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Die vorliegende Erfindung betrifft eine anatomische
Struktur für die Ausbildung von Chirurgen in
orthopädischer Chirurgie und insbesondere in der
Chirurgie der Wirbelsäule.
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Bisher sind Chirurgen direkt während der chirurgischen
Eingriffe, an Leichen oder auch an speziellen
Schulungsmodellen ausgebildet worden.
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Der erste Ausbildungstyp weist den offensichtlichen
Nachteil auf, dass es den Chirurgen nicht möglich ist,
vorhergehende Eingriffsbewegungen zu wiederholen.
Außerdem sind Leichen aufgrund der geltenden
gesetzlichen Regelungen immer schwieriger zu beschaffen
und weisen überdies nicht notwendigerweise den
gewünschten pathologischen Befund auf. Weiterhin
gestatten Leichen es aufgrund ihrer Steifheit nicht,
bestimmte pathologische Befunde wie beispielsweise
Lordosen zu reproduzieren. Die Qualität der Leichen
kann zudem sehr unterschiedlich sein und erlaubt
insbesondere nicht, bestimmte Typen von krankhaften
Befunden - es sei denn rein zufälligerweise -
nachzubilden. Darüber hinaus ist es in einigen Ländern
verboten, dass die Chirurgen sich an Leichen ausbilden,
und Leichen bergen auch das Risiko, dass sie bestimmte
Krankheiten übertragen können.
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Allerdings sind die vorhandenen
Ausbildungsvorrichtungen oder -modelle, die aus einem
starren Träger bestehen, der ausgehöhlt ist, um das
Wirbelsäulensegment aufzunehmen, vollkommen
unzureichend, um einen Patienten in zufrieden
stellender Weise nachzubilden.
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Gemäß der Unterlage US 5672059 ist eine anatomische
Struktur für die Ausbildung der Chirurgen in Verfahren
der orthopädischen Chirurgie bekannt.
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Diese Struktur besteht aus einem Wirbelsegment und
einem das Kreuzbein nachbildenden Element, die aus
einem synthetischen Material hergestellt sind.
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Die Struktur umfasst zwischen jedem Wirbelelement ein
Element, das die Zwischenwirbelscheibe bzw. Bandscheibe
bildet, wobei dieses Element aus einem gegossenen
Silikon oder Polyurethan besteht.
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Die Struktur umfasst ebenfalls einen Schlauch, welcher
das Rückenmark nachbildet.
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Es sei angemerkt, dass die anatomische Struktur, die in
dem Patent US 5672059 beschrieben ist, sich eignet, um
eine Vielzahl von anatomischen Verzerrungen und
Verdrehungen nachzubilden, und zwar aufgrund einer
biegsamen Schraubenspindel, welche die Wirbelelemente,
das Kreuzbein und die Zwischenwirbelscheiben
durchläuft, um am oberen Ende der Struktur mit einer
Unterlegscheibe und einer Schraubenmutter
zusammenzuwirken.
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Die biegsame Schraubenspindel macht es möglich, die
anatomische Struktur in alle möglichen Richtungen zu
neigen und sie in dieser Position zu halten.
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Man wird feststellen, dass diese Struktur keine
Elemente enthält, welche die weichen Gewebe, die die
Wirbelsäule umgeben, nachbilden.
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Gemäß der Unterlage SU 452341 ist ein Modell bekannt,
das für Experimente verwendet wird und mit Gelenken
versehene Elemente, elastische Elemente, welche die
Zwischenwirbelscheiben nachbilden, und ein flexibles
Kabel enthält, das die mit Gelenken versehenen Elemente
untereinander verbindet.
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Das Experimentiermodell ist mit einer Hülle überzogen,
die aus Kunststoff hergestellt ist und die weichen
Gewebe des menschlichen Körpers nachbildet.
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Die Erfindung zielt also darauf ab, eine anatomische
Struktur für die Ausbildung von Chirurgen in
orthopädischer Chirurgie und insbesondere in der
Chirurgie der Wirbelsäule vorzuschlagen, die in
zufrieden stellender Weise pathologische Befunde
nachzubilden, welche bestimmt werden, indem der
betreffende Teil des menschlichen Körpers reproduziert
wird, und die überdies von jeglicher Einschränkung
durch gesetzliche Vorschriften befreit ist.
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In Übereinstimmung mit der Erfindung umfasst die
anatomische Struktur einen biegsamen Block aus
Schaumstoff und ein Knochensegment, das durch eine
bestimmte Krankheit in Mitleidenschaft gezogen und in
dem Block eingebettet ist, umfasst, wobei das besagte
Knochensegment aus einem Material hergestellt wird, das
einen spongiösen Knochen nachbildet.
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Vorteilhafterweise wird der biegsame Block aus
Polyurethan hergestellt, welches die Gewebe, die das
Wirbelsäulensegment umgeben, nachbilden und welche der
Chirurg einschneiden muss, um zu dem
Wirbelsäulensegment zu gelangen.
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Das Polyurethanmaterial kann in mehr oder weniger
biegsamer oder steifer Weise hergestellt werden und
dann das Wirbelsäulensegment mit einer zweckmäßigen
Härte bilden, so dass es möglich ist, einen spongiösen
Knochen zu reproduzieren.
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Die anatomische Struktur gemäß der Erfindung stellt
also ein besonders wirksames Ausbildungswerkzeug dar
und macht es möglich, präzise chirurgische Bewegungen
zu simulieren: stielförmige Einschnitte, Einbringung
von osteosynthetischem Material von hinten oder von
vorn, intersomatische Käfigen, Verringerung von
Deformationen (Lordose, Kyphose, Skoliose usw.),
Laminektomie, Dissektomie, Neurolyse,
Spondylolisthesis, Corporectomie usw.
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Die anatomischen Elemente, aus denen sich das
Wirbelsäulensegment zusammensetzt, umfassen
gegebenenfalls das Kreuzbein sowie das biegsame
Material, in dem dieses Segment eingebettet ist, und
machen es möglich, während der Manipulationen für den
Chirurgen operative Empfindungen zu reproduzieren, die
der Wirklichkeit nahe kommen.
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Andere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden
im Laufe der folgenden Beschreibung offensichtlich,
wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen
wird, die eine Ausführungsform beispielhaft - jedoch
ohne jegliche Einschränkung - darstellen.
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Die Abb. 1 ist in verkleinertem Maßstab eine
Vorderansicht eines Wirbelsäulensegments, das
Lendenwirbel und das Kreuzbein umfasst und durch eine
Spondylolisthesis gekennzeichnet ist.
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Die Abb. 2 ist in verkleinertem Maßstab eine
perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der
anatomischen Struktur gemäß der Erfindung, in der eine
Zugangsöffnung für ein Wirbelsäulensegment, welches das
von Abb. 1 sein kann, ausgespart ist.
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Das Wirbelsäulensegment, das zu Beispielzwecken in der
Abb. 1 dargestellt. ist, umfasst die fünf
Lendenwirbel L1-L5 und das Kreuzbein S, wobei der
Lendenwirbel L5 von einer Spondylolisthesis befallen
ist.
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Die anatomische Struktur der Abb. 2, die für die
Ausbildung von orthopädischen Chirurgen der Wirbelsäule
bestimmt ist, umfasst das Wirbelsäulensegment 1 und
einen biegsamen Block 2 beliebiger Form aus
Schaumstoff, in dem das Wirbelsäulensegment 1
eingebettet ist.
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Die Wirbel L1-L5 und das Kreuzbein S des Segments 1
sind aus einem Material hergestellt, das den spongiösen
Knochen reproduziert, wohingegen das biegsame Material
des Blocks 2 eine Konsistenz aufweist, welches die
weichen Gewebe, die die Wirbelsäule umgeben,
reproduziert. In beispielhafter, jedoch nicht
einschränkender Weise kann das Material, aus dem der
biegsame Block 2 besteht, ein Polyurethanschaumstoff
sein, wobei das gleiche Material mit einer geeigneten
Härte verwendet werden kann, um die Lendenwirbel L1-
L5 und das Kreuzbein S herzustellen. Vorteilhafterweise
kann das Wirbelsäulensegment 1 zumindest teilweise von
einer Materialschicht umhüllt sein, welches den
Kortikalknochen reproduziert, wobei dieses Material zum
Beispiel ein geeignetes Harz ist, das die gewünschte
Härte besitzt, um den Kortikalknochen nachzubilden.
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Dieses Harz kann ein dichtes und hartes Polyurethan
sein, während der spongiöse Knochen aus einem weniger
harten Polyurethan bestehen kann.
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Das Wirbelsäulensegment 1 enthält eine Stelle, die dem
Rückenmarkskanal entspricht, wobei in diesem
Rückenmarkskanal eine biegsame, röhrenförmige Membran 3
untergebracht ist, die das Rückenmark nachbildet. Die
röhrenförmige Membran 3 ist vorzugsweise mit einer
unter Druck stehenden Flüssigkeit gefüllt, die gefärbt
sein kann. So kann diese Membran 3 aufgrund ihrer
Zerbrechlichkeit im Falle einer inkorrekten Bewegung
während der Schulung (versehentlicher Schnitt in das
Rückenmark durch den auszubildenden Chirurgen) eine
durale Öffnung simulieren, die das Entweichen der unter
Druck stehenden, gefärbten Flüssigkeit aus der Membrane
3 hervorruft.
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Nervenwurzeln, die nicht dargestellt sind, können
ebenfalls in die Verbindungsöffnungen platziert werden.
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In der Abb. 2 weist die Oberseite des Blocks 2
eine Aushöhlung 4 auf, die sich bis zu dem
Wirbelsäulensegment 1 erstreckt und dieses in ähnlicher
Weise wie der Schnitt freilegt, der von dem Chirurgen
mit dem Skalpell durchgeführt wird, um das
Wirbelsäulensegment freizulegen, an dem er den Eingriff
vornehmen muss.
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Die Fabrikation der anatomischen Struktur, die in der
Abb. 2 dargestellt ist, wird in der folgenden
Weise durchgeführt: Das Wirbelsäulensegment mit seiner
röhrenförmigen Membran 3, die mit einer unter Druck
stehenden Flüssigkeit gefüllt ist, und seinen
Nervenwurzeln wird in einer nicht dargestellten
Gießform auf Positionierungsstiften angeordnet. Danach
füllt man die Gießform mit einem Schaumstoff wie zum
Beispiel Polyurethan, um das Ganze einzubetten und
einen biegsamen Block zu erhalten, der die
Innenabmessungen der Gießform hat und in dessen Innerem
das Wirbelsäulensegment eingebettet ist.
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Um einen chirurgischen Eingriff zu simulieren,
schneidet der Chirurg mit dem Skalpell die Oberfläche
des Blocks 2 so weit ab, bis das Wirbelsäulensegment 1
in ausreichender Weise freigelegt ist. Das Material,
welches das Wirbelsäulensegment umhüllt, lässt sich mit
den normalen chirurgischen Instrumenten wie
beispielsweise Skalpell, Zange, quadratische Spitze zur
Bestimmung von Stielen, Kürette oder Bohrer zum Bohren
von Hohlstielen, Knochensäge, Hohlmeißel usw.
bearbeiten. Dieses Material bildet in sehr zufrieden
stellender Weise die Vorgehensweise zur Annäherung an
die Wirbelsäule und ihre Freilegung nach.
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Der stielförmige Einschnitt in die Wirbel L1 usw.
reproduziert Empfindungen, die der Wirklichkeit nahe
kommen, und kann mit jedem geeigneten Verfahren wie
beispielsweise der Kürette, dem Motor, dem geraden oder
konvergenten Schnitt usw. gemäß der Wahl des Chirurgen
durchgeführt werden. Der Harzpanzer, der den
Kortikalknochen nachbildet und die spongiöse
Knochenmasse umhüllt, ermöglicht es, die Abtastung des
Kortikalknochens während des Hohlstielbohrens zu
simulieren, an dessen Ende die Löcher 5 hergestellt
worden sind, um danach Stielschrauben einzufügen, von
denen zwei Schrauben 6 in der Abb. 2 dargestellt
sind. Diese Schrauben 6 werden, sobald sie eingebracht
worden sind, durch Elemente einer Instrumentierung der
Osteosynthese der Wirbelsäule, die selbst bekannt und
nicht dargestellt sind, komplettiert.
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Die Biegsamkeit des Schaumstoffes, in dem das
Wirbelsäulensegment 1 eingefügt ist, ermöglicht die
Beweglichkeit der Wirbel, die folglich für die
Bestimmung der Gelenkflächen, welche für einen
stielförmigen Einschnitt notwendig sind, zueinander
bewegt werden können. Dies hat ebenfalls den Vorteil,
dass es möglich ist, Deformationen zu korrigieren oder
das Wirbelsäulensegment 1 mehr oder weniger nach hinten
zu biegen.
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Das Material, aus dem die Wirbel L1 usw. und das
Kreuzbein S bestehen, wird mit den herkömmlichen
Werkzeugen der orthopädischen Chirurgie bearbeitet, da
sein Verhalten dem des Knochen ähnlich ist.
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Der Panzer aus hartem Material, welches das den
spongiösen Knochen darstellende Material umgibt,
ermöglicht dem Chirurgen auch die vordere Kortikalwand
des Wirbels abzutasten, wenn sein Bohrwerkzeug den
spongiösen Knochen ganz durchlaufen hat. Durch den
Widerstand, der von dem vorderen Kortikalknochen
geleistet wird, weiß der Chirurg dann, dass er den
Bohrvorgang des Werkzeugs anhalten muss.
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Die biegsame Membran 3, die das Rückenmark simuliert,
kann manuell wie in einer realen Situation
zurückgezogen werden, um die an diesem Ort befindliche
Zwischenwirbelscheibe freizulegen und eine Dissektomie
mit den herkömmlichen Werkzeugen der Chirurgie zu
ermöglichen. Die Dissektomieoperation lässt sich in
einfacher Weise mit Bandscheibenstanzen durchführen,
und zwar dank des Materials, aus dem die Scheibe
besteht (zum Beispiel aus zerreißbarem Polyurethan).
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Die Laminektomie kann mit einer motorisch angetriebenen
Säge oder einer Kerrisson-Zange durchgeführt werden;
die Nachkalibrierung wird mit Schlagmeißeln
vorgenommen, wobei die Fragmente in ähnlicher Form wie
bei der tatsächlichen Chirurgie mit der Zange
herausgeholt werden.
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Ein Präparat aus Brei simuliert die Transplantation.
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Obwohl die Ausführungsform, die in der Abb. 2
dargestellt ist, nur zu Beispielzwecken angegeben ist,
können das Wirbelsäulensegment und dessen
pathologischer Befund beliebig sein, und das biegsame
Material kann beliebige Außenabmessungen haben. Die
anatomische Struktur gemäß der Erfindung stellt ein
Werkzeug zur Simulation dar und macht es möglich,
Empfindungen und chirurgische Vorgehensweisen
nachzubilden, und gestattet eine effektive und einfache
Ausbildung ohne die Einschränkungen und
Schwierigkeiten, die mit den Leichen verbunden sind.
Die Ausbildung der Chirurgen kann so in sehr viel
einfacherer Weise und zu erschwinglichen Kosten - und
ohne die geringste Einschränkung durch gesetzliche
Vorschriften oder kulturelle Einschränkungen, die bei
der Verwendung von Leichen gelten - durchgeführt
werden.
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Die Erfindung eignet sich für unterschiedliche
Varianten in der Ausführung. So kann das Polyurethan
durch jedes andere Material ersetzt werden, dass
ähnliche Eigenschaften aufweist. Weiterhin könnte das
Wirbelsäulensegment durch ein anderes Knochensegment
des Skeletts ersetzt werden, das für die Simulation von
chirurgischen Eingriffen in Frage kommt.