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GEBIET DER ERFINDUNG:
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine minimalinvasive Neurochirurgie-Trainingsvorrichtung und insbesondere auf einen neuroendoskopischen Kastentrainer (engl.: box trainer) zum Verbessern der Augen-Hand-Koordination, der Geschicklichkeit, der Bewegungseffizienz, der Instrument-Gewebe-Manipulation und der Endoskopmanipulation. Die vorliegende Erfindung stellt ferner einen Neuroendoskop-Kastentrainer bereit, der auch eine Hilfskamera zum Aufzeichnen und zur Offline-Analyse der seitens des Benutzers durchgeführten Aktivität umfasst.
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HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK DER ERFINDUNG:
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Neurochirurgische Verfahren sind hochkomplex, und der Spielraum für Fehler ist sehr gering. Sogar ein kleiner Fehler, der dem Chirurgen unterläuft, kann zu schwerwiegenden Konsequenzen wie Lähmung und sogar zum Tod führen. Neurochirurgische Techniken verschieben sich derzeit hin zu minimalinvasiven Verfahren. Technologische Fortschritte bei minimalinvasiven Techniken fordern die Neurochirurgen heraus, ihre Fertigkeiten zu verbessern.
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Die Neuroendoskopie ist ein minimalinvasives Verfahren, bei dem das Endoskop dazu verwendet wird, um in die tiefen Strukturen des Gehirns vorzudringen. Die endoskopische Kamera wird dazu verwendet, durch das Gehirn zu navigieren, und auf einem Monitor wird ein Bild angezeigt. Tiefeninformationen können durch die Bewegung der endoskopischen Kamera interpretiert werden. Der Lernprozess derartiger chirurgischer Verfahren ist langwierig, und ein Lernen auf der Basis eines Ausbildungsmodells ist nicht angemessen. Von Ärzten verursachte Fehler lenken immer mehr Aufmerksamkeit auf die Geschicklichkeit von Chirurgen, die ein sorgfältiges und wirksames Training erfordern.
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Aufgrund der Einschränkungen extrem feiner Bewegungen und der Größe der eloquenten Strukturen, die die Neurochirurgie mit sich bringt, sind das Trainieren von Fertigkeiten sowie Evaluierungswerkzeuge nicht sehr stark entwickelt. Ein Training kann entweder über Evaluierungssysteme wie beispielsweise Kastentrainer oder über virtuelle Trainingsplattformen vermittelt werden. Aufgrund multidisziplinärer technologischer Hürden liefern die virtuellen Simulatoren nicht das Niveau an Realismus, das der seitens des Chirurgen erwarteten Operationsumgebung entspricht. Vielmehr würde ein Verfeinern der chirurgischen Fähigkeiten durch Ausführen einfacher Aufgaben an Trainingsgeräten den Chirurgen dabei helfen, jede Komponente gezielt zu verbessern. Ein vorbereitendes Trainieren dieser minimalinvasiven chirurgischen Fertigkeiten bezüglich der Augen-Hand-Koordination an Leichen und Tieren ist nicht durchführbar, da diese nicht ausreichend zur Verfügung stehen. Ein Training auf der Basis von Leichen und Tieren sollte erst praktiziert werden, nachdem man sich ein gewisses Maß an psychomotorischen Fertigkeiten an Kastentrainern angeeignet hat.
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Die
CN 102208151 A offenbart einen Operationslehrkasten für Neuroendoskopie, der sich auf einen Operationslehrkasten einer Neuroendoskopie bezieht, und der Operationslehrkasten weist einen Kastendeckel, einen Kastenkörper und einen Kastenboden auf; an dem Kastendeckel ist zumindest ein Operationsübungsloch angeordnet, und unter dem Operationsübungsloch ist ein Operationsübungsschlauch angeordnet; ein Kopfende des Operationsübungsschlauchs ist fest mit einer Innenwand des Operationsübungslochs verbunden, ein Schwanzende des Operationsübungsschlauchs ist über dem Kastenboden aufgehängt; eine Rille ist über dem Kastenboden und unter dem Operationsübungsschlauch gebildet; Eine vertikale Kastenkörperpositionsfixierungsplatte ist an dem Rand des Kastenbodens angeordnet; die Neuroendoskopie- und dazugehörigen chirurgischen Instrumente sind in dem Kasten durch das Operationsübungsschlauch hindurch angeordnet; und ein Übender kann das Operationstraining durch einen Operationsinstrumentengriff außerhalb des Operationskastens durchführen. Der Neuroendoskopie-Operationslehrkasten ähnelt der Umgebung und den wichtigen Bedingungen der Neuroendoskopieoperation, weist eine einfache Struktur und geringe Herstellungskosten auf, ist für Übungszwecke praktisch und geeignet für eine wiederholte Operation und Bestückung; der Neuroendoskopie-Operationslehrkasten kann zum Durchführen des Trainierens von Fertigkeiten bei Profis verwendet werden und ist zweckmäßig im Gebrauch.
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Die
CN-Anmeldung Nr. 101589416B stellte einen Endo-Trainer bereit, der sich auf eine Vorrichtung für praktische Ärzte bezieht, um Techniken, die in der endoskopischen Chirurgie verwendet werden, zu üben. Ein tragbarer Endo-Trainer im Stil eines Klapp-Laptops, wobei der Endo-Trainer folgende Merkmale aufweist: eine Basis, die einen Arbeitsbereich für das Endo-Training definiert; eine Kamera zum Betrachten des Arbeitsbereichs; entweder i) ein Anzeigebildschirm zum Anzeigen eines Bildes von der Kamera, wobei der Anzeigebildschirm an der Basis befestigt ist; und/oder ii) eine drahtlose oder verdrahtete Verbindung, die mit der Kamera gekoppelt ist, um die Kamera mit einem Anzeigebildschirm zu verbinden; und eine klappbare Endo-Training-Instrumententafel, wobei die Endo-Training-Instrumententafel zumindest einen Zugang aufweist, um einen Zugriff eines chirurgischen Instruments auf den Arbeitsbereich zu ermöglichen; und wobei der Endo-Trainer zwei Konfigurationen aufweist, eine erste, zusammengeklappte Konfiguration, bei der der Endo-Trainer im Wesentlichen flach zusammengeklappt ist, und eine zweite, Operationskonfiguration, bei der der Anzeigebildschirm, falls vorhanden, in eine Betrachtungsposition für eine Bedienperson des Endo-Trainers aufgeklappt ist und bei der die Endo-Training-Instrumententafel derart aufgeklappt ist, dass sie sich in einem gewissen Abstand von der Basis für das Endo-Training befindet.
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Die
WO-Patenanmeldung Nr. 2013028847A1 offenbarte eine Anwendung und ein Verfahren für ein Training chirurgischer Fertigkeiten, das sich auf ein Trainingssystem für chirurgische Fertigkeiten bezieht, mit folgenden Merkmalen: einer Trainerplattformanordnung, die eine Trainingsplattform umfasst; eine Basis, wobei die Basis dazu konfiguriert ist, zumindest eine Target-Anordnung (engl.: target array) aufzunehmen; wobei die Zielanordnung eine ebene Oberfläche umfasst, auf der eine Mehrzahl von vorspringenden Targets angeordnet sind, die in einer Mehrzahl von Winkeln auf der Basis ausgerichtet sind; ein linksseitiger Träger zum Tragen der Trainingsplattform auf der Basis; und ein rechtsseitiger Träger zum Tragen der Trainingsplattform auf der Basis.
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Die US-Anmeldung Nr. 6488507 B1 stellte einen tragbaren chirurgischen Trainer bereit, der eine tragbare Umfassung zum Simulieren chirurgischer Bedingungen unter Verwendung endoskopischer Instrumente offenbart. Die Umfassung enthält eine Pumpe und ein Fluidreservoir und einen Kanister, in den eine tierische oder synthetische Gewebeprobe in einem anpassbaren Hohlraum platziert ist. Die Pumpe lässt ein Fluid zu einem außerhalb der Umfassung befindlichen endoskopischen Instrument zirkulieren, wodurch eine Person befähigt wird, entweder Monopolar- oder Bipolar-Instrument-Techniken in dem Hohlraum unter Bedingungen zu üben, die lebensnahe Operationsbedingungen simulieren.
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Die US-Anmeldung Nr. 7837473B2 offenbarte eine chirurgische Trainingsvorrichtung und ein chirurgisches Trainingsverfahren, die sich auf eine chirurgische Trainingsvorrichtung und ein chirurgisches Trainingsverfahren beziehen. Die chirurgische Trainingsvorrichtung kann ein tragbares Gehäuse umfassen, das einen Boden und einen Deckel umfasst. Die chirurgische Trainingsvorrichtung kann einen mit dem Boden gekoppelten Träger umfassen, und der Träger kann von einer in dem Boden gelagerten ersten Position zu einer mit dem Deckel gekoppelten zweiten Position bewegbar sein. Der Träger kann eine Mehrzahl von Öffnungen umfassen, die so positioniert sind, dass dann, wenn sich der Träger in der zweiten Position befindet, die chirurgischen Instrumente, die in die Mehrzahl von Öffnungen eingeführt sind, im Wesentlichen horizontal und parallel zum Boden sind. Die chirurgische Trainingsvorrichtung kann eine Kamera und einen mit der Kamera verbundenen Videomonitor umfassen. Der Videomonitor kann eine Ausgabe aus der Kamera einschließlich der chirurgischen Instrumente und/oder des simulierten Gewebes anzeigen.
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Die US-Anmeldung Nr. 6790043 B2 stellte ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein chirurgisches Training bereit, die eine Vorrichtung und ein Verfahren für ein mikrochirurgisches Training unter Verwendung von Leichenanatomie hervorhebt, wobei das Gefäßsystem mit unter Druck stehenden Fluiden gefüllt ist, um das Erscheinungsbild und die Funktion einer Operation am lebenden Organismus zu simulieren. Eine oder mehrere Arterien an dem Präparat der Leichenanatomie werden kanüliert und mit einem arteriellen Reservoir verbunden, das ein flexibles Behältnis aufweist, das ein arterielles Fluid enthält, das das Erscheinungsbild von Blut simuliert, das in den Arterien des lebenden Organismus, von dem die Leichenanatomie erhalten wurde, zirkuliert. Ein geeigneter statischer Druck, der den arteriellen Druck simuliert, der demjenigen des lebenden Organismus angemessen ist, wird in einem luftdichten Raum, der das flexible Behältnis in dem arteriellen Reservoir umgibt, auf die Luft ausgeübt. Eine pulsierende Maschine bewirkt in dem Raum, der das flexible Fluidbehältnis umgibt, Luftpulsationen, um die normalen Pulsationen des arteriellen Systems zu simulieren. Eine oder mehrere Venen an dem Präparat sind ebenfalls kanüliert und mit einem venösen Reservoir verbunden, das ein flexibles Behältnis aufweist, das ein venöses Fluid enthält, das das Erscheinungsbild von Blut, das in den Venen des lebenden Organismus zirkuliert, simuliert. Ein geeigneter statischer Druck, der den venösen Druck simuliert, der demjenigen des lebenden Organismus angemessen ist, wird in einem luftdichten Raum, der das flexible Behältnis in dem venösen Reservoir umgibt, auf die Luft ausgeübt. Falls das Präparat zumindest einen Teil eines Spinalkanals umfasst, kann ein Reservoir einer klaren Flüssigkeit durch den Spinalkanal mit dem Präparat verbunden sein, um Hirn-Rückenmarks-Flüssigkeit zu simulieren.
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Die US-Anmeldung Nr. 6517354B1 offenbarte eine medizinische Simulationsvorrichtung und ein verwandtes Verfahren, das eine medizinische Simulationsvorrichtung offenbart, die ein Gehäuse, einen seitens des Gehäuses geführten Schlauch, der ein Gefäß simuliert, ein seitens des Gehäuses geführtes Flüssigkeitsreservoir, eine seitens des Gehäuses geführte Pumpe zum Zirkulierenlassen der Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsreservoir durch den ein Gefäß simulierenden Schlauch, sowie eine Zugangsöffnung, die in Fluidverbindung mit dem ein Gefäß simulierenden Schlauch steht, um ein Instrument in derselben aufzunehmen, umfassen kann. Die Pumpe kann eine pulsierende Pumpe zum Bereitstellen einer gepulsten Zirkulation von Flüssigkeit, die die Durchblutung simuliert, sein. Ferner kann der ein Gefäß simulierende Schlauch ein elastisches Material (z. B. Silikon) umfassen, das mit der gepulsten Zirkulation von Flüssigkeit ausdehnbar ist. Zudem kann der ein Gefäß simulierende Schlauch einen Abschnitt umfassen, der einen vergrößerten Durchmesser aufweist, der ein Aneurysma simuliert, oder er kann einen Abschnitt aufweisen, der eine Verengung aufweist, die eine Stenose simuliert. Alternativ dazu kann der ein Gefäß simulierende Schlauch einen Abschnitt umfassen, der eine arteriovenöse Fehlfunktion oder einen Tumor simuliert.
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Die US-Anmeldung Nr. 7850456 B2 stellte eine chirurgische Simulationsvorrichtung, ein System und Verfahren bereit, das sich auf ein Vorrichtungssystem und ein Verfahren zum Simulieren von laparoskopischen Verfahren bezieht, vor allem für Lehr- und/oder Demonstrationszwecke. Das System weist ein oder mehrere virtuelle Organe auf, an denen zu operieren ist. Das Organ weist eine Mehrzahl von Elementen auf, wobei jedes Element benachbarte Elemente aufweist; und eine Mehrzahl von zugbeanspruchten Verbindungen auf, die benachbarte Elemente über das besagte Organ verbinden, so dass sich eine Kraft, die an einem der Elemente ausgeübt wird, über jeweilige benachbarte Elemente ausbreitet und somit eine verteilte Reaktion über das Organ hinweg bereitstellt. Zusätzlich sind eine Vorrichtung zur physischen Manipulation zur Manipulation durch einen Benutzer; und eine Nachverfolgungsanordnung zum Nachverfolgen der Vorrichtung zur physischen Manipulation und zum Übersetzen einer Bewegung der Vorrichtung zur physischen Manipulation in eine Ausübung von Kräften auf das virtuelle Organ vorhanden. Das System ist in der Lage, ein Bewegen, Schneiden und Nähen von Organen, Koagulationen und andere chirurgische und operationsbezogene Vorgänge zu simulieren.
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Die US-Anmeldung Nr. 8764452 B2 offenbarte einen tragbaren laparoskopischen Trainer, der eine tragbare chirurgische Trainingsvorrichtung erläutert. Der Trainer umfasst eine obere Abdeckung, die von einem Boden beabstandet ist, um einen simulierten Körperhohlraum zum Lokalisieren von Modellorganen zu bilden, die sich im Wesentlichen außerhalb des Gesichtsfeldes des Benutzers befinden. Die obere Abdeckung umfasst eine Videoanzeige, feststehende Einführungsöffnungen und austauschbare Einsatzstücke, die simulierte Gewebeschichten enthalten. Die Trainingsvorrichtung weist offene Seiten auf, um laterale chirurgische Techniken zu demonstrieren und zu üben, die ein simuliertes oder lebendes Darmgewebe umfassen, das an einem Stützbein befestigt ist, um eine transanale minimalinvasive Operation zu simulieren. Ein Trainingsendoskop mit einer einstellbaren Brennweite zur Verwendung mit dem Trainer und insbesondere mit optischen Trokaren ist offenbart. Der Operationstrainer kann abgewinkelt sein und eignet sich gut zum Trainieren von laparoskopischen Operationstechniken und zum Demonstrieren chirurgischer Instrumente.
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Die US-Anmeldung Nr. 7866983B2 offenbarte ein System eines chirurgischen Simulators, das sich auf einen chirurgischen Simulator zum Lehren, Üben und Auswerten chirurgischer Techniken bezieht. Ein derartiger Simulator kann eine Kassette von Organen, Blutgefäßen und Geweben aufweisen, die wegwerfbar sein können. Der Simulator weist auch einen hämodynamischen Simulator und eine Rahmenanordnung auf, wobei die Rahmenanordnung einen Halt für die Kassette von Organen sowie eine Fluidleitung bereitstellt, durch die hindurch ein simulierter Blutfluss von dem hämodynamischen Simulator mit den Blutgefäßen der Organe und verwandten Gewebe verbunden sein kann. Der hämodynamische Simulator stellt den Arterien und Venen einen einstellbaren und variablen Druck sowie variable Pulsraten bereit, die bei Einstellungen programmiert werden können, die seitens eines Ausbilders oder Benutzers ausgewählt werden.
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Die US-Anmeldung Nr. 7931470B2 bezieht sich auf eine Schnittstellenvorrichtung und ein Verfahren zum schnittstellenmäßigen Verbinden von Instrumenten mit Systemen zur Simulation medizinischer Verfahren, das eine Schnittstellenvorrichtung und ein Verfahren zum schnittstellenmäßigen Verbinden von Instrumenten mit einem System zur Simulation medizinischer Verfahren erläutert, die zum schnittstellenmäßigen Verbinden von Peripheriegeräten in Form von medizinischen Pseudoinstrumenten mit dem Computer des Systems zur Simulation medizinischer Verfahren, um eine Simulation medizinischer Verfahren zu ermöglichen, dienen. Die Schnittstellenvorrichtung umfasst ein Gehäuse, das eine nachgeahmte interessierende Körperregion aufweist, um eine Einführung eines Scheininstruments wie beispielsweise eines Endoskopschlauchs in die Schnittstellenvorrichtung zu ermöglichen. Die nachgeahmte interessierende Körperregion kann schwenkbar sein, um verschiedene Patientenausrichtungen zu simulieren. Das Instrument wird durch einen Festhaltemechanismus in Eingriff genommen, um eine rotatorische und translatorische Bewegung des Instruments zu messen. In der Schnittstellenvorrichtung ist ein Betätigungsglied angeordnet, um dem Instrument eine Kraftrückkopplung bereitzustellen. Die gemessene Bewegung wird dem Computersystem bereitgestellt, um eine Instrumentenbewegung während der Simulation auf der Anzeige darzustellen. Alternativ dazu kann die Schnittstellenvorrichtung dazu konfiguriert sein, Instrumentenanordnungen zu beherbergen, die eine Mehrzahl verschachtelter Instrumente (z. B. Umhüllung (Mantel; engl.: sheath), Katheter und Draht) aufweisen, wodurch die Schnittstellenvorrichtung eine Manipulation der verschachtelten Instrumente einzeln umfasst und misst und denselben eine Kraftrückkopplung bereitstellt. Außerdem kann die Schnittstellenvorrichtung dazu konfiguriert sein, gleichzeitig eine Mehrzahl unabhängig eingeführter Instrumente zu beherbergen.
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Die US-Anmeldung Nr. 7931471B2 offenbarte eine chirurgische Trainingshilfevorrichtung, die sich auf eine chirurgische Trainingshilfevorrichtung zum Ermöglichen des Trainierens medizinischer Verfahren bezieht, die ein Gehäuse und eine anatomische Replikationsanordnung aufweist. Das Gehäuse umfasst eine Schale, die eine untere Oberfläche und eine der unteren Oberfläche gegenüberliegende obere Oberfläche aufweist. Die anatomische Replikationsanordnung ist auf der oberen Oberfläche der Schale des Gehäuses positioniert und umfasst eine Basisschicht und zumindest eine Körperkomponente. Die Basisschicht weist eine untere Oberfläche und eine obere Oberfläche auf und überlappt einen Teil der oberen Oberfläche der Schale des Gehäuses. Die Basisschicht weist ferner ein Haftvermögen auf. Die Körperkomponente ist zwischen der oberen Oberfläche des Gehäuses und der unteren Oberfläche der Basisschicht oder auf der Basisschicht positioniert. Die Körperkomponente weist ebenfalls ein Haftvermögen auf. Die Körperkomponente ist aufgrund des Haftvermögens der beiden Komponenten lösbar mit der Basisschicht gekoppelt, wobei das Haftvermögen überwunden wird, um die zumindest eine Körperkomponente relativ zu der Basisschicht zu trennen.
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Die US-Anmeldung Nr. 8105089 B2, die sich auf ein Modell zum Trainieren medizinischer Verfahren bezieht, hebt ein Trainingsmodell zur Verwendung im Training hervor, um ein medizinisches Verfahren auszuführen, das einen Eingriff in einen Schädel beinhaltet, beispielsweise die Einführung eines äußeren Ventrikeldrains oder die Entfernung eines subduralen Hämatoms. Das Trainingsmodell kann eine Basiskomponente aufweisen, die ein Trainingskomponentenbehältnis und eine Trainingskomponente zur Anbringung in dem Trainingskomponentenbehältnis definiert und einen Schädelabschnitt aufweist. Alternativ dazu kann das Trainingsmodell den Schädelabschnitt oder die Trainingskomponente isoliert aufweisen. Der Schädelabschnitt weist eine äußere Schädelschicht, eine mittlere Schädelschicht und eine innere Schädelschicht auf. Die äußere Schädelschicht ist aus einem äußeren Schädelmaterial aufgebaut, das bei Eindringen in dasselbe ein Knochengewebe simuliert. Die mittlere Schädelschicht ist aus einem mittleren Schädelmaterial aufgebaut, das bei Eindringen in dasselbe ein Markgewebe simuliert. Die innere Schädelschicht ist aus einem Innenschädelmaterial aufgebaut, das bei Eindringen in dasselbe ein Knochengewebe simuliert.
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Die
CN-Anmeldung Nr. 1226707 C , die ein Verfahren und System zur Simulation chirurgischer Verfahren offenbart, erläutert, dass es durch die Computereinheit bereitgestellt wird, die in einer virtuellen Umgebung, dem Target im Körper, beispielsweise den Organen, während eines Operationssimulationsverfahrens und -systems verwendet wird. Das Ziel der virtuellen Umgebung umfasst die physikalische Beschreibung des dreidimensionalen mathematischen Modells, das die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Targetgeometrie reflektiert, sowie virtuelle Instrumente, die durch die physikalische Zuführvorrichtung gesteuert werden, wodurch eine Beeinflussung des Modells ermöglicht wird. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: eine Videosequenz der zweidimensionalen Projektion des Modells, wobei der echte Körper der Videosequenz die aufgezeichnete Targetansicht umfasst und lediglich mit dem virtuellen Instrument einer Modellineingriffnahme interagiert. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auch darauf, dass die Prozesssimulation mehrere chirurgische Verfahren enthält.
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Die
CN-Anmeldung Nr. 2751372 Y stellt einen laparoskopsimulierten Trainingstisch bereit, der sich auf einen laparoskopsimulierten Trainingstisch bezieht, der einen Abdomenformkasten, eine Kamera und einen Monitor aufweist. Das Gebrauchsmuster ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abdomenformkasten das künstliche Vorliegen eines Pneumoperitoneums in einer laparoskopischen Operation simuliert; die Kamera ist in dem Abdomenformkasten angeordnet und ist durch einen Leitungsdraht mit dem außerhalb des Kastens befindlichen Monitor verbunden; die Oberfläche des Abdomenformkastens ist mit Verbindungslöchern versehen, in denen Laparoskopoperationsinstrumente angeordnet sind; in dem Abdomenformkasten sind simulierte Verbindungsstücke des menschlichen Organismus angeordnet. Der laparoskopsimulierte Trainingstisch des Gebrauchsmusters kann Übenden helfen, die technischen Vorgänge des Trennens, des Einklemmens mit der Zange, des Stillens der Blutung, der Anastomose, des Vernähens, der Ligatur usw. bei einer laparoskopischen Operation zu trainieren. Das Gebrauchsmuster weist nicht die zeitliche und räumliche Begrenzung auf, so dass die Übenden sich rasch mit dem Grundvorgang der laparoskopischen Operation vertraut machen und dieselbe meistern können. Das Gebrauchsmuster weist die Vorteile einer einfachen Struktur und einer zweckmäßigen Bedienung auf.
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Die US-Anmeldung Nr. 5403191 A offenbarte einen Simulator einer laparoskopischen Operation und ein Verfahren einer Verwendung, das sich auf eine Vorrichtung bezieht, die beim Simulieren des Hohlraums eines menschlichen Körpers verwendet wird, wodurch ein einzelner Benutzer endoskopische Operationsverfahren üben kann, indem er die Operationsschritte, die unter tatsächlichen lebensechten Bedingungen durchgeführt werden, nachahmt, damit er die Technik erlernt und die Fertigkeit der Augen-Hand-Koordination sowie die manuelle Geschicklichkeit ständig verbessert. Der Simulator ist mit offenen Seiten versehen, um Zugang zu dem Hohlraum zum Zweck des Platzierens von Objekten zu erlangen, die menschliche Organe simulieren, die anschließend zum Zweck einer Praxissimulation bei der Handhabung von Instrumenten in dem Hohlraum angebracht und dort verankert werden. Chirurgische Instrumente werden durch die vorher festgelegten Aperturen an der transparenten Kunststoffblende in den Hohlraum eingeführt, und die Instrumente werden während der Durchführung des Übungsverfahrens gehandhabt, ohne dass eine binokulare Sicht auf die Objektsimulationen vorliegt; stattdessen imitiert und führt der Trainierende die Aktivitäten in dem Hohlraum mithilfe einer Sicht unter Verwendung des endoskopischen Videomonitorsystems oder anhand eines ähnlichen Verfahrens einer indirekten Betrachtung durch, das durch die reflektierenden Spiegel des Zwei-Spiegel-Konzepts bereitgestellt wird, wodurch lebensechte Operationsbedingungen nachgeahmt werden.
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Die US-Anmeldung Nr. 20040033476 A1 stellt einen laparoskopischen Trainer bereit, der eine Operationstrainingsvorrichtung zum Zweck des Übens chirurgischer Techniken hervorhebt. Die Vorrichtung weist einen Operationsbereich, der dazu angeordnet ist, eine operationsfähige Struktur aufzunehmen, und eine Abschirmwand mit einer Apertur auf. Die Wand ist relativ zu dem Operationsbereich derart positioniert, dass die Wand eine direkte Sicht auf den Operationsbereich von zumindest einer außerhalb der Wand liegenden Position verhindert. Die Vorrichtung umfasst ferner ein optisches System, das einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel aufweist. Der erste Spiegel ist dazu angeordnet, ein primäres Bild des Operationsbereichs auf den zweiten Spiegel zu reflektieren, der wiederum dazu angeordnet ist, ein sekundäres Bild des Operationsbereichs, das von der externen Position aus sichtbar ist, zu reflektieren. Die Position und Ausrichtung der Spiegel und der Apertur ist derart, dass lediglich das sekundäre Bild des Operationsbereichs von der externen Position aus sichtbar ist.
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Jedoch offenbart der Stand der Technik keine Trainer für ein Neuroendoskopietraining, und die meisten Schriften des Standes der Technik offenbaren laparoskopische Simulatoren und Trainer. Die vorliegende Erfindung offenbart einen neuartigen Kastentrainer, der dahingehend entworfen wurde, eine geschlossene begrenzte Umgebung bereitzustellen, die für ein Training auf dem Gebiet der endoskopischen Neurochirurgie benötigt wird. Der Neuroendo-Kastentrainer weist eine Stiftplatte auf, die mit 45 Grad platziert ist, um eine parallel zu der Endoskopeinführungswand verlaufende Neigung bereitzustellen. Ferner weist die Stiftplatte eine Mulde von 10 mm auf, um variable Tiefen für eine Manipulation in allen drei Achsen bereitzustellen. Ferner soll die motorisierte Bewegung der Stiftplatte entlang der Z-Achse die Schwierigkeit der Aufgabe erhöhen und den Trainierenden mit variablen Winkelbereichen vertraut machen.
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Ferner weist der Neuroendoskop-Kastentrainer, wie er durch die vorliegende Erfindung offenbart ist, eine Hilfskamera auf, um die Aktivität der durchgeführten Aufgabe aufzuzeichnen und um Parameter wie beispielsweise das Treffen der Platte, das Fallenlassen der Ringe, die Bewegungsgeschmeidigkeit des Instruments und die Reichweite zu analysieren.
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AUFGABEN DER ERFINDUNG:
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Deshalb besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen kosteneffektiven Kastentrainer für minimalinvasive Neuroendoskopie bereitzustellen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine begrenzte Umgebung bereitzustellen, die einem neurochirurgischen Arbeitsraum ähnelt, und ihre Fertigkeiten unter Verwendung einer Hilfskamera auszuwerten.
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Eine wieder andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, verschiedene Schwierigkeitsgrade bezüglich eines Durchführens elementarer Aufgaben wie beispielsweise Bestückung („Pick and Place”) bei gleichzeitiger Handhabung von Objekten, die gewebeartige Eigenschaften aufweisen, unter Zuhilfenahme einer endoskopischen Anzeige bereitzustellen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG:
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Gemäß dieser vorliegenden Erfindung ist ein elektromechanischer Kastentrainer für Neurochirurgie vorgesehen, der folgende Merkmale aufweist: (i) ein Basisteil, das eine gummierte Arbeitsöffnung (11) zur Einführung eines Endoskops (26) und Werkzeugs (25) zur Manipulation, eine seitens einer Mikrosteuerung programmierte motorisierte Stiftplatte (14), die in einer Neigung von 45 Grad platziert ist, um ein Übungsvolumen gemäß der Neuroendoskopie zu definieren, eine Folientastatur zum Verändern des Drehwinkels der Stiftplatte (14) entlang der vertikalen Achse, ein Flüssigkristallanzeige(LED)-Array, um das Innere des Kastens zu beleuchten, und eine abnehmbare Basisplatte (6), um die Schaltungsanordnung zu beherbergen, aufweist; und (ii) ein abnehmbares Teil, das von fünf Wänden, beispielsweise einer Frontwand (18), zwei Seitenwänden (17 und 19), einer Rückwand (20) und einer oberen Wand (23), umgeben ist, weist ein Gehäuse zum Anbringen einer Hilfskamera (32), um alle Aufgaben zu Auswertungszwecken aufzuzeichnen, und einen Schieber auf der Rückseite, um den Kamerafokus einzustellen, auf.
- – die Arbeitsöffnung (11) führt zu einem Aktivitätsbereich, um eine Bestückungsaufgabe durch Manipulieren von auf die Stifte platzierten Gummiringen auszuführen;
- – die motorisierte Stiftplatte (14) weist einen Manipulationsbereich von 60 × 40 mm, eine Mulde von 10 mm in der Mitte zum Bereitstellen einer variablen Manipulationstiefe auf;
- – vier Säulen und drei Reihen eines Durchmessers von 4 mm und einer Höhe von 15 mm, von denen sich die lateralen Säulen in der flachen Region befinden und sich die mittleren Säulen in der Muldenregion befinden;
- – die gummierte Oberfläche, Gummiringe zum Ausführen der Aktivität des Bestückens, zwölf aus ABS-Kunststoff hergestellte Stifte;
- – die abnehmbare Basisplatte ist an der unteren Wand (5) des Basisteils befestigt und weist eine Schraubenbefestigungsvorrichtung (7) und eine Schaltungsplatinenbefestigungsvorrichtung (8) auf;
- – die abnehmbare Basisplatte ist an dem Servomotor (13) befestigt ist, wobei Schlitze einen Raum für elektronische Komponenten bereitstellen;
- – die Hilfskamera ist an dem Ständer befestigt, fokussiert die innere Stiftplatte (14) und zeichnet die Aktivität des Benutzers unter Verwendung eines Weitwinkelobjektivs auf und ist somit dafür geeignet, eine Endoskop- und Instrumentenbewegung effektiv festzuhalten;
- – die Folientastatur bestimmt den Winkel der Stiftplatte, der von –45° zu +45° verändert werden kann, um die Schwierigkeit der Aufgabe zu verringern;
- – das LED-Array ist an dem Abschnitt des oberen Drittels des Basisteils platziert, um das Innere des Trainers zu beleuchten.
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KURZE BESCHREIBUNG DER BEILIEGENDEN ZEICHNUNGEN:
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1 ist eine Schnittansicht des Neuroendo-Trainers zusammen mit dem Instrument und Endoskop in ihrer jeweiligen Funktionsposition, in der sie durch die vorab festgelegte Apertur an dem Kasten in das Basisteil eintreten;
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2 ist die isometrische Ansicht des Basisteils.
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3 ist die isometrische Ansicht der gummierten Arbeitsöffnung.
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4 ist die Draufsicht auf das Basisteil.
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5 ist die isometrische Ansicht der unteren Wand des Basisteils.
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6 ist die isometrische Ansicht der Stiftplatte.
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7 ist die isometrische Ansicht des abnehmbaren oberen Teils.
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8 ist die Vorderansicht des Schiebers.
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9 ist die Rückansicht des abnehmbaren oberen Teils.
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10 ist die isometrische Ansicht der Kamerahalterung.
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11 ist der Neuroendo-Kastentrainer.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:
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Gemäß dieser vorliegenden Erfindung ist ein Kastentrainer für Neuroendoskopie vorgesehen, der ein Basisteil und ein abnehmbares oberes Teil aufweist. Die Basis besteht aus einer gummierten Öffnung auf der Vorderseite zur Einführung des Endoskops und von Werkzeugen zur Manipulation, einer seitens einer Mikrosteuerung programmierten motorisierten Stiftplatte, die ein Übungsvolumen gemäß der Neuroendoskopie-Arbeitsumgebung für Bestückungsaufgaben definiert, eine Gummilage zum Abdecken der Stiftplatte und Gummiringe zur Manipulation, eine Folientastatur zum Verändern des Drehwinkels der Stiftplatte entlang der vertikalen Achse, eine Flüssigkristallanzeige auf der Vorderseite, um den entsprechenden Winkel der Stiftplatte anzuzeigen, einen Ständer zum Anbringen des Servomotors an dem Boden des Basisteils, eine abnehmbare Basisplatte zum Beherbergen der Schaltungsanordnung und anderer Komponenten, ein Leuchtdiodenarray zum Beleuchten des Inneren des Kastens. Der obere Teil des Kastens besteht aus einem Gehäuse zum Anbringen der Hilfskamera, um die Aufgabe zu Auswertungszwecken aufzuzeichnen, sowie einen Schieber auf der Rückseite, um den Kamerafokus einzustellen.
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1 zeigte einen elektromechanischen Kastentrainer zur Ausbildung und zum Training in der Neurochirurgie, vor allem für Training im Bereich der neuroendoskopischen Endonasalchirurgie. Das aus lichtundurchlässigem ABS-Kunststoffmaterial gebildete Basisteil weist 5 Wände auf, um einen eingeschlossenen Bereich bereitzustellen.
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Das in 2 gezeigte Basisteil umfasst eine gummierte Arbeitsöffnung 11 an der Frontwand 1, in der der Abschnitt des oberen Drittels um 45 Grad 10 geneigt ist und eine 20 mm große Apertur aufweist, wie in 3, mit einer Gummiöffnung in der Mitte 11 zur Einführung eines Endoskops 26 und Werkzeugs 25. Die lateralen Wände sind 2 und 4, und die Rückwand ist 3. Die untere Wand ist 5, an der die abnehmbare Basisplatte befestigt ist. Der Abschnitt der unteren zwei Drittel der Frontwand 1 weist einen Schlitz 9 zum Befestigen der Flüssigkristallanzeige und einen Schlitz 29 für eine Folientastatur auf. Die Folientastatur bestimmt den Winkel der Stiftplatte, der von –45 Grad zu +45 Grad verändert werden kann, um die Schwierigkeit der Aufgabe zu erhöhen.
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Das Innere des Basisteils enthält eine abnehmbare Basisplatte 6, wie in 4, mit einem Schlitz 12 zum Befestigen des Servomotors 13, und weist einen Schlitz 27 auf, um Raum für elektronische Komponenten bereitzustellen.
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Die abnehmbare Basisplatte 6 ist an der unteren Wand 5 des Basisteils befestigt, die Schraubenbefestigungsvorrichtungen 7 und Schaltungsplatinenbefestigungsvorrichtungen 8 enthält, wie in 5 gezeigt ist. offenbart ein LED-Array, das auf dem Abschnitt des oberen Drittels des Basisteils platziert ist, um das Innere des Trainers zu beleuchten. Eine 10 mm große Rille 30 wurde auf der Oberseite der Innenwand des Basisteils zum Zweck einer starken Befestigung des abnehmbaren oberen Teils erzeugt. An der Rückwand des Basisteils liegt eine kreisförmige Öffnung vor, um der Schaltung eine Stromversorgung bereitzustellen.
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Der Kastentrainer für ein Training in der neuroendoskopischen Chirurgie weist im Wesentlichen einen eingeschlossenen Arbeitsbereich auf, um die direkte Sichtlinie des Übenden zum Aktivitätsbereich zu blockieren. Ferner werden durch eine gummierte Arbeitsöffnung hindurch das Endoskop der Marke X und das Werkzeug der Marke Y eingeführt. Die Arbeitsöffnung führt zu einem Aktivitätsbereich, um eine Bestückungsaufgabe durchzuführen, indem Gummiringe, die auf den Stiften platziert sind, manipuliert werden, und ferner ist eine weitere gummierte Plattform auf dem Aktivitätsbereich platziert.
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Bei einem Aspekt ist ein Verfahren zum Trainieren von psychomotorischen Fähigkeiten vorgesehen. Ein Ausführungsbeispiel besteht aus einem Bereitstellen einer Aktivität einer Wahrnehmung variabler Tiefe mithilfe eines unebenen und abgeschrägten Manipulationsbereichs. Bei einem anderen Aspekt erhöht die axiale Drehung des Aktivitätsbereichs ferner den Schwierigkeitsgrad der Tiefenmanipulation. Abmessungsbezogene Einschränkungen des Aktivitätsbereichs sind vorgesehen, um das echte Operationsszenario einer endonasalen neuroendoskopischen Operation nachzuahmen. Winkelbezogene Einschränkungen axialer Drehungen des Aktivitätsbereichs werden entschieden, um den Übenden mit der Verwendung von in unterschiedlichen Winkeln ausgerichteten Endoskopen vertraut zu machen.
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Aus der 6 geht klar hervor, dass eine motorisierte Stiftplatte 14 mit zwölf Stiften 16 aus ABS-Kunststoff hergestellt ist und die Platte 14 unter Verwendung eines Ständers 28 an dem Servomotor 13 angebracht ist. Sie weist eine gummierte Oberfläche 15 und Gummiringe um die Stifte herum auf, um die Aktivität der Bestückung durchzuführen. Die Stiftplatte 14 weist einen Manipulationsbereich von 60 × 40 mm, eine Mulde von 10 mm in der Mitte, um eine variable Manipulationstiefe bereitzustellen, vier Säulen und drei Reihen von Stiften 16 eines Durchmessers von 4 mm und einer Höhe von 15 mm auf, von denen sich die lateralen Säulen in der flachen Region befinden und sich die mittleren Säulen in der Muldenregion befinden. Die Höhe der Stifte wurde dahingehend gestaltet, dass sie während der Platzierung der Ringe variablen Durchmessers (8, 9, 10 mm) einen mittleren Schwierigkeitsgrad bereitstellt. Auf der Stiftplatte 14 ist eine Gummilage 15 platziert, um das Gefühl eines Gewebes zu vermitteln.
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7 offenbart ein oberes abnehmbares Teil, das von 5 Wänden umschlossen ist. Es weist eine Frontwand 18, zwei Seitenwände 17 und 19, eine Rückwand 20 mit einem rechtwinkligen Schieber 21, wie er in 8 gezeigt ist, zur Fokuseinstellung der Kamera, eine obere Wand 23, die nach innen hin einen Ständer 24 zur Befestigung der Hilfskamera 32 aufweist, und einen Schlitz 22 für die Kameraverdrahtung auf. Das untere Ende des oberen Teils weist eine Extrusion 31 von 10 mm zum Zeck seiner Befestigung an dem Basisteil auf.
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9 zeigt, wie die an dem Ständer 24 angebrachte Hilfskamera 32 die innere Stiftplatte 14 fokussiert und die Aktivität des Benutzers unter Verwendung eines Weitwinkelobjektivs 33 aufzeichnet.
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10 offenbart die isometrische Ansicht der Kameraanbringung. Die Videos werden durch Ethernet auf den Desktop oder Laptop aufgezeichnet und auf der Festplatte gespeichert. Die Platzierung der Kamera ist auf geeignete Weise gewählt, um eine Endoskop- und Instrumentenbewegung effektiv festzuhalten. Die Videoaufzeichnungen werden zur Offline-Analyse der psychomotorischen Fertigkeiten des Übenden verwendet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde eine Kamera der Marke Z oben platziert, um die gesamte im Inneren des Kastens stattfindende Aktivität festzuhalten. Dadurch können die festgehaltenen Videodaten offline analysiert werden, um die Effizienz der Aktivität des Übenden einzustufen. Ein wieder anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht sich auf eine Aufzeichnung der Aktivität unter Verwendung der endoskopischen Kamera der Marke X zur weiteren Analyse der Fertigkeiten.
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Die Übungsperson führt die Aktivität des Bestückens des Rings Reihe für Reihe von dem rechten Objektbereich zu dem linken Zielbereich durch. Nachdem sie die Reihen beendet hat, platziert die Übungsperson die Ringe auf diagonale Weise erneut in dem Objektbereich.
