مدل های قفسه سینه با چاپ سه بعدی واقعی برای آموزش جراحی


در MEDICA 2022، NewsMedical با Heike و Thorsten Walles، از بنیانگذاران MD2B LifeScience، که مدل های واقع گرایانه قفسه سینه را برای آموزش اعمال جراحی و ایمپلنت ارائه می دهد، صحبت کرد. این مدل‌های پرینت سه‌بعدی می‌توانند با دنده‌های قابل تعویض که رفتار استخوان‌های واقعی انسان را تکرار می‌کنند، نحوه آموزش را متحول کنند.

لطفا خودتان و سوابق حرفه ای خود را معرفی کنید؟

هایکه والز (HW): اسم من هایکه والز است. من یک زیست شناس هستم و 25 سال در زمینه مهندسی بافت کار کرده ام. من تجربه زیادی در مورد اینکه چگونه می توانید مواد را با سلول ها ترکیب کنید تا مدل های خاص بافت ایجاد کنید، دارم.

تورستن والز (TW): نام من تورستن والز است. من یک جراح متخصص در جراحی قفسه سینه هستم و استاد جراحی قفسه سینه در دانشگاه ماگدبورگ هستم که در آنجا پزشکان جوان را آموزش می دهم. من همچنین در برنامه های آموزشی با انجمن ملی جراحی قفسه سینه شرکت دارم.

MD2B LifeScience از دانشگاه ماگدبورگ است که در حال ایجاد مدل‌های پرینت سه بعدی قفسه سینه برای آموزش پزشکی و برنامه‌ریزی جراحی است. چه چیزی شما را ترغیب کرد که یک راه حل مدل سازی قفسه سینه را دنبال کنید؟

TW: با یک جراحی رباتیک شروع شد. وقتی ما از رباتیک استفاده می کنیم، روش های جراحی بسیار استاندارد هستند، اما من می خواستم یک رویکرد غیر استاندارد برای یک تومور نادر انجام دهم و این مشکل را داشتم که چگونه می توانم تنظیمات رباتیک را برای بیمارم تنظیم کنم. در آن مرحله، آرزو داشتم که نوعی وسیله آموزشی وجود داشته باشد که فقط کمی با نحوه برنامه ریزی جراحی بازی کند، اما متأسفانه وجود نداشت. بنابراین من بدون آموزش عمل جراحی را انجام دادم و همه چیز خوب پیش رفت، اما این ایده از جایی شروع شد که همه چیز شروع شد.

اعتبار تصویر: MD2B LifeScience

من از گروه مهندسی دانشگاه خود پرسیدم که آیا می توان مدل های سه بعدی قفسه سینه تولید کرد یا خیر، و مهندسان به من گفتند که می توانند این کار را انجام دهند.

روند توسعه مدل‌های قفسه سینه شما چگونه بود و از زمان ایده‌های اولیه شما چگونه تکامل یافته‌اند؟

TW: معلوم شد که از نظر فنی چالش‌هایی وجود دارد که مهندسان باید حل می‌کردند، که آنها این کار را انجام دادند، و سپس این ایده ادامه یافت، بنابراین تصمیم گرفتیم الگویی برای آموزش پزشکان جوان و حتی متخصصانی مانند من برای جراحی‌های پیچیده ایجاد کنیم.

ما ایده خود را در سپتامبر 2021 به یک کنگره ملی پزشکی معرفی کردیم و سپس سایر پزشکان ایده های دیگری داشتند. سپس برخی از نمایندگان صنعتی خاطرنشان کردند: خوب شما سینه دارید و استخوان های سینه را دارید. این برای ایمپلنت های ما مفید است. آنها متوجه شدند که می توانند از این مدل ها برای آموزش کاشت ایمپلنت یا اصلاح ایمپلنت استفاده کنند. و بنابراین این ایده به رشد خود ادامه داد.

اعتبار تصویر: بیمارستان دانشگاه ماگدبورگ

HW: در حال حاضر برای بسیاری از آموزش های جراحی از حیوانات استفاده می شود. اگر از رشته مهندسی بافت می آیید، در ایجاد جایگزین هایی برای مدل های حیوانی که کارکردهای مشابهی دارند، تجربه دارید. بنابراین در توسعه جدید خود، این هدف را اجرا می کنیم. اول، ما یک کپی واقع گرایانه از قفسه سینه انسان داریم که جراحان می توانند با آن آموزش ببینند، و ثانیاً، می توانیم بافت های مصنوعی زیستی انسانی، به عنوان مثال تومورهای ریه را وارد کنیم.

برای مداخلات هدایت‌شده با تصویر، دانشگاه و صنعت در حال توسعه الکترودها و سایر دستگاه‌ها برای عملیات قفسه سینه هستند. بسیاری از این دستگاه ها باید در زمینه MRT ها قابل استفاده باشند. بنابراین ما مواد خود را اصلاح کردیم تا بتوانید تحت MRT از آن استفاده کنید.

با ایده های بیشتر از سوی سهامداران و شرکای علمی ما، ما به توسعه محصول و شرکت خود ادامه می دهیم. در MEDICA توسعه ما قبلاً برای نمایندگان مختلف دانشگاه و صنعت جذاب بود.

مواد مورد استفاده در مدل های قفسه سینه چیست؟

HW: ما واقعاً روی مواد تمرکز می کنیم تا دنده های مدل رفتار فیزیولوژیکی دنده های انسان را داشته باشند. به همین دلیل است که صنعت می تواند ایمپلنت های خود را با آن بهینه سازی کند، زیرا آنها دقیقاً مانند استخوان های انسان می شکنند و عمل می کنند. برای اهداف آموزشی، کار با یک مدل استاندارد بسیار ارزان‌تر است، اما اگر کسی به یک مدل قفسه سینه فردی خاص برای بیمار علاقه‌مند باشد، می‌تواند از داده‌های CT ایجاد کند.

اعتبار تصویر: بیمارستان دانشگاه ماگدبورگ

ما برای مواد ثبت اختراع ثبت کرده ایم. ساختارهای استخوانی از پلیمرهای اصلاح شده تولید می شوند. بافت های مصنوعی زیستی انسان بر اساس ترکیبات کلاژن هستند.

چرا به طور خاص نیاز به مدل های بهتر قفسه سینه وجود دارد؟

TW: در جراحی های کم تهاجمی قفسه سینه، بیمار به پهلو خوابیده است. متخصص بیهوشی که از بیمار مراقبت می کند، ریه بالایی را مسدود می کند تا باد کند و فرو بریزد. در نتیجه، حفره ای بین دیواره قفسه سینه و ریه فرو ریخته ایجاد می شود. جراح با وسایل خود به داخل این فضا می رود و برای انجام عمل هر کاری که باید انجام دهد انجام می دهد. گاهی اوقات، او مجبور است ریه را از پشت به جلو بچرخاند تا به سمت خلفی یا برعکس برسد.

اعتبار تصویر: بیمارستان دانشگاه ماگدبورگ

چالش انجام این مانورهای عملی در فضای محدود حفره قفسه سینه است. مدل‌های تمرینی مختلفی برای انجام عمل‌های حداقل تهاجمی لگن و شکم وجود دارد. در مقایسه با وضعیت واقعی قفسه سینه، این مدل‌ها آزادی زیادی را برای انجام عمل می‌دهند.

HW: ما مدل های آموزشی خود را با یک لایه بافت نرم که ایجاد کرده ایم می پوشانیم تا نتوانید داخل آن را ببینید. پزشکان کارآموز واقعا باید یاد بگیرند که چگونه به قفسه سینه دسترسی داشته باشند و برای احساس کردن دنده ها آموزش ببینند. برای ایجاد شرایط عملیاتی واقع بینانه، به عنوان مثال، اعضای حیوانات را می توان در مدل آموزشی ما قرار داد. اندام ها همچنین می توانند پرفیوژن و تهویه شوند.

فایده پرینت سه بعدی دنده چیست؟

HW: رویکرد تولید افزودنی ما امکان تقلید آناتومیکی صحیح از ساختار تشریحی دنده ها را با نقشه برداری از دو قسمت قشر مغز و حفره مغز برای اولین بار فراهم می کند. علاوه بر این، یک دنده یک استخوان منحنی هماهنگ با سطح مقطع بیضی شکل نیست، بلکه چندین بار در مسیر آناتومیکی شکل خود را تغییر می دهد.

چندین شرکت مراقبت‌های بهداشتی که ایمپلنت‌هایی را برای فیکس کردن مجدد دنده‌ها عرضه می‌کنند، مدل‌های اولیه ما را آزمایش کرده‌اند و شروع به استفاده از آنها برای آموزش پزشکان و کاربران پزشکی در مورد نحوه اعمال ایمپلنت‌های خود کرده‌اند.

بعد از آموزش جراحی یا ایمپلنت، اگر دنده ای شکسته شود، می توانیم آن را به راحتی تعویض کنیم و در صورت لزوم دوباره در موقعیت دیگری شکسته می شود.

چگونه این مدل ها به کاهش نیاز به حیوانات در آموزش جراحی کمک می کنند؟

TW: نمایش آناتومیکی دقیق اسکلت قفسه سینه انسان نسبت به بسیاری از مدل های حیوانی تثبیت شده، محیط آموزشی واقعی تری را ارائه می دهد. اندام های حیوانی تازه یا تجاری موجود را می توان برای تصویری واقعی از مراحل جراحی احشایی استفاده کرد، اما در هر صورت، این مدل نیاز به حیوانات آزمایشگاهی را کاهش می دهد. هیچ مکان خاصی برای استفاده از مدل های آموزشی ما لازم نیست. به این ترتیب می توان از هر دفتر یا ایستگاه کاری سمینار استند آموزشی ساخت.

اعتبار تصویر: بیمارستان دانشگاه ماگدبورگ

ما شروع به استفاده از مدل خود برای آموزش دانشجویان کردیم زیرا هر پزشک جوانی باید قرار دادن لوله سینه را یاد بگیرد. در مقایسه با تلاش برای گرفتن لاشه حیوان از کشتارگاه، سازماندهی و رسیدگی به مدل ما بسیار ساده تر است.

چرا نمایش مدل های شما در MRI و CT مهم است؟

TW: این ویژگی برای جراحان ضروری نیست، اما در نظر داریم که می توانیم از مدل خود برای آموزش رادیولوژیست های مداخله ای استفاده کنیم. به عنوان مثال، مداخلات کم تهاجمی در قفسه سینه، مانند بیوپسی ندول از راه پوست یا ابلیشن با فرکانس رادیویی، می تواند آموزش ببیند.

نمایشگاه‌های تجاری مانند MEDICA چقدر برای ترویج نوآوری‌های جدید مانند خودتان مهم هستند؟

HW: برای ما به عنوان یک اسپین آف کوچک و جوان، واقعاً بسیار مهم بود. ما می‌خواستیم بفهمیم که آیا توسعه ما برای گروه‌های کاربری جذاب است یا خیر، و برای انجام این کار، فکر می‌کنم داشتن چنین سرمایه‌گذاری‌هایی بسیار مهم است.

TW: ما هنوز در ابتدای توسعه هستیم و می توانیم مسیرهای مختلفی را طی کنیم. به عنوان یک استارت آپ کوچک، باید تصمیم بگیریم که چه چیزی منطقی تر است و قدم بعدی چیست. در MEDICA ما از متخصصان، مشتریان بالقوه آینده یا سایر دانشگاهیان بازخورد دریافت می کنیم. MEDICA به ما کمک می‌کند تا درک کنیم که بازار چه می‌خواهد.

اعتبار تصویر: MD2B LifeScience

HW: این واقعاً فوق العاده است که کشف کنید ایده شما مرتبط است.

آیا گام های روشن و فوری بعدی وجود دارد که برای بهبود مدل های فعلی خود انجام خواهید داد؟

HW: ما بر نهایی کردن پوشش بافت نرم تمرکز خواهیم کرد. در مرحله بعد، ما باید مدل هایی را برای اندام های احشایی در قفسه سینه پیاده سازی کنیم.

TW: آیا این قفسه سینه و خود قفسه سینه است که برای اکثر مردم جالب است؟ یا باید تلاش بیشتری کنیم تا ایده ای برای اندام های داخلی مثل قلب و ریه ها داشته باشیم؟ آیا گرفتن اعضای بدن از حیوانات ذبح شده کافی است یا مردم به اندام های مصنوعی ساخته شده از سیلیکون، پلاستیک و غیره نیاز دارند؟ در حال حاضر محصولاتی در بازار وجود دارد، اما ما این ایده را داریم که هپتیک اندام‌ها را به تصویر بکشیم تا در طول آموزش و مداخلات، تجربه‌ای واقع بینانه به کاربر بدهیم. بنابراین سؤال این است: چقدر می‌توانیم با فناوری‌های مصنوعی که در حال حاضر در دست داریم، نزدیک شویم؟

درباره هایک والز و تورستن والز

هایکه والز، Ph.D. متولد 1962 در آلمان. 1982 – 1988 در دانشگاه Justus-Liebig-Giessen آلمان در رشته زیست شناسی تحصیل کرد. 1989 – 1994 پایان نامه دکترا در دانشگاه لودویگ-ماکسیمیلیانس در مونیخ 1999 – 2003 پسا دکتری و استاد جوان در لایبنیتز-تحقیق-آزمایشگاه های بیوتکنولوژی و اندام های مصنوعی (LEBAO)، دانشکده پزشکی هانوفر، هانوفر. 2004 – 2012 رئیس بخش سیستم های سلولی، موسسه مهندسی رابط و بیوتکنولوژی فراونهوفر (IGB)، اشتوتگارت. 2009 – 2018 استاد تمام مهندسی بافت و پزشکی بازساختی، دانشگاه جولیوس-ماکسیمیلیانس، وورزبورگ. 2014-2018 رئیس مرکز ترجمه فراونهوفر برای درمان‌های ترمیمی در انکولوژی و بیماری‌های اسکلتی عضلانی، وورزبورگ. از سال 2018، رئیس بخش مهندسی بافت مرکزی، دانشگاه Otto-von-Guericke، ماگدبورگ، آلمان. 2011 یکی از بنیانگذاران TissUse GmbH (برلین). 2022 یکی از بنیانگذاران MD2B LifeSciences GmbH (Magdeburg).

تورستن والز، MD FETCS. متولد 1972 در آلمان. 1993-2000 در دانشکده پزشکی هانوفر در رشته پزشکی تحصیل کرد. 1997-1998 اقامت پژوهشی در دانشگاه جانز هاپکینز (بالتیمور، ایالات متحده). 2000-2009 آموزش بالینی در جراحی قلب، قفسه سینه و عروق و همچنین جراحی عمومی. 2009 فوق تخصص جراحی قفسه سینه. از سال 2017 استاد جراحی قفسه سینه و رئیس خدمات جراحی قفسه سینه در بیمارستان دانشگاه ماگدبورگ. تمرکز: جراحی انکولوژیک، جراحی کم تهاجمی قفسه سینه شامل جراحی با کمک ربات، جراحی قفسه سینه کودکان، تروماتولوژی قفسه سینه. 2011 یکی از بنیانگذاران TissUse Gmbh (برلین). 2022 یکی از بنیانگذاران MD2B LifeSciences GmbH (Magdeburg).



منبع