Тренажер для отработки навыков проведения анестезии в стоматологии

Полезная модель относится к медицинским тренажерам в области стоматологии и может быть использована для обучения студентов и молодых специалистов навыкам проведения различных типов анестезии в стоматологии.
Известен "Инъекционный стоматологический тренажер", представленный в виде подпружиненных окклюзионных накладок, расположенных на цилиндрическом корпусе для фиксации карпульного шприца со шкалами измерения глубины проникновения иглы в ткани и поворота иглы в горизонтальной и вертикальной плоскостях (патент на полезную модель № RU 71880 U1, МПК A61C19/00, опубл. 27.03.2008г.).
Недостатками данного технического решения являются: отсутствие анатомических ориентиров при имитации процесса проведения манипуляции, отсутствие полноценной анатомической модели, отсутствие автоматизированного контроля процесса проведения манипуляции, отсутствие возможности отработки навыков проведения анестезии на верхней челюсти, невозможность проведения таких этапов анестезии, как вкол и продвижение иглы в мягких тканях, отсутствие возможности имитации проведения аспирационной пробы.
Известна полезная модель "Стоматологический модуль", содержащая установленные на жестком базисе модели верхней и нижней челюсти с альвеолярными отростками, десной и зубными рядами, в которых зубы выполнены съемными, а в альвеолярных отростках верхней и нижней челюстей выполнены лунки, соответствующие каждому зубу (патент на полезную модель № RU 147612 U1, МПК G09B23/28, опубл. 10.11.2014).
Недостатками данного технического решения являются: отсутствие имитации анатомических структур челюстно-лицевой области, в частности мягких тканей и органов верхней и нижней челюсти, отсутствие автоматизированного контроля процесса проведения анестезии.
Известно изобретение "Стоматологический фантом", состоящий из модели головы и нижней челюсти, соединенных в положении открытого рта, с альвеолярными отростками, имеющими в середине желобовидное углубление, которое выполнено по ходу зубного ряда. Модель головы и нижняя челюсть покрыты эластичным материалом. С помощью штатива фантом крепится на стоматологическое кресло (патент на изобретение № SU 1337910 A1, МПК G09B 23/28, опубл. 15.09.1987).
Недостатками данного изобретения являются: необходимость периодической замены расходного материала (эластического покрытия) в процессе эксплуатации тренажера, отсутствие автоматизированного контроля процесса проведения анестезии и как следствие невозможность проведения и контроля, заявленных в описании патента, манипуляций на всех этапах.
Известен "Стоматологический фантом", содержащий имитаторы верхней и нижней челюстей с сегментами с жестким базисом, имеющими основание и альвеолярные отростки, естественные зубы после экстракции, зафиксированные корнями в базисе, искусственную десну из эластомера, элементы крепления сегментов к имитаторам (патент на изобретение № RU 2349966 C1 G09 23/28, опубл. 20.03.2009). Недостатками данного изобретения являются: отсутствие органов и структур челюстно-лицевой области для создания полноценной имитации максимально приближенных к реальным анатомическим ориентирам, невозможность проведения тренировок для большинства видов анестезии при применении автоматизированного контроля проведения манипуляции, отсутствие датчиков положения инструмента.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является стоматологический фантом, представленный в виде торса человека с фантомом головы, отличающийся тем, что контроль аспирационной пробы осуществляется при прокалывании емкости с жидкостным содержимым, для контроля положения имитатора шприца используются магнитные датчики (патент на изобретение № RU 2691846 С1, G09B 23/28, опубл. 18.06.2019).
Однако в предложенном решении отсутствуют указания о методах и средствах автоматической регистрации результатов и ошибок в действиях обучающегося при проведении тренировочной манипуляции. Так же в процессе эксплуатации тренажера используются емкости из эластомера с жидкостным содержимым для симуляции проведения аспирационной пробы. Указания на минимальное количество тренировок для данных емкостей так же не указано. Логично предположить, что срок службы данных емкостей ограничен свойствами применяемого эластомера, и при исчерпании этого ресурса отработка упражнений по проведению аспирационной пробы будет невозможна, а емкости подлежат замене.
Целью заявляемого устройства (полезной модели) является создание стоматологического тренажера имеющего наиболее приближенные к естественным имитации тканей и реализация функции автоматизированного контроля проведения тренировочных манипуляций с возможностью последующей оценки качества отрабатываемых навыков проведения анестезии, с возможностью анализа допущенных ошибок в процессе отработки манипуляции.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что в тренажере для отработки навыков проведения анестезии в стоматологии, включающем модель ротовой полости, покрытую материалами, имитирующими мягкие ткани человека со встроенными электродами, соединёнными с блоком регистрации состояний электродов и датчиков, каждый электрод, регистрирующий правильность установки иглы, состоит из одной токопроводящей пластины, фиксирующей соприкосновение с электродом имитатора инъектора (шприца), так же тренажер содержит электроды цилиндрической формы, выполняющие функцию имитации кровеносных сосудов и установленные в материале, имитирующем мышечную ткань, при этом электроды цилиндрической формы установлены с возможностью регистрировать отсутствие соприкосновения с иглой - электродом имитатора инъектора (шприца), который, в свою очередь, оснащен датчиками пространственного положения и датчиком положения поршня шприца, причем электрод имитатора инъектора с этими датчиками соединен с блоком регистрации состояний электродов, который установлен с возможностью вывода на свой интерфейс световой, звуковой и тексто-графической информации о текущем состоянии датчиков установки иглы, датчиков имитации кровеносных сосудов, датчиков пространственного положения инструмента и датчика положения поршня, а также с возможностью подключения к персональному компьютеру.
Сущность полезной модели поясняется изображением, где представлена схема полезной модели, с указанием следующих функциональных узлов:
1 – модель верхней и нижней челюсти или модель (слепок) черепа;
2 – имитация слизистых оболочек ротовой полости из однородной пластичной массы;
3 – имитация мышечной ткани из пластичного объемного материала;
4 – пластинчатые электроды необходимой площади для регистрации соприкосновения с иглой инструмента в области проведения анестезии;
5 – цилиндрические электроды для регистрации соприкосновения с иглой инструмента, имитирующие сосуды в мышечной ткани;
6 – корпус имитатора инструмента (шприца);
7 – электрод, имитирующий иглу инструмента;
8 – датчик/датчики, регистрирующие пространственное положение инструмента;
9 – датчик регистрирующий положение поршня инструмента (шприца);
10 – блок регистрации соприкосновений электродов и обработки информации о текущем положении и состоянии инструмента;
11 – индикаторы и элементы управления функциями блока регистрации;
12 – персональный компьютер со специальным программным обеспечением.
Тренажер для отработки навыков проведения анестезии в стоматологии представляет собой фантом, состоящий из:
- Модели верхней и нижней челюсти или слепка черепа (1) с прикрепленными на его поверхности пластинчатыми электродами (4) и имитацией мышц (3). Имитация мышц (3) содержит в своем объеме цилиндрические электроды (5) имитирующие сосуды. Электроды (4) и (5) по отдельности соединены с блоком регистрации (10). На электроды (4) и имитации мышц (3) и электродов имитации сосудов (5) после установки на модель челюстей (1) закрепляются при помощи пластичного материала имитации слизистых оболочек (2).
- Имитатор инструмента (шприца) состоит из корпуса (6), электрода-иглы (7), датчиков пространственного положения инструмента (8) и положения поршня (9). Датчики (8), (9) и электрод (7) соединены с блоком регистрации (10).
- Блока регистрации соприкосновений электродов и обработки информации о текущем положении и состоянии инструмента, с присоединенными к нему электродами (4), (5) и (7), датчиками (8) и (9). Блок регистрации содержит индикаторы и элементы управления (11) функциями и параметрами для отображения информации о состоянии и последовательности соприкосновений электродов (4) и (5) с электродом (7), а так же данных о пространственном положении датчиков (8) и (9). Блок регистрации может быть соединен с персональным компьютером (12) имеющим в своем составе специальное программное обеспечение, для отображения и управления информацией выводящейся на индикаторы (11) блока (10). Подключение блока (10) к персональному компьютеру не является обязательным, и на функционирование тренажера для отработки навыков проведения анестезии в стоматологии не влияет.
- Персонального компьютера со специальным программным обеспечением (12), соединенного с блоком регистрации соприкосновений и обработки информации о текущем положении и состоянии инструмента (10). Отсутствие соединения блока (10) с персональным компьютером (12) не влияет на функционирование тренажера.
Описание конструкции тренажера:
Все соединения на изображении указаны на логическом уровне, конкретная среда передачи данных определяется конечными техническими решениями, применяемыми в конкретной реализации данной полезной модели для законченного изделия (тренажера).
Конструкция и форма электродов (4), (5) и их количество определяется конечными формами модели верхней и нижней челюсти или слепка черепа (1), применяемой в конкретной реализации данной полезной модели для законченного изделия (тренажера). Форма и расположение электродов (4) и (5) а так же форма и расположение имитации мышечной ткани (3) должны соответствовать топоанатомическому расположению в которых проводится инъекция анестетика. Электроды (4), (5) и имитация мышечной ткани (3) надежно закрепляются на модели (1) в том числе при помощи пластичной однородной массы, имитирующей слизистые оболочки (2). Имитация слизистой оболочки (2) может быть выполнена частично на модели (1). При данном подходе применения пластичной однородной массы (2) электроды скрыты от наблюдения обучающимся, после проведения тренировки устранение следов установки имитатора иглы (7) на поверхности имитации слизистых оболочек (2) (следы уколов) возможно без применения специальных средств, устройств, веществ или замены части материала покрытия на новый. Так же стоит отметить, что при помощи пластичной массы (2) в имитируемой области головы и ротовой полости возможно создание анатомических и патанатомических особенностей, встречающихся в реальной лечебной практике, с последующим их удалением и восстановлением первоначальных форм имитации головы и ротовой полости.
Форма и вес имитатора шприца максимально приближена к реальным инструментам (шприцам общемедицинским, карпульным оснасткам) применяемым в существующей стоматологической практике. Конструкция электрода имитирующего иглу инструмента (7), датчиков пространственного положения (8) и датчиков положения поршня (9) определяется конечными формами модели инструмента (шприца) при реализации данной полезной модели для законченного изделия (тренажера). Реализация датчиков (8) и (9) может быть осуществлена на существующей элементной базе электронных компонентов и не представляет технических трудностей.
Конструкция и внешний облик блока регистрации соприкосновений электродов и обработки информации о текущем положении и состоянии инструмента (10), тип и количество индикаторов и элементов управления блоком (11) определяется при реализации данной полезной модели для законченного изделия (тренажера). Схемотехническое решение блока регистрации выполняется на существующей элементной базе электронных компонентов и не представляет технических трудностей.
Наличие персонального компьютера в процессе эксплуатации тренажера и его технические характеристики определяются при реализации данной полезной модели для законченного изделия (тренажера), и являются общедоступными.
Описание работы тренажера:
Расположение и количество электродов области проведения анестезии(4), наличие имитации мышечной ткани (3) с установленными электродами имитации сосудов (5) в процессе эксплуатации конечного изделия (тренажера) может быть скорректировано для определенного набора отрабатываемых навыков пользователем - самостоятельно.
При проведении тренировки обучающийся должен скоординировать движения рук, удерживая имитатор инструмента за корпус (6), таким образом, чтобы электрод, имитирующий иглу инструмента (7), в общем случае, стал электрически соединен с электродом (4). Перед началом упражнения информация о текущем состоянии инструмента (шприца) интерпретируется блоком (10) и фиксируется в качестве нулевой точки пространственного отсчета. После этого блок (10) переходит в режим регистрации данных упражнения. В этом режиме блок (10) фиксирует данные о линейных и угловых перемещениях, получаемых с датчиков положения инструмента (8), информацию с датчиков положения поршня (9) и производит поиск наличия электрического контакта электродов (4) и (5) с электродом, имитирующим иглу инструмента (7). Регистрация этих данных производится во встроенную память блока (10), с учетом момента времени таких событий. На основе получаемых данных о состоянии электродов (4), (5), (7) и датчиков (8), (9) блок регистрации (10) выводит информацию на встроенные индикаторы (11), а при наличии соединения с персональным компьютером (12) и в его порт ввода-вывода. Информация, полученная компьютером (12) может быть обработана специальным программным обеспечением и представлена пользователю в виде таблиц, графиков, визуализации 3Д моделей и ином удобном виде - для последующего анализа полученных данных. Так же в тренажере предусмотрен вид тренировок, для которых производится контроль повреждения кровеносного сосуда, и проведение аспирационной пробы. В данном случае, для регистрации успешного завершения упражнения, дополнительно отслеживается отсутствие электрического контакта электрода имитации иглы (7) с электродом имитации сосуда (5), и так же регистрация последовательности движения поршня инструмента в сторону отсасывания, с датчика (8). Таким образом, пользователь (преподаватель) имеет возможность, дополнительно, опираясь на технически полученные данные, зафиксировать факт проведения аспирационной пробы обучающимся.
Заявленное техническое решение позволяет проводить множество разнообразных тренировочных упражнений проведения анестезии в стоматологии, с автоматической регистрацией результатов выполнения тренировочных манипуляций и возможностью впоследствии оценить технику их выполнения для выявления возможных допущенных ошибок в процессе выполнения упражнений. Так же заявленное техническое решение позволяет оперативно и без применения специальных средств и материалов моделировать анатомические особенности строения ротовой полости, а применение пластичных материалов для имитации мягких тканей и простых по конструкции электродов позволяет обеспечить длительный срок службы тренажера для отработки навыков проведения анестезии в стоматологии. Предлагаемое техническое решение так же учитывает массогабаритные параметры инъекторов, применяемых в современной стоматологической практике.