Desarrollo y validación de modelos de simulación anatómicos para entrenamiento médico

Abstract

La simulación médica es una herramienta importante en el aprendizaje clínico. Los simuladores presentan un alto costo y un bajo nivel de realismo. En este proyecto proponemos el desarrollo de un nuevo material de imitación de tejidos a partir de un copolímero termoplástico conocido como SEEPS(estireno-etileno-etileno-propileno-estireno) al que se ha modificado y estudiado sus propiedades. El trabajo consta de 2 partes: En la primera parte, se describe el desarrollo experimental del material(Polygel) y los métodos utilizados para medir sus propiedades mecánicas y acústicas. En la segunda parte proponemos el desarrollo de simuladores mediante técnicas de moldeo y fabricación aditiva con impresión 3D. Se han desarrollado 3 simuladores: uno para el entrenamiento de la colocación de Catéteres Centrales de Inserción Periférica(PICC), otro para procedimientos intervencionistas de columna cervical y para el entrenamiento de técnicas de endoscopia. Además, se ha realizado la validación inicial de cada simulador. Los participantes consideran que el simulador de PICC permite una imagen ecográfica ideal y un entrenamiento adecuado. El simulador de columna cervical ha permitido el entrenamiento de técnicas de intervencionismo por ultrasonido y fluoroscopia de columna cervical, con una validación aparente aceptable. Finalmente, hemos realizado la validación aparente, de contenido y concurrente del simulador de endoscopia superior; encontrando diferencias significativas entre expertos y novatos durante el estudio. En conclusión, hemos desarrollado un material de imitación de tejidos cuyas propiedades mecánicas y acústicas son controlables y permite el desarrollo de simuladores mediante técnicas de moldeo y fabricación aditiva con impresión 3D.

Medical simulation is an important tool in clinical learning. The existing simulators come at high cost and show a low level of realism. In this project, we propose to develop a new living tissue-imitating material, manufactured from a modified thermoplastic copolymer SEEPS (styrene-ethylene-ethylene-propylene-styrene), the properties of which have been studied. The thesis consists of 2 parts. In the first part, the experimental development of the material(Polygel) and the methods used to measure its mechanical and acoustic properties are described. In the second part, we propose to develop simulators with the use of molding techniques and additive manufacturing with 3D printing. Three simulators have been developed: the first one is designed for training the placement of a peripherally inserted central catheter (PICC), another one - for interventional procedures on the cervical spine, and the last one - for the training in endoscopic techniques. Moreover, the initial validation of each simulator has been performed. The participants admit, that the PICC simulator allows to get an ideal ultrasound image and provide an adequate training. The cervical spine simulator has allowed to practice in ultrasound-guided and fluoroscopy interventional techniques on the cervical spine with acceptable apparent validation. Finally, for the endoscopy simulator, we have achieved the apparent, content and concurrent validation. A significant difference between experts and novices has been observed in this study. We conclude, that we have developed a tissue-imitating material, the mechanical and acoustic properties of which are controllable and allow to develop the simulators through the application of molding techniques and additive manufacturing with 3D printing.