В современном мире ультразвуковая диа­гностика является неотъемлемой частью практической деятельности большин­ства врачей хирургического профиля. Ультразву­ковое исследование используется не только для диагностики различных заболеваний, но и при выполнении инвазивных вмешательств, таких как пункция сосудов, биопсия тканей, осущест­вление доступа при оперативных вмешатель­ствах. В этой статье мы подробно расскажем о новой модели тренажёра для пункции полостной системы почки под ультразвуковым контролем.

Пункция под УЗ-контролем является одним из базовых навыков для врача-уролога. Она приме­няется при различных заболеваниях органов мо­чеполовой системы, в том числе при чрескожной нефростомии — установке дренажа в полостную систему почки при мочекаменной болезни, онко­логических заболеваниях, стриктурах мочеточни­ка и других состояниях, нарушающих отток мочи из почки [1].Также пункция чашечно-лоханочной системы является первым этапом перкутанной нефролитотрипсии [2]. Обучение на живом паци­енте, с точки зрения закона и этики, — вопрос не­однозначный. Большую часть процесса обучения можно и нужно проводить не на пациенте, а на обучающей модели. По данным исследований, практика на тренажёрах сокращает кривую обу­чения и помогает в планировании и подготовке к оперативному вмешательству [3].В распоря­жении уролога на сегодняшний день имеется обширный ряд обучающих моделей, к которым относятся виртуальные тренажёры, тренажёры- модели на животных, тренажёры-модели на тру­пах, небиологические тренажёры — полимерные модели. Однако у каждого тренажёра есть как достоинства, так и недостатки. Большинство мо­делей, представленных на рынке, имеют такие недостатки, как непродолжительный срок экс­плуатации и низкая износостойкость [4]. Органы животных и существующие системы тренажёров плохо воспроизводят детальную морфологию и физические свойства человеческих органов [5]. Современные модели из полимерных матери­алов отличаются высокой стоимостью (от 200 тысяч рублей), требуют специальные условия хранения (в холодильнике), а также обладают не­продолжительным сроком хранения (до 6 меся­цев, а при активном использовании — до 7 дней).

Цель исследования. Целью нашей работы является разработка такой модели тренажёра, которая будет реалистично воспроизводить УЗ- картину почки и её полостной системы и будет доступна по цене и условиям эксплуатации прак­тически для любой клиники и университета.

Разработка модели тренажёра для пункции полостной системы почки проходила в несколько этапов.

Первый этап — выбор материалов для соз­дания модели. Наиболее схожими с человече­ским телом акустическими характеристиками обладают композиции на основе желатина, так как они являются составляющей многих органи­ческих тканей. Белок, входящий в состав жела­тина, полностью денатурирован, что позволяет использовать его в качестве студнеобразующего материала. Глицерин — органическое соедине­ние, простейший представитель трёхатомных спиртов, представляет собой вязкую прозрач­ную жидкость со сладким вкусом, он абсолют­но нетоксичен. Для имитации кожного покрова тренажёра используется двухкомпонентный си­ликон. Благодаря своим особым свойствам, си­ликоны находят самое широкое применение — от медицинской техники до упаковки пищевых продуктов.

Второй этап — исследование скорости звука в композиции. Одна из основных харак­теристик УЗ-тренажёра — это идентичность эхогенности модели и реального объекта [6]. Ограниченное количество полимеров затруд­няет получение качественного отклика на УЗ- воздействие. Наиболее перспективны мате­риалы на основе животных белков, одним из которых является желатин. Для оценки влияния жидкости на скорость проведения звука в ком­позициях была изготовлена ячейка, которая за­полнялась композициями на основе желатина и глицерина. После окончания процесса желатинизации проводили измерения скорости звука в полученных образцах.

Были изготовлены три образца с различным содержанием желатина и воды (табл. 1).

Установлено, что на скорость прохождения звука влияет только сплошная среда, которой яв­ляется высокомолекулярное соединение (жела­тин) (рис. 1).

Мы разработали модель тренажёра для пунк­ции полостной системы почки под УЗ-контролем с реалистичными анатомическими структурами, физическими и акустическими свойствами, мак­симально приближёнными к естественным. В качестве полимерной основы нашей модели ис­пользована композиция из желатина и глицери­на в безводной среде. Это позволило увеличить продолжительность срока хранения и повысить износостойкость модели [6]. Материал модели имеет плотность, аналогичную плотности тканей человека (примерно 10 ед. Шор А). Разработанныи тренажер может применяться для трениров­ки как студентов, так и молодых врачей-специалистов на этапе освоения навыка пункции.

Созданная модель тренажёра для пункции практически идентична полостной системе почки человека [1]. Тренажёр позволяет выполнить более 300 пункций и имеет срок хранения более 1 года при условии хранения при комнатной температуре.

Тестирование созданной модели тренажёра происходило на базе отделения урологии № 2 Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. И.П. Павлова. С целью оценки пригодности тренажёра для об­учения навыку пункции под ультразвуковым кон­тролем восемнадцати врачам были предложены для заполнения опросники на основе шкалы Ликерта (табл. 4). Результаты опроса докторов пред­ставлены на рисунке 8.

Пункция полостной системы почки является неотъемлемой частью чрескожной нефростомии и перкутанной нефролитотрипсии. Было разра­ботано немало тренажёров для отработки дан­ного навыка у врачей. Например, ранее исполь­зовались свиные почки, которые были покрыты тканями, имитирующими ткани тела человека. Такие тренажёры относительно недороги и по­зволяют отработать навыки, необходимые при чрескожной нефролитотрипсии, такие как пунк­ция и бужирование пункционного хода [5]. Одна­ко они имеют ряд недостатков, такие как непро­должительный срок хранения и невозможность выполнить 2 и более манипуляций, а анатомия почек животных отличается от анатомии чело­веческой почки [7, 8]. Также разработаны про­граммы виртуальной реальности для отработки различных хирургических навыков. В частности, PERC Mentor™ (Simbionix; Lod, Israel) - тренажёр виртуальной реальности, разработанный специ­ально для обучения чрескожной пункции полост­ной системы почки [9]. Была проведена сравни­тельная оценка эффективности VR-тренажера и практики на живых свиньях. Исследование по­казало, что, несмотря на высокую эффективность этих методов, оба варианта являются дорогостоя­щими. В условиях практики на живых свиньях это расходы на медикаменты, ветеринара, наличие вивария и т.п. С другой стороны, приобретение тренажёра PERC Mentor (более 100,000$) плюс затраты на расходные материалы и обслужива­ние тренажёра (рис. 9) [10].

Разработанный нами тренажёр может быть использован для обучения молодых специ­алистов. Кроме того, возможно использование тренажёра для оценки практических и теорети­ческих навыков выпускников в рамках аккредитиации. Использование тренажёра для постоян­ного повышения квалификации специалистов и при планировании оперативного вмешательства у конкретного пациента позволит повысить эф­фективность операции и её безопасность.