DE202009018667U1

DE202009018667U1 - Anatomical training model for surgical treatment procedures

Info

Publication number: DE202009018667U1
Application number: DE200920018667
Authority: DE
Original assignee: 3Di GmbH
Current assignee: 3Di GmbH
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2012-08-06
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: DE102009047886A1

Abstract

Anatomisches Trainingsmodell für chirurgische Behandlungsverfahren bestehend aus einer ersten, Hartgewebe simulierenden Schicht (1) und einer zweiten darauf aufgebrachten, Weichgewebe simulierenden Schicht (3), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Schicht (1) und der wenigstens einen zweiten Schicht (3) eine auf der ersten Schicht (1) fest haftende und zur zweiten Schicht (3) definiert lösbar haftende Grenzschicht (2) vorgesehen ist.Anatomical training model for surgical treatment methods consisting of a first hard tissue simulating layer (1) and a second soft tissue simulating layer (3) applied thereon, characterized in that between the first layer (1) and the at least one second layer (3) on the first layer (1) and the second layer (3) firmly adhering boundary layer (2) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft ein anatomisches Trainingsmodell für chirurgische Behandlungsverfahren, insbesondere zum Trainieren verschiedener Hautlappenplastiktechniken, wie auch Ohrmuschelplastiken, vorwiegend im Kopfbereich oder anderen sichtbaren Körperarealen, welche Weich- und Hartgewebe umfassen.The invention relates to an anatomical training model for surgical treatment procedures, in particular for the training of various skin flap plastic techniques, as well as auricle sculptures, predominantly in the head area or other visible body areas comprising soft and hard tissues.

Die Versorgung von Weichteildefekten im Gesichtsbereich, wie sie z. B. nach Tumoroperationen auftreten, stellt höchste Anforderungen an die Ausbildung und das Training des chirurgisch tätigen Arztes. Neben der komplexen Anatomie erfordert die Wiederherstellung z. B. des Gesichtes ein hohes Maß an Erfahrung und Geschick.The supply of soft tissue defects in the facial area as z. B. occur after tumor surgery, makes the highest demands on the training and training of the surgical doctor. In addition to the complex anatomy requires the restoration z. As the face a high level of experience and skill.

Die traditionelle Ausbildung erfolgt hier durch die Ausbildung im OP-Saal am lebenden Patienten. Durch Assistenz bei Operationen und angeleitetes Operieren wird der Chirurg schließlich in die Lage versetzt, selbstständig Operationen auszuführen.The traditional training takes place here through the training in the operating room on living patients. Assisted surgery and guided surgery enable the surgeon to independently perform operations.

Allerdings ist dieses Konzept in der Praxis optimierungsbedürftig wegen:

– Unstrukturiertheit der Ausbildung
– hohem Zeitfaktor, Personalknappheit
– Erweiterung der operativen Fähigkeiten über den Ausbilder hinaus
– Operationstechniken bei seltenen Fällen
– begrenzter Ausbildung in der chirurgischen Anatomie
– eingeschränkter Wiederholbarkeit

However, this concept is in need of optimization in practice because of:

- Unstructuredness of education
- high time factor, staff shortage
- Expansion of operational capabilities beyond the instructor
- Surgical techniques in rare cases
- limited education in surgical anatomy
- limited repeatability

Wenige Alternativen bestehen bei OP-Kursen unter Nutzung menschlicher Präparate. Aus diesem Grund wird in vielen Bereichen der chirurgischen Ausbildung zunehmend auf künstliche Modelle zur Operationssimulation zurückgegriffen.Few alternatives exist in surgical courses using human preparations. For this reason, in many areas of surgical training, artificial models for operation simulation are increasingly being used.

Während das in manchen Fachbereichen (Visceralchirurgie, Gefäßchirurgie, Anästhesie) durch menschenähnliche Dummys oder künstliche Gefäße schon in der Routine genutzt wird, existieren für die Weichgeweberekonstruktion, insbesondere im Gesichtsbereich bisher keine praktikablen und realitätsnahen Modelle.While in some fields (visceral surgery, vascular surgery, anesthesia) is already used by human-like dummies or artificial vessels in the routine, exist for the soft tissue reconstruction, especially in the facial area so far no practical and realistic models.

Ein Großteil der Modelle, vor allem aber die reinen Anschauungsmodelle, ist meist schematischer Natur und sie werden aus harten Kunststoffen gefertigt. Diese haben den Nachteil, dass die unterschiedlichen mechanischen und physischen Eigenschaften des menschlichen Körpers kaum Berücksichtigung finden und dienen im Wesentlichen nur der Darstellung verschiedener Körperteile und Krankheitsbilder.Most of the models, but above all the pure visual models, are mostly of a schematic nature and are made of hard plastics. These have the disadvantage that the different mechanical and physical properties of the human body are hardly considered and serve essentially only the representation of different body parts and clinical pictures.

Während im Bereich der Anschauungsmodelle sämtliche menschliche Anatomien nachgebildet wurden, ist das Sortiment der Übungsphantome noch nicht weit ausgebaut. Es existieren Modelle vor allem für Erste Hilfe Maßnahmen und die Akutdiagnostik. Modelle für das Üben bestimmter OP-Techniken sind laut aktuellem Recherchestand am Markt kaum verbreitet. Einige wenige Lösungsansätze finden sich in der Patentliteratur.While in the field of visual models all human anatomies have been recreated, the range of exercise phantoms is not yet widely developed. There exist models mainly for first aid measures and acute diagnostics. Models for the practice of certain surgical techniques are hardly common on the market, according to current research status. A few approaches can be found in the patent literature.

So ist in DE 40 27 085 C2 ein Lehrmodell der Mundhöhle beschrieben, mittels dessen das Einsetzens und Erlernen der Schritte vor der Herstellung einer Prothese simuliert werden soll. Das dort beschriebene Modell besteht aus zwei Komponenten, die Hart- und Weichgewebe in der Mundhöhle nachbilden sollen.So is in DE 40 27 085 C2 describes a teaching model of the oral cavity, by means of which the insertion and learning of the steps before the production of a prosthesis is to be simulated. The model described there consists of two components that are intended to simulate hard and soft tissue in the oral cavity.

Für andere Körperareale, wie der Bauchhöhle mit Organkomponenten, ist in DE 42 12 908 A1 ein chirurgisches Simulationsmodell beschrieben.For other body parts, such as the abdominal cavity with organ components, is in DE 42 12 908 A1 described a surgical simulation model.

In DE 10 2005 056 997 A1 ist ein komplexes Simulationssystem für chirurgische Eingriffe in der Human- und Veterinärmedizin beschrieben, welches dem Training von komplizierten chirurgischen Eingriffen unter Berücksichtigung von Risikostrukturen und computergestützte Auswertung der Ergebnisse dienen soll. Dieses zusammengesetzte Modell aus mehreren Komponenten, entsprechend der abzubildenden anatomischen Strukturen mit abgegrenzten und zu detektierenden Risikobereichen, ist mit Sensoren zur Bereitstellung von Signalen zur computergestützten Auswertung der Trainingsergebnisse versehen, worauf der Zweck der dort beschriebenen Erfindung gerichtet ist.In DE 10 2005 056 997 A1 is a complex simulation system for surgical interventions in human and veterinary medicine described, which is the training of complicated surgical interventions under consideration of risk structures and computer-aided evaluation of the results. This composite model of several components, corresponding to the anatomical structures to be imaged with demarcated and to be detected risk areas, is provided with sensors for providing signals for computer-aided evaluation of the training results, whereupon the purpose of the invention described therein is directed.

Schließlich beschreibt DE 20 2004 006 035 U1 ein anatomisches Lehrmodell für Katheteroperationen im menschlichen Blutgefäßsystem.Finally describes DE 20 2004 006 035 U1 an anatomical teaching model for catheter surgery in the human blood vessel system.

All den vorbekannten Lösungen ist gemein, dass beim simulierten chirurgischen Eingriff Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Modellstrukturen für den die speziellen Operationstechniken Erlernenden nicht realitätsnah wiedergegeben werden.All the previously known solutions have in common that in the simulated surgical procedure, interactions between the individual model structures for which the special surgical techniques are learned are not reproduced in a realistic manner.

Vorliegende Erfindung richtet sich im Wesentlichen auf ein anatomisches Trainingsmodell für chirurgische Behandlungsverfahren, insbesondere zum Trainieren verschiedener Hautlappenplastiktechniken, wie auch Ohrmuschelplastiken, vorwiegend im Kopfbereich oder anderen sichtbaren Körperarealen, welche Weich- und Hartgewebe umfassen.The present invention is essentially directed to an anatomical training model for surgical treatment procedures, particularly for the training of various skin flap plastic techniques, as well as auricular sculptures, predominantly in the head area or other visible areas of the body comprising soft and hard tissues.

Insbesondere sollen an dem vorgeschlagenen Trainingsmodell verschiedene Lappenplastiken erlernbar sein. Dabei handelt es sich um Verfahren, die bei größeren Wunden zum Einsatz kommen, deren Wundränder zu weit auseinander liegen, um sie direkt zu verschließen. Hierbei wird ein körpereigener Haut-, Unterhaut- oder Muskellappen unter Narkose oder örtlicher Betäubung in den Defekt eingebracht. Dieser Lappen kann aus der direkten Wundumgebung stammen und wird mit Hilfe von Verschiebe-, Rotations- oder Schwenk-Lappenplastik eingefügt. Eine weitere Möglichkeit bietet die Fernplastik, bei der ein Lappen einschließlich seiner Versorgungsgefäße aus einem entfernten Köperbereich entnommen wird, um ihn an der benötigten Stelle sowohl gestielt (also mit seinen blutversorgenden Gefäßen und Nerven) als auch frei (d. h. mit Anschluss der Blutgefäße an die Blutversorgung der neuen Umgebung) neu anzuschließen.In particular, different flap sculptures should be learnable on the proposed training model. These are procedures used on larger wounds whose wound edges are too far apart to accommodate them to close directly. Here an endogenous skin, subcutaneous or muscle flap is introduced under anesthesia or local anesthesia in the defect. This flap can originate from the direct wound environment and is inserted by means of sliding, rotating or swiveling flap plastic. Another option is provided by the far plastic surgery, in which a flap including its supply vessels from a distant body area is taken to stalk him in the required place both (with his blood-supplying vessels and nerves) and free (ie with connection of the blood vessels to the blood supply new environment).

Im Rahmen der Erfindung sollen dabei ein oder mehrerer der nachfolgend exemplarisch und nicht einschränkend aufgeführten Techniken an ein und demselben Modell erlernbar sein:
Gleitlappen: auch subkutan-gestielter Insellappen genannt. Hierbei wird die Haut, die in den Defekt verschoben wird, komplett umschnitten und teilweise auch von den tieferen Schichten getrennt. Eine Basis verbleibt jedoch, damit die Durchblutung nicht gefährdet wird. Danach wird der Lappen in den Defekt eingenäht, er ”gleitet” sozusagen auf der Lappenbasis in den Defekt hinein.
Rotationslappen: hier wird ein Lappen präpariert und in den Defekt hereingedreht. Oft ist es notwendig, dass überschüssige Haut, die durch das Drehen übersteht, noch zusätzlich entfernt werden muss (so genannte ”Burow-Dreiecke”).
Verschiebelappen: ähnlich wie der Rotationslappen, allerdings wird hier der Lappen nicht in den Defekt gedreht, sondern verschoben. Es gibt auch kombinierte Rotations-Verschiebe-Lappenplastiken.
Schwenklappen: Der Lappen wird über gesunde Haut hinweg in den Defekt hineingeschwenkt. Kombinierte Schwenklappen sind z. B. der bilobed-flap, also ein doppelter Schwenklappen.
Nähere Darstellungen der vorstehend erwähnten Plastiken sind bspw. aus H. Weerda: Plastisch-rekonstruktive Chirurgie im Gesichtsbereich. 1999; Thieme Verlag entnehmbar.In the context of the invention, one or more of the techniques listed below by way of example and without limitation should be able to be learned on one and the same model:
Gliding lobes: also called subcutaneously-stalked island flaps. Here, the skin, which is displaced into the defect, completely recut and partially separated from the deeper layers. A base remains, however, so that the circulation is not endangered. After that the cloth is sewn into a defect, it "slides" as it were on a cloth base into a defect.
Rotary lobes: here a cloth is prepared and screwed into the defect. Often it is necessary that excess skin, which survives by turning, must be additionally removed (so-called "Burow triangles").
Displacement flaps: similar to the rotary flap, but here the flap is not turned into the defect, but shifted. There are also combined rotary shift flap plastics.
Swing flaps: The flap is swung over healthy skin into the defect. Combined swivel flaps are z. B. the bilobed flap, so a double swivel flaps.
Further illustrations of the above-mentioned plastics are, for example, from H. Weerda: Plastic-reconstructive surgery in the facial area. 1999; Thieme Verlag removable.

Vorliegender Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anatomische Trainingsmodelle für chirurgische Behandlungsverfahren, insbesondere zum Trainieren verschiedener Hautlappenplastiktechniken anzugeben, die für die chirurgische Ausbildung geeignet sind, wobei neben der korrekten Darstellung anatomischer Strukturen weiterhin die für praktische Übungen wesentlichen mechanischen und physischen Eigenschaften des Weich- und Hartgewebes abgebildet sind und mit denen Eingriffe insbesondere im Gesichts- und Kopfbereich simuliert und trainiert werden können. Dabei sollen mehrere Schwierigkeitsstufen abgedeckt werden, was eine Unterteilung in

1. ein einfaches Hautmodell mit Hautspannungslinien für das Üben von Nahtlappenplastiken (Verschiebe-, Rotationslappen),
2. ein komplexes Modell des Gesichtes mit Hartgewebeunterlage und zweiteiligem Hautmantel (Haut und Unterhaut) sowie Integration der Gefäßversorgung der knöchernen und Knorpelstrukturen und der Gesichtsnervenbahnen zum Üben von komplexen Lappenplastiken und
3. ein Modell zur Korrektur dysplastischer Ohrmuscheln, geteilt in
a. ein einfaches Übungsmodell bei Dysplasiegrad I zum Üben der Standardoperationstechniken und
b. ein Fortgeschrittenenmodell mit Abbildung verschiedener Dysplasiegrade

erfordert.The present invention has for its object to provide anatomical training models for surgical treatment methods, in particular for training various skin flap plastic techniques that are suitable for surgical training, in addition to the correct representation of anatomical structures continue to be essential for practical exercises mechanical and physical properties of soft and hard tissue and with which interventions especially in the face and head area can be simulated and trained. Here are several levels of difficulty to be covered, which is a subdivision into

1. a simple skin model with skin tension lines for the practice of suture flap plasties (sliding, rotary lobes),
2. a complex model of the face with hard tissue underlay and two-part skin coat (skin and subcutaneous tissue) as well as integration of the vascular supply of the bony and cartilaginous structures and the facial nerve tracts for practicing complex flap plasty and
3. a model for correcting dysplastic auricles, divided into
a. a simple exercise model for dysplasia grade I to practice standard surgical techniques and
b. an advanced model with mapping of different degrees of dysplasia

requires.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und detailliertere Modellausbildungen sind Gegenstand der nachgeordneten Ansprüche.This object is achieved by the characterizing features of the first patent claim. Advantageous embodiments and more detailed model designs are the subject of the dependent claims.

Diese erfindungsgemäß vorgeschlagenen Modelle ermöglichen eine wiederholbare und damit kontrollierbare Ausbildung in Standardsituationen. Durch verschiedene Varianten können dann o. g. OP-Methoden oder anatomische Besonderheiten nach Erlernen der Grundfertigkeiten simuliert und trainiert werden. Der erfahrene Chirurg kann das erfindungsgemäße Modell zum Erlernen neuer Operationsmethoden benutzen.These models proposed according to the invention enable a repeatable and thus controllable training in standard situations. By different variants can then o. G. Surgical methods or anatomical features after learning the basic skills are simulated and trained. The skilled surgeon can use the model of the invention to learn new surgical techniques.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen schematisch:The invention will be explained below with reference to exemplary embodiments. They show schematically:

1 ein Kopfmodell in Seitenansicht; 1 a head model in side view;

2 das Kopfmodell nach 1 in einer Ansicht von unten, aus der unterschiedliche Strukturen des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus in einer Grundvariante ersichtlich sind; 2 the head model after 1 in a view from below, from the different structures of the layer structure according to the invention are shown in a basic variant;

2a einen detaillierteren Schichtaufbau des vorgeschlagenen Modells in seinen simulierten Weichgewebeschichten und 2a a more detailed layer structure of the proposed model in its simulated soft tissue layers and

3 beispielhaft verschiedene Lappenplastiken im Gesichtsbereich. 3 Exemplary different flap sculptures in the facial area.

Die Erfindung soll nachstehend, ohne Beschränkung auf ausschließlich diese Körperregion, beispielhaft anhand eines Kopfmodells erläutert werden, wie es in 1 in Seitenansicht schematisch dargestellt ist. Im einfachsten Fall mittlerer Komplexität besteht dieses Trainingsmodell aus drei unterschiedlichen Bestandteilen, von denen in 2 wenigstens zwei in Ansicht des Trainingsmodells von unten erkennbar sind. Zunächst wird im Rahmen der Erfindung ein Kern zur Abbildung der grundlegenden anatomischen Knochenstrukturen geschaffen. Im Rahmen der Erfindung ist es dabei besonders vorteilhaft, wenn das Trainingsmodell nicht ausschließlich zu Lehrzwecken eingesetzt werden soll, sondern sich an einer real durchzuführenden Operation orientiert, bei der ggf. die konkrete Schnittführung im Vorfeld optimiert werden soll, hier gleich auf die konkreten Computertomographiedaten des speziellen Patienten zurückzugreifen, die im Vorfeld gewonnen werden können. Aus diesen Daten wird zunächst virtuell, mittels an sich bekannter PC-Verfahren (vgl. EP 1208410 B1 ), das reine Knochenmodell erzeugt, mit Hilfe dessen, beispielsweise mit einem Rapid-Prototyping-Verfahren (3D-Druck) das reale Knochenmodell hergestellt wird. Dieses besteht im Beispiel aus einem festen Material, bspw. auf Calciumsulfatbasis und bildet im Sinne vorliegender Erfindung die erste Schicht 1. Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, in diese erste Schicht auch eigentliche Weichteile, wie z. B. Muskeln, zu integrieren, wenn das zu schaffende Trainingsmodell vornehmlich zu Übungszwecken, die sich ausschließlich auf die oberen Hautbereiche beschränken sollen, vorgesehen ist. Genannte Integration kann dabei durch gesonderte Aufbringung erfolgen oder gleich bei Fertigung der ersten Schicht 1 berücksichtigt werden. Durch Infiltration mit einem geeignetem Kunstharz oder einem Isocyanat ist es nun möglich, dem Knochenmodell eine Festigkeit ähnlich der des natürlichen Knochens zu verleihen.The invention will be explained below, without limitation to only this body region, by way of example with reference to a head model as shown in FIG 1 is shown schematically in side view. In the simplest case of medium complexity, this training model consists of three different components, of which in 2 at least two in view of the training model of below are recognizable. First, within the scope of the invention, a core for imaging the basic anatomical bone structures is created. In the context of the invention, it is particularly advantageous if the training model should not be used exclusively for teaching purposes, but is based on a real operation to be performed in which, if necessary, the actual incision is to be optimized in advance, here equal to the specific computed tomography data of special patients who can be won in advance. From these data is first virtual, by means of known PC methods (see. EP 1208410 B1 ), which produces pure bone model, by means of which, for example, with a rapid prototyping method (3D printing), the real bone model is produced. This consists in the example of a solid material, for example. On calcium sulfate-based and forms the first layer in the context of the present invention 1 , It is of course within the scope of the invention, in this first layer also real soft parts such. As muscles to integrate, if the training model to be created primarily for training purposes, which should be limited to the upper skin areas, is provided. This integration can be done by separate application or equal to the production of the first layer 1 be taken into account. By infiltration with a suitable synthetic resin or an isocyanate, it is now possible to give the bone model a strength similar to that of the natural bone.

Nach vorstehend skizzierter Herstellung und Aushärtung des Kerns (Schicht 1) werden die Kontaktflächen zur nachfolgend aufzubringenden künstlichen Hautschicht 3 mit einem Cellulose-Polymer-Gemisch. beschichtet. Diese dünne Schicht ist beispielhaft in 2 mit 2 als der Grenzschicht zwischen den beiden anderen Komponenten angedeutet. Diese Grenzschicht 2 ist im Wesentlichen aus lösemittelhaltigen Acryl- und Nitrocellulose-Komponenten gebildet und weist im ausgetrockneten Zustand eine Dicke im Bereich von 5–50 μm auf. Dadurch gelingt es, der Hautschicht 3 eine weitestgehend natürliche Eigenschaft aufzuprägen, die darin besteht, dass diese Schicht 3 eine zunächst feste Haftung auf der Knochenschicht 1 aufweist, welche sich mit chirurgischen Instrumenten allerdings, vergleichbar wie am lebenden Objekt, im Rahmen des Operationstrainings lösen lässt. Das mit vorliegender Erfindung erzeugbare wirklichkeitsnahe Gefühl für den Operateur übertrifft sogar das, welches er beim Üben an Leichenteilen empfindet. Auch bei vereinfachten Modellen, bei denen die Knochenschicht 1 bspw. aus Gips gebildet sein kann, wird die Grenzschicht 2 analog, wie vorstehend beschrieben, vorgesehen.After the preparation and curing of the core outlined above (Schicht 1 ), the contact surfaces to subsequently applied artificial skin layer 3 with a cellulose-polymer mixture. coated. This thin layer is exemplary in 2 With 2 as the boundary layer between the other two components indicated. This boundary layer 2 is essentially formed from solvent-borne acrylic and nitrocellulose components and in the dried state has a thickness in the range of 5-50 microns. This succeeds, the skin layer 3 to impose a largely natural property, which is that this layer 3 an initially firm adhesion to the bone layer 1 However, which can be solved with surgical instruments, comparable to the living object, in the context of surgical training. The realistic feeling for the surgeon that can be generated with the present invention even surpasses that which it experiences when practicing body parts. Even with simplified models where the bone layer 1 For example, may be formed from gypsum, the boundary layer 2 analogous, as described above, provided.

Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin zumindest eine, hier nicht dargestellte Negativform erzeugt worden, wozu ebenfalls o. g. PC-Verfahren auf Basis von CT-Daten Verwendung finden können, die einem exakten, um im Beispiel zu bleiben, Gesichtsabdruck des Patienten entspricht. Bei reinen Übungsmodellen können die Anforderungen natürlich auch geringer sein, was die Erfindung jedoch nicht beschränkt. In diese Negativform wird vorstehend beschriebenes und präpariertes Knochenmodell distanziert eingelegt und der verbleibende Zwischenraum mit einem geeigneten Elastomer, welches die reinen Hauteigenschaften ausreichend abbildet (bevorzugt einem Silicon), ausgegossen. Nach Aushärtung dieser Elastomerschicht (siehe Schicht 3 in 2) wird das so erzeugte Trainingsmodell der Negativform entnommen und kann für die vorgesehenen Trainingszwecke eingesetzt werden.In the context of the invention, furthermore, at least one negative mold, not shown here, has been produced, to which likewise above-mentioned PC methods based on CT data can be used, which corresponds to an exact, in the example, facial impression of the patient. Of course, in pure exercise models, the requirements may be lower, which the invention does not limit. In this negative form, the above-described and prepared bone model is inserted in a distanced manner and the remaining space is filled with a suitable elastomer which sufficiently reflects the pure skin properties (preferably a silicone). After curing of this elastomer layer (see layer 3 in 2 ), the training model thus generated is taken from the negative mold and can be used for the intended training purposes.

In weiterer Annäherung an die Realität ist zu beachten, dass die reale menschliche Haut, vorstehend als Schicht 3 bezeichnet, in den zu simulierenden Gebieten selbst aus verschiedenen Schichten besteht. Grob können diese Schichten in Oberhaut (Epidermis), Lederhaut (Corium) und Unterhaut (Subcutis) eingeteilt werden. Die Oberhaut besteht im Wesentlichen aus verhornten, abgestorbenen Zellen. Die Lederhaut ist eine elastische Hautschicht, die einen hohen Anteil locker verwobenen Bindegewebes enthält. Oberhaut und Lederhaut zusammen haben eine Dicke in der Größenordnung von ca. 1 mm. Im Vergleich zur Lederhaut weißt die Oberhaut eine wesentlich geringere Schichtdicke auf und hat auf das elastische Verhalten daher einen wesentlich geringeren Einfluss. Im vorliegenden Modell werden in weiterer Ausbildung der Erfindung deshalb Oberhaut und Lederhaut zusammen als obere Hautschicht 31 abgebildet, wie aus 2a ersichtlich. Die Unterhaut besteht aus lockerem Bindegewebe, in das, wie kleine Kissen, Fettpolster eingelagert sind. Die Unterhaut kann, je nach Körperbereich eine Dicke von ca. 2–10 mm annehmen. In dieser Hautschicht befinden sich auch noch andere anatomische Strukturen, wie z. B. Nervenstränge, Blutgefäße und Schweißdrüsen. Über die mechanischen Eigenschaften der Haut gibt es keine standardisierten Aussagen, denn diese hängen von zahlreichen Faktoren, wie z. B. der Körperstelle, der Ernährung, von Narben, Krankheiten, Licht und Wärme ab.In further approach to reality, it should be noted that the real human skin, prominent as a layer 3 in the areas to be simulated itself consists of different layers. Roughly these layers can be divided into epidermis, dermis (corium) and subcutis (subcutis). The epidermis consists essentially of horny, dead cells. The dermis is an elastic skin layer containing a high percentage of loosely woven connective tissue. The epidermis and dermis together have a thickness of the order of about 1 mm. In comparison to the dermis, the epidermis has a much lower layer thickness and therefore has a much smaller influence on the elastic behavior. In the present model, therefore, in a further embodiment of the invention, the epidermis and dermis together as the upper skin layer 31 pictured, how out 2a seen. The subcutaneous tissue consists of loose connective tissue, in which, like small pillows, fat pads are stored. Depending on the body area, the subcutaneous tissue can assume a thickness of approx. 2-10 mm. In this skin layer are also other anatomical structures, such. As nerve cords, blood vessels and sweat glands. There are no standardized statements about the mechanical properties of the skin, as these depend on numerous factors, such as: As the body part, the diet of scars, diseases, light and heat.

Im Falle einer erweiterten Komplexität besteht, unter Beachtung vorstehender Ausführungen, das erfindungsgemäße Trainingsmodell aus fünf unterschiedlichen Bestandteilen, welche in 2a im Ausschnitt vergrößert schematisch erkennbar sind. Hierbei wird die weiter oben beschriebene Hautschicht 3 weiter unterteilt aufgebaut, nämlich in eine weitere Hautschicht 32, analog zur Unterhautschicht am natürlichen Hautmodell, mit einer zusätzlichen erfindungsgemäßen Trennschicht 34 zur einheitlich ausgebildeten Oberhaut und Lederhaut 31. Für die Modellierung der Hautschicht 32 als Unterhautmodell hat sich die Verwendung von aufgeschäumten RTV-Silikonen als vorteilhaft erwiesen. Bei diesen sorgt während der Vernetzungsphase ein Treibmittel wie z. B. Isopropanol für die Erzeugung einer gleichmäßigen Porenstruktur, welche die in der Unterhaut eingelagerten Fettzellen simuliert und mit der realen Unterhaut vergleichbare Präparationsergebnisse liefert. Auf diese aufgeschäumte Schicht 32 wird die weitere Trennschicht 34 aufgebracht, welche vorteilhaft, aber nicht beschränkend z. B. aus Calciumsulfatpulver mit einer Körngröße zwischen 5–50 μm besteht und ein definiertes Anhaftverhalten der nachfolgend aufzubringenden Hautschicht 31 gewährleistet. Diese weitere Trennschicht 34 hat sich erfindungsgemäß als vorteilhaft erwiesen, da so eine Ablösung der oberen Hautschicht 31 von der unteren Hautschicht 32 möglich ist, welche den realen Präparationsbedingungen mit gesteigertem Anspruch sehr nahe kommt. Für die Modellierung der oberen Hautschicht 31 wird auf die Trennschicht 34 ein bei Raumtemperatur vernetzendes Silikon aufgebracht. Als besonders vorteilhaft für die Simulation von Hautstrukturen haben sich hierbei Silikone erwiesen, welche Shore Härten zwischen 00–10 und 20 sowie eine Weitereißfestigkeit zwischen 5 und 25 N/mm nach der Vernetzung aufweisen. Zur weiteren visuellen Abgrenzung der erzeugten Strukturen kann eine unterschiedliche Einfärbung der Silikone erfolgen.In the case of an expanded complexity, taking into account the above statements, the training model according to the invention consists of five different components, which in 2a Enlarged in section can be seen schematically. Here, the skin layer described above becomes 3 further subdivided, namely in a further skin layer 32 , analogous to the subcutaneous layer on the natural skin model, with an additional separating layer according to the invention 34 to the uniformly developed epidermis and dermis 31 , For the modeling of the skin layer 32 as subcutaneous model the use of foamed RTV silicones has proved to be advantageous. These provide during the cross-linking phase, a propellant such. B. isopropanol for the generation of a uniform pore structure, which simulates the fat cells stored in the subcutaneous tissue and provides comparable to the real subcutaneous preparation results. On this foamed layer 32 becomes the further separation layer 34 applied, which are advantageous, but not limiting z. B. from calcium sulfate powder having a particle size between 5-50 microns and a defined adhesion of the subsequently applied skin layer 31 guaranteed. This further separation layer 34 has proved to be advantageous according to the invention, since so a detachment of the upper skin layer 31 from the lower skin layer 32 is possible, which comes very close to the real preparation conditions with increased claim. For the modeling of the upper skin layer 31 gets on the release layer 34 applied at room temperature crosslinking silicone. Silicones which have Shore hardnesses between 00-10 and 20 and a tear resistance between 5 and 25 N / mm after crosslinking have proved to be particularly advantageous for the simulation of skin structures. For further visual delimitation of the structures produced, a different coloration of the silicones can take place.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere zur Langzeitstabilisierung präparierter Nähte am Übungsmodell ist es vorteilhaft, zusätzlich Textil- oder Fasermaterialien in die Schicht 3, respektive 32, 31, 34, zur Erhöhung der Reißfestigkeit in oder zwischen den Silikonschichten, einzubringen.In a further embodiment of the invention, in particular for the long-term stabilization of prepared seams on the training model, it is advantageous to additionally incorporate textile or fiber materials into the layer 3 , respectively 32 . 31 . 34 , to increase the tear strength in or between the silicone layers to bring.

Diese, wie vorstehend beschrieben, erzeugte(n) Hautschicht(en) 3, 31, 32, lässt/lassen sich nun, bedingt durch die erfindungsgemäß erzeugten definierten Haftungsgrenzschichten 2, 34, dem natürlichen Vorbild entsprechend unter Verwendung chirurgischer Instrumente bspw. für folgende Lappenplastiken (vgl. beispielhaft 3) zu Trainings- oder OP-Vorbereitungszwecken einsetzen. Die in 3 mit Ziffern markierten Bereiche entsprechen: This skin layer (s) produced as described above 3 . 31 . 32 , can / can now, due to the defined defined according to the invention boundary layers 2 . 34 , the natural model according to using surgical instruments, for example, for the following flap plastic (see, for example 3 ) for training or surgical preparation purposes. In the 3 ranges marked with numbers correspond to:

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

33: primärer Wundverschluss mit Resektion eines Burowschen Dreiecks (Stirn)primary wound closure with resection of a Burow triangle (forehead)
44: primärer Wundverschluss mit Rückstichnaht (Stirn)primary wound closure with reverse stitching (forehead)
55: Ecknaht nach Gillies (Schläfe)Corner seam to Gillies (temple)
66: Z-Plastik (Kinn)Z-plastic (chin)
77: VY-Plastik für Narbenexzision (Wange)VY plastic for scar excision (cheek)
88th: Transpositionslappen aus Nasolabialfalte (Nase/Wange)Transpositional flap of nasolabial fold (nose / cheek)
99: Rotationslappen (Nase/Stirn)Rotary lobes (nose / forehead)
1010: bilobed flap (Wange)bilobed flap (cheek)

Die variierende Dicke der Elastomerschicht entspricht, durch die beschriebene Art ihrer Erzeugung, den natürlichen Gegebenheiten, so dass ein sehr realitätsnahes Trainingsmodell geschaffen worden ist.The varying thickness of the elastomer layer corresponds, by the described manner of their generation, the natural conditions, so that a very realistic training model has been created.

Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, durch Einsatz mehrerer unterschiedlich ausgebildeter Negativformen auch mehrere Hautschichten und/oder Weichgewebsabschnitte (Muskeln, Blutgefäße, Nerven, Ohrmuscheln) zu erzeugen, die auch unterschiedlich eingefärbt werden können, um ggf. andere OP-Techniken zu trainieren. Wie eingangs erwähnt, ist die Erfindung auch nicht ausschließlich auf den Kopfbereich beschränkt.It is of course within the scope of the invention to produce several skin layers and / or soft tissue sections (muscles, blood vessels, nerves, auricles) by using a plurality of differently designed negative forms, which can also be colored differently in order to possibly train other surgical techniques. As mentioned above, the invention is not limited to the head area.

Ein weiterer erheblicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass, wenn man das doch vergleichsweise kostenintensive Verfahren des Rapid-Prototyping-Verfahrens (3D-Druck) zur Schaffung des Knochenmodells und der der zumindest einen Negativform einsetzt, dass sich diese Komponenten nach erfolgtem Training am Modell mehrfach wieder verwenden lassen. Bedingt durch die erfindungsgemäß vorgesehene Grenzschicht 2 lässt sich die gesamte „Hautschicht” zerstörungsfrei von der Knochenstruktur 1 lösen und einer erneuten Beschichtung, wie oben beschrieben, unterwerfen.Another significant advantage of the invention is that, if one uses the nevertheless relatively costly method of rapid prototyping method (3D printing) to create the bone model and the at least one negative mold, that these components after training on the model can be used several times. Due to the inventively provided boundary layer 2 the entire "skin layer" can be destroyed non-destructively by the bone structure 1 solve and subject to a new coating, as described above.

Sollten andere Formgebungsverfahren als der oben beschriebenen für die Herstellung der Hartgewebestrukturen zum Einsatz gelangen, fallen diese ebenfalls unter vorliegende Erfindung, sofern zwischen diesen Hartgewebenachbildungen und die Elastomerstrukturen eine Zwischenschicht 2 mit definierten Haftungs- und Ablöseeigenschaften vorgesehen ist. Alle in der Beschreibung, den Ausführungsbeispielen, Ansprüchen und/oder Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination untereinander erfindungswesentlich sein.If molding processes other than those described above are used for the production of the hard-woven structures, these are likewise covered by the present invention, provided an intermediate layer exists between these hard-tissue replicas and the elastomer structures 2 is provided with defined adhesion and detachment properties. All features illustrated in the description, the exemplary embodiments, claims and / or drawings can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4027085 C2 [0009]
DE 4212908 A1 [0010]
DE 102005056997 A1 [0011]
DE 202004006035 U1 [0012]
EP 1208410 B1 [0025]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

H. Weerda: Plastic-reconstructive surgery in the facial area. 1999; Thieme Verlag [0016]

Claims

Anatomical training model for surgical treatment methods comprising a first hard tissue-simulating layer ( 1 ) and a second soft tissue-simulating layer ( 3 ), characterized in that between the first layer ( 1 ) and the at least one second layer ( 3 ) one on the first layer ( 1 ) and second layer ( 3 ) defines releasably adherent boundary layer ( 2 ) is provided.

Anatomical training model according to claim 1, characterized in that the boundary layer ( 2 ) consists of a cellulose-polymer mixture.

Anatomical training model according to claims 1 and 2, characterized in that the first layer ( 1 ) a boundary layer ( 2 ) is applied, which is formed essentially of solvent-containing acrylic and nitrocellulose components.

Anatomical training model according to claim 1 or 3, characterized in that the boundary layer ( 2 ) in the dried state has a thickness in the range of 5-50 microns.

Anatomical training model according to claim 1, characterized in that the second layer ( 3 ) of three different thick and with different mechanical properties provided, simulating different skin areas individual layers ( 31 . 32 . 34 ) is formed.

Anatomical training model according to claim 1 and 5, characterized in that the second layer ( 3 ) is formed from first one on the boundary layer ( 2 ), foamed and crosslinking at room temperature silicone layer ( 32 ) to which a release layer ( 34 ) and then a room temperature crosslinking further silicone layer ( 31 ) are applied.

Anatomical training model according to claim 6, characterized in that the separating layer ( 34 ) consists of a powder with a grain size between 5-50 microns and substantially in grain size thickness nationwide on the foamed layer ( 32 ) is applied.

Anatomical training model according to claim 7, characterized in that the separating layer ( 34 ) preferably consists of calcium sulfate powder.

Anatomical training model according to claim 5, characterized in that the layer ( 32 ) is given an anatomy adapted over the area varying thickness, whereas the other layers ( 34 . 31 ) have a uniform thickness over the surface.

Anatomical training model according to claim 1 or 5, characterized in that in the second layer ( 3 ) or in at least one of the three different thickness, different skin areas simulating individual layers ( 31 . 32 . 34 ) Textile or fiber materials are introduced.