjustment of the vertical plane occurs due to the loop fastening and the fixing bolt; you can change the vertical plane of the working part, which will allow you to move the laparoport away from the fixation point, thereby increasing the free area of the working surface (see Fig. 16).

Как представлено на рис. 17 через отверстие в центре рабочей части можно вводить троакары любого диаметра (а - 5-ти, б - 10-ти и в - 12 миллиметровые соответственно), где они будут надежно удерживаться. Эластичность силикона, при этом, имитирует сопротивление тканей брюшной стенки движениям троакара при динамичной работе инструментами.As shown in Fig. 17, through the hole in the center of the working part, trocars of any diameter can be inserted (a - 5, b - 10 and c - 12 mm, respectively), where they will be securely held. The elasticity of silicone, at the same time, imitates the resistance of the tissues of the abdominal wall to the movements of the trocar during dynamic use of instruments.

Манипуляционный штатив необходим для фиксации моделей органокомплексов и тренировочных устройств. Располагать штатив необходимо напротив оптического троакара, при этом должен соблюдаться угол подъема между рабочими инструментами и зоной манипуляции (оптимальный диапазон - 50-60°), для избегания смещения «центра опоры» инструмента (см. рис. 18). Также, как и предыдущие штативы, данный штатив обладает регулируемостью высоты и подвижностью рабочей плоскости, на которой располагается тренировочная модель, т.к. петлевыми креплениями фиксируется к двум «подошвам» относительно которых эта плоскость подвижна (см. рис. 19). Благодаря регулировке, есть возможость отрабатывания так называемого шитья «на потолке» при оперативных вмешательствах на висцеральной поверхности передней брюшной стенки из лапароскопического доступа (см. рис. 20).A manipulation stand is necessary for fixing models of organ complexes and training devices. The tripod must be positioned opposite the optical trocar, and the elevation angle between the working instruments and the manipulation area must be maintained (the optimal range is 50-60°), to avoid displacement of the “center of support” of the instrument (see Fig. 18). Just like previous tripods, this tripod has adjustable height and mobility of the working plane on which the training model is located, because loop fastenings are fixed to two “soles” relative to which this plane is movable (see Fig. 19). Thanks to the adjustment, it is possible to practice the so-called “ceiling” sewing during surgical interventions on the visceral surface of the anterior abdominal wall from a laparoscopic approach (see Fig. 20).

Предлагаемый тренажер для отработки лапароскопических навыков может найти широкое применение при обучении и тренировке широкого спектра лапароскопических навыков, так как отвечает основным современным принципам обучения, удобен в применении при индивидуальных тренировках студентов, ординаторов и начинающих молодых специалистов данной области медицины.The proposed simulator for practicing laparoscopic skills can be widely used in teaching and training a wide range of laparoscopic skills, as it meets the basic modern principles of training and is convenient to use for individual training of students, residents and aspiring young specialists in this field of medicine.

Claims

A simulator for practicing laparoscopic skills, containing a manipulation stand for fixing the training model, an instrumental stand for fixing instruments, a tripod for the laparoscope and an optical stand for fixing the phone and camera, characterized in that the instrument stand has a working part that imitates the anterior abdominal wall with a trocar channel and is installed with the possibility of changing the orientation relative to the horizontal plane due to the loop fastening and fixation with a fixing bolt and with the possibility of rotation around its axis due to the flat-hinged fastening, the center of the working part has a silicone base and a hole with a diameter of 5 mm for inserting instruments, the tripod for the laparoscope has a clamping mount type for a laparoscope, a channel in the center for an optical trocar and two bolts with a head for fixing the trocar, the optical tripod has mounts for fixing a smartphone and a user video camera with a flat-joint mechanism; the supporting part of the optical tripod is equipped with three vacuum suction cups for stable mounting when working with optical devices; and a frame consisting of two mutually movable parts connected by a loop fastening is attached to it by a flat-hinged mechanism, the manipulation tripod has the ability to adjust the height and mobility of the working plane on which the training model is located, and is fixed to two plates with respect to which this plane is movable by loop fastenings, in this case, the working plane is made of polymer pierced by fixing needles.