Манекены имитаторы и фантомы симуляторы что это

Фантом — полезный помощник в медицине

Фантом — полезный помощник в медицине

Трудовые будни биофизиков

рисунок автора статьи

Автор

Редакторы

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Есть множество случаев, когда пациенту в разных клиниках ставят противоречивый диагноз. Что же делать в таком случае? Какому диагнозу верить? Ответ кроется в правильно настроенном диагностическом оборудовании и опыте врача. И для первого, и для второго случаев как раз и нужны медицинские фантомы-симуляторы.

Конкурс «био/мол/текст»-2019

Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «био/мол/текст»-2019.

Генеральный спонсор конкурса и партнер номинации «Сколтех» — Центр наук о жизни Сколтеха.

Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Спонсором приза зрительских симпатий выступила компания BioVitrum.

Если создать запрос в поисковых системах: «Что такое фантом?», то первые результаты будут связаны с мистикой или фантастическими фильмами, реже встречаются языки программирования, модели самолетов и автомобилей. Но тот фантом, о котором сегодня пойдет речь, нашел свое применение в медицине и с каждым годом занимает более уверенные позиции в клинической практике.

Медицинский фантом — это изделие медицинского назначения, то есть искусственно созданные ткани, органы, конечности, позволяющие имитировать те или иные (механические, оптические, геометрические, биофизические и т.п.) свойства человеческого тела или отдельных его частей для применения в клинической практике.

Как все начиналось? Или история медицинских фантомов

Фантомы — далеко не новое изобретение. Их история развивалась вместе с достижениями в различных областях промышленности. Например, успехи в химической отрасли позволили создавать первые фантомы из пластмассы. Достижения в компьютерных технологиях позволили создавать виртуальные модели. Также некоторые проекты имели военное значение, поэтому финансировались оборонными ведомствами.

По информации, сохранившейся до наших дней, известно, что первый фантом появился во Франции в XVIII веке. Это было устройство для приобретения и последующей отработки акушерских навыков. Автором стала Анжелика дю Кудрэ (1712–1789). Она разработала собственную методику обучения повитух и акушерок, а также выполнила эскизы, по которым был изготовлен первый родовой фантом. Материалами послужили хлопок и кожаные ремни (с их помощью, затягивая или ослабляя, можно было имитировать сложность родов). Плод же имел пальпируемый нос, вышитые глаза, нарисованные волосы и открытый рот с языком (рис. 1).

Рисунок 1. Фантом, созданный по эскизам мадам дю Кудрэ. Выставлен в Руане (музей Гюстава Флобера и истории медицины).

Последовав примеру Франции, другие индустриальные страны начали уделять внимание подготовке медицинского персонала с помощью фантомов.

Вплоть до XX века медицинские симуляторы использовались лишь в сфере акушерства и гинекологии. Только в середине XX века, благодаря развитию компьютерных технологий, появились «новинки» симуляционного обучения в медицине. В 1965 году был разработан первый робот-пациент SIM One, а затем его усовершенствованная версия Harvey. Фантом воспроизводил симптомы кардиологических заболеваний: имитировал дыхание, пульс, диаметр зрачков, а также реагировал на введение лекарственных средств. Обучающиеся не только могли наблюдать за его «поведением», но и имели возможность отработать на нем навыки сердечно-легочной реанимации.

Появление математических моделей состояний сердечно-сосудистой и дыхательной систем послужило отправной точкой для создания устройства CASE — первого медицинского фантома для анестезиологов [1].

С 80-х годов XX века начинается история тканеимитирующих фантомов. Этому послужило развитие методов диагностирования рака, в частности рака молочной железы в ближнем инфракрасном диапазоне. В 90-е годы фантомы различных тканей использовали для исследований в области спектроскопии и медицинской визуализации биологических объектов [2].

В 2000 году выпустили симулятор VEST (Virtual Endoscopical Surgery Training). Он вобрал в себя все передовые технологии своего времени: это и 3D-визуализация, и механизмы обратной связи, и возможность отработки навыков тактильного и визуального восприятия брюшной полости [1].

Классификация медицинских симуляторов

Александр Суворов говорил: «Теория без практики мертва». Это высказывание точно описывает главное предназначение симуляционного обучения. Современные технологии позволяют добиться высокой степени реалистичности имитируемого объекта для отработки навыков в максимально приближенных к реальности условиях, так как фантомы-тренажеры способны передать тактильное восприятие, реальную подвижность и возможность исследования органов с патологическими изменениями, как и при работе с реальным пациентом.

В 2012 году Российское общество симуляционного обучения в медицине (РОСОМЕД) разработало классификацию симуляционного оборудования по уровням реалистичности (табл. 1). Этот параметр был взят как основополагающий принцип классификации, так как он влияет на цели и результаты учебной работы [1].

Практикующий врач при постановке диагноза опирается не только на свой собственный опыт, но и на результаты медицинской диагностики. В современной медицине скорость развития новых методов визуализации зависит от наличия недорогих, настраиваемых и легко воспроизводимых стандартов биологических тканей, воспроизводящих среду визуализации [3]. К таким объектам относятся тканеимитирующие фантомы, они обеспечивают стандарт для оценки, характеристики или калибровки диагностической системы (рис. 2). Фантом подбирается таким образом, чтобы имитировать свойства и характеристики ткани в определенном спектральном диапазоне длин волн, характерном для того или иного медицинского оборудования (рис. 3) [4]. Дальнейший рассказ этой статьи будет посвящен именно тканеимитирующим фантомам.

Рисунок 2. Фантом мозга в качестве стандарта для калибровки УЗИ-сканера и магнитно-резонансного томографа (МРТ). Рисунок адаптирован.

Рисунок 3. Электромагнитный спектр для медицинского оборудования

Разного рода ткани и их патологии имеют большое количество разнообразных свойств, например: магнитные, акустические, рентгеновские, тепловые и др. Соответственно, под определенное свойство и нужно настраивать медицинскую технику, усиливая или ослабляя способности фантома (пропускать, поглощать и отражать излучение в том или ином диапазоне длин волн) различными добавками для лучшего качества изображения.

Многообразие фантомов для имитации отдельных свойств тканей человека

В данном разделе рассмотрим имитируемые свойства ткани и способ их имитации более подробно:

Рисунок 4. Phannie — это первый фантом для калибровки магнитно-резонансного томографа. Пластиковая сфера имеет размер головы человека и заполнена сотнями маленьких сфер, которые используются в качестве агентов, усиливающих контраст изображения.

Для имитации оптических свойств биологической ткани необходимо знать как минимум значения: показателя преломления (n), коэффициента поглощения (μ_a) и коэффициента рассеяния (μ_s). Приведу пример для нахождения коэффициента рассеяния в биологических тканях: межклеточная жидкость (вещество, окружающее рассеивающие структуры) состоит из воды с растворенными в ней солями и органическими веществами. Показатель преломления этого вещества колеблется в пределах от 1,35 до 1,37. Фибриллы или коллагеновые волокна (рассеивающие структуры) имеют более высокий показатель преломления, который колеблется от 1,4 до 1,47. А различие в показателях преломления межклеточной жидкости и структурных элементов (например коллагеновых волокон) и обусловливает рассеяние света биотканями.

Вышеперечисленные параметры косвенно характеризуют биохимические свойства, морфологию, структурные и функциональные особенности биологической ткани [10].

Также фантом должен соответствовать определенным требованиям [9]:

Как «приготовить» фантом оптических свойств биоткани?

Ингредиенты

Берем 2 яйца, взбиваем венчиком и добавляем 250 граммов сахарного песка, снова взбиваем до появления пенки. ой, простите, кажется, это был рецепт яблочной шарлотки. А что же касается «приготовления» фантомов.

С этим немного сложнее: первый вопрос, который нужно задать в начале работы с фантомами — «Что конкретно нужно имитировать?». Если ответом на этот вопрос будет «Создание капиллярной структуры для поверки оптического когерентного томографа» или «Создание все той же капиллярной структуры для измерения гемодинамики (скорости движения крови по сосудам) с помощью УЗИ сканера», то для приготовления используется двухкомпонентный силикон (желательно прозрачный, чтобы визуально контролировать эксперимент.) Он состоит из двух частей (компонентов), при смешивании которых силикон способен затвердевать при комнатной температуре. Компонент А — это текучая жидкая часть; компонент B — отвердитель (катализатор). Из силикона наиболее удобно изготавливать фантомы цилиндрической формы, которые могут имитационно смоделировать капилляры, вены и артерии (рис. 5). Отверстие для потока жидкости (крови) внутри такого фантома можно сделать, введя проволоку в процессе создания, а после отверждения удалив. Таким образом сформируется простой динамический фантом, с помощью которого уже можно проводить исследования (рис. 6).

Рисунок 5. Получение и проверка фантомов для сонной артерии. а — Сверху вниз изображены фантомы здоровой сонной артерии, артерии со стенозом A-типа и артерии со стенозом C-типа. Стеноз — это сужение просвета артерии, которое может быть обусловлено тромбом или атеросклеротической бляшкой. Стеноз A-типа — минимальный, то есть легко проходимый, с отсутствием тромбоза, имеет гладкий контур и не сопровождается кальцинозом. Стеноз C-типа — тяжелый, то есть прохождение крови по участку поражения сильно затруднено, тромб или бляшка имеет неправильный контур, кальциноз выражен. б — Анализ полученных фантомов методом ультразвуковой допплерографии для оценки изменения состояния сосуда.

Рисунок 6. Капилляроподобные фантомы из силикона

Силикон не требует соблюдения специальных условий хранения и наличия дорогостоящего оборудования. Таким фантомам необходимо придать требуемую форму и оставить на сутки для отверждения на воздухе. Но важно отметить, что время отверждения подсчитывается для конкретной температуры и в реальных условиях может отличаться в бóльшую или меньшую сторону. Главный недостаток силиконовых фантомов состоит в сложности обеспечения равномерного распределения наночастиц в вязком силиконе, что делает невозможным управление оптическими свойствами таких фантомов [4].

Более сложной структурой является тканеимитирующий фантом с заданными оптическими параметрами и геометрией имитируемого объекта (например органа).

Из концепции построения фантомов мы знаем, какие оптические характеристики свойственны для биоткани (лишь напомню: коэффициенты поглощения и рассеяния, показатель преломления). Но возникает следующий вопрос: «Какие ингредиенты нужно использовать, чтобы “приготовить” фантом?»

Жидкими рассеивающими средствами являются интралипид (intralipid) и липозин (по сути то же самое, что интралипид, но от другой компании — Liposyn N (США)) — эти вещества представляют собой жировые эмульсии, содержащие соевое масло, фосфолипиды яйца и глицерин. Основным недостатком данных веществ является то, что они не предусматривают твердое состояние. В качестве рассеивающих средств также применяют: полиакриламидный гель, альбумины, агар-агар, фибрин, эпоксидную смолу, силикон, ПВХ-пластизоль.

Поглощающие среды имитируются с помощью биологических красителей: трипанового синего, голубого красителя Эванса, индоцианинового зеленого, метиленового синего, а также черной китайской туши.

Растворителем обычно являются деионизированная вода и фосфатно-буферные изотонические соляные растворы [4], [9], [11], [12].

Смешав рассеивающие и поглощающие вещества в растворителе, получаем оптический фантом. Следующий шаг в создании — это заполнение форм, которые выполнены с использованием томографических изображений [13].

Методы изготовления

В случае создания фантома методом литья, по результатам КТ- или МРТ-сканирования имитируемого объекта (органа, ткани и т.п.) изготавливают негативные модели, в которые заливается матрикс (основа фантома) и добавляются специальные добавки и красители. Такой подход обеспечивает высокую точность имитации физических свойств ткани (рис. 7) [14].

Рисунок 7. Фантомы почки человека, изготовленные методом литья и их соответствующие ультразвуковые изображения. Материалы, которые использовались при изготовлении фантомов: силиконовый каучук, агарозный гель и полидиметилсилоксан (ПДМС). Из рисунка следует, что фантом из силиконового каучука наиболее информативен при ультразвуковом исследовании.

Многие методы визуализации применяются к сложным структурам, таким как: система кровеносных сосудов, целые органы или части тела (рис. 8). Одним из сложных объектов для воспроизведения является структура легких. Моделирование распространения света в этом органе затрудняется из-за разветвленной структуры границы раздела двух сред (воздуха и ткани) [3].

Рисунок 8. Создание фантома головы человека для дозиметрии. На первом этапе происходит сбор данных, то есть получение реальных изображений с компьютерного томографа (КТ). Второй этап представляет собой рендеринг (или отрисовку), то есть процесс получения изображения по двумерным данным с помощью компьютерной программы OsiriX. Третий этап — это расстановка дозиметров для оценки степени дозы излучения. На четвертом этапе с помощью программы Slic3r формируется код, который отправляется на 3D-принтер для изготовления физического объекта. И на заключительном этапе происходит печать фантома с помощью принтера Ninjabot FDM-200W.

Решением таких сложных задач является моделирование фантома с помощью 3D-печати. Основные материалы для изготовления подобных фантомов:

Дизайн таких фантомов ограничивается только 3D-печатной частью. Для улучшения качества возможно использование принтеров новых поколений, которые позволяют печатать материалы с различной растворимостью, или лазерного принтера с технологией спекания (Selective Laser Sintering), который не нуждается во вспомогательном материале [3], [15].

Однако стоит отметить, что не всегда можно однозначно делить фантомы на полученные литьём и 3D-печатью. Бывает, что негативная форма для литья печатается 3D-принтером.

Меган Мур, старший специалист по биологической и сельскохозяйственной инженерии Университета штата Луизиана (LSU), в течение 2018 года работала над 3D-фантомом всего тела для исследований в области лучевой терапии. Ее проект «Мари» (названный в честь Марии Кюри, Марии-Антуанетты и Мари Лаво) позволяет измерить воздействие излучения на все тело, чтобы определить наилучший угол для распределения дозы облучения перед применением лечения в реальной жизни (рис. 9). Такой метод способен помочь персонализировать лечение рака у пациентов с различными типами телосложения. Особенность проекта в том, что фантом способен наполняться водой для имитации различной полноты пациента. Фантом выполнен из биопластика, покрыт жидким латексом и фиолетовым кровельным герметиком для защиты. Трубка для измерения дозы облучения проложена от середины головы «Мари» до ее тазового дна [16].

Рисунок 9. Меган Мур и ее проект «Мари»

Проверить точность соблюдения геометрии готового фантома можно с помощью магнитно-резонансной томографии и компьютерной томографии с высоким разрешением. Оба метода обеспечивают трехмерную проверку внутренних структур.

Проверить оптические свойства фантома можно с использованием программного обеспечения, которое работает на принципах Adding-Doubling. Данный метод предполагает знание свойств отражения и пропускания для одного тонкого слоя ткани, затем эти параметры удваиваются, затем еще раз, и так до желаемой толщины ткани. И таким образом получается, что, зная параметры отражения и пропускания одного слоя и используя этот метод, удастся рассчитать данные параметры конечного продукта [3]. При расхождении оптических параметров фантома с имитирующей средой, например, более чем на 15%, рекомендуется внести изменения в рецепт.

Различные типы заболеваний нуждаются в правильном выборе метода диагностирования, например, для быстрого и эффективного обследования состояния брюшной полости используют ультразвуковое исследование, на теневом рентгене хорошо будут видны травмы костей, а с помощью МРТ возможно достоверно обнаружить опухоли, аневризмы и другие патологии сосудов. Очень долго можно перечислять и другие методы диагностики, но для каждого из них нужен «помощник-фантом» для калибровки и получения навыков при работе с ним, а также чтобы в бесстрессовой обстановке ознакомиться с возможными патологиями исследуемых объектов.

Прогресс в сфере медицинских технологий идет, и с каждым годом появляются более совершенные вещества, которые не только способны улучшить имитируемые параметры, но и сделать использование фантомов коммерчески доступным для широкого применения в клинической практике. Таким образом, специалисты рынка медицинских изделий прогнозируют увеличение продаж на хирургические фантомы и фантомы для рентгеновских систем. Связано это с ростом спроса на минимально инвазивные хирургические процедуры и на использование рентгеновских обследований в качестве основного диагностического метода.

Источник

Фантомы, симуляторы и муляжи

1. манекен для мед.помощи

2. кушетка медицинская

3. кровать функциональная

4. носилки для транспортировки

5. манекен-симулятор взрослого для отработки навыков промывания желудка

6. тренажер для катетеризации женский с комплектующими

7. манекен по уходу за пациентом Nursing Anne

8. манекен-тренажер (Оживленная Анна)

9. манекен-тренажер ребенок

10. набор моделей ран № 4

11. фантом отработки и уход за пролежнями

12. фантом-тренажер «Поперхнувшийся Чарли»

Медицинские изделия (МИ):

1. термометр медицинский

2. биксы разных размеров,

6. бумажное полотенце,

9. дозатор для жидкого мыла,

10. емкости (разнообразные) для сбора лабораторных анализов,

11. емкости для дезинфицирующих средств разные,

14. иглосъемники разнообразные,

15. комбинированные упаковки (пленка + бумага) для стерилизации,

16. комплект маркированных контейнеров (емкостей) для проведения уборки,

17. крафт-пакеты для стерилизации медицинского инструментария,

18. маски медицинские,

20. мешки для сбора обходов классов А и Б,

21. пакеты бумажные для стерилизации,

22. подушечки клеенчатые,

24. укладка антиВИЧ,

25. бумага компрессная,

27. клеенчатая шапочка или косынка,

28. клизменные наконечники,

32. перчатки медицинские (чистые и стерильные),

34. пипетки глазные,

35. пузыри для льда,

36. стеклянные глазные палочки,

37. термометры водяные,

42. впитывающие пеленки,

43. противопролежневый матрац,

44. мочеприемники разные,

45. комплекты постельного белья,

46. комплекты нательного белья,

50. комплект столовой посуды для кормления тяжелобольного пациента,

51. салфетки марлевые разные,

53. судна подкладные,

54. фартуки клеенчатые,

60. аптечка автомобильная

62. бумага крепированная

63. пакеты для стерилизации

64. индикаторы (класс 4,5)

Лекарственные средства и другие вещества (ЛС) или их имитация:

1. флаконы с физиологическим раствором и/или фурацилином, вазелин,

4. детская присыпка,

6. защитный крем (для профилактики пролежней),

7. моющие средства для проведения предстерилизационной очистки,

8. педикулициды разные,

9. различные дезинфицирующие средства* с методическими рекомендациями (*Дезинфицирующие средства – порошки или жидкости, имитирующие дезинфицирующие средства),

10. раствор азапирама, фенолфталеина для проведения проб

Медицинская документация (МД):

1. журнал контроля работы стерилизаторов воздушного, парового (автоклава) (форма №257/у),

2. журнал Учета качества предстерилизационной обработки (форма 336/у),

3. листы назначений,

5. температурный лист (форма № 004/у).

Адрес места проведения занятий:

1. Центр отработки практических навыков и умений, 3 учебный корпус Тюменского ГМУ, г. Тюмень, ул. Одесская, 50

ДОЛЖНОСТНАЯ ИНСТРУКЦИЯ

Младшей медицинской сестры по уходу за больными

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Должностная инструкция (далее – Инструкция) разработана в соответствии с профессиональным стандартом «Младший медицинский персонал», утвержденным приказом Минтруда России от 12.01.2016 № 2 н «Об утверждении профессионального стандарта “Младший медицинский персонал”».

1.2. Настоящая Инструкция определяет функциональные обязанности, критерии оценки результата профессиональной деятельности, права и обязанности младшей медицинской сестры по уходу за больными

1.3. На должность назначается лицо:

имеющее образование не ниже среднего общего, прошедшее курс профессионального обучения по должности «младшая медицинская сестра по уходу за больными»; имеющее среднее профессиональное образование по профессии «младшая

медицинская сестра по уходу за больными»;

освоившее в рамках среднего профессионального образования по специальностям «сестринское дело», «лечебное дело», «акушерское дело» профессиональный модуль «Выполнение работ по профессии “младшая медицинская сестра по уходу за больными”» и получившее свидетельство о профессии рабочего, должности служащего установленного образца.

1.4. Основной целью профессиональной деятельности младшей медицинской сестры по уходу за больными является создание благоприятных и комфортных условий пребывания пациента в медицинской организации.

1.5. Трудовой функцией младшей медицинской сестры по уходу за больными является профессиональный уход за пациентом.

1.6. Оценка качества деятельности младшей медицинской сестры по уходу за больными производится в соответствии с критериями, утвержденными настоящей Инструкцией, и учитывается при расчете размера заработной платы в соответствии с Положением об оплате труда

Источник