Kujutage ette, et teil on kaks õhupalli. Üks on täidetud veega ja teine õhuga. Need tunduvad ühesugused, kuid kui neid peale suruda, tunnevad kõik end väga erinevalt. Nii tunnevad elundid arsti poole. Kui patsient vajab nõela biopsiat või sapipõie äravoolu või lülisamba kortisooni süstimist või venoosset kateetrit, peab nõela sisestav arst suutma tunda nõrgeneva nõela survet ja rõhu vabanemist, ja lõpuks torgatakse iga järgnev kude.
"Kudede iseloom annab teile jõulist tagasisidet ja teie aju saab selle välja ning saab seda kasutada paljude erinevate asjade tõlgendamiseks, " ütleb Penn State'i kirurgia ja radioloogia professor David Han. "Kui olete puudutanud palju maksa ja olete puutunud palju põrna, saate mõnikord suletud silmadega öelda, kumb on."
Kuid see pole tegelikult lihtne. Viimase 30 või enama aasta uuringud on näidanud, et tsentraalse veenide kateteriseerimisel on komplikatsioonide määr vahemikus 5 kuni 21 protsenti, ja väljalangemine on infektsioon või suurenenud haigla aeg ja kulud, või isegi surm. Kogenud arstid saavad seda palju paremini, osaliselt seetõttu, et see nõuab palju harjutamist. (Paljudel juhtudel aitab ultraheli juhendamine, kuid isegi visuaalse näpuga on lihtne liikuda natuke liiga kaugele ja valesse koesse.)
Kuidas medõpilased seda tehnikat õpivad? Mõnel juhul annab teatud kudede meenutamiseks ehitatud mannekeen tagasisidet, kuid sagedamini jälgivad õpilased kogenud arsti ja seejärel proovivad seda. "Mul on selles väga hea olla, " ütleb Han. "Nii et mul on keegi mu kõrval seismas, kes soovib seda õppida, ja ma nõjatusin neile üle õla ja ütlen: proovige seda või teist."
Penni osariigi ülikooli teadlaste meeskonnal oli erinev idee. Hani juhtimisel avaldasid nad 2017. aastal uurimistöö, milles kirjeldati robotit, mis hoiaks nõela otsa ja annaks mehaanilist tagasisidet - kui õpilane surub nõela räni tükki, surub roboti käsi tagasi. Erinevalt maneežist saab seda programmeerida järgima erinevaid jõu kõveraid, mis on kohandatud vastama erinevatesse kudedesse libiseva nõela rõhuprofiilile ja esindama isegi erinevaid kehatüüpe. "Mida sa tahad teha, on see, et inimesed tõestaksid oma kompetentsi simuleeritud keskkonnas enne, kui annad neile juhtimisseadised, " ütleb Han.
Kuid mõnel teisel Han'iga tegelenud teadlasel oli veel ülevaade: nad võisid teha tööriista, mis teeks sama asja, sans robot, palju odavamaks. Roboti käe asemel annaks jõu tagasiside tagasi mehhanismi abil, mis paikneb simuleeritud süstlas. Teadlased esitasid sel aastal ajutise patenditaotluse ja said Penni Osariigi Tehnikakõrgkoolilt toetuse seadme arendamiseks ärina.
"Me saaksime neid jõude natuke lihtsamini luua, kui see tekitab sisuliselt materjali purunemise nendes kolbampullis, mis meie kahjustuse tekitab, " ütleb meeskonda juhtinud masinaehituse dotsent Jason Moore. "Ja siis saaksime kasutajale endiselt anda palju tagasisidet selle kohta, kuidas nad nõela sisestamist viisid läbi."
Ehkki ajutises patenditaotluses kirjeldatakse mitmeid rõhu simuleerimise viise (sealhulgas elektromagnetilisi, magnetilisi, hõõrde-, hüdraulika- ja muid), otsustas rühm keskenduda versioonile, mida käitavad mitmed süstla korpuses olevad membraanid. Pinnale surudes nõel tõmbub tagasi süstla korpusesse. Nagu see juhtub, toetub see membraanidele järjest. Kõik deformeeruvad ja lõpuks purunevad, nagu inimkude. Varieerides membraanide konfiguratsiooni, paksust ja materjali, simuleerib seade erinevaid jõuprofiile, ilma et oleks vaja kallist robotkätt.
Han, Moore ja Moore'i kaastöötajad, inseneridisaini dotsent Scarlett Miller ja anestesioloogia dotsent Sanjib Adhikary pole ainsad, kes töötavad seadmetel, mis õpetavad õpilasi ultraheli teel juhitavate süstide jaoks. "Kõik proovivad leida erinevaid viise ja vahendeid, et muuta see paremaks või muuta see kasutajasõbralikumaks, " ütleb Adhikary. "Kuid Püha Graali pole kellelgi veel."
Aastal 2015 avaldas ettevõte nimega Blue Phantom keeruka treenimismudeli põlveliigese süstimiseks, mis sisaldab simuleeritud reieluu, sääreluu, põlvekeha ja bursat - kuid see maksab 3800 dollarit ja on kasulik ainult põlvesüstide harjutamiseks. Seal on isegi DIY lahendusi, mis sisaldavad želatiiniga täidetud õhupalle kummist torude anumatega. Stanfordi anestesioloogiaprofessor David Gaba on enam kui 30 aastat ehitanud nõela süstimise simulaatoreid, sealhulgas nimmepiirkonna süstide plastist treenereid. Ta kasutab inimese asendajana isegi sealiha õlakudet.
"See, et arvuti- või riistvarakombo abil saab midagi haptikute kujutamiseks simuleerida, ei tähenda tingimata, et sellega saavutatakse õppimise või oskuste imesid, " ütleb Gaba. "Kui pole selgeid tõendeid selle kohta, et konkreetsel seadmel on suur erinevus, otsustab lõppkokkuvõttes turg, kas mõnel konkreetsel tehnilisel edusammul on jalad võrreldes teiste lähenemisviisidega."
Siiski peab tasakaal olema, juhib Han tähelepanu. Eemaldage liiga suur osa realismist ja õpilased ei ühenda praktikatööriista õigesti tegelikkusega. Kuid iga arvutipõhine aparatuur võib anda tehnikat õppivate õpilaste tulemustele väärtuslikku ja kvantitatiivset tagasisidet - omamoodi raportikaarti.
Kuna nad töötavad turustatava seadme poole, ehitavad Moore, Miller ja Adhikary kassette kiirendusmõõturi, mis ühendatakse kohandatud tarkvaraga, et anda sarnast tagasisidet sisestusnurga ja jõu profiili kohta. Nende prototüüp, sealhulgas andur ja vahetatav kassett, maksis neile umbes 100 dollarit.
"Idee on teostamist väärt, eriti kui seda saab müüa hinnaga 100 dollarit, " ütleb Marylandi ülikooli anestesioloogia professor Paul Bigeleisen. Kuid survevalu ja lai turustamine, võib-olla koolide ja koolitushaiglate kaudu, võib ühiku maksumuse veelgi madalamaks muuta.
"Kui suudame panna need uued meditsiiniüliõpilased või väga varakult tulevased arstid oma käeliigutustesse väga hästi, olema väga püsivad, kas see võib nende oskustele positiivselt mõjuda kaugemal?" Ütleb Moore.
See on lootus, lisab ta.
