DE102016217316B3

DE102016217316B3 - Trainingsmodell für minimal-invasive perkutan bildgestützte Interventionstechniken

Info

Publication number: DE102016217316B3
Application number: DE102016217316.2A
Authority: DE
Inventors: Karin Fischer; Frank Fischbach
Original assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Current assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2018-02-15
Anticipated expiration: 2036-09-13

Abstract

Es wird ein Trainingsmodell bereitgestellt, welches eine zumindest äußere anatomische Gestalt des menschlichen oder tierischen Körper darstellt. Das Trainingsmodell dient der Übung von minimal-invasiven perkutan bildgestützten Interventionstechniken, wobei Material und Form des Trainingsmodells und seiner Bestandteile für eine Untersuchung in Ultraschall, MRT und CT sowie für die Punktion und Palpation geeignet ausgewählt sind. Das Trainingsmodell weist einen starren, anatomisch geformten, aus einem Kunststoff bestehenden Grundkörper auf, der eine segmentartige Aussparung aufweist, welche das eine Übungsregion bildende, von außen zugängliche Interventionsfenster darstellt. Das Interventionsfenster weist mindestens ein von einem Weichkörper luftfrei umgebenes Körperteil auf, wobei das mindestens eine Körperteil eine anatomische Nachbildung von Knochen, Bändern, Sehnen, Muskeln, Gelenkkapseln, Wirbeln oder Bandscheiben ist. Das mindestens eine Körperteil ist im Interventionsfenster derart angeordnet, dass es der korrekten anatomischen Position entspricht und durch die Zusammensetzung und elastische Beschaffenheit des Weichkörpers ertastbar ist. Der Weichkörper ist luftfrei und austauschbar und entspricht einem Gewebeäquivalent. Durch die Zusammensetzung und elastische Beschaffenheit des Weichkörpers sind die von ihm umgebenden und darunterliegenden Nachbildungen von Körperteilen ertastbar. Weiterhin weist der Weichkörper zumindest teilweise einen elastischen Hautüberzug auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Trainingsmodell zum Erlernen von minimal-invasiven perkutanen bildgestützten Diagnose- und Interventionstechniken in der Human- und Veterinärmedizin insbesondere unter bildgebenden Verfahren wie beispielsweise mittels Magnet-Resonanztomographen (MRT), Computertomographen (CT) und Ultraschall (US) sowie zum Erlernen von Punktion und Palpation.
Der Einsatz moderner offener Tomographiesysteme, wie beispielsweise MRT, Ultraschall und CT ermöglicht ein breites Indikationsspektrum. Bisher können Ärzte Interventionen mit Hilfe des offenen Hochfeldtomographen nur an Leichen oder freiwilligen Probanden trainieren. Die bisher am Markt verfügbaren Trainingsmodelle sind nicht oder nur bedingt für den Einsatz im MRT geeignet. Nachteilig sind alle mit echten, frischen Organen kombinierten Trainingsmodelle nicht lange verwendbar oder durch die Wahl der Materialien nicht im MRT einsetzbar. Übungen an Präparaten des menschlichen Körpers sind technisch zwar möglich, jedoch aus ethischen, hygienischen und Kostengründen nicht in großem Maße durchzuführen.
Verschiedene Trainingsmodelle für beispielsweise Gelenkinjektionen, endoskopische Untersuchungen oder chirurgische Behandlungen von Organen sind bekannt.
Das Dokument DE 10 2014 105 240 A1 offenbart ein Modell zur Simulation einer perkutanen Nephrolitholapaxie. Das Modell umfasst eine nicht anatomisch ausgebildete Wanne, welche mit einer zweiten Simulationsflüssigkeit gefüllt wird, wobei die Wanne einen Hautüberzug aufweist, welcher über ein Stützgitter gespannt ist. Weiterhin umfasst das Modell ein Nierenhohlsystem, welches mit einer ersten Simulationsflüssigkeit gefüllt wird. Wanne und Nierenhohlsystem werden in eine Aufnahmewanne und anatomisch geformte Abdeckhaube eingebettet. Das Modell ermöglicht das Durchführen der endoskopischen Entfernung von Nierensteinen mittels Ultraschall oder Röntgen. Die von dem Rand der Wanne eingeschlossene Fläche wird mit Sehnen bespannt, welche als starr ausgebildetes Stützgitter für ein darüber angebrachtes Hautmodell dienen.
Die US 2013/0122477 A1 beschreibt ein anatomisch geformtes Modell, welches echte oder nachgebildete Knochen und/oder Organnachbildungen aus verschiedenen Gelmischungen enthält, welche von Muskelgewebe umschlossen sind. Dabei wird eine haltbare, in Vol.-% angegebene Gelzusammensetzung für menschliche Gewebesimulation mit physikalischen Eigenschaften (Elastizitätsmodul) in einem anatomischen Trainingsmodell mit Knochen und Organen angegeben. Die Gelzusammensetzung umfasst ein Gemisch aus tierischer oder ballistischer Gelatine, Glykol und Wasser. Das Gel kann zu einem Organ geformt werden, wobei das Verhältnis von Gelatine zu Glykol je nach Körperteil variiert werden kann.
Die DE 102010028611 A1 offenbart einen Injektionstrainer für Gelenkinjektionen, welche die Kontrolle der Übung durch Ultraschall ermöglicht. Das Gelenk ist mit einer Abdeckfolie und einem Füllmaterial zwischen dem Gelenkmodell und der Abdeckfolie und von einem starren Gehäuse zumindest teilweise umgeben. Die Abdeckfolie besteht hier vorrangig aus Silikon und schließt selbsttätig den nach Punktion mit einer Injektionsnadel erzeugten Durchstich. Zur Ultraschallkontrolle weist das Füllmaterial ein Ultraschallecho von Muskelgewebe und die Abdeckfolie ein Ultraschallecho von Haut auf. Als Füllmaterial wird ein Ultraschallgel verwendet, das mit Mehl, Feinsand, pflanzlicher Stärke oder Ruß versetzt ist.
Die DE 19716341 C2 umfasst ein Trainingsmodell zum chirurgischen, insbesondere hochfrequenzchirurgischen endoskopischen Operationstraining mit mindestens einem flüssigkeitsdichtem Hohlorgan aus einem resektionsfähigem künstlichem Material, welches aus einem Hydrogel, brennbaren Fasern und einem Elektrolyten besteht, oder/und einem Kunststoffhohlkörper. Als Hydrogel werden hier Mischungen aus Agar-Agar und Wasser oder Gelatine und Wasser oder ein hydrophiles wasserunlösliches Polymer benannt. Als Elektrolyte kommen Natriumchlorid, Kalziumchlorid und Kaliumchlorid zum Einsatz. Durch Zusatz von Glyzerin zum künstlichen Gewebe wird ein frühzeitiges Austrocknen verhindert. Die brennbaren Fasern, welche beispielsweise Muskelstränge darstellen, können aus Baumwolle, Leinen oder Kämmling mit möglichen Beimischungen von Farbstoffen sein. Die durch den Elektrolyten gegebene elektrische Leitfähigkeit ermöglicht das Fließen von HF-Strom. Dadurch soll ein dem menschlichen Gewebe entsprechendes Verhalten bei Schneidprozessen an Organen simuliert werden.
Die EP 1517282 A1 offenbart ein Trainingsmodell zur perkutanen chirurgischen Behandlung von Organen, vorzugsweise von Nieren. Dabei werden auf einer Grundplatte, die aus Silikon bestehend, präparierte tierische Organe in eine transparente oder undurchsichtige Vergussmasse aus Silikon eingebettet, die eine sehr realistische Nachbildung zeigt. Die graphische Darstellung der Organe erfolgt durch eine Ultraschallsonde.
Die DE 102010037443 A1 betrifft eine Übungsvorrichtung zum Erlernen und Üben der endoskopischen Untersuchung und Bearbeitung von Hohlorganen. Das Modell besteht aus zwei aus Kunststoff gebildeten Formteilen, bevorzugt aus expandierbarem Polypropylen, die zur Ausbildung des Hohlorgans formschlüssig zusammensetzbar sind. In den Hohlraum können Modellorgane oder Organe tierischen Ursprungs eingebracht werden.
Das Unternehmen CAE Healthcare Blue Phantom bietet geformte Übungsphantome zum Training verschiedener Techniken an, die eine realistische Abbildung im Ultraschall ergeben, aber nicht im CT und MRT. Die Firma CIRS Inc. stellt anthropomorphe Phantome her, die nur teilweise anatomisch geformte Oberflächen aufweisen und nur eingeschränkt für das Training von Interventionen mit Hilfe von MRT und Ultraschall geeignet sind. Nachteilig bei diesen sind die hohen Anschaffungskosten und die eingeschränkte Wiederverwendbarkeit. Weiterhin ist eine Kontrolle des Trainingsverlaufs an den Modellen nicht möglich.
Nachteilig werden in den bekannten Trainingsmodellen entweder echte Organe eingesetzt ( DE 20313207 U1 , DE 202004006537 U1 ), wodurch deren Haltbarkeit stark begrenzt ist, oder die Modelle bestehen aus Materialien, die im MRT ( DE 102010037443 A1 , DE 102005056997 A1 ) und Ultraschall oder CT keine realistischen Bilder ergeben. Nachteilig können zudem diese Modelle nicht wiederverwendet werden ( DE 20313207 U1 ).
In KR 102012004596 A , US 8887552 B2 , US 6635486 B2 , EP 1412736 B1 , US 9198633 B2 , US 6595923 B2 , WO 2001095293 A2 und WO 2003040745 A1 werden Messphantome zur Kalibrierung der Diagnosegeräte u.a. für Ultraschall, CT und MRT Anwendungen offenbart. Allerdings haben die Phantome die Form eines Containers und keine anatomische Form und somit nicht zum Training von Interventionen unter Realbedingungen geeignet.
Hungr et.al. beschreiben ein Prostataphantom für transrektalen Ultraschall, CT und MRT. Es weist ein realistisches Tastgefühl auf. Die Oberfläche ist dabei nicht anatomisch geformt. Das Gewebeäquivalent besteht aus verschieden harten PVC Materialien, welche teilweise mit Glaskugeln oder PVC-Knete versetzt sind. Die Prostatakapsel wird durch Tauchen in gefärbtes PVC (Toluidin-Blau) sichtbar.
DE 202012011452 U1 offenbart ein neurochirurgisches Trainingssystem als Kopfmodell für die Planung und Durchführung einer Kraniotomie bei Hirntumoren, bestehend aus einer Kombination von einem realen und virtuellen Modell, bei der das Modell elektronisch an eine zugehörige Simulationssoftware angekoppelt ist. Weichteilgewebe werden durch eine Gussform hergestellt, sind allerdings nicht näher spezifiziert.
US 20080076099 A1 offenbart ein Phantom aus Silikon, das auf einer Platte montiert ist und in das verschiedene Gewebe oder Organe, bspw. Brust oder Prostata, eingebaut sind. Neben der Palpation können auch Untersuchungen mit Ultraschall, MRT oder Röntgen sowie die Kalibrierung von Elastographiegeräten vorgenommen werden. Ein elastisches Material aus Nylon und Silikon bildet den Hautüberzug. Nachteilig ist, dass das Phantom keine stabilen Wände aufweist und nach der Übung nicht öfter verwendet werden kann.
US 20100196867 A1 beschreibt ein teilweise anatomisch geformtes Phantom einer Körperstelle zum Training der Venenpunktion unter Ultraschallkontrolle. Es weist ein Gewebeäquivalent, ein schallabsorbierendes Mittel sowie eine ca. 1,2 mm dicke Haut aus Latex auf. Das Phantom kann nach der Benutzung wieder verwendet werden.
In Breitkreutz et al. wird ein nicht anatomisch geformtes Phantom zur Übung von Pleurapunktionen mittels Ultraschall offenbart. Dabei kommen Luftballons mit verschiedenen Füllungen zum Einsatz, wobei eine Punktion zweimal pro Ballon möglich ist. Als Gewebeäquivalent wird Gelatine ohne Konservierungsstoff verwendet.

Verschiedene Materialien werden als Basis für ein Gewebeäquivalent verwendet. Die folgende Tabelle vermittelt einen Überblick über solch gewebeimitierende Materialien, die als Untersuchungsobjekte für verschiedene Diagnoseverfahren eingesetzt werden.

Material des Gewebeäquivalents	Geeignete Untersuchungsmethode	Bemerkung	Referenz
Kunststoff (Silikon)	Rö, Ultraschall, MRT	anatomisch geformt	US 20080076099 A1
Kunststoff (Polyurethanharz)	Ultraschall, CT (kein MRT)	langlebiges Material	KR 102012004596 A
Acrylamid-basiert	Ultraschall, CT, MRT	aufwendige Herstellung	US 6595923 B2 , US 20100330545 A1 , Cao et al.
Milchbasiertes Gewebeäquivalent	Ultraschall, CT, MRT	aufwendige Herstellung; Haltbarmachung durch Bakterizide; Variation in der Konsistenz durch Kombination mit Gelen	EP 1412736 B1 , US 6635486 B2 , D’Souza et al., Lee et al.
Gele aus Agar	Rö, Ultraschall, MRT/A, CT/A, DSA	Nylonfäden als Marker, Bakterizide, Konservierungsmittel, Kontrastmittel, strukturgebende Mittel	WO 2003040745 A1 , Allard et al., Cloutier et al., Cao et al., Friedman et al.
Gele aus Agarose	Ultraschall, CT, MRT, NMR	Simulation verschiedener Gewebearten	US 20100196867 A1 , US 6635486 B2 , Christiansen et al., Walker et al.
Gelatine	Punktion, Ultraschall, CT, MRT	mit/ohne Konservierungsmittel (keine Angaben zur Haltbarkeit)	KR 102008012444 A , US 4277367 A , Breitkreutz et al., Christiansen et al., Huber et al., Lazebnik et al.
Kollagenzellulose	Phlebologische, operative und orthopädische Verfahren	Zugabe von Konservierungsstoffen nötig	US020130102690A1
Superabsorber	Ortung, Punktion, Ultraschall, Rö, Bougieren, Steinfragmentation	Superabsorber wird der Simulationsflüssigkeit unterhalb seiner Sättigungsgrenze beigefügt	DE 10 2014 105 240 A1
Tierischer oder ballistischer Gelatine	Ballistische Prüfung von simuliertem Gewebe	Mit Zugabe von Glykol und Wasser	US 2013/0122477 A1

Es ist üblich, den Gewebeäquivalenten der Phantome Zusatzstoffe wie z.B. strukturgebende Mittel für die entsprechenden Diagnoseverfahren oder Konservierungsmittel zur Erhöhung der Haltbarkeit hinzuzufügen. So werden z.B. in US 20080076099 A1 der Gewebestruktur paramagnetische Salze und Chelatbildner als Kontrastmittel für MRT Untersuchungen oder Puderzucker und feiner Sand für Ultraschalluntersuchungen zugesetzt. In US 20100196867 A1 werden für Ultraschalluntersuchungen Puderpartikel zur Schalldämpfung und Benzalkoniumchlorid als Bakterizid verwendet. In US 6635486 B2 wird Thimersal als Bakterizid eingesetzt und in EP 1412736 B1 Thimerosal oder 1(cis-3-Chloralyl)-3,5,7 triaza-1-azonia-adamantan-chlorid).
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trainingsmodell zum Erlernen minimal-invasiver Diagnose- und Interventionstechniken bereitzustellen, welches durch seine anatomische Form ein naturgetreues Modell der zu behandelnden Körperregion darstellt, das ein realistisches Abbild im MRT, CT und Ultraschall erzeugt, für die Punktion geeignet ist, eine realistische Haptik für die Palpation aufweist und welches nach dem Training den Trainingsverlauf bzw. das Trainingsergebnis visuell nachvollziehbar und auswertbar macht und gleichzeitig zumindest in Teilen wiederverwendbar ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung eines Trainingsmodells mit den erfindungswesentlichen Merkmalen nach Anspruch 1, welches eine zumindest äußere anatomische Gestalt des menschlichen oder tierischen Körpers darstellt sowie eines Kits mit den erfindungswesentlichen Merkmalen nach Anspruch 8. Zu der Erfindung zählt weiterhin die Verwendung des Trainingsmodells nach Anspruch 11 zur Übung von minimal-invasiven perkutan bildgestützten Interventionstechniken, wobei Material und Form des Trainingsmodells und seiner Bestandteile für eine Untersuchung in Ultraschall, MRT und CT sowie für die Punktion und Palpation geeignet ausgewählt sind.
Das Trainingsmodell, auch Phantom genannt, weist einen starren, einer menschlichen oder tierischen Körperregion nachgebildeten, anatomisch geformten aus einem Kunststoff bestehenden Grundkörper auf, der eine segmentartige Aussparung aufweist, welche das eine Übungsregion bildende, von außen zugängliche Interventionsfenster darstellt, wobei mindestens eine Trennwand (2) das Interventionsfenster vom restlichen Grundkörper abgrenzt, wobei das Interventionsfenster anatomisch geformt ist, und mindestens ein von einem Weichkörper luftfrei umgebenes Körperteil aufweist, wobei die Körperteile auf oder an der Trennwand (2) montiert sind, wobei der Weichkörper (24) und Bestandteile der Körperteile aus Gelatine bestehen, die Gelatine eine Konzentration von 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Gelatinemischung, und mindestens einen Zusatzstoff mit einer Konzentration von 1 bis 15 Gew.% aufweist, wobei der Zusatzstoff ein Konservierungsmittel, ein Kontrastmittel und/oder ein strukturgebendes Mittel ist, wobei das mindestens eine Körperteil eine anatomische Nachbildung von Knochen, Bändern, Sehnen, Muskeln, Gelenkkapseln oder Bandscheiben ist, im Interventionsfenster derart angeordnet ist, dass es der korrekten anatomischen Position entspricht und durch die Zusammensetzung und elastische Beschaffenheit des Weichkörpers ertastbar ist, wobei der Weichkörper luftfrei und austauschbar ist, einem Gewebeäquivalent entspricht und durch die Festigkeit und mechanischen Eigenschaften wie bei nativem Gewebe die von ihm umgebenden und darunterliegenden Nachbildungen von Körperteilen ertastbar sind und zumindest teilweise einen Hautüberzug aufweist, wobei der Hautüberzug (25) den darunterliegenden Weichkörper nach außen hin abschließt.
Für die Realisierung der Erfindung ist es auch zweckmäßig, die vorbeschriebenen Ausführungsformen und Merkmale der Ansprüche zu kombinieren.
Im Folgenden werden die Komponenten des Trainingsmodells näher beschrieben.
Grundkörper
Das Trainingsmodell weist einen starren, anatomisch geformten Grundkörper auf, welcher bevorzugt aus Kunststoff besteht. Der Grundkörper weist zumindest die anatomische Grundstruktur der darzustellenden Körperregion eines menschlichen oder tierischen Körpers auf. In einer Ausführungsform weist das Trainingsmodell die Größe der darzustellenden Körperregion bei einem Menschen oder Tier auf. Die Größe eines Menschen bezeichnet im Sinne der Erfindung jede Größe, die ein Mensch, egal ob männlich oder weiblich, im Laufe seines Lebens aufweisen kann. In einer Ausführungsform weist das Modell die Größe der darzustellenden Körperregion auf, die ein durchschnittlicher erwachsener Mann oder eine durchschnittliche erwachsene Frau aufweist. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist das Trainingsmodell die Größe eines Kindes, entsprechend der Größe des jeweiligen kindlichen Alters, auf. Die Größe eines Tieres bezeichnet im Sinne der Erfindung jede Größe, die ein Tier, egal ob männlich oder weiblich, im Laufe seines Lebens aufweisen kann.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Trainingsmodell kleiner oder größer als das darzustellende Körperteil oder die darzustellende Körperregion eines Menschen oder Tieres.
Die Körperregion umfasst große Abschnitte, wie beispielsweise ein Bein, Torso, Schulter- oder Lendensakralwirbelbereich, aber auch kleinere Körperabschnitte wie beispielsweise eine Hand oder einen Finger.
In einer Ausführungsform weist der Grundkörper eine dreidimensionale Gestalt auf. In einer Ausführungsform ist der Grundkörper an den Seiten, die für den zu trainierenden minimal-invasiven Eingriff unerheblich sind, anatomisch oder nicht anatomisch gestaltet. Vorteilhaft an mindestens einer nicht anatomischen gestalteten Seite ist, dass das Trainingsmodell auf diese nicht anatomische, bevorzugt gerade Fläche des Grundkörpers gestellt werden kann. Damit kann das Trainingsmodell während der Übung nicht wegrutschen. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der gesamte Grundkörper entsprechend des darzustellenden Köperteils bzw. der darzustellenden Körperregion anatomisch geformt. Vorteilhaft kann somit die korrekte Lagerung eines Patienten während des Eingriffs am Trainingsmodell geübt werden.
Vorteilhaft an einer anatomisch gestalteten Form des starren Grundkörpers ist, dass direkt erkannt werden kann, um welchen darzustellenden Körperteil oder um welche darzustellende Körperregion es sich bei dem Übungsmodell handelt.
Bevorzugt ist der Grundkörper innen zumindest teilweise hohl ausgebildet. Vorteilhaft vermindert sich dadurch sein Gewicht, wodurch beispielsweise der Transport erleichtert wird. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Grundköper massiv.
In einer Ausführungsform besteht der Grundkörper bevorzugt aus mindestens einem duroplatischen Kunststoff, vorzugsweise aus Epoxidharz, Kunstharz, Polyurethan, Polyvinylchlorid und Polyacrylat.
Vorteilhaft ist der Grundkörper durch den Kunststoff starr, lange haltbar und nicht zerstörbar, beispielsweise durch auftreffende Kanülen oder Interventionsinstrumente. Das Material ist so ausgestaltet, dass in einem bildgebenden Verfahren, wie beispielsweise MRT, CT und Ultraschall keine Artefakte entstehen. Dem Fachmann ist bekannt, dass Artefakte künstliche Veränderungen des Befundes, vorrangig hervorgerufen durch technische Fehler, sind, beispielsweise auffällige Schattierungen oder Schallauslöschungen im Ultraschall, die wie eine (krankhafte) Veränderung wirken, dadurch dass vorhandenen Strukturen überlagert werden und die Diagnose somit erschwert wird.
Interventionsfenster
Der Grundkörper weist eine segmentartige Aussparung mit einem eine Übungsregion bildenden, von außen zugänglichen Interventionsfenster auf. Das Interventionsfenster ist wie der Grundkörper anatomisch geformt und stellt die Übungsregion dar, welche von außen zugänglich ist. Mindestens eine Trennwand grenzt das Interventionsfenster vom restlichen Grundkörper ab. Die Trennwand ist glatt und nicht anatomisch geformt.
Das Interventionsfenster wird mit einem gewebeimitierenden Material (tissue mimicking material, TMM) gefüllt, welches im Folgenden Gewebeäquivalent bzw. Weichkörper genannt wird.
In einer Ausführungsform wird mindestens ein Körperteil in bzw. an der Trennwand des Interventionsfensters so angeordnet, dass es der darzustellenden korrekten anatomischen menschlichen oder tierischen Topographie entspricht.
Körperteile
Erfindungsgemäß sind die Körperteile auf bzw. an der Trennwand fest und nicht austauschbar montiert. In einer alternativen Ausführungsform sind die Körperteile austauschbar. Vorteilhaft werden die Körperteile so ausgewählt, dass das Trainingsmodell individuell an die zu übenden minimal-invasiven Interventionstechniken angepasst ist.
Die darzustellenden Körperteile bezeichnen im Sinne der Erfindung einen Bereich des menschlichen oder tierischen Körpers und umfassen anatomische Nachbildungen von Knochen, Bändern, Sehnen, Muskeln, Gelenkkapseln oder Bandscheiben einzeln oder in Kombination. In einer Ausführungsform sind die Körperteile im Interventionsfenster derart angeordnet, dass es der korrekten anatomischen Position entspricht.
Erfindungsgemäß bestehen Bestandteile der Körperteile aus Gelatine.
In einer Ausführungsform werden Trainingsmodelle mit normal anatomisch angeordneten Körperteilen angewendet. In einer alternativen Ausführungsform liegt eine patientenindividuelle Ausgestaltung des Trainingsmodells vor. Dabei ist bevorzugt das mindestens eine Körperteil auf die Anatomie und Pathologie des Patienten individuell abgestimmt oder angepasst.
Knochen:
In einer Ausführungsform ist das mindestens eine Körperteil die Nachbildung eines Knochens, bevorzugt die Nachbildung eines Zusammenspiels aller Knochen, die sich im menschlichen oder tierischen Körper in der darzustellenden Körperregion befinden. Dazu sind die in der jeweiligen Körperregion befindlichen Knochen aus Kunststoff nachgebildet und in anatomisch korrekter Lage angeordnet.
Vorteilhaft wird so eine naturgetreue Nachbildung aller Knochen des darzustellenden Körperteils bzw. der darzustellenden Körperregion in anatomischer Lage zueinander und hinsichtlich ihrer Größe zueinander und im Verhältnis zum Grundkörper bereitgestellt. Der Grundkörper weist Modelle von Knochen wie beispielsweise die der Firma SOMSO auf, mit denen die Knochen der darzustellenden Körperregion auf Grundlage von CT- oder MRT-Patientendaten naturgetreu nachgebildet bzw. gedruckt werden. In einer alternativen Ausführungsform können die Kunststoffknochen im Rapid-Prototyping-Verfahren gefertigt werden. Besonders bevorzugt werden die Knochen im 3D Druckverfahren hergestellt.
Je nach Art der zu übenden invasiven Diagnose- und/oder Interventionstechnik kann der Knochen zusätzliche Eigenschaften und besondere Merkmale aufweisen, wie beispielsweise röntgenfähige Eigenschaften, so dass beim Röntgen des Trainingsmodells ein Röntgenbild der Knochen erhalten wird. Zusätzlich kann der Knochen beispielsweise pathologische Veränderungen und Merkmale oder Krankheitsbilder aufweisen. Vorteilhaft können geschädigte Knochen nachgebildet werden.
In einer Ausführungsform sind die Knochen fest und nicht austauschbar in bzw. an der Trennwand montiert. In einer alternativen Ausführungsform sind die Knochen variabel und austauschbar in die Trennwand einsetzbar. In einer weiteren alternativen Ausführungsform sind die Knochen sowohl fest (nicht austauschbar) als auch variabel (austauschbar) in die Trennwand einsetzbar.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Körperteile als Nachbildungen von Knochen bevorzugt Wirbel. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Wirbeln um Lendenwirbel. Beispielsweise werden Kunststoff-Lendenwirbel der Firma SOMSO verwendet. In einer alternativen Ausführungsform können die Kunststoff-Lendenwirbel im rapid prototype Verfahren gefertigt werden.
Sehnen:
Ist das Körperteil die Nachbildung einer Sehne, besteht diese aus Klempnerhanf, welches von Gelatine getränkt ist. Bevorzugt wird die Sehne in 25 Gew.-% Gelatine, bezogen auf die Gesamtmasse der Gelatinemischung, getränkt.
Muskeln:
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Körperteile Nachbildungen von Muskeln, die aus natürlichen und synthetischen Fasern, bevorzugt aus Hanffasern, wie beispielsweise aus Klempnerhanf, auch Sanitärhanf, oder Tierhaaren, wie Wolle, die mit einem Weichkörper benetzt sind, bestehen.
Bevorzugt sind die Hanffasern mit Gelatine als Weichkörper mit einer Konzentration von 20 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt mit 23 bis 27 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Gelatinemischung, benetzt. Die Gesamtmasse der Gelatinemischung bezeichnet erfindungsgemäß die Masse von Gelatinepulver addiert zur Masse des Lösemittels, in dem die Gelatine gelöst, suspendiert oder gequollen vorliegt. Als Lösungsmittel für die Gelatine wird bevorzugt Wasser verwendet. Vorteilhaft erscheinen die Muskeln des Trainingsmodells im MRT und im Ultraschall naturgetreu wie beim realen Patienten.
Bänder:
In einer Ausführungsform sind die Körperteile im Interventionsfenster Nachbildungen von mindestens ein oder mehreren Bändern. Dabei ist ein Band in anatomisch naturgetreuer Lage an den Knochen befestigt. Bevorzugt sind die Bänder mit einem geeigneten Kleber, wie beispielsweise Alleskleber oder Sekundenkleber, an den Kochen befestigt. Vorteilhaft kann das Trainingsmodell Bänder unterschiedlicher Stärke aufweisen, um Bänder unterschiedlicher Art darzustellen.
Als Nachbildungen von Bändern werden bspw. Latexbänder der Firma Thera-Band verwendet. Bevorzugt bestehen dünne Bänder (Ligamenta) von unter 2 mm Dicke aus Thera-Band der Stärken Mittel bis Stark. Dicke, nicht elastische Bänder, von über 2 mm Dicke bestehen bevorzugt aus Pflanzenfasern, besonders bevorzugt aus Hanffasern, die mit Gelatine getränkt sind. Dabei handelt es sich bevorzugt um 25 Gew.-% Gelatine, bezogen auf die Gesamtmasse der Gelatinemischung.
Gelenkkapsel:
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Interventionsfenster einen Gelenkbereich als Körperteil auf. Bevorzugt ist das Körperteil die Nachbildung einer Gelenkkapsel.
Die Gelenkkapsel, die den Gelenkspalt zwischen den Knochen umgibt, wird durch mindestens ein Latexband nachgebildet. Vorteilhaft liegt diese in anatomisch naturgetreuer Lage und Größenverhältnis zum Interventionsfenster und/oder den Knochen vor.
Bevorzugt besteht die Nachbildung der Gelenkkapsel aus mindestens einem Latexband (bspw. der Firma Thera-Band), welches mit einem geeigneten Kleber, wie beispielsweise Alleskleber oder Sekundenkleber, an den Knochen befestigt ist. Vorteilhaft kann das Trainingsmodell Latexbänder unterschiedlicher Stärke aufweisen, um Gelenkkapseln unterschiedlicher Festigkeit darzustellen.
Die Gelenkkapsel ist in der Natur geschlossen. Damit die Knochen und der Spalt zwischen den Knochen (Gelenkspalt) vollständig mit Weichkörper umschlossen wird, ist in einer speziellen Ausführung die Gelenkkapsel nicht vollständig geschlossen, sondern offen. Dabei ist die Nachbildung der Gelenkkapsel in mehrere Teile unterteilt, bevorzugt in einen ventralen (vorderen) und dorsalen (hinteren) Teil.
Bevorzugt weist die offene Gelenkkapsel im Inneren einen Schwamm auf. Der Schwamm besteht aus einem Kunststoff, bevorzugt aus Polyurethan, Polyvinylchlorid oder Polyacrylat. Vorteilhaft ist der Schwamm offenzellig, d.h. er weist einen Porenanteil auf, wodurch er den Bereich innerhalb der Gelenkkapsel, der im menschlichen oder tierischen Körper mit Gelenkflüssigkeit gefüllt ist, darstellt. Vorteilhaft bietet der offenzellige Schwamm eine große Grenzfläche zur Aufnahme des Injektionsmittels, wodurch der der offenzellige Schwamm das Üben von Injektionen in die Gelenkkapsel am Trainingsmodell ermöglicht.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Schwamm mit einem Weichkörper, bevorzugt Gelatine, getränkt, um Lufteinschlüsse zu vermeiden. Das Injektionsmittel, das zum Training appliziert wird, setzt sich an der Grenzfläche zwischen Weichkörper und Schwamm ab und verteilt sich nicht an den Knochen. So ist das Injektionsmittel im MRT oder Ultraschall realitätsnah als Depot sichtbar. Lufteinschlüsse, die etwa bei einem ungetränkten Schwamm auftreten, verursachen Artefakte in der Bildgebung von MRT und Ultraschall, da das Injektionsmittel an die Grenzfläche Weichkörper – Knochen gelangt und zu Artefakten führt.
Bandscheiben:
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Körperteile Nachbildungen von Bandscheiben, die aus mit Latex und/oder Silikon überzogener Gelatine bestehen. Vorteilhaft wird Gelatine verwendet, da diese die anatomischen und mechanischen Eigenschaften von Bandscheiben vorteilhaft wiedergibt und der Trainingsverlauf nachvollziehbar dargestellt wird. Bevorzugt weist die Gelatine eine Konzentration von 10 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt von 23 bis 27 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Gelatinemischung, auf und hat die Form und Größe einer Bandscheibe naturgetreu passend für das Trainingsmodell.
Die Bandscheiben sind dabei an die normale Anatomie abgestimmt, oder Nachbildungen von individuellen Pathologien des Patienten. Weiterhin kann auch ein Bandscheibenvorfall durch die entsprechend gefertigten Körperteile simuliert werden.
Die Formgebung der Bandscheiben erfolgt durch Gießen in die jeweils spezifische Negativform. Nach dem Abkühlen und Entformen werden sie mit Latex oder Silikon überzogen. Vorteilhaft ist, dass dieser Überzug fester als das Bandscheibeninnere ist und damit realistisch wirkt. Die Bandscheiben sind dabei an die normale Anatomie abgestimmt, oder Nachbildungen von Pathologien.
Die Dicke der Bandscheiben ist dabei geringer als die Dicke der Wirbel. Bevorzugt sind die Bandscheiben dreimal bis viermal dünner als die Wirbel. Ganz besonders bevorzugt sind die Bandscheiben viermal dünner als die Lendenwirbel.
Vorteilhaft werden die Bandscheiben zwischen die Wirbel in eine Führungsrinne in das Interventionsfenster montiert. Vorteilhaft wird so beispielsweise eine Wirbelsäule anatomisch richtig nachempfunden.
Weichkörper
Der Weichkörper, welcher auch als Gewebeäquivalent bezeichnet wird, umgibt luftfrei mindesten ein Körperteil. Somit ragt das Körperteil nicht aus dem Weichkörper heraus und hat damit keinen Kontakt zur Umgebungsluft. Das mindestens eine Körperteil wird von dem Weichkörper benetzt, überzogen und/oder getränkt.
Der Weichkörper füllt das Interventionsfenster mit den darin enthaltenen Körperteilen aus und passt seine Form aufgrund seiner Zusammensetzung und elastischen Beschaffenheit flexibel der Form des Interventionsfensters sowie an die darin enthaltenen Körperteile an. Vorteilhaft sind die vom Weichkörper umgebenen Körperteile durch dessen Zusammensetzung und elastische Beschaffenheit ertastbar. Weiterhin besitzt der Weichkörper vorteilhafte bildgebende Eigenschaften.
Das Interventionsfenster nimmt die äußere anatomische Gestalt des darzustellenden Körperteils oder der darzustellenden Körperregion an, wodurch das Trainingsmodell nach außen eine naturgetreue, realistische Nachbildung des menschlichen oder tierischen Körpers aufweist. Vorteilhaft entstehen, wenn das Trainingsmodell zum Üben minimal-invasiver Techniken verwendet wird, im Weichkörper Einstichkanäle, die sich nicht wieder komplett zusammen ziehen. Dadurch wird ein Trainingsmodell bereitgestellt, an welchem auch nach dem Beenden der Übung der Übungsverlauf nachvollzogen und ausgewertet werden kann. Bevorzugt finden sich in dem Weichkörper Einstichkanäle.
Der Weichkörper vervollständigt den Grundkörper mit Interventionsfenster und Körperteilen. In einer Ausführungsform ist der Weichkörper transparent und luftfrei, d.h. frei von Lufteinschlüssen. Der Weichkörper besteht aus einem recycelbaren Material. In einer weiteren Ausführungsform ist der Weichkörper bis zu vier Mal austauschbar.
Vorteilhaft kann durch das Benetzen, Überziehen, und/oder Tränken der Körperteile mit dem Weichkörper unterschiedlicher Konzentration und Zusammensetzung Einfluss auf die Haptik und die Art des Erscheinens des Körperteils in einem bildgebenden Verfahren genommen werden. Vorteilhaft sind durch die so ermöglichte Haptik Punktions- und Palpationsuntersuchungen am Trainingsmodell möglich. Der Weichkörper hat die mechanischen Eigenschaften und Viskosität des menschlichen oder tierischen Gewebes der Körperregion, so dass eine vorteilhafte Haptik vorliegt und die in ihm angeordneten Körperteile realistisch erfühlbar und ertastbar sind. So weist der Weichkörper vorteilhaft die Festigkeit und Flexibilität und Nachgiebigkeit von menschlichem oder tierischem Gewebe auf. Vorteilhaft wird die Haptik für Punktions- und Palpationsuntersuchungen auch aufgrund der anatomisch geformten Oberfläche des Grundkörpers mit dem Weichkörper realisierbar. Dadurch ist eine Übungssituation wie am Patienten gegeben. Im Weichkörper sind nach dem Training die Zugangswege nachgebildet, welche beispielsweise durch Punktion entstanden sind.
Vorteilhaft stellt der Weichkörper ein gewebeimitierendes Material (Gewebeäquivalent) wie bspw. Binde- oder Fettgewebe dar. In einer weiteren Ausführungsform stellt der Weichkörper Muskelgewebe als Gewebeäquivalent dar. Der Weichkörper besitzt bevorzugt bildgebende Eigenschaften.
In einer Ausführungsform weist das Interventionsfenster verschiedene darin eingebettete Gewebeäquivalente auf, welche die Körperteile einzeln oder in Kombination umgeben. In einer besonderen Ausführungsform handelt es sich um die Simulation von Binde- oder Fettgewebe. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei dem Gewebeäquivalent um Muskelgewebe. Die Gewebeäquivalente entsprechen dem Weichkörper. In einer einfachen Ausführung des Trainingsmodells simuliert der Weichkörper alle die Gelenke umgebene Gewebe, also Muskulatur, Fett-und Bindegewebe. In einer speziellen Ausführung werden Muskelnachbildungen aus Klempnerhanf in das Interventionsfenster eingebaut. Dadurch können sie detailliert sichtbar gemacht werden.
Der Weichkörper hat bei Zimmertemperatur die Festigkeit und mechanischen Eigenschaften wie natives Gewebe. So sind im Interventionsfenster bspw. Knochenpunkte tastbar und es entsteht eine realistische Palpation-Übungssituation. Der Weichkörper ist wiederverwertbar, wobei das Recycling bevorzugt bis zu vier Mal in Anspruch genommen werden kann.
Gelatine:
Vorteilhaft besteht der Weichkörper aus Gelatine, welche die Körperteile umgibt und bevorzugt ein Gewebeäquivalent wie Binde- und/oder Fettgewebe darstellt. Vorteilhaft kann jede Art von Gelatine verwendet werden. In einer weiteren Ausführungsform stellt die Gelatine Muskelgewebe als Gewebeäquivalent dar. Die Gelatine besitzt bevorzugt bildgebende Eigenschaften.
Die Gelatine besteht aus Gelatinepulver, welches vor dem Formen, bevorzugt Gießen, des Weichkörpers in einem Lösemittel, bevorzugt Wasser gelöst bzw. suspendiert wird.
Die Gelatinemischung kann in ihrer Konzentration variiert sein. Erfindungsgemäß weist die Gelatine eine Konzentration von 10 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt von 13 bis 25 Gew.-%, weiterhin bevorzugt von 16 bis 19 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 18 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Gelatinemischung, auf.
Durch verschiedene Gelatinekonzentrationen werden verschiedene Gewebearten dargestellt, die beispielsweise bei der Punktion des Interventionsfensters des Trainingsmodells eine unterschiedliche haptische Wahrnehmung erlauben. Bevorzugt weist das Bindegewebe für die Darstellung im CT, MRT und Ultraschall eine Gelatinekonzentration von 15 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt mit 15 bis 18 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 18 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Gelatinemischung, auf.
Zusatzstoff
Erfindungsgemäß weist die Gelatinemischung, welche als Weichkörper verwendet wird, mindestens einen Zusatzstoff mit einer Konzentration von 1 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 1 bis 9 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Gelatinemischung, auf.
Der Zusatzstoff der Gelatinemischung, welche den Weichkörper bildet, ist ein Konservierungsmittel, ein Kontrastmittel und/oder ein strukturgebendes Mittel.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine Zusatzstoff ein Bakterizid. Bei dem Bakterizid handelt es sich bspw. um Thymol, Zitronensäure, Thimerosal oder Benzalkoliumchlorid. Ganz besonders bevorzugt ist das Bakterizid aus Phenoxyethanol. Vorteilhaft wirkt das Bakterizid antibakteriell und fungizid, wodurch der Weichkörper vorteilhaft vor dem Verderben geschützt wird und bei vor Austrocknung geschützter Lagerung mindestens 6 Monate haltbar ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist als der mindestens eine Zusatzstoff ein Kontrastmittel ausgewählt. Das Kontrastmittel verändert ein Signal in den bildgebenden Verfahren, so dass die Körperteile besser abgegrenzt dargestellt werden. Kontrastmittel bezeichnet im Sinne der Erfindung eine Substanz, die beispielsweise im MRT, CT und Ultraschall zur besseren und realistischeren Aufnahme, Abbildung bzw. Darstellung der abzubildenden Körperregion bzw. des abzubildenden Körperteils im jeweiligen bildgebenden Verfahren führt. Gängige Kontrastmittel zur Anwendung für die Magnet-Resonanz-Tomographie sind beispielsweise Resovist und Magnevist der Firma Bayer Schering Pharma. Bevorzugt wird Resovist mit einer Konzentration von 0,098 Vol% verwendet.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine Zusatzstoff ein strukturgebendes Mittel. Für die Nachbildung der einzelnen Muskeln werden der Gelatine Fasern als strukturgebendes Mittel zugegeben. Bevorzugt wird Klempnerhanf als strukturgebendes Mittel verwendet.
Hautüberzug
Der Teil des Weichkörpers, welcher im Interventionsfenster offen nach außen zeigt und von außen zugänglich ist, weist bevorzugt zumindest teilweise einen elastischen Überzug auf. Bevorzugt besteht der elastische Überzug aus einem elastischen Kunststoff, vorzugsweise Latex oder Silikon, ganz besonders bevorzugt Revultex 359 und/oder Silikon. Damit ist der Grundkörper zumindest teilweise von einem Überzug bedeckt, speziell im Bereich des Interventionsfensters. Der Überzug entspricht einem Hautäquivalent, im Folgenden Hautüberzug genannt. Der Hautüberzug bildet die natürliche Haut ab, wodurch ein realistisches Trainingsmodell bereitgestellt wird.
Der Hautüberzug kann vor dem Gießen des Weichkörpers auf der Innenseite der Verschalung aufgetragen werden. Vorteilhaft bildet sich dabei eine glatte Fläche, die später an dem abgekühlten Weichkörper haften bleibt. In einer alternativen Ausführungsform kann der Hautüberzug direkt auf den Weichkörper (und nicht in die Innenseite der Verschalung) aufgebracht werden, bspw. durch Pinseln.
Der Hautüberzug hat bei der Punktion einen anderen Widerstand als der Weichkörper. Dadurch ist eine realistische Trainingssituation gegeben. Der Hautüberzug hat die mechanischen Eigenschaften und Viskosität der menschlichen oder tierischen Haut der entsprechenden Körperregion. Vorteilhaft weist der Hautüberzug eine Festigkeit und gleichzeitige Flexibilität auf, sodass die darunterliegenden in den Weichkörper eingebetteten Körperteile realistisch erfühlt und ertastet werden können. Vorteilhaft wird dadurch die Haptik des Trainingsmodells verbessert und Punktionen und Palpationen können vorgenommen werden.
Der elastische Kunststoff des Hautüberzugs besitzt ein hohes Rückstellvermögen, d.h. er kann sich nach einer Verformung wieder seiner Ausgangsform annähern. Dies wird vorteilhaft durch die Elastizität und Viskosität des Weichkörpers ermöglicht. Das Rückstellvermögen ist mittels eines Druckverformungstests messbar. Vorteilhaft schützt der Hautüberzug den darunterliegenden Weichkörper vor dem Austrocknen und schließt diesen nach außen hin ab.
Bevorzugt weist der Hautüberzug eine Schichtdicke von 0,1 mm bis 5,0 mm auf.
Vorteilhaft kann durch Variation der Schichtdicke der Hautüberzug so gestaltet werden, dass der Hautüberzug der Hautdicke der darzustellenden Körperregion entspricht.
Kit
Die Erfindung umfasst bevorzugt ein Kit mit einer mindestens zweiteiligen Verschalung sowie einem starren Grundkörper mit einem Interventionsfenster und mindestens einem Körperteil einer Körperregion.
Der Grundkörper wiederum weist dabei eine segmentartige Aussparung auf, welche das eine Übungsregion bildende, von außen zugängliche Interventionsfenster darstellt. Eine Trennwand grenzt das Interventionsfenster vom restlichen Grundkörper ab.
In das Interventionsfenster kann mindestens ein Körperteil einer Körperregion montiert werden, welches ebenfalls zum Kit gehört. In einer besonderen Ausführungsform des Kits werden auch die Zuschnitte für Schwamm und Muskeln angeboten. In einer weiteren besonderen Ausführungsform des Kits werden auch die Latexbänder (bspw. Thera-Band) für die Nachbildung von Bändern angeboten. Der Weichkörper wird jeweils vor Ort für die jeweilige Verwendung zubereitet.
Bevorzugt entspricht die Verschalung der Negativform des Grundkörpers des Trainingsmodells und ist entsprechend der jeweiligen darzustellenden Körperregion geformt. Die Anzahl der Verschalungsteile richtet sich nach der Form der Trainingsregion. In einer bevorzugten Ausführungsform für ein Trainingsmodell für den Schulterbereich besteht die Verschalung aus vier Teilen: Schulterkappe, Grundplatte sowie Vorder- und Hinterteil. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform für ein Trainingsmodell für den Lendensakralwirbelbereich besteht die Verschalung aus drei Teilen: Grundplatte, Vorder- und Hinterteil. Grundkörper und Verschalung sind als Kit zur Herstellung des Trainingsmodells zu verwenden.
Die einzelnen Teile der Verschalung werden um den Grundkörper befestigt und um diesen montiert. Durch eine Öffnung in der Verschalung ist der Weichkörper in die segmentartige Aussparung des Grundkörpers einfüllbar und so das Interventionsfenster mit anatomisch geformter Oberfläche hergestellt. Dabei werden alle in das Interventionsfenster eingebauten Körperteile mit Weichkörper umschlossen und das Trainingsmodell so komplettiert.
Die Öffnung in der Verschalung ist je nach der vom Trainingsmodell darzustellenden Trainingsregion individuell gestaltet. In einer Ausführungsform für das Trainingsmodell für den Lendensakralwirbelbereich befindet sie sich an der oberen Fläche des Torsos. In einer alternativen Ausführungsform für das Trainingsmodell des Schulterbereichs liegt die Öffnung in der Verschalung seitlich. Im Falle des Trainingsmodells für den Schulterbereich wird das verschalte Trainingsmodell zum Befüllen mit der Seite nach oben positioniert. So werden vorteilhaft Lufteinschlüsse vermieden.
Verwendung des Trainingsmodells
Vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Trainingsmodell zum Üben minimal-invasiver perkutaner bildgestützter Interventionstechniken verwendet, wodurch es ermöglicht wird, den Übungsverlauf auch nach dem Beenden der Übung nachzuvollziehen und zu beurteilen. Außerdem sind die Komponenten des Trainingsmodells nach dem Beenden des Eingriffes in die einzelnen Komponenten zerlegbar, wodurch recycelbare Teile, wie beispielsweise der Weichkörper, entfernt werden können.
Der Grundkörper bleibt nach jeder Untersuchung erhalten und die Körperteile können je nach Bedarf ausgebaut, wiederverwendet, umgebaut und/oder mit einem neuen Weichkörper überzogen werden.
Vorteilhaft können die Trainingsmodelle mehrfach verwendet werden. Beispielsweise ist das Schultergelenk bis zu 10-mal von einem Zugang aus punktierbar. Da durch die Gestaltung des Interventionsfensters mehrere Zugangswege trainiert werden können, sind erheblich mehr Übungen möglich.
Für die Realisierung der Erfindung ist es auch zweckmäßig, die vorbeschriebenen Ausführungsformen und Merkmale der Ansprüche zu kombinieren.
Ausführungsbeispiele
Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele und zugehöriger Figuren zum Schultertrainingsmodell und Lenden-Sakral-Wirbelsäulentrainingsmodell (LWS-Trainingsmodell) eingehender erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele sollen dabei die Erfindung beschreiben ohne diese zu beschränken.
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt
1 Schultertrainingsmodell; Ansicht von hinten; Grundkörper (1) mit Trennwand (2) und Interventionsfenster (3) und eingebauten Kunststoffknochen (4, 5, 6, 8, 9, 10),
2 Schultertrainingsmodell; Zuschnitte für Schwamm (11), Latexband der Gelenkkapsel (12, 13) und des Ligamentum coracoacromiale (14),
3 Schultertrainingsmodell (Detail); Ansicht von seitlich oben; eingebaute Kunststoffknochen (5, 9, 10); Schwamm (11) und Ligamentum coracoacromiale (14) an die Kunststoffknochen (6, 7) montiert,
4 Schultertrainingsmodell (Detail); Ansicht von vorn oben; ventraler Teil der Gelenkkapsel (12) und Ligamentum coracoacromiale (14) an die Kunststoffknochen (4, 6, 7, 9, 10) montiert,
5 Schultertrainingsmodell; gelatinegetränktes Klempnerhanf zur Darstellung der Muskeln (15, 16, 17) und der Sehne des langen Bizepkopfes (18),
6 Schultertrainingsmodell (Detail); Ansicht von schräg oben; montierte Kunststoffknochen (6, 7, 9, 10) mit Schwamm (11), ventraler Teil der Gelenkkapsel (12) und Ligamentum coracoacromiale (14) und mit Gelatine getränktes Klempnerhanf zur Darstellung der Muskeln (15, 16, 18),
7 Schultertrainingsmodell; Grundkörper (1) montiert in der Verschalung (19–22) mit Öffnung in der Verschalung (23),
8 Schultertrainingsmodell einsatzfertig; Grundkörper (1) mit Weichkörper (24) und Hautüberzug (25),
9 LWS-Trainingsmodell; Grundkörper (1) mit Trennwand (2) und in einer Führungsrinne (31) montierten Lendenwirbeln (26) und Bandscheiben (27), mit Kreuzbein (28), Steißbein (29) und Hüftbein (30),
10 LWS-Trainingsmodell; Grundkörper (1) mit Trennwand (2) und in einer Führungsrinne (31) montierten Lendenwirbeln (26) und Bandscheiben (27) in der Verschalung (19–22),
11 LWS-Trainingsmodell; Grundkörper (1) mit Weichkörper (24) und Hautüberzug (25) in der offenen Verschalung (19–22),
12 LWS-Trainingsmodell einsatzfertig; Grundkörper (1) mit Weichkörper (24) und Hautüberzug (25).
Beispiel 1 – Schultertrainingsmodell für MRT und Ultraschall gestützte Intervention
Bestückung des Grundkörpers mit Körperteilen
In 1 ist ein Schultertrainingsmodell dargestellt, welches den aus Kunstharz bestehenden starren und anatomisch geformten Grundkörper 1 umfasst, der die rechte Schulterkörperregion des Menschen darstellt. Der starre Grundkörper 1 ist anatomisch geformt und nach oben und zur Seite segmentartig geöffnet. Diese segmentartige Aussparung im Grundkörper 1 wird als Interventionsfenster 3 bezeichnet.
Das Interventionsfenster 3 ist ebenfalls anatomisch geformt, stellt die Übungsregion dar und ist von außen zugänglich. Eine Trennwand 2 grenzt das Interventionsfenster 3 vom restlichen Grundkörper 1 ab. Die Trennwand 2 ist glatt und nicht anatomisch geformt.
In bzw. an der Trennwand 2 des Interventionsfensters 3 sind die Körperteile montiert und befindet sich später der Weichkörper 24 (in der Figur nicht eingezeichnet), welcher aus durchsichtiger Gelatine besteht. Die Körperteile für das Interventionsfenster 3 des Schultertrainingsmodells umfassen Knochen, Gelenkkapsel, Bänder und Muskeln. In bzw. an die Trennwand 2 des Interventionsfensters 3 des Grundkörpers 1 sind die Knochen des Schultergelenkes in anatomisch korrekter Position montiert. Dazu zählen, wie in 1 gezeigt, das Schulterblatt 4 mit Schultergräte 5 und Schulterhöhe 6, der Oberarmknochen 8 mit Oberarmkopf 9 sowie das Schlüsselbein 10. Der Rabenschnabelfortsatz 7 ist in 1 nicht gezeigt. Als Knochen werden Kunstknochen der Firma SOMSO verwendet. Die Knochen können fest in die Trennwand 2 eingegossen sein oder so in ihr montiert sein, dass sie flexibel und variabel herausnehmbar sind.
Weitere Körperteile (Gelenkkapsel, Muskeln, Bänder) können je nach Trainingsaufgabe daran montiert und später auch wieder entfernt werden. Alle in bzw. an die Trennwand 2 des Schultertrainingsmodells angebrachten Körperteile werden später mit dem Weichkörper 24 (in der Figur nicht eingezeichnet) vollständig luftfrei umschlossen. Das ermöglicht ein realistisches Abbild der Region im MRT und Ultraschall.
2 zeigt verschiedene Zuschnitte für die Nachbildung von Schulter-Gelenkteilen, die ebenfalls in das Schultertrainingsmodell eingefügt werden. Die Form der Zuschnitte ist dabei der jeweiligen Knochenform geschuldet.
Bei einem der Zuschnitte handelt es sich um einen offenzelligen Schwamm 11, welcher so bemessen ist (Seitenlängen ca. 3,0 × 3,5 cm), dass er in den Spalt zwischen den Gelenkflächen von Schulterblatt 4 (in der Figur nicht gezeigt) und Oberarmkopf 9 (in der Figur nicht gezeigt) passt. Der Schwamm 11 ist mit 18 Gew.-%iger Gelatinelösung getränkt und dient dazu, Flüssigkeiten, die beim Training in den Gelenkspalt injiziert werden, aufzunehmen. Der Schwamm 11 kann dazu aus Kunststoff bestehen oder aus einem Material, dass sich gut mit Gelatine tränken lässt und nicht starr ist. Das Injektionsmittel, ist beispielsweise ein Medikament und/oder Kontrastmittel. Es sammelt sich an der Grenzschicht Gelatine-Schwamm, geht nicht in die Gelatine und verteilt sich nicht an den Knochen. Wenn ein Kontrastmittel injiziert wird, ist es so sichtbar wie beim reellen Patienten. Auf keinen Fall dürfen sich Luftblasen im Schwamm 11 befinden, da diese die Bildgebung verfälschen und zu Artefakten führen. Als Kontrastmittel wird Resovist mit einer Konzentration von 0,098 Vol% verwendet.
Damit die Gelatine in das Gelenk hineinlaufen kann, ist es notwendig, die Gelenkkapsel, welche bei einem echten Menschen geschlossen ist, in einem ventralen (vorderen) 12 und dorsalen (hinteren) 13 Teil zu teilen. Die Nachbildung der Gelenkkapsel verbindet dabei die Gelenkpfanne und den Gelenkkopf miteinander.
2 zeigt neben dem Schwamm 11 auch die trapezförmigen Zuschnitte für den ventralen Teil der Gelenkkapsel 12 und den dorsalen Teil der Gelenkkapsel 13, welche aus einem Latexband der Firma Thera-Band nachgebildet sind. Die Form der Zuschnitte ergibt sich aus der Lage bzw. dem Abstand und der Form der Knochenteile, die sie verbinden. Die Seitenlängen für den Zuschnitt für den ventralen (vorderen) Teil der Gelenkkapsel 12 betragen ca. 4,5 bzw. 3,5 cm bzw. 3,0 cm und für den dorsalen (hinteren) Teil der Gelenkkapsel 13 ca. 3,5 bzw. 4,0 bzw. 4,5 cm. Die Zuschnitte werden ohne Falten auf die Knochen geklebt, damit ein Widerstand entsteht. Weiterhin ist in 2 der Zuschnitt für das Ligamentum coracoacromiale 14, welcher ebenfalls eine trapezförmige Form aufweist, dargestellt und Seitenlängen von ca. 1,5 bzw. 3,0 bzw. 5,0 cm aufweist.
Die Gelenkkapsel 12, 13 sowie das Ligamentum coracoacromilale 14 werden aus Thera-Band der Stärke grün nachgebildet. Diese Stärke entspricht einer Kraftentwicklung von 2,1 kg bei einer Ausdehnung auf 100%. Das Thera-Band wird ohne Vorspannung an den entsprechenden Stellen des Knochens mittels Sekundenkleber befestigt, damit ein gewisser Widerstand besteht. Das grüne Thera-Band hat den gleichen Punktionswiederstand wie die Gelenkkapsel 12, 13 beim Patienten.
3 zeigt von seitlich oben das Ligamentum coracoacromilale 14, das aus Thera-Band der Stärke grün nachgebildet ist. Es ist am Rabenschnabelfortsatz 7 und der Schulterhöhe 6, welche aus der Schultergräte 5 hervorgeht, mit Sekundenkleber befestigt. Weiterhin ist in 3 das Schlüsselbein 10 sowie der Schwamm 11 zu sehen, der locker im Gelenkspalt zwischen Oberarmkopf 9 und Schulterblatt 4 (in der Figur nicht gezeigt) liegt.
In 4 ist das montierte Ligamentum coracoacromiale 14 zusammen mit dem ventralen Teil der Gelenkkapsel 12 und Oberarmkopf 9 und Schlüsselbein 10 von vorn dargestellt. Das Ligamentum coracoacromiale 14 ist am Rabenschnabelfortsatz 7 und Schulterhöhe 6, welche aus der Schultergräte 3 hervorgeht, mit Sekundenkleber befestigt. Das Thera-Band für den ventralen Teil der Gelenkkapsel wird am Oberarmkopf 9 und am Rand der Gelenkpfanne des Schulterblattes 4 mit Sekundenkleber festgeklebt.
5 zeigt Zuschnitte für ausgewählte Muskeln 15, 16, 17, welche im Bereich des Gelenkes gleichmäßig flach anliegen und die Rotatorenmanschette bilden. Weiterhin ist der Zuschnitt für die Sehne des langen Bizepskopfes 18 dargestellt.
Die Muskeln und Sehnen werden aus Klempnerhanf hergestellt und können im Ultraschall sichtbar gemacht werden. Dazu werden verschieden große Stücke Klempnerhanf, entsprechend

Tabelle 1, zugeschnitten und für 30 min in 25%ige Gelatinelösung mit einer Temperatur von 50°C gelegt. Tabelle 1: Maße für die Zuschnitte des Klempnerhanfs für die Verwendung in Muskeln und Sehnen

	Länge	Breite	Dicke
Sehne des Langen Bizepskopfes (18)	100 mm	5mm	5 mm
Musculus supraspinatus (15)	130 mm	55 mm	25 mm
Musculus infraspinatus (16)	130 mm	45 mm	25 mm
Musculus subscapularis (17)	120 mm	60 mm	10 mm

Die 25 Gew.-%ige Gelatinelösung, in der die Nachbildungen von Muskeln und Sehnen eingelegt werden, besteht aus 730 ml destilliertem Wasser mit einem Zusatz von 20 ml Phenoxyethanol, das unter Rühren auf 70°C im Wasserbad erwärmt wird. Dazu werden 250 g Gelatinepulver (z.B. Gelatine Platin, reinst, 240 Bloom Fa. Roth) geben und solange gerührt, bis sich die Gelatine aufgelöst hat. Dabei wird die Gelatine 70°C warm gehalten, dann abgekühlt und am nächsten Tag wieder auf 45 bis 50°C erwärmt. Dadurch wird erreicht, dass die Gelatine keine Lufteinschlüsse hat. Die Klempnerhanfstücke werden eingeweicht und Luftblasen herausgedrückt. Der durchtränkte Klempnerhanf wird dann mit der Hand zu Muskeln oder Sehnen geformt, auf die Knochen gelegt und mit der Gelatinelösung aufgeklebt. Durch das Abkühlen werden die geformten Muskeln und Sehnen fest.
6 zeigt die verschiedenen Körperteile, welche alle im Interventionsfenster 3 (in der Figur nicht gezeigt) des Grundkörpers 1 (in der Figur nicht gezeigt) befestigt sind und zur anatomischen Topographie der Schulterübungsregion beitragen. Zu sehen ist der aus grünem Thera-Band bestehende ventrale Teil der Gelenkkapsel 12 sowie das Ligamentum coracoacromiale 14 und das Schlüsselbein 10. Das Ligamentum coracoacromiale 14 ist ebenfalls aus Thera-Band der Stärke grün nachgebildet und ist am Rabenschnabelfortsatz 7, und der Schulterhöhe 6 mit Sekundenkleber befestigt.
Der Schwamm 11 liegt locker im Gelenkspalt zwischen Oberarmkopf 9 und Schulterblatt 4 (in der Figur nicht gezeigt). Der Schwamm 11 ist mit 18 Gew.-%iger Gelatinelösung getränkt. Dadurch können gezielte Eingriffe und Übungen am Schultertrainingsmodell realisiert werden.
Desweiteren sind ausgewählte aus Klempnerhanf bestehende und an die Knochen geklebte Muskeln der Rotatorenmanschette 15, 16, 18 zu sehen. In einer alternativen Gestaltung des Schultertrainingsmodells können die Muskeln auch weggelassen werden. Der dorsale Teil der Gelenkkapsel 13 sowie der Unterschulterblattmuskel 17 sind in 6 nicht dargestellt.
7 zeigt die geschlossene Verschalung 19, 20, 21, 22 des Schultertrainingsmodells, welche aus vier Teilen besteht: Einer Grundplatte 19, einem Vorderteil 20 und Hinterteil 21 sowie einer Schulterkappe 22. Die Verschalung stellt das Negativ der Schulterkörperregion dar und wird um den mit Körperteilen bestückten Grundkörper 1 angebracht und verschraubt.
Die Verschalung weist weiterhin eine trapezförmige Öffnung 23 auf, welche für das Befüllen des Interventionsfensters 3 (in der Figur nicht gezeigt) mit dem Weichkörper 24 (in der Figur nicht gezeigt) vorgesehen ist. Diese Öffnung 23 befindet sich, anatomisch gesehen, an der Halsseite des Trainingsmodells. Als Weichkörper 24 (in der Figur nicht gezeigt) wird Gelatine verwendet.
Eine Gelatinelösung von 18 Gew.-% wird hergestellt, aus welcher der Weichkörper 24 gegossen wird. Dazu werden zunächst 3200 ml destilliertes Wasser mit 80 ml Phenoxyethanol auf 70°C unter Rühren erwärmt. Anschließend werden 720 g Gelatinepulver (Gelatine Platin reinst 240 Bloom Fa. Roth) zugeben und verrührt. Wenn sich die Gelatine aufgelöst hat, wird die ca. 4 Liter umfassende Gelatinelösung an der Luft abgekühlt. Um Lufteinschlüsse zu vermeiden wird am nächsten Tag erneut auf 70°C erwärmt und anschließend auf 45 bis 40°C abgekühlt. Nun wird die hergestellte noch warme (ca. 40°C) Gelatinelösung in die Öffnung 23 des verschalten Trainingsmodells, wie in 7 zu sehen, gefüllt. Der mit der Verschalung 19, 20, 21, 22 umschlossene und mit Körperteilen bestückte Grundkörper 1 ist dabei so gelagert, dass die Öffnung 23 nach oben gerichtet ist. Dabei ist darauf zu achten, dass keine Luftblasen beim Gießen entstehen. Die Gelatine in der Verschalung wird abgekühlt bis diese fest ist. Bei Zimmertemperatur ist die Gelatine nach 10 Stunden fest. Anschließend wird die Verschalung 19, 20, 21, 22 abgenommen und kann erneut zur Herstellung eines Schultertrainingsmodells verwendet werden.
Die abnehmbare Schulterkappe 22 im oberen Teil der Verschalung wird auf das Interventionsfenster 3 (in der Figur nicht gezeigt) des Grundkörpers 1 befestigt. Vor der Montage wird die Schulterkappe 22 von innen mit Latexmilch bestrichen. Die Latexmilch trocknet kurz an und bildet eine glatte Oberfläche, die sich gut an die Gelatine anpasst. Dann wird die nächste Schicht Latexmilch auf die Schulterkappe 22 gestrichen. Insgesamt werden 5 bis 10 Schichten Latexmilch aufgetragen. Die Schulterkappe 22 wird auf das Interventionsfenster 3 (in der Figur nicht gezeigt) des Grundkörpers 1 montiert, wie in 7 zu sehen ist. Bei einer späteren Abnahme der Schulterkappe 22 bleibt die Latexhaut am Weichkörper 24 haften und bildet einen weißlichen Hautüberzug 25. Durch diesen Hautüberzug 25 ist der Weichkörper 24 nach außen hin abgeschlossen und trocknet nicht so schnell aus.
Durch die Verschalung 19, 20, 21, 22 wird der Grundkörper 1 der Schulterkörperregion mit der eingefüllten, abgekühlten und ausgehärteten Gelatine komplettiert.
Für die Herstellung des Schultertrainingsmodells ist es unerlässlich, die Verschalung 19, 20, 21, 22 zusammen mit Grundkörper 1 und Weichkörper 24 zu verwenden. Der Grundkörper 1 mit Interventionsfenster 3 (in der Figur nicht gezeigt), mindestens einem Körperteil und Verschalung werden dabei als wiederverwertbares Kit angeboten.
8 zeigt ein fertiges Schultertrainingsmodell, bestehend aus dem Grundkörper 1, dessen Interventionsfenster 3 (in der Figur nicht gezeigt) mit den entsprechenden Körperteilen bestückt ist. Der Weichkörper 24 umgibt die Körperteile und ist von einem Hautüberzug 25 gleichmäßig bedeckt.
Der Hautüberzug 25, bestehend aus der am Inneren der Schulterkappe 22 (in der Figur nicht gezeigt) aufgetragenen und getrockneten Latexhaut, klebt nun am Weichkörper 24. Nach der Versäuberung der Ränder des Hautüberzuges 25 ist das Trainingsmodell einsatzbereit. Alternativ kann der Hautüberzug auch direkt auf die Gelatine gepinselt werden, allerdings sind dann die Pinselspuren sichtbar und behindern evtl. den Übungsverlauf.
Verwendung des Schultertrainingsmodells
Das Schultertrainingsmodell kann für MRT, CT und Ultraschall gestützte Interventionen genutzt werden.
Die Schulterpunktion unter Ultraschallkontrolle wird meistens beim sitzenden Patienten durchgeführt. Deshalb wird ein Trainingsmodell zur Verfügung gestellt, welches die Form und Lage der Schulter eines Patienten in sitzender Position abbildet.
Beispielsweise ist das Schultergelenk bis zu 10-mal von einem Zugang aus mit einer Kanüle punktierbar.
Am Schultermodell ist durch die Kombination von Kunststoffknochen und Weichkörper 24, insbesondere der Gelatine, neben der realistischen Bildgebung auch eine realistische Palpation der Knochenpunkte möglich. So ist die Orientierung am Trainingsmodell haptisch und visuell mit der am lebenden Patienten vergleichbar.
Beim ventralen Zugang erfolgt der Einstich 1 bis 2 cm unterhalb des Rabenschnabelfortsatzes 7 und 1 cm lateral zur virtuellen Linie des Gelenkspaltes. Die Kanüle wird leicht aufwärts geführt. Beim dorsalen Zugang wird die Kanüle 1 bis 2 cm unterhalb und 1 cm median der lateralen Ecke der Schulterhöhe 6 eingestochen und in einem Winkel in Richtung Rabenschnabelfortsatz 7 in den Gelenkspalt geführt. Bei diesen Interventionen müssen die umliegenden Strukturen (bspw. Sehnen) geschont werden und die Kanüle ohne Läsion der Gelenkknorpel im Gelenkspalt platziert werden. Die Kontrolle des Injektionskanals kann mit Hilfe von Ultraschall erfolgen. Beispielsweise ist es bei einer Gelenkpunktion zur Entlastung des Gelenkes notwendig, Ansammlungen von Flüssigkeiten, die durch eine Einblutung oder Entzündungen entstehen können, abzuleiten. Gleichermaßen können auch Medikamente appliziert werden. Eine solche Injektion kann am Trainingsmodell geübt werden, da der Schwamm 11 Injektionsflüssigkeit aufnehmen kann. Um die Kanüle sicher in den Gelenkspalt zu führen, orientiert sich der Arzt an der Körperoberfläche und den tastbaren Knochenpunkten um das Gelenk herum. Dazu braucht der Arzt nicht nur anatomische Kenntnisse, sondern auch manuelles Training. Am Trainingsmodell können diese Knochenpunkte und die Punktionswiederstände, hervor gerufen durch den Hautüberzug 25, die Gelenkkapselnachbildung, die anatomisch geformten Knochen und den Weichkörper als Gewebe imitierendes Material realistisch getastet werden.
Das Training kann der jeweiligen Situation angepasst werden. Beispielsweise können gezielt Muskeln weggelassen werden. Für das Training der Gelenkpunktion ist eine Orientierung an den Knochenstrukturen wie durch Palpation und Ultraschall- bzw. MRT-Bild wichtig. Ein Einbau von Muskeläquivalenten nicht notwendig.
Am Ende der Übung kann ausgewertet werden, wie erfolgreich das Training verlaufen ist, da vorteilhaft in der Gelatine an den Injektionsstellen Kanäle bzw. Risse zurück bleiben, die nach Entfernen des Hautüberzuges 25 in der transparenten Gelatine sichtbar sind.
Recyceln des Schultertrainingsmodells
Nach Beendigung des Trainings wird das Schultertrainingsmodell demontiert. Die Gelatine des Weichkörpers 24 wird eingeschmolzen und kann in Folie verpackt im Kühlschrank bei –20°C dauerhaft gelagert und bis zu 4 mal wieder verwendet werden.
Die Muskeln 15, 16, 17, 18 aus in Gelatine getränktem Klempnerhanf lassen sich gut aus der restlichen Gelatine lösen und können ebenfalls für ein neues Trainingsmodell weiter verwendet werden.
Das Ligamentum coracoacromilale 14 aus Thera-Band kann, sofern es unbeschädigt ist, an den Knochen 5, 6, 7, 9, 10 verbleiben.
Die Gelenkkapsel 12, 13 und der Schwamm 11 werden nicht wiederverwendet.
Die Schulterknochen sind in bzw. an die Trennwand 2 des Interventionsfensters 3 fest eingegossen und verankert, da sie nicht ausgetauscht werden müssen. In einer besonderen Ausführung kann die Trennwand 2 des Interventionsfensters 3 so konstruiert sein, dass die Knochen, z.B. durch Verschraubung, austauschbar sind. Dann können auch Knochennachbildungen mit Varietäten oder pathologischen Befunden in die Trennwand 2 des Interventionsfensters 3 integriert werden.
Der Grundkörper 1 mit Interventionsfenster 3, die Körperteile und die Verschalung 19, 20, 21, 22 stellen ein Kit dar, dessen Bestandteile gereinigt werden und dann neu einsetzbar sind.
Beispiel 2 – Lenden-Sakral-Wirbelsäulentrainingsmodell (LWS-Trainingsmodell) für MRT gestützte Intervention
Bestückung des Grundkörpers mit Körperteilen
9 zeigt ein Trainingsmodell der Lenden- und Sakralwirbelsäule des Menschen. Der dazugehörige Grundkörper 1, darstellend einen anatomisch geformten Torso, besteht aus Kunstharz. Die Rückenregion ist offen. Diese segmentartige Aussparung im starren Grundkörper 1 wird als Interventionsfenster 3 (in der Figur nicht gezeigt) bezeichnet.
Das Interventionsfenster 3 (in der Figur nicht gezeigt) ist ebenfalls anatomisch geformt, stellt die Übungsregion dar und ist von außen zugänglich. Im Interventionsfenster 3 (in der Figur nicht gezeigt) befindet sich die Trennwand 2, welche das Interventionsfenster vom restlichen Grundkörper 1 abtrennt. Die Trennwand ist glatt und nicht anatomisch geformt.
In bzw. an die Trennwand 2 Interventionsfensters 3 (in der Figur nicht gezeigt) sind die Körperteile montiert und befindet sich der Weichkörper 24 (in der Figur nicht gezeigt), welcher aus durchsichtiger Gelatine besteht. Körperteile die in den Grundkörper montiert werden können umfassen Knochen (rechtes und linkes Hüftbein 30, Kreuzbein 28, Steißbein 29 und Lendenwirbel 26), Bandscheiben 27 und Bänder. Fest in bzw. an die Trennwand 2 des Grundkörpers 1 eingebaut sind die Hüftbeine 30, an denen mittels Kunststoffdraht das Kreuzbein 28 befestigt ist. Das Steißbein 29 ist mit Kunststoffdraht am Kreuzbein 28 montiert.
Die Knochen 26, 28, 29, 30 sind röntgenfähige Kunststoffknochen der Firma SOMSO. Die Bandscheiben 27 werden aus Gelatine mit einer Konzentration von 25 Gew.-% hergestellt. Dazu werden zunächst 730 ml destilliertes Wasser mit 20 ml Phenoxyethanol auf 70°C unter Rühren erwärmt. Anschließend werden 250 g Gelatinepulver (Gelatine Platin reinst 240 Bloom Fa. Roth) zugeben und verrührt. Wenn sich die Gelatine aufgelöst hat, wird die Gelatinelösung an der Luft abgekühlt. Um Lufteinschlüsse zu vermeiden wird am nächsten Tag erneut auf 70°C erwärmt und anschließend auf 45 bis 40°C abgekühlt. Diese Lösung wird in die jeweils spezifische Negativform der Bandscheiben 27 gegossen. Nach dem Abkühlen und Entformen wird jede einzelne Bandscheibe 27 mit Latex überzogen, das in 2 Schichten nacheinander aufgetragen wird. Montiert werden die Bandscheiben 27 in den Grundkörper 1, indem sie im Wechsel mit Kunststoff-Lendenwirbeln 26 der Firma SOMSO in die Führungsrinne 31 gesteckt werden. Die Lendenwirbel 26 sind dabei durchnummeriert.
Die Bänder der Wirbelsäule, Ligamentum longitudinale anterius und posterius, welche der Übersicht halber nicht in 9 dargestellt sind, werden mit Thera-Band der Stärke grün, welches einer Kraftentwicklung von 2,1 kg bei Ausdehnung auf 100% entspricht, dargestellt. Dazu werden für das vordere Band (Ligamentum longitudinale anterius) ein 13 × 5 cm und für das hintere Band (Ligamentum longitudinale posterius) ein 12 × 3 cm großes Rechteck zugeschnitten und am obersten Lendenwirbel 26 und dem Kreuzbeinknochen 28 mittels Sekundenkleber befestigt.
In 10 blickt man von oben durch die Öffnung 23 in das in der Verschalung 19, 20, 21 montierte LWS-Modell. Die Öffnung 23 ist für das Befüllen des Interventionsfensters 3 mit dem Weichkörper 24 (in der Figur nicht gezeigt) vorgesehen. Die Öffnung 23 befindet sich, anatomisch gesehen, am oberen Teil des Torsos und wird durch die Trennwand 2 vom übrigen Grundkörper 1 abgeschlossen. In diese Trennwand 2 ist median eine U-förmige Führungsrinne 31 zur Aufnahme der Lendenwirbel 26 und der dazugehörigen Bandscheiben 27 eingelassen. In der Vergrößerung sind die in der Führungsrinne 31 montierten Lendenwirbel 26 und Bandscheiben 27 dargestellt. Die Lendenwirbel 26 und Bandscheiben 27 können dabei einfach in die Führungsrinne 31 ein- und ausgeklemmt werden.
Die Verschalung 19, 20, 21 besteht aus drei Teilen: Zwei Teile, Vorder- und Hinterteil, stellen eine anatomische Nachbildung des Torsos dar. Außerdem gibt es eine separat abtrennbare Grundplatte, welche in 10 nicht gezeigt ist. Die Verschalung 19, 20, 21 entspricht der Negativform der LWS-Körperregion des Grundkörpers des Trainingsmodells und ist entsprechend der jeweiligen darzustellenden Körperregion geformt. Die Verschalung 19, 20, 21 wird um den Grundkörper 1 angebracht und verschraubt.
Der Weichkörper 24 (in der Figur nicht gezeigt) besteht aus durchsichtiger Gelatine. Die Herstellung der 18 Gew.-%igen Gelatinelösung wurde bereits im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben. Der Weichkörper 24 (in der Figur nicht gezeigt) wird durch die Öffnung 23 im Torso in das Interventionsfenster 3 des Grundkörpers 1 gefüllt. Dabei ist darauf zu achten, dass die Gelatine nicht zu warm ist, da die Bandscheiben 27 sonst wieder schmelzen.
11 zeigt die aufgeklappte Verschalung 19, 20, 21 mit dem fertigen und einsatzbereiten Trainingsmodell. Die Verschalung 19, 20, 21 besteht aus einer separat abtrennbaren Grundplatte 19, auf welcher der Grundkörper 1 steht, sowie einem Vorderteil 20 und Hinterteil 21 des Torsos.
Die durchsichtige Gelatine ist im Rückenbereich mit Latex, welcher den Hautüberzug 25 simuliert, überzogen. Dazu wird auf das Hinterteil der Verschalung 21 Latexmilch aufgetragen, wie in Beispiel 1 beschrieben. Da die Haut in der Praxis im Rückenbereich dicker ist, sind 10 bis 15 Schichten erforderlich, um den Hautüberzug 25 zu bilden. Bei einer späteren Abnahme des Hinterteils 21 der Verschalung bleibt die Latexhaut am Weichkörper 24 haften und bildet einen weißlichen Hautüberzug 25. Durch diesen Hautüberzug 25 ist der Weichkörper 24 nach außen hin abgeschlossen und trocknet nicht so schnell aus.
In 12 ist das einsatzbereite LWS-Trainingsmodell zu sehen. Es besteht aus dem Grundkörper 1 in anatomisch nachgebildeter Torsoform, welcher mit dem durchsichtigen Weichkörper 24 befüllt ist, der wiederum von einem weißlichen Hautüberzug 25 umgeben ist.
Verwendung des Lenden-Sakralwirbelsäulentrainingsmodells (LWS-Trainingsmodell)
Das LWS-Trainingsmodell wird zum Training von Injektionen in die Wirbelgelenke/Facettengelenke, Injektionen in den Wirbelkanal, minimalinvasiver OPs, perkutaner OPs, endoskopischer OPs, Bandscheiben-OPs, Wirbelsäulen-Versteifung/Spondylodese und Wirbelkanalerweiterung eingesetzt.
Durch die im Interventionsfenster 3 enthaltenen Knochen, die realistisch zu ertasten sind, ist eine Platzierung der Instrumente im Lenden-Sakralwirbelsäulenbereich absolut realistisch zu trainieren.
Recyceln des LWS-Trainingsmodells
Nach Beendigung des Trainings wird das LWS-Trainingsmodell demontiert. Die Gelatine des Weichkörpers 24 wird eingeschmolzen und kann in Folie verpackt im Kühlschrank bei –20°C dauerhaft gelagert und bis zu 4 mal wieder verwendet werden.
Die Bänder (Ligamenta) aus Thera-Band können, sofern sie unbeschädigt sind, an den Knochen 28, 29, 30 verbleiben. Die Bandscheiben 27 werden, wenn sie unbeschädigt sind, wiederverwendet. Sie werden in Folie verpackt im Gefrierschrank gelagert. Alle Lendenwirbel 26 und der Grundkörper 1 mit den eingebauten Knochen 28, 29, 30 werden gereinigt und sind dann neu einsetzbar.
Die Knochen 28, 29, 30 sind in bzw. an die Trennwand 2 des Interventionsfensters 3 fest eingegossen, da sie nicht ausgetauscht werden müssen. In einer besonderen Ausführung kann die Trennwand 2 des Interventionsfensters 3 so konstruiert sein, dass die Knochen 28, 29, 30 zum Beispiel durch Verschraubung austauschbar sind. Dann können auch Knochennachbildungen mit Varietäten oder pathologischen Befunden in den Grundkörper 1 integriert werden.
Der Grundkörper 1 mit Interventionsfenster 3, die Körperteile und die Verschalung 19, 20, 21 stellen ein Kit dar, dessen Bestandteile gereinigt werden und dann neu einsetzbar sind.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

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Bezugszeichenliste

1: Grundkörper
2: Trennwand
3: Interventionsfenster
4: Schulterblatt (Scapula)
5: Schultergräte (Spina scapulae)
6: Schulterhöhe (Acromion)
7: Rabenschnabelfortsatz (Processus coracoideus)
8: Oberarmknochen (Humerus)
9: Oberarmkopf (Caput humeri)
10: Schlüsselbein (Clavicula)
11: Schwamm
12: ventraler (vorderer) Teil der Gelenkkapsel (Capsula articularis)
13: dorsaler (hinterer) Teil der Gelenkkapsel (Capsula articularis)
14: Ligamentum coracoacromiale
15: Obergrätenmuskel (Musculus supraspinatus)
16: Untergrätenmuskel (Musculus infraspinatus)
17: Unterschulterblattmuskel (Musculus subscapularis)
18: Sehne des langen Bizepskopfes (Musculus biceps brachii)
19: Verschalung, Grundplatte
20: Verschalung, Vorderteil
21: Verschalung, Hinterteil
22: Verschalung, Schulterkappe
23: Öffnung in der Verschalung
24: Weichkörper
25: Hautüberzug
26: Lendenwirbel (Vertebrae lumbales)
27: Bandscheiben (Discus intervertebralis)
28: Kreuzbein (Os sacrum)
29: Steißbein (Os coccygis)
30: Hüftbein (Os coxae)
31: Führungsrinne

Claims

Trainingsmodell für minimal-invasive perkutan bildgestützte Interventionstechniken für CT, MRT und Ultraschall, für Punktion und Palpation, aufweisend einen starren, einer menschlichen oder tierischen Körperregion nachgebildeten, anatomisch geformten aus einem Kunststoff bestehenden Grundkörper (1), der eine segmentartige Aussparung aufweist, welche ein eine Übungsregion bildendes, von außen zugängliches Interventionsfenster (3) darstellt, wobei mindestens eine Trennwand (2) das Interventionsfenster vom restlichen Grundkörper abgrenzt, wobei das Interventionsfenster (3) anatomisch geformt ist und mindestens ein von einem Weichkörper (24) luftfrei umgebenes Körperteil aufweist, wobei die Körperteile auf oder an der Trennwand (2) montiert sind, wobei der Weichkörper (24) und Bestandteile der Körperteile aus Gelatine bestehen, die Gelatine eine Konzentration von 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Gelatinemischung, und mindestens einen Zusatzstoff mit einer Konzentration von 1 bis 15 Gew.% aufweist, wobei der Zusatzstoff ein Konservierungsmittel, ein Kontrastmittel und/oder ein strukturgebendes Mittel ist, wobei das mindestens eine Körperteil eine anatomische Nachbildung von Knochen (4–10, 26, 28–30), Bändern (14), Sehnen (18), Muskeln (15–17), Gelenkkapseln (12, 13) oder Bandscheiben (27) ist, im Interventionsfenster (3) derart angeordnet ist, dass es der korrekten anatomischen Position entspricht und durch die Zusammensetzung und elastische Beschaffenheit des Weichkörpers (24) ertastbar ist, wobei der Weichkörper (24) luftfrei und austauschbar ist, einem Gewebeäquivalent entspricht und die Festigkeit und mechanischen Eigenschaften wie natives Gewebe hat und zumindest teilweise einen Hautüberzug (25) aufweist, wobei der Hautüberzug (25) den darunterliegenden Weichkörper nach außen hin abschließt.
Trainingsmodell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) aus mindestens einem duroplastischen Kunststoff besteht.
Trainingsmodell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Körperteil auf die Anatomie und Pathologie eines Patienten individuell abgestimmt ist.
Trainingsmodell nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Körperteil die Nachbildung einer Gelenkkapsel ist, wobei die Gelenkkapsel einen ventralen Teil (12) und einen dorsalen Teil (13) aufweist, mindestens ein Latexband umfasst und im Inneren mit einem Schwamm (11) versehen ist.
Trainingsmodell nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandscheiben (27) aus 10 bis 30 Gew.-% Gelatine, bezogen auf die Gesamtmasse der Gelatinemischung, bestehen, die mit einer Latex- oder Silikonhaut überzogen sind, wobei die Latex- oder Silikonhaut eine höhere Festigkeit als die Gelatine aufweist.
Trainingsmodell nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hautüberzug (25) aus einem elastischen Kunststoff besteht, eine Ertastung von Körperteilen erlaubt und ein hohes Rückstellvermögen aufweist.
Trainingsmodell nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hautüberzug (25) eine Schichtdicke von 0,1 mm bis 5,0 mm aufweist.
Kit, umfassend eine mindestens zweiteilige Verschalung sowie einen starren, einer menschlichen oder tierischen Körperregion nachgebildeten, anatomisch geformten aus einem Kunststoff bestehenden Grundkörper (1), der eine segmentartige Aussparung aufweist, welche ein eine Übungsregion bildendes, von außen zugängliches Interventionsfenster (3) darstellt, wobei mindestens eine Trennwand (2) das Interventionsfenster (3) vom restlichen Grundkörper (1) abgrenzt, und mindestens einem Körperteil einer Körperregion, wobei das mindestens eine Körperteil eine anatomische Nachbildung von Knochen (4–10, 26, 28–30), Bändern (14), Sehnen (18), Muskeln (15–17), Gelenkkapseln (12, 13) oder Bandscheiben (27) ist und im Interventionsfenster (3) derart angeordnet ist, dass es der korrekten anatomischen Position entspricht, wobei alle in das Interventionsfenster (3) eingebauten Körperteile von einem Weichkörper (24) umschlossen werden, wobei die Verschalung der Negativform des Grundkörpers (1) entspricht.
Kit nach Anspruch 8, wobei die Verschalung für das Trainingsmodell für den Schulterbereich aus einer Schulterkappe, einer Grundplatte sowie einem Vorder- und Hinterteil besteht.
Kit nach Anspruch 8, wobei die Verschalung für das Trainingsmodell für den Lendensakralwirbelbereich aus einer Grundplatte, einem Vorder- und einem Hinterteil besteht.
Verwendung eines Trainingsmodells nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Üben von minimal-invasiver perkutan bildgestützter Diagnose- und Interventionstechniken für CT, MRT und Ultraschall, für Punktion und Palpation.