Тренажер для освоения техники базовых хирургических навыков

Полезная модель относится к медицине и к сфере образования, а именно к обучающим средствам в клинической медицине, в частности в хирургии и травматологии, может быть использована для практического обучения врачей хирургов различным методикам наложения кожных, сосудистых швов, наложения шва на сухожилия и на нервное волокно, в том числе для самостоятельного обучения.
Обучение технике наложения хирургического шва возможно с помощью специализированных тренажеров. Например, из уровня техники известен тренажер для освоения техники сухожильного шва (патент РФ на изобретение №2370221, от 20.10.2009), состоящий из опорной платформы, размером, выполненной из деревоплиты, двух полых пластиковых цилиндров объемом 10 мл. Цилиндры с помощью двух креплений фиксированы к опорной платформе. На поверхности цилиндров, обращенной вверх, имитируя операционную рану, нанесено эллипсовидное отверстие. Внутрь цилиндров вставлен поролоновый брусок. На одной из поверхностей по длине бруска с помощью швов закреплена полоска трикотажной резины, по середине полоска трикотажной резины пересекается, имитируя поврежденное сухожилие. Для большей стабильности бруска в цилиндре последний закрывается заглушкой, выполненной из поршня для одноразового шприца.
В процессе работы устройство используют следующим образом.
С помощью соответствующего хирургического инструментария и шовного материала выполняется тот или иной вид сухожильного шва, после выполнения шва резиновая полоска выворачивается и контролируется прохождение нити, оценивается прочность шва путем растяжения, адаптация краев резины. Для продолжения занятия поролоновый брусок с полоской трикотажной резины меняется.
Недостатками данного технического решения являются малая функциональность, а именно возможность освоения техники только сухожильного шва, и небольшая достоверность имитации тканей человека или животного.
Также из уровня техники известен самодельный тренажер для отработки практических навыков наложения хирургических швов (Невейцева О.А., Пешиков О.В., Чукичев А.В. Самодельный тренажер для отработки практических навыков наложения хирургических швов / Материалы III всероссийской (VI внутривузовской) научно-практической конференции "Оптимизация высшего медицинского и фармацевтического образования: менеджмент качества и инновации", посвященной дню российской науки // Челябинск: Издательство Южно-Уральского государственного медицинского университета. - 2015. - Т. 6. - №. 15. - С. 81-86). Тренажер состоит из основания, выполненного из дерева, на котором механически закреплены два канцелярских зажима, в которых фиксируется сменный объект, на котором отрабатывается техника хирургического шва. Недостатком известного тренажера является небольшая надежность фиксации сменных элементов, малая анатомическая достоверность.
Из уровня техники известен тренажер для освоения техники наложения швов на ткани, находящиеся под натяжением (Патент РФ на полезную модель №138633, от 20.03.2014). Тренажер для освоения техники наложения швов на ткани, находящиеся под натяжением, включает элемент, физические свойства которого соответствуют ткани, находящейся под натяжением, закрепленный с помощью фиксаторов на опорной платформе. Технический результат - многократное наложение известных видов швов на элемент с сохранением чувства ткани, находящейся под натяжением.
Тренажер для освоения техники наложения швов на ткани, находящиеся под натяжением, состоит из следующих функциональных частей: элемент, физические свойства которого соответствуют ткани, находящейся под натяжением, закрепленный с помощью фиксаторов на опорной платформе. В качестве элемента используется ленточный резиновый жгут, замкнутый в кольцо. Ленточный резиновый жгут крепится на опорной платформе так, что его плоскость перпендикулярна поверхности опорной платформы, а его проекция на поверхность опорной платформы представляет собой многоугольник, в каждой вершине которого установлен фиксатор, при этом периметр многоугольника превышает длину нерастянутого ленточного резинового жгута не менее чем на 10%. Высота фиксаторов над поверхностью опорной платформы превышает ширину ленточного резинового жгута. Недостатком известного тренажера является небольшая анатомическая достоверность.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании полезной модели, является расширение арсенала доступных тренажеров для обучения техники хирургического шва.
Техническая проблема решается за счет использования тренажера для освоения техники базовых хирургических навыков, содержащего опорную платформу, состоящую из трех частей, одна из которых содержит закрепленный на опорной платформе резервуар с силиконовой подушкой, состоящей из трех слоев, имитирующих кожный покров, подкожную жировую клетчатку и слой мышечных волокон, и две грани треугольной формы из оргстекла, имитирующих края операционной раны, между которыми натянуты силиконовые прутья, зафиксированные на зажимах, жестко прикрепленных к опорной платформе, другая часть платформы содержит резервуар с силиконом, который имитирует мышечный слой с сухожилиями и нервными волокнами, третья часть, имитирующая артерию и вену, выполнена из двух силиконовых трубок, натянутых над опорной платформой и зафиксированных с двух сторон на блоках, жестко закрепленных на платформе, при этом слои силикона имитирующие кожный покров, подкожную клетчатку и мышечные волокна, а также мышечный слой с сухожилиями и нервными волокнами имеют окраску, соответствующую реальной.
Использование предложенного тренажера создает возможность обучать следующим базовым хирургическим навыкам:
- рассечение и прошивание тканей различной плотности;
- наложение различных видов кожного шва;
- отработка вязания узлов на поверхности и в труднодоступных местах;
- наложение различных видов сосудистого шва;
- выполнение операций шунтирования и пластики сосудов;
- наложение сухожильного шва;
- наложение шва нерва с соблюдением анатомической реальности.
На фиг. 1 отображен общий вид тренажера, на фиг. 2 отображен вид сбоку силиконовой подушки 3 в составе тренажера.
Тренажер может быть выполнен в следующем варианте исполнения.
Опорная платформа 1, выполненная из оргстекла размером 30×25×1 см, на которой закреплены резервуар для силикона 2 размером 15×15×1 см, при толщине стенок 0,5 см, в котором формируется подушка из силикона 3, и две грани из оргстекла треугольной формы 5, высотой до 10 см, имитирующие края операционной раны, установленные под углом 24° друг к другу, расстояние между гранями в вершине угла составляет 2 см, между гранями устанавливаются прутья из силикона 4, зафиксированные на зажимах 6, жестко зафиксированных на опорной платформе с помощью клея (Фиг. 1). Также на опорной платформе установлен резервуар для силикона 7 размерами 10×22×5 см, в котором находится имитатор мышечного слоя 8 с имитацией сухожилия 9 и нервного волокна 13, и натянутые силиконовые трубки 11 и 12 длиной 15 см, имитирующие артерию 12 и вену 11, зафиксированные на зажимах 6, установленных на двух блоках 10 из органического стекла размером 8×5×7 см и зафиксированных с помощью клея.
Непосредственные функции тренажера выполняют: силиконовая подушка 3, состоящая из трех слоев, имитирующих кожный покров, подкожную жировую клетчатку и слой мышечных волокон, силиконовые прутья 4, силиконовая подушка 8 с имитацией сухожилия 9 и имитацией нерва 13 и силиконовые трубки 11 и 12, имитирующие артерию и вену.
Один из способов получения тренажера включает следующие этапы:
1. - При создании кожной подушки (Фиг. 2) использовался полупрозрачный безусадочный термостойкий силикон на платиновой основе двух видов: двухкомпонентный силикон с твердостью по Шору 00-30 и двухкомпонентный силикон с твердостью по Шору 00-10. Кожная подушка имитирует все слои кожного покрова человека, включая подкожную жировую клетчатку и нижележащий мышечный слой, с соблюдением цветовой гаммы.
Для начала в опорной платформе формировался квадратный резервуар с размерами 15×15×1 см. Затем в контейнере объемом 100 мл замешивали оба компонента силикона. Смешивание происходило последовательно. В первую очередь в контейнер заливали 50 мл двухкомпонентный силикон с твердостью по Шору 00-30, а затем 50 мл двухкомпонентный силикон с твердостью по Шору 00-10. Дальше в течение 2-3 минут с помощью стеклянной ложки производили смешивание обоих компонентов. После смешивания в контейнер добавляли 5 мл акриловой краски (красной). Полученную смесь замешивали в течение 5 минут. После окрашивания силикона в контейнере переливали полученную смесь в резервуар 2 на опорной платформе 1. Время, необходимое для соединения компонентов силикона, составляло 45 минут. Так формировался имитатор мышечного слоя. При создании имитатора подкожной жировой клетчатки применялась та же техника, только использовался силикон с твердостью 00-10 и в контейнере его смешивали с желтой акриловой краской. Время, необходимое для соединения компонентов силикона, составляло 60 минут.
При создании непосредственно кожного слоя использовалась техника послойного наложения силиконовой массы на марлевую ткань размерами 15×15 см. В контейнере смешивались оба вида силикона. Производили замешивание в течение 2-3 минут, затем добавляли акриловую краску телесного цвета и снова замешивали в течение 5 минут. Затем на уже сформированную силиконовую подушку накладывали двухслойную марлевую ткань (15×15 см). После этого на марлевую ткань наносили первый слой полученной силиконовой смеси телесного цвета (50 мл). Время, необходимое для соединения компонентов силиконовой смеси, составляло 10 минут. После наносили второй (последний) слой силиконовой смеси телесного цвета (оставшиеся 50 мл). Изготовленную силиконовую подушку оставляли на два часа в помещении с комнатной температурой. Через два часа данная силиконовая подушка готова к наложению кожного шва.
На сформированном трехслойном силиконовом имитаторе кожного покрова размером 15×15×1 см может быть отработано до 120 различных кожных швов.
2. - Для создания симулятора, предназначенного для освоения техники вязания хирургических узлов (Фиг. 2), использовались четыре зажима 6 на присосках, клей и прутья из твердого силикона длиной 12 см. Четыре зажима 6 располагались по два сверху и два снизу. К платформе 1 из оргстекла их присоединяли с помощью клея. Между зажимами 6 натягивались силиконовые прутья 4. По бокам от силиконовых прутьев 4 на расстоянии 1 см к платформе 1 из оргстекла приклеивались две грани 5 из оргстекла треугольной формы, имитирующие края операционной раны.
3. - Для создания симуляторов, имитирующих нерв и сухожилие в мышечном слое, использовался двухкомпонентный термостойкий полупрозрачный и безусадочный силикон на платиновой основе с твердостью по Шору 00-30. Процесс создания симулятора был разделен на два этапа. Первый этап заключался в создании красного мышечного слоя. На платформе 1 из оргстекла монтировался резервуар 7 прямоугольной формы с бортами из оргстекла размером 8×20×5 см. Затем в отдельный контейнер (объем = 200 мл) заливался двухкомпонентный силикон с твердостью по Шору 00-30 и смешивался в течение 5 минут с красной акриловой краской (10 мл). Полученную смесь выливали в лунку и ждали 15 минут. Затем снова набирали в контейнере 200 мл силикона, смешивали его с красной акриловой краской (в тех же пропорциях), размешивали и снова выливали в лунку. Время ожидания для соединения компонентов силикона составляло 30 минут. Второй этап заключался в том, что в отдельном контейнере смешивали 50 мл двухкомпонентного силикона с твердостью по Шору 00-10 с желтой акриловой краской (5 мл), размешивали в течение 5 минут, а затем полученную смесь заливали в резиновую трубку диаметром 1 см с помощью пластиковой лейки. После того как вся силиконовая смесь заливается в трубку, с обоих концов трубки накладываются зажимы на 2 часа. Через 2 часа с помощью ножниц аккуратно разрезается резиновая трубка и из нее достается уже готовый силиконовый нерв. В конце данный силиконовый нерв кладется на мышечный слой. Так как двухкомпонентный силикон с твердостью по Шору 00-10 по физическим свойствам тяжелее, чем двухкомпонентный силикон с твердостью по Шору 00-30, то через 5 часов наблюдается эффект погружения желтого силиконового нерва 13 в красный мышечный слой. Этим и достигается эффект нахождения нерва 13 в мышечном слое, что с точки зрения анатомии является правильным. Для создания силиконового сухожилия 9 производили смешивание обоих видов силикона в пропорции 50 мл:50 мл, затем добавляли желтую акриловую краску (10 мл) и смешивали полученную смесь в течение 15 минут, затем в полученную смесь добавляли загуститель и снова размешивали в течение 5 минут. Затем изготовленную смесь заливали в резиновую трубку диаметром 2 см с помощью пластиковой лейки и накладывали зажимы с обоих концов трубки. Через 30 минут снимаются зажимы и с помощью ножниц аккуратно разрезается резиновая трубка и из нее достается уже готовое силиконовое сухожилие, которое затем кладется сверху на мышечный слой.
4. - Для создания силиконовой трубки, имитирующей артерию 12 и вену 11, использовалась мягкая прочная высококачественная, двухкомпонентная силиконовая резина на платиновой основе. Процесс был разделен на два этапа. Первый этап заключался в создании густой окрашенной силиконовой смеси. Вначале в отдельный контейнер заливали по 50 мл каждого вида силиконовой резины. С помощью стеклянной ложки производили смешивание обоих компонентов в течение 5 минут, затем добавляли красную или синюю акриловую краску (в зависимости от того, какой сосуд нужно было получить: красный сосуд - это артерия, а синий - вена) и смешивали полученную смесь в течение 10 минут. После этого в полученную смесь добавлялся загуститель для силикона (3 мл) и полученную смесь снова смешивали в течение 5 минут. Второй этап заключался в накручивании полученной смеси на металлический прут (длина 30 см, толщина 2 см) с помощью металлического шпателя в течение 30 минут. Для накручивания силиконовой смеси на металлический прут использовался шуруповерт, который производил постоянное вращение прута. После того, как вся силиконовая смесь была нанесена на прут, его оставляли на два часа для застывания и соединения силиконовых компонентов. Через два часа полученную силиконовую трубку снимали с прута и с помощью зажимов на присосках прикрепляли к платформе из оргстекла.
Полученный тренажер является мобильным, может храниться при комнатной температуре и не требует специального ухода перед началом отработки хирургического шва.
Техника работы на тренажере для освоения техники базовых хирургических навыков заключается в следующем.
На примере выполнения кожного шва на трехслойной силиконовой подушки 3.
1. - Процедура выполнения кожного шва начинается с того, что испытуемый должен определить длину и глубину разреза на трехслойной силиконовой подушке 3. Затем скальпелем производится разрез по заданным для обучения параметрам на глубину, меньше толщины силиконовой подушки 3. Для ушивания сделанного разреза используют атравматические иглы и заданный шовный материал. Студент берет в рабочую руку иглодержатель Гегара или Матье. Заряжает иглу нитью (или если это атравматическая игла то нить уже встроена), затем замыкает две бранши иглодержателя. В другую руку необходимо взять анатомический или хирургический пинцет. Дальше следует выполнить наложение кожного шва. Производится вкол иглы на латеральном крае раны 10 на глубину, необходимую для захвата всех слоев раны на трехслойной силиконовой подушке 3. Часть шовного материала должна остаться с латеральной стороны раны, так как это необходимо для завязывания узла. Игла проходит через дно раны и ее выкол происходит через медиальный край раны. Обязательно нужно следить за тем, чтобы расстояние от краев раны до мест вкола и выкола было одинаковым. Дальше между краями прошитой нити можно сделать узел для формирования узлового шва, если это было необходимо по заданию. При такой технике каждый последующий узел нужно накладывать на одинаковом расстоянии друг от друга, пока не произойдет полное смыкание краев раны 10. Если требуется выполнить кожный шов по методике Донати, то после выкола с медиального края раны необходимо перезарядить иглу в обратном направлении в иглодержателе и произвести вкол через медиальный край раны, отступя всего 1-2 мм от края раны, и игла должна пройти, захватывая только поверхностные слои кожи, и выкол производится на латеральном крае, на таком же расстоянии (1-2 мм). Затем накладывается хирургический узел. Таким образом получается первый стежок кожного шва. Дальше накладываются такие же стежки на одинаковом расстоянии друг от друга, пока не произойдет полное смыкание краев раны.
2. - Для вязания хирургических узлов необходимо взять хирургическую нить, которая может быть различной толщины, быть сделанной из различных материалов. Хирургическую нить проводят под двумя пластиковыми прутьями 4 на тренажере так, чтобы два свободных конца нити находились на одинаковом расстоянии от имитируемой раны. Далее нужно выбрать способ завязывания узлов. При классическом способе завязывания простого узла концы нити захватывают руками. При формировании первого (основного) узла сначала меняют положение концов нитей в руках - левый конец лигатуры берут в правую руку, а правый - в левую, при этом образуется перекрест нитей (нить в левой руке располагают поверх нити, фиксированной правой рукой). Этот перекрест фиксируют между II и I пальцами левой руки (II палец сверху, перекрест нитей прижат к основанию его ногтевой фаланги на ладонной поверхности). I и II пальцами правой руки фиксируют конец нити, натягивают ее и подводят под выступающий конец ногтевой фаланги II пальца левой руки. Щель между нитями можно расширить III пальцем правой руки. Далее поворотом левой руки кивательным движением II пальца конец нити проводят в щель. Узел затягивают. При так называемом "американском" методе завязывания узлов необходимо выполнить следующие этапы: Фиксация нитей в исходном положении. Свободные концы обеих нитей перекрещивают и удерживают большим и указательным пальцами обеих рук. Перекрест нитей. III палец правой руки помещают над фиксированной этой рукой нитью. Нить, фиксированную левой рукой, укладывают на ногтевую фалангу III пальца. Забор нити и проведение ее через петлю. Ногтевую фалангу III пальца заводят за нить, фиксированную этой же рукой. При разгибании пальца нить, расположенную на его тыльной поверхности, проводят через петлю. Фиксация проведенной через петлю нити. После проведения через петлю свободный конец нити прижимают большим пальцем к ладонной поверхности III пальца. При этом указательный палец располагают над нитью. Затягивание узла. Указательными пальцами обеих рук узел смещают по направлению к тканям. Завязывание второго узла. Техника завязывания второго узла аналогична, но при этом второй узел завязывают противоположной рукой. Также на данном тренажере возможно выполнение техники инструментального завязывания узлов, которое заключается в следующем. После проведения нити через ткань ее длинный конец фиксируют левой рукой. Иглодержатель, удерживаемый правой рукой, помещают над длинным концом нити. Поворачивая иглодержатель по часовой стрелке, наматывают на него длинный конец нити, после чего, раздвинув бранши, иглодержателем захватывают свободный конец нити. Зафиксированный иглодержателем свободный конец нити проводят через петлю и затягивают узел, смещая его по направлению к тканям указательным пальцем левой руки. Для завязывания второго узла длинный конец нити также наматывают на иглодержатель, вращая его уже против часовой стрелки.
3. - Техника наложения циркулярного сосудистого шва по Каррелю заключается в следующем: после иссечения поврежденных участков концы артерии 12 сближают и накладывают на них три П-образных шва-держалки с помощью атравматических игл. При этом края сосуда 12 выворачиваются, и здесь интима одной стороны плотно прилежит к интиме другой стороны. Участок сосуда 12 между двумя ближайшими держалками сшивают обвивным швом, проводя иглу снаружи внутрь. Обычно шьют сверху вниз, то есть «на себя». Закончив сшивать одну грань, связывают лигатуру с одним из концов держалки, следя, чтобы при этом не был стянут или гофрирован наложенный непрерывный шов. Затем таким же образом сшивают две другие грани. Перед завязыванием последнего стежка слегка приоткрывают дистально наложенный сосудистый зажим, чтобы сымитировать процедуру вытеснения воздуха. Завязав последний узел, полностью открывают дистальный сосудистый зажим.
4 - Технику наложения шва сухожилия 9 можно отрабатывать по следующим методикам: шов Ланге - накладывают одной длинной лигатурой, которой вначале прошивают периферический конец сухожилия в поперечном направлении. В местах выхода лигатуры сухожилие прошивают продольно так, чтобы нити вышли в торце периферического конца. Затем лигатуры проводят продольно с торца центрального конца сухожилия 9 и выводят на боковую поверхность. Когда концы сухожилий адаптированы, нити завязывают на поверхности сухожилия. Этот шов хорошо адаптирует концы сухожилий, однако узел размещается на поверхности сухожилия, что мешает его скольжению. Шов Кюнео - наложение шва с помощью двух прямых игл, которые надеты на концы одной лигатуры. Отступив на 2-2,5 см от конца сухожилия 9, его прошивают одной иглой в поперечном направлении. Затем последовательно с двух сторон сухожилие 9 прошивают в косом направлении так, чтобы стежки перекрещивались друг с другом. Место последнего выкалывания иглы должно находиться на краю плоскости сечения сухожилия. Таким же образом накладывают шов на другой конец сухожилия 9, после чего нити завязывают. Швы Блоха-Бонне и Розова малотравматичны и прочны. Они отличаются тем, что при первом из них нить после поперечного прошивания сухожилия 9 проводят на плоскости его сечения крестообразно, а при втором - продольно.
5. - Техника наложения первичного шва нерва 13 заключается в следующем: после мобилизации концов пересеченного нерва острым скальпелем освежают его концы. На расстоянии 2-4 мм от края нерва 13 атравматичной иглой прошивают наружную оболочку нерва 13 (эпиневрий) сначала на одном, затем на другом конце. Концы нитей провизорно связывают одним узлом и берут на зажим. В зависимости от поперечника нерва 13 накладывают 2-4 тонких шва, затем, одновременно натягивая нить, сближают концы нерва, оставляя между ними расстояние в 1-2 мм, и связывают узлом. Если швы прорезываются, можно наложить не продольные, а П-образные эпиневральные швы.