Тренажеры для обучения лапароскопии и проведения хирургических операций открытого типа Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК. 616

В.М. Иванов, С.В. Стрелков, О.Е. Пискун, С.А Варзин

ТРЕНАЖЕРЫ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ЛАПАРОСКОПИИ И ПРОВЕДЕНИЯ ХИРУРГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ОТКРЫТОГО ТИПА4

Медицинский факультет, Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербургский государственный политехнический

университет, Россия

Введение

Современный мир — эпоха развития высокотехнологичной медицины, время, когда к качеству медицинских услуг предъявляются все более высокие требования. Руководствуясь исключительно классической системой клинического медицинского образования невозможно в полной мере решить проблему качественной практической подготовки врача. Вышеупомянутая система обладает массой ограничений, в частности — морально-этическими, законодательными и др. Также в ней, по большей части, отсутствует обратная связь с педагогом. Итак, возникает потребность в некоторой дополнительной системе — той, которая позволит создать условия для развития у обучающихся широкого спектра компетенций и прочно закрепленных практических навыков без риска нанесения вреда пациенту. В первую очередь, имеется ввиду развитие способности быстрого принятия решений и безупречного выполнения ряда манипуляций или вмешательств, особенно при неотложных состояниях. В качестве подобного рода системы может выступать комплекс или комплексы тренажеров по хирургическим операциям. Обучающийся хирург, таким образом, приобретает мощный инструментарий и практику, сравнимую с реальной практикой проведения операций. Рассмотрим наиболее известные зарубежные и Российские разработки.

4 V.M. Ivanov, S.V. Strelkov, O.E. Piskun, S.A.Varzin Trainers Laparoscopy аnd surgical operations OPEN TYPE. Medical Faculty of St. Petersburg State University, St. Petersburg State Polytechnical University, Russia

Зарубежные разработки SimSurgery (Норвегия)

Рис. 1. Тренажер SimSurgery

Виртуальный тренажер SimSurgery (рис. 1.) предназначен для отработки практических навыков как начинающими, так и опытными эндохирургами, является одним из самых совершенных в мире симуляторов для тренинга в эндохирургии. Это совместная разработка хирургов Rikshospitalet (Норвежская Национальная университетская клиника, Осло) и Норвежской софтверной компанией Mobile Media AG. Также тренажер позволяет отрабатывать навыки эндохирургии и роботологии Da Vinci.

Тренажер включает в себя 25 различных упражнений для тренировки различных навыков для проведения лапароскопических операций. Процесс обучения разделен на два этапа: сначала студенту демонстрируется видео -ролик реальной операции и потом предлагается повторить фрагмент на тренажере LapSim (Швеция).

Рис. 2. Два вида тренажера ЬарБт

Тренажер LapSim также как SimSurgery предназаначен для тренировки проведения лапароскопических операций. В отличие от своего аналога LapSim имеет более совершенную аппаратную часть и более точно имитирует работу с лапароскопическими инструментами. Необходимо отметить, что манипуляторы этого тренажера имеют тактильную отдачу. LapSim предлагает 13 различных упражнений, которые включают в себя: управление камерой, разрезание, наложение швов, введение катетера и т.д. ЬнрУЯ (США)

Рис. 3. Тренажер ЬарУЯ

ЬарУЯ — ещё один тренажер для проведения лапароскопических операций. Разработчики сделали сильный упор на интерфейсе пользователя и самом процессе обучения. Например, в симуляторе происходит оценка уровня подготовки и прогресса, настройка степени сложности и создание индивидуальных программ обучения. ЬарУЯ также оснащен высокочувствительной системой передачи тактильной отдачи.

Российские разработки Яи81ш

Из российских разработок наиболее известен аппаратно-программный комплекс «Виртуальный хирург», который включает в себя три симулятора: лапароскопической хирургии — Ки81ш (Рис. 4.), эндоваскулярной, и хирургии с открытым операционным полем, который сейчас находится в разработке. Этот комплекс разработан на базе «Самарского государственного медицинского университета» совместно с компанией ООО «Лидер». Данный тренажер позволяет обучать базовым навыкам проведения операций и включает в себя

Рис. 4. Лапароскопический симулятор Ки&ш

манипуляторы оригинальной разработки, имитирующих вид и ощущение при работе с лапароскопическими инструментами и камерой. Тренажёр включает в себя 5 программ обучения: отработка базовых навыков лапароскопии, базовые процедуры, герниопластика, лапароскопическая ревизия брюшной полости и лапароскопическая холицистэктомия.

Разработка тренажера для проведения открытых операций на базе СПбгПУ

Создание собственных Российских разработок является актуальной задачей, особенно сейчас, когда министерство промышленности и торговли РФ начинает переходить на импортозамещение. В связи с этим есть потребность в разработке тренажеров которые по функционалу будут не только замещать, но и по возможности превосходить зарубежные аналоги. Проблема

В данный момент огромное распространение получили закрытые лапароскопические операции. Таким образом, программа обучения и разработки тренажеров сейчас сфокусированы на лапароскопии, а обучение навыкам открытых операций отложено на второй план. Однако в некоторых случаях, когда высок риск осложнений или в момент, когда не доступно оборудование для лапароскопии возникает необходимость в проведении операции открытого типа. В результате того, что программа обучения хирургов сосредоточена на лапароскопии, многие выпускники медицинских вузов не могут на должном уровне провести традиционную операцию открытого типа. На базе этой проблемы, на кафедре «Инженерная графика и дизайн» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета была инициирована разработка тренажера для открытых операций совместно с кафедрой хирургии СПбГУ Основной фокус был сосредоточен на создании системы визуализации. Данная система должна реалистично и анатомически точно отображать процесс операции и физические взаимодействия, не только визуально, но и тактильно. На данный момент идет активная разработка прототипа на базе операции по удалению аппендицита (Рис.5).

Важным моментом разработки тренажера для открытых операций является использование специализированного аппаратного интерфейса, с помощью которого можно имитировать работу с хирургическими инструментами и передавать тактильную отдачу, во время взаимодействия с тканями. Для решения этой задачи был выбран высокоточный тактильный 3d манипулятор Novint Falcon (Рис.6.).

Рис.5. Визуализация в реальном времени фрагмента

операции по удалению аппендицита

Рис.6. Устройство тактильной отдачи Novint Falcon

Данное устройство позволяет точно моделировать физическую отдачу при взаимодействии с виртуальным объектами, которые имеют различный тип поверхности. Одним из важных преимуществ устройства является возможность разработки сменных наконечников, что позволяет подключать к устройству различные медицинские инструменты (Рис.7.). Кроме того, такой подход дает возможность существенно снизить себестоимость разработки и сделать будущий тренажер намного доступнее по сравнению с аналогами. В итоге было разработано специализированное программное обеспечение для тесной связи с системой визуализации. (Рис.8.)

Рис.7. Пример разработанного медицинского наконечника

Рис.8. Использование тактильного устройства для взаимодействия с виртуальной операционной

726

Для построения обучающей программы было решено выявить основные стадии операции и разделить процесс обучения на базе этих стадий, например: перевязка брыжеечки, наложение кисетного шва (рис.9), отсечение червеобразного отростка (рис.10) и т.д. У каждой стадии есть несколько вариантов действий хирурга, например, при развитии кровотечения или иного осложнения.

Рис.9. Отсечение червеобразного отростка

В дальнейшем планируется на базе этого прототипа создать систему разработки тренажеров для операций на различных органах брюшной полости, что должно помочь в решении проблемы обучения хирургов проведению традиционных операций открытого типа.

Литература

1. Г.П. Котельников и др. // Виртуальные технологии в медицине. 2013. №2

(10). С.12-16.

2. Martin JA , Regehr G, Reznick RK, et al. An objective structured assessment of technical skill for surgical residents / Presented at the annual meeting of the Society for Surgery of the Alimentary Tract; May 1995; San Diego, Calif.

3. Martin JA, Regehr G, Reznick R, MacRae H, Murnaghan J, Hutchison C, Brown M. Objective structured assessment of technical skill (OSATS) for surgical residents // Br J Surg 1997; 84:273-278.

УДК. 616

Варзин С.А., Шишкин А.Н., Ивлев В.В.

ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ НЕКОТОРЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ ОСТРОМ ПАНКРЕАТИТЕ5

Медицинский факультет Санкт-Петербургского государственного

университета, Россия

В настоящее время для определения тяжести состояния и прогноза дальнейшего течения острого деструктивного панкреатита (ОДП) в соответствии с рекомендациями, принятыми в Атланте (2002.) используютя ряд оценочных шкал: Ranson, APACHE I, II, III и другие [1]. Зачастую применение всех шкал в совокупности приводит лишь к путанице клинициста, а оценка по одной или двум шкалам является малоинформативной, т. к. каждая из них в отдельности имеет довольно низкую чувствительность. Поэтому чаще всего вместо них, врачи пользуются лишь рядом лабораторных показателей.

Целью исследования было оценить, какие из лабораторных показателей могут иметь диагностическую и прогностическую ценность при обследовании больных острым деструктивным панкреатитом.

Нами было обследовано 179 больных, пролеченных в период с 2000 по 2010 годы. Отмечено, что 83% больных поступили в стационар с явлениями гипергликемии, обусловленной различными состояниями. Все больные были разделены по варианту выявленного гипергликемического нарушения: с

5 Varzim S.A., Shishkin A.N., Ivlev VV, Prognosticheskaya value of laboratory parameters in necrotizing pancreatitis, Medical Faculty of St. Petersburg State University, Russia