WO2021146786A1

WO2021146786A1 - Biomodelo de rato para treinamento de técnicas médicas de craniotomia

Info

Publication number: WO2021146786A1
Application number: PCT/BR2020/050448
Authority: WO
Inventors: Klena Sarges Marruaz DA SILVA; Valéria Cristina Lopes MARQUES; Carlos Alberto MULLER
Original assignee: Fundacao Oswaldo Cruz
Current assignee: Fundacao Oswaldo Cruz
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2021-07-29
Anticipated expiration: 2022-07-22
Also published as: EP4095825A1; JP7625608B2; JP2023511157A; CN114981857A; BR102020001378A2; EP4095825A4; US20230073806A1

Abstract

A presente invenção está relacionada a modelos substitutos de ratos cobaias para treinamento de craniotomia. Nesse cenário, a presente invenção provê um biomodelo de rato para treinamento de técnicas médicas de craniotomia compreendendo um corpo (2) com quatro patas (21) e uma cauda (22), e uma cabeça (1), similares aos de um rato, em que o corpo (2) e a cabeça (1) são encaixáveis (3), e em que a cabeça (1) compreende um crânio rígido.

Description

BIOMODELO DE RATO PARA TREINAMENTO DE TÉCNICAS MÉDICAS DE CRANIOT OMIA CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção está relacionada um modelo simulador animal. Mais especificamente, a presente invenção está relacionada a um biomodelo simulador animal para capacitações técnicas de craniotomia em ratos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] O uso de diferentes espécies animais na pesquisa é uma prática adotada há séculos na ciência. Entretanto, a ciência dos animais de laboratório só emergiu como campo profissional a partir dos anos 1950. Nesse sentido, os estudos científicos vêm utilizando os roedores como modelos devido às características fisiológicas e genéticas próximas a dos seres humanos.

[003] A espécie Rattus norvegicus , em especial, é amplamente empregada em estudos animais devido a sua capacidade de adaptação, além de ser capaz de sobreviver em uma ampla variedade de climas. O animal ainda é de fácil manejo e grande capacidade reprodutiva, o que é de grande interesse para a ciência.

[004] Por esse motivo, o rato ( Rattus norvegicus ) é um animal de laboratório muito utilizado na pesquisa e aulas práticas em cursos de ciências biomédicas, sendo particularmente muito utilizado em estudos experimentais em neurociências, assim como em capacitações de técnicas operatórias, como a craniotomia.

[005] A craniotomia é realizada em procedimentos cirúrgicos neurológicos reparatórios e experimentalmente em estudos de doenças neurológicas, lesões, tumores, aneurisma, fraturas. No procedimento, usando ratos como cobaias, caso não haja experiência do operador, existe um grande risco de causar lesão no cérebro do animal, causando danos irreversíveis ou mesmo o óbito do animal. [006] Por este motivo, o treinamento desta técnica em modelos artificiais, que imitam a fisionomia animal, é um artifício que deve ser encorajado a fim de, pelo menos, reduzir o sofrimento a que esses animais são submetidos durante procedimentos experimentais.

[007] Esse tipo de treinamento já é uma realidade para a prática de administração de substâncias via oral, e coleta de sangue venoso em animais. Nesses casos, uma réplica artificial (biomodelo) de um animal é criada, de modo que um técnico pode praticar as técnicas em um modelo antes de fazê- lo em um animal real. Entretanto, ainda não são conhecidos modelos substitutivos para treinamento de craniotomia em ratos.

[008] A empresa Bioseblab , por exemplo, comercializa um produto chamado ^cRat trciining simulator - BIO-RAT\ disponível sem seu site na internet (https://www.bioseblab .com/ en/experimental-models/ 583 -rat- training-simulator.html), que é basicamente um modelo para aprender as habilidades necessárias para manejo e competências processuais, sem a necessidade de usar um animal vivo.

[009] O modelo comercializado compreende pele com a textura de um animal real, cabeça com rotação, corpo flexível ao manuseio, vasos sanguíneos da cauda do animal visível, cauda removível, e reservatório para sangue. Assim, esse modelo pode ser usado de forma satisfatória para prática de técnicas de coleta de material venoso em ratos.

[0010] A empresa Erler-Zimmer , em seu site de internet

(https://www.erler-zimmer.de/shop/en/veterinary/miscellaneous/10440/mim olette -lab-rat), comercializa o produto Mimolette Lab Rat que é um manequim criado com recursos para acabar com a prática de usar ratos vivos para treinamento de intubação endotraqueal, punção cardíaca, e coleta de sangue da veia safena.

[0011] Já a empresa Braintree oferece o produto CurVet Rat Training

Simulator em seu site na internet (https://www.braintreesci.com/prodinfo.asp ?number=CU RVETf o qual compreende pele dermatológica realista, adequada para treinamento de: injeções pela maioria das rotas convencionais; implantação de microchip de identificação; manuseio e contenção; administração oral; veias laterais da cauda ideais para amostragem de sangue; administração intravenosa; e inserção de um cateter flexível.

[0012] O artigo “ Three-dimensional printing: review of application in medicine and hepatic surgery ” (Yao, et al, 2016.) apresenta aplicações de métodos de impressão 3D ( Threedimensional printing - 3DP) na área médica, por exemplo, como ferramenta educacional, de treinamento ou como planejamento pré-operatório. O documento mostra exemplos de aplicação do 3DP para a produção de modelos utilizados com a finalidade de ensino de estruturas anatômicas, órgãos ou tecidos, exibidas realisticamente usando esses modelos.

[0013] O artigo ainda destaca o estudo feito por Costello et al. que utilizou 3DP para imprimir um modelo de coração de alta fidelidade e implementado na instrução de 29 estudantes de medicina. Costello et al. descobriram que os alunos obtiveram melhora significativa na aquisição de conhecimento e conceituação estrutural com aplicação dos modelos. Segundo o documento, esse tipo de abordagem educacional inovadora e baseada em simulação pode criar uma nova oportunidade para estimular os interesses dos alunos em diferentes áreas.

[0014] Assim, o estudo, apesar de não ser direcionado especificamente a um modelo de rato para treinamento de práticas de intervenção cirúrgica, mostra claramente a importância deste tipo de prática para a ciência.

[0015] Já o artigo Fracture Surface Analysis of 3D-Printed Tensile

Specimens of Novel ABS-Based Materials ” (Perez, A.R.T.; Roberson, D.A.; Wicker, R.B., 2014.) explora os efeitos da adição de materiais de reforço nas propriedades mecânicas do acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS), em um esforço para criar materiais com propriedades físicas aprimoradas para aplicação na 3DP. Segundo o documento, dois dos materiais mais utilizados para a extrusão de material 3DP são o acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) e o ácido polilático (PLA) devido as suas propriedades de estabilidade dimensional e baixa temperatura de transição vítria.

[0016] A partir do exposto, fica claro que já é amplamente reconhecido no atual estado da técnica que o uso de biomodelo para treinamento de procedimentos normalmente realizados em cobaias vivas é uma prática que deve ser endossada.

[0017] Com relação especificamente ao uso de ratos como cobaias, foco da invenção ora descrita, é largamente difundido que os mesmos devem ser poupados de algumas das dores e lesões causadas pelo mal manuseio de técnicos inexperientes, poupando esses animais, de pelo menos uma pequena parte, do sofrimento a que são submetidos durante experimentos diversos. [0018] Entretanto, atualmente, os biomodelo de ratos (ratos artificiais) são construídos a partir de silicone e possuem pele, traqueia, estômago e garganta realista. Portanto, os modelos atuais são eficientes apenas para a prática de procedimentos, como dosar os animais por via oral com pipetas, injeção venosa na cauda e inserção de tubos de alimentação na garganta. [0019] Portanto, apesar de o estado da técnica já compreender biomodelo de ratos que objetivam o treinamento de técnicas médicas e cirúrgicas, não foi identificado um biomodelo de ratos que atenda o objetivo específico que a presente invenção visa atingir, ou seja, um biomodelo de rato que possibilite o treinamento de técnicas médicas de craniotomia.

[0020] Como será melhor detalhado abaixo, a presente invenção visa a solução dos problemas do estado da técnica acima descritos de forma prática e eficiente.

SUMÁRIO DA INVENCÀO

[0021] A presente invenção tem por objetivo prover um biomodelo de rato para treinamento de técnicas médicas de craniotomia.

[0022] De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção provê um biomodelo de rato para treinamento de técnicas médicas de craniotomia compreendendo um corpo com quatro patas 21 e uma cauda, e uma cabeça, similares aos de um rato, em que o corpo e a cabeça são encaixáveis, e em que a cabeça compreende um crânio rígido.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0023] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas e seus respectivos números de referência.

[0024] A figura 1 ilustra o biomodelo de rato da presente invenção com a cabeça e o corpo destacados.

[0025] A figura 2 ilustra uma vista aproximada do biomodelo de rato da invenção com a cabeça encaixada no corpo.

[0026] A figura 3 ilustra uma vista traseira da cabeça do biomodelo de rato da invenção.

[0027] A figuras 4 ilustra uma vista superior da cabeça do biomodelo de rato da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0028] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essa concretização particular.

[0029] Como já descrito, o biomodelo de rato da presente invenção foi desenvolvido para realizar a substituição do rato no treinamento da craniotomia, proporcionando o refinamento de técnica pelo pesquisador e consequente redução no número de ratos para estudos que necessitam acessar o cérebro.

[0030] A figura 1 ilustra o biomodelo de rato da presente invenção com a cabeça 1 e o corpo 2 destacados. O encaixe 3 da cabeça 1 com o corpo 2 pode ser melhor observado na figura 2.

[0031 ] De um modo mais amplo, a invenção provê um biomodelo de rato para treinamento de técnicas médicas de craniotomia compreendendo um corpo 2 com quatro patas 21 e uma cauda 22, e uma cabeça 1, similares aos de um rato. O elemento da invenção que toma o biomodelo único, e passível de aplicação para treinamento de técnicas de craniotomia, está no fato de que o corpo 2 e a cabeça 1 são encaixáveis 3, em que a cabeça 1 compreende um crânio rígido.

[0032] Preferencialmente, o corpo 2 do biomodelo é fabricado em um material mais flexível, como silicone, em que extemamente, o corpo 2 tenha uma textura semelhante à de um corpo 2 de rato real.

[0033] Opcionalmente, o corpo 2 do biomodelo pode ser provido com elementos (como faringe, laringe, traqueia, estômago e veia da cauda 22) anatomicamente parecidos ao rato real, e que permitam a simulação de diversos procedimentos, como dosar os animais por via oral com pipetas, injeção venosa na cauda 22 e inserção de tubos de alimentação na garganta. Assim, o biomodelo poderia ser usado tanto para craniotomia quanto para treinamento das outras técnicas destacadas.

[0034] As figuras 3 e 4 ilustram vistas traseira e superior da cabeça 1 do biomodelo de rato da invenção. Nessas figuras é possível observar que o crânio rígido é preenchido com material gelatinoso 10 (preferencialmente vermelho), com textura semelhante ao cérebro do animal. Assim, a experiência de treinamento se toma ainda mais real com esta configuração opcional.

[0035] Preferencialmente, o biomodelo é fabricado pela técnica de impressão 3D, a qual já se mostrou muito precisa e realista para reproduzir diversos objetos. Para a modelagem da impressão em 3D pode ser utilizado o software Blender {Freeware), em que o modelo pode ser baseado na estmtura do crânio de um rato adulto macho taxidermizado. [0036] Nessa configuração opcional, as medidas médias do crânio seriam de 4,5cm de comprimento total, 3,0cm de comprimento da mandíbula, largura de l,2cm e 2mm de espessura. Essas medidas, entretanto, podem variar, de modo que este não representa um limitante ao escopo da invenção. [0037] Opcionalmente, o crânio rígido é fabricado utilizando o monofilamento ABS (acrilonitrila butadieno estireno), em cor branco marfim. A escolha deste filamento em protótipos concretizados se deu baseada na proximidade de resistência com o material ósseo. Entretanto, essa característica é apenas opcional, em outros materiais podem ser utilizados em substituição.

[0038] Para permitir que o usuário visualize a proximidade do cérebro durante a incisão, o arcabouço do crânio em 3D pode ser construído em espessura semelhante à espessura encontrada em crânios de ratos adultos. Tal espessura pode ser, por exemplo, de 0,5mm.

[0039] Adicionalmente, o crânio pode ser preenchido com material gelatinoso 10 (base em PVA, borato de sódio e corante alimentício) simulando o cérebro. Nessa configuração, caso o usuário, em seu treinamento, ultrapasse o limite pretendido com a técnica utilizada, o material de enchimento do crânio vaza, indicando ao usuário que ele teria perfurado o crânio do animal.

[0040] De modo a prover um melhor acabamento e tomar o modelo mais realista, opcionalmente, o olho pode ser modelado com o mesmo material gelatinoso 10 que preenche o crânio do modelo (cérebro), e pode ser pintado da cor vermelha.

[0041] Em adição, o biomodelo pode compreender vibrissas feitas, por exemplo, com linha branca de costura e coladas ao focinho do modelo com cola branca. Obviamente, as vibrissas podem ser fabricadas de diferentes maneiras, de modo que este não representa um limitante ao escopo da invenção. [0042] É importante destacar que a confecção da cabeça 1 em separado, permitindo o encaixe 3 e retirada da mesma, foi concebida de forma a facilitar a troca de cabeças 1 já utilizadas no procedimento, mantendo assim o corpo 2 reutilizável. Desta forma, após o treinamento e uso do crânio do biomodelo, apenas a cabeça 1 deve ser substituída, de modo que o corpo 2 pode ser reaproveitado incontáveis vezes. Assim, a invenção se mostra extremamente vantajosa por diminuir o desperdício de material e capital que representaria a substituição do modelo como um todo.

[0043] Ressalta-se que a forma de encaixe 3 entre o corpo 2 e a cabeça 1 pode variar, de modo que qualquer forma de encaixe 3 pode ser adotada. Pode-se ainda ser adotado algum elemento de travamento entre esses elementos, como parafusos, imãs, etc. Assim, a escolha da forma de encaixe 3 não representa um limitante ao escopo da invenção.

[0044] Ainda opcionalmente, é prevista uma configuração em que o crânio compreende internamente uma película semitransparente hidrofóbica moldável em silicone. Essa película seria útil para simular a dura máter, que é a mais externa das três meninges que envolvem um cérebro real.

[0045] Também de forma opcional, são previstas configurações em que sensores do tipo Strain Gauge são conectados a um software para acompanhamento pelo usuário da profundidade da secção do crânio, e tensão de força aplicada ao simulador durante treinamento. Nessa configuração, o usuário seria informado em tempo real se estaria executando a técnica praticada da forma correta, ou se deveria fazer qualquer tipo de adaptação (força/pressão, ou profundidade).

[0046] Portanto, a partir de todo o descrito no presente relatório, o biomodelo de rato da presente invenção atinge o objetivo a que se propõe, ao prover um modelo substitutivo ao uso do animal para o treinamento da fase experimental de projetos em neurociência que necessitem realizar craniotomia, de forma eficaz. [0047] O biomodelo pode ser aplicado para o treinamento de pesquisadores e estudantes de pós-graduação no aprendizado da craniotomia e apresenta-se como alternativa ao uso de animais no treinamento deste procedimento.

[0048] Opcionalmente, o biomodelo pode ser comercializado em kits compreendendo cinco cabeças 1 (ou quantas cabeças se julgar pertinente) e um corpo 2 confeccionados em material ABS por impressão 3D. Em adição, as cabeças 1 podem ser comercializadas individualmente, reduzindo custos na compra destas ferramentas de treinamento.

[0049] Inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às configurações/concretizações particulares acima descritas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Biomodelo de rato para treinamento de técnicas médicas de craniotomia compreendendo um corpo (2) com quatro patas (21) e uma cauda (22), e uma cabeça (1), similares aos de um rato, caracterizado pelo fato de que o corpo (2) e a cabeça (1) são encaixáveis (3), em que a cabeça (1) compreende um crânio rígido.

2. Biomodelo de rato, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o crânio rígido ser preenchido com material gelatinoso (10) de coloração avermelhada.

3. Biomodelo de rato, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o biomodelo ser fabricado pela técnica de impressão 3D.

4. Biomodelo de rato, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o crânio rígido é fabricado utilizando o monofilamento ABS em cor branco marfim.

5. Biomodelo de rato, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o corpo (2) do biomodelo ser fabricado em silicone, e ser provido com elementos como faringe, laringe, traqueia, estômago e veia da cauda (22) anatomicamente parecidas a um rato real.

6. Biomodelo de rato, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o crânio compreender internamente uma película semitransparente hidrofóbica moldável em silicone.

7. Biomodelo de rato, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por compreender sensores do tipo Strain Gauge adaptados para mensurar a profundidade da secção do crânio, e a tensão de força aplicada crânio.