НЕЙРОХИРУРГИЧЕСКИЙ ТРЕНАЖЁР
NEUROSURGICAL SIMULATOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к нейрохирургии, а именно к тренажерам для развития нейрохирургических навыков.
Уровень техники
Начинающим нейрохирургам необходимо уметь выполнять различные хирургические доступы и правильно закрывать рану по завершении основного этапа операции. Это подразумевает владение техникой работы с каждым слоем тканей, покрывающим нервную систему, в частности, головной мозг: мозговые оболочки (выполнение разрезов, наложение швов, пластика), кости черепа (сверление, фрезеровка, пропиливание, выкусывание, стачивание, наложение швов, пластика), экстракраниальные мягкие ткани (выполнение разрезов, наложение швов, пластика). Для развития данных навыков без причинения вреда живым пациентам используются разные тренировочные устройства.
Известен тренажер, включающий внешний элемент, имитирующий череп, промежуточный элемент, имитирующий твердую мозговую оболочку, и внутренний элемент, имитирующий головной мозг [1].
Данное устройство обладает следующими ограничениями:
1) Сложная форма, обуславливающая трудоемкость и дороговизну изготовления;
2) Выполнение внешнего элемента в виде единого, постепенно разрушаемого в ходе тренировок корпуса, что снижает срок его годности;
3) Отсутствие слоя, имитирующего экстракраниальные мягкие ткани.
Известен тренажер, включающий имитирующие морфологические структуры головного мозга, твердой мозговой оболочки, свода черепа и кожи, при этом свод черепа выполнен из протакрила, головной мозг из парафина, покрытого полиэтиленовой пленкой, а твердая мозговая оболочка и кожа - из хлопчатобумажной ткани, пропитанной силиконом [2].
Недостатками данного устройства являются сложность формы и трудоемкость изготовления.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом предполагаемого изобретения является упрощение конструкции и повышение взаимозаменяемости деталей тренажера, а также расширение его функциональности.
Для достижения указанного технического результата разработан тренажер, содержащий корпус, имитирующий кости черепа, по меньшей мере один наружный слой эластичного материала, имитирующий экстракраниальные мягкие ткани, и по меньшей мере один внутренний слой эластичного материала, имитирующий твердую мозговую оболочку, и размещенный в корпусе внутренний элемент, имитирующий головной мозг, отличающийся тем, что корпус имеет форму полого многогранника, содержит по меньшей мере одну съемную рабочую пластину для отработки навыков работы с костями черепа, включая трефинацию, костно-пластическую и резекционную трепанацию, а также фиксацию костного лоскута и краниопластику, и элементы для фиксации наружного и внутреннего слоев к корпусу и поддержания их в натянутом состоянии, при этом наружный и внутренний слои выполнены из листового полимера, а рабочая пластина и внутренний и наружный слои размещены с возможностью замены.
Корпус может быть выполнен в виде коробки с выдвижной крышкой.
Корпус может содержать зажимы, скобы, переплетные болты, адгезивное покрытие или ленту велкро для фиксации наружного и внутреннего слоев.
Крышка может содержать заранее выполненное трепанационное окно и соответствующий по форме вставочный лоскут, при этом по периметру окна, а также по периметру и в центре лоскута могут быть просверлены отверстия для наложения швов.
Крышка может содержать разметку, обозначающую расположение фрезевых отверстий, трепанационного окна и отверстий для наложения швов.
Дно и/или стенки корпуса могут содержать по меньшей мере один слой пробки, предназначенный для фиксации тренировочных объектов при помощи канцелярских кнопок, скрепок и резинок.
Дно и/или стенки корпуса могут содержать выступы и/или углубления для хранения нейрохирургических инструментов, расходных материалов и съемных деталей тренажера.
Дно и/или стенки корпуса могут быть выполнены с возможностью фиксации тренажера к рабочему столу или стенам тренировочного помещения при помощи крепежных изделий, например, саморезов.
Внутренний элемент, имитирующий головной мозг, может быть выполнен в виде надувного баллона, например, воздушного шарика или перчатки.
Корпус может быть выполнен из дерева или пластика; рабочая пластина может быть выполнена из дерева, пластика или бесцветного оргстекла; внутренний слой может быть выполнен из микроволокна, брезента или хлопка; а наружный слой может быть выполнен из силикона, поливинилхлорида, этиленвинилацетата или термопластичного эластомера.
Выполнение корпуса в форме полого многогранника и рабочего модуля в форме съемной пластины, а также выполнение наружных и внутренних слоев из листового полимера позволяет максимально упростить и удешевить изготовление тренажера, при этом каждая его деталь является взаимозаменяемой, что существенно увеличивает срок его эксплуатации.
Наличие системы фиксирующих элементов позволяет легко устанавливать и заменять наружные и внутренние слои, поддерживая их в необходимой степени натяжения. Кроме того, становится возможным легко изменять их количество в зависимости от моделируемой клинической ситуации.
Наличие внутреннего элемента, выполненного в виде надувного баллона, позволяет хирургу получать обратную связь о своих действиях в случае нарушения целостности внутреннего элемента.
Важно отметить наличие у полого корпуса стенок и дна, что позволяет дополнительно располагать на их внутренней поверхности листы пробки, что дает возможность фиксировать тренировочные объекты, например, изолированные сосуды или нервы, и отрабатывать на них микрохирургическую или эндоскопическую технику, используя трепанационное окно в крышке тренажера в качестве ограничителя операционного поля. Кроме того, в полости корпуса можно хранить хирургические инструменты, расходные материалы и съемные детали тренажера.
Описание чертежей
На фиг. 1 изображены корпус и рабочая пластина предлагаемого тренажера в частном случае его изготовления. В пластине выпилен вставочный лоскут.
На фиг. 2 изображен комплект деталей, входящих в состав тренажера, за исключением зажимов для фиксации наружного слоя (не видны с данного ракурса).
На фиг. 3 изображен частично собранный тренажер: установлены дополнительный внутренний элемент, внутренний слой и рабочая пластина. Внутренний слой вскрыт.
На фиг. 4 изображена рабочая зона тренажера перед выполнением упражнения на зашивание твердой мозговой оболочки. Задача: зашить разрез внутреннего слоя, не повредив внутренний элемент.
На фиг. 5 изображен полностью собранный тренажер. Виден один из зажимов для фиксации наружного слоя.
На фиг. 1-5 цифрами обозначены:
1 - Корпус
2 - Рабочая пластина
3 - Трепанационное окно
4 - Лоскут
5 - Зажимы для фиксации внутреннего слоя
6 - Внутренний слой
7 - Зажимы для фиксации наружного слоя
8 - Наружный слой
Осуществление изобретения
Нейрохирургический тренажер содержит корпус, имитирующий кости черепа, по меньшей мере один наружный слой эластичного материала, имитирующий экстракраниальные мягкие ткани, и по меньшей мере один внутренний слой эластичного материала, имитирующий твердую мозговую оболочку, и размещенный в корпусе внутренний элемент, имитирующий головной мозг, и отличается тем, что корпус имеет форму полого многогранника, содержит по меньшей мере одну съемную рабочую пластину для отработки навыков работы с костями черепа, включая трефинацию, костнопластическую и резекционную трепанацию, а также фиксацию костного лоскута и краниопластику, и элементы для фиксации наружного и внутреннего слоев к корпусу и поддержания их в натянутом состоянии, при этом наружный и внутренний слои выполнены из листового полимера, а рабочая пластина и внутренний и наружный слои размещены с возможностью замены.
В конкретном варианте исполнения (фиг. 1-5), корпус тренажера (1) представляет собой деревянную коробку с выдвижной крышкой (2), при этом крышка содержит зажимы (5) для фиксации внутреннего слоя (6), а корпус содержит зажимы (7) для фиксации наружного слоя (8). Крышка в данном примере содержит заранее выполненное трепанационное окно (3) и соответствующий по форме свободный вставочный лоскут (4), при этом по периметру окна, а также по периметру и в центре лоскута просверлено множество отверстий для наложения швов. Внутренний элемент (9), имитирующий головной мозг, представлен воздушным шариком.
Предлагаемое устройство используется следующим образом.
Тренажер подготавливают к работе: фиксируют к рабочей пластине внутренний слой, затем устанавливают пластину в корпус и фиксируют к нему наружный слой.
Возможна фиксация при помощи таких элементов, как зажимы, скобы, переплетные болты, адгезивное покрытие (двухсторонний скотч) или лента велкро. При этом можно фиксировать сразу несколько слоев, имитируя послойную анатомию экстракраниальных мягких тканей (кожно-апоневротический и мышечный слои, надкостница и т.п.), а также твердой мозговой оболочки (наружный и внутренний листки).
Далее выполняют разрез наружного слоя с помощью скальпеля. Края разреза разводят в стороны ранорасширителем или при помощи швов-держалок, резинок и т.п.
В том случае, если была установлена интактная рабочая пластина, на ней в зависимости от моделируемой ситуации выполняют одно или несколько типовых вмешательств:
1. Трефинация: наложение фрезевого отверстия при помощи коловорота, перфоратора или краниотома с шаровидной насадкой;
2. Костно-пластическая трепанация (вариант А): наложение нескольких фрезевых отверстий (минимум 4) при помощи коловорота и выполнение пропилов между ними с помощью проволочной пилы;
3. Костно-пластическая трепанация (вариант Б): наложение нескольких фрезевых отверстий (минимум одно) при помощи перфоратора или краниотома с шаровидной насадкой и выпиливание трепанационного окна при помощи краниотома с пилящей насадкой через данные фрезевые отверстия;
4. Резекционная трепанация: наложение фрезевого отверстия при помощи коловорота и раскусывание трепанационного окна через данное отверстие при помощи нейрохирургических кусачек.
По краю трепанационного окна и в соответствующих точках края лоскута узким сверлом просверливают множество периферических отверстий диаметром до 2 мм (периферические отверстия). Также просверливают два отверстия в центре лоскута (центральные отверстия).
Наконец, выполняют разрез внутреннего слоя при помощи скальпеля и хирургических ножниц.
Закрывают "рану" в обратном порядке, восстанавливая целостность каждого слоя при помощи подходящих по ситуации хирургических швов.
Сначала зашивают имитацию твердой мозговой оболочки. На данном этапе можно выполнить симуляцию дуропластики, вшив в оболочечный дефект заплатку из ткани, аналогичной по составу внутреннему слою тренажера.
Далее лоскут фиксируют к трепанационному окну при помощи одиночных швов, краниофиксов или титановых пластинок. Также на этом этапе возможна симуляция краниопластики путем закрытия трепанационного окна заплаткой из другого материала: титановая сетка, костный цемент и т.п. Во всех случаях перед установкой лоскута имитацию твердой мозговой оболочки необходимо фиксировать лигатурами к краям трепанационного окна через заранее просверленные периферические отверстия, а также к центру лоскута через центральные отверстия (симуляция кранио-дуральных швов-держалок).
Наконец, зашивают наружный слой. На данном этапе возможна отработка навыков кожной пластики.
После занятия съемную пластину с уже выполненным трепанационным дефектом, а также разрезанные наружный и внутренний слои можно использовать повторно, фокусируясь на технике закрытия раны, либо поменять на новые.
Для усложнения задачи можно установить в корпус внутренний элемент, имитирующий головной мозг, при этом во время всех манипуляций необходимо четко контролировать свои действия во избежание его повреждения; отрицательная обратная связь проявляется как разгерметизация надувного баллона (шарик лопается).
В том случае, если дно или стенки корпуса содержат листы пробки, предлагаемый тренажер можно использовать для отработки микрохирургической и/или эндоскопической техники. Для этого при сборке тренажера вместо установки внутреннего элемента к данным листам прикрепляют тренировочный объект (изолированный сосуд, нерв и т.д.) при помощи канцелярских кнопок, скрепок, резинок и проч. В съемной пластине выполняют трепанацию нужного размера, после чего отрабатывают нужные навыки (диссекция, создание анастомозов и т.п.) через сформированное окно, что воссоздает работу в глубоком и узком операционном поле.
Хирургические инструменты, расходные материалы, зажимы, наружный и внутренний слои, а также внутренний элемент в перерывах между тренировками можно хранить внутри корпуса.
Список использованной литературы
1. Виркелюст Т.К. Аск О.К., Матула К., Де Ева А. Макет головы для медицинской подготовки хирургов и способ. Патент ЕА 023877 В1. Дата подачи заявки 03.04.2012. Дата публикации и выдачи патента 29.07.2016.
2. Трунин Е.М., Захматов И.Г., Смирнов А.А., Татаркин В.В., Назмиев А.И., Яковенко Д.В., Яковлев Е.В., Кудлахмедов Ш.Ш., Рыбаков В.А. Тренажер для освоения мануальных хирургических навыков на мозговом отделе головы в реальной топографоанатомической среде. Патент RU 172037 U1. Дата подачи заявки 29.12.2016. Дата публикации и выдачи патента 26.06.2017.