EA044118B1

EA044118B1 - SIMULATOR FOR PERFORMING ENDOVIDEOSURGICAL THYROIDECTOMY

Info

Publication number: EA044118B1
Application number: EA202292255
Authority: EA
Inventors: Игорь Владимирович Карпатский; Олег Валентинович Лисовский; Юлия Васильевна Кузнецова; Бахрам Атамуратович Селиханов; Максим Владимирович Гавщук; Зоя Сергеевна Матвеева; Юлия Сергеевна Каркошкина; Кумар Мукеш
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2023-07-25

Description

Изобретение относится к моделям для обучения эндовидеохирургическим операциям на щитовидной железе и может применяться для обучения клинических ординаторов и практикующих хирургов.The invention relates to models for teaching endovideosurgical operations on the thyroid gland and can be used for training clinical residents and practicing surgeons.

Известна модель обучения эндовидеохирургической тиреоидэктомии, в том числе и трансоральным доступом, на трупном материале [Melo С., Pinheiro S., Carvalho L., Bernardes A. Identification of parathyroid glands: anatomical study and surgical implications. Surg Radiol Anat 2015;37:161-165. doi:10.1007/s00276-014-1333-3], заключающаяся в проведении обучающей операции на свежих нефиксированных человеческих трупах.There is a known model for teaching endovideosurgical thyroidectomy, including transoral access, on cadaveric material [Melo S., Pinheiro S., Carvalho L., Bernardes A. Identification of parathyroid glands: anatomical study and surgical implications. Surg Radiol Anat 2015;37:161-165. doi:10.1007/s00276-014-1333-3], which consists of conducting a training operation on fresh, unfixed human cadavers.

Недостатками данной модели являются: сложности работы с трупным материалом, посмертные изменения тканей, затрудняющие придание телу необходимой для вмешательства позы и получения оптимальных угловых параметров доступа, трудности в создании рабочей полости на шее, инфекционный риск. Также проблемы заключаются в ограничении количества попыток вмешательства, необходимых для устойчивого формирования навыка.The disadvantages of this model are: difficulties in working with cadaveric material, post-mortem tissue changes that make it difficult to give the body the posture necessary for intervention and obtain optimal angular access parameters, difficulties in creating a working cavity in the neck, and infection risk. Problems also include limiting the number of intervention attempts required to achieve sustainable skill development.

Известна модель для обучения эндовидеохирургической тиреоидэктомии с использованием лабораторных животных (свиней) [Yu H.W., Bae I.E., Bae D.S., Kim K., Choi J.Y., Lee K.E. Bilateral Axillo-Breast Approach to Endoscopic Thyroidectomy in a Porcine Model. Surg Laparosc Endosc Percutan Tech 2018;28:100105. doi:10.1097/SLE.0000000000000573].There is a known model for training endovideosurgical thyroidectomy using laboratory animals (pigs) [Yu H.W., Bae I.E., Bae D.S., Kim K., Choi J.Y., Lee K.E. Bilateral Axillo-Breast Approach to Endoscopic Thyroidectomy in a Porcine Model. Surg Laparosc Endosc Percutan Tech 2018;28:100105. doi:10.1097/SLE.0000000000000573].

Недостатком этой модели является то, что анатомия лабораторных животных отличается от человеческой, меняются углы доступа, расстановка рабочих инструментов. Работа с живым материалом не позволяет выполнять многократное повторение манипуляции, может иметь сложности юридического характера.The disadvantage of this model is that the anatomy of laboratory animals differs from human ones, the angles of access and the placement of working tools change. Working with living material does not allow for multiple repetitions of the manipulation and may have legal complications.

Известна модель обучения эндовидеохирургической тиреоидэктомии с использованием компьютерной виртуальной реальности. D'Agostino J., Wall J., Soler L., Vix M., Duh Q.Y., Marescaux J. Virtual neck exploration for parathyroid adenomas: first step toward minimally invasive image-guided surgery. JAMA Surg 2013;148:232-238. doi:10.1001/jamasurg.2013.739] предложен виртуальный симулятор, созданный на основе анализа компьютерных томограмм шеи.There is a known model for training endovideosurgical thyroidectomy using computer virtual reality. D'Agostino J., Wall J., Soler L., Vix M., Duh Q.Y., Marescaux J. Virtual neck exploration for parathyroid adenomas: first step toward minimally invasive image-guided surgery. JAMA Surg 2013;148:232-238. doi:10.1001/jamasurg.2013.739] proposed a virtual simulator created based on the analysis of computed tomograms of the neck.

Недостатком этой модели является крайняя дороговизна аппаратно-программных комплексов, отсутствие адаптации их к выполнению вмешательства трансоральным доступом. Кроме того, программное обеспечение устанавливается на электронные симуляторы со стандартным для любых вмешательств расположением рабочих инструментов, крайне сложно реализуется возможность обратной связи, что снижает реалистичность вмешательства.The disadvantage of this model is the extreme high cost of hardware and software complexes and their lack of adaptation to performing the intervention via transoral access. In addition, the software is installed on electronic simulators with a standard arrangement of working tools for any intervention; the possibility of feedback is extremely difficult to implement, which reduces the realism of the intervention.

Ближайшим к заявляемому является стимулятор, представляющий из себя пластиковую модель шеи и грудной клетки со съемной кожей [Yu H.W., Yi J.W., Seong C.Y., Kim J.K., Bae I.E., Kwon H., Chai Y.J., Kim S.J., Choi J.Y., Lee K.E.. Development of a surgical training model for bilateral axillo-breast approach robotic thyroidectomy. Surg Endosc 2018;32:1360-1367. doi:10.1007/s00464-017-5816-2].The closest to the claimed one is a stimulator, which is a plastic model of the neck and chest with removable skin [Yu H.W., Yi J.W., Seong C.Y., Kim J.K., Bae I.E., Kwon H., Chai Y.J., Kim S.J., Choi J.Y., Lee K.E.. Development of a surgical training model for bilateral axillo-breast approach robotic thyroidectomy. Surg Endosc 2018;32:1360-1367. doi:10.1007/s00464-017-5816-2].

Недостатком данной модели является максимальное упрощение анатомических структур, ригидность каркаса. Данный симулятор пригоден только для выполнения роботической тиреоидэктомии из подмышечного доступа и не годится для отработки техники эндовидеохирургической тиреоидэктомии трансоральным доступом, отсутствует окно для визуального контроля расположения инструментов и анатомических структур, необходимое на начальных этапах обучения.The disadvantage of this model is the maximum simplification of the anatomical structures and the rigidity of the frame. This simulator is only suitable for performing robotic thyroidectomy from the axillary approach and is not suitable for practicing the technique of endovideosurgical thyroidectomy through transoral access; there is no window for visual control of the location of instruments and anatomical structures, which is necessary at the initial stages of training.

Задачей изобретения является обеспечение обучения эндовидеохирургической тиреоидэктомии через трансоральный доступ при отработке навыка безопасного манипулирования в анатомически сложной зоне передней поверхности шеи.The objective of the invention is to provide training in endovideosurgical thyroidectomy through a transoral approach while developing the skill of safe manipulation in the anatomically complex area of the anterior surface of the neck.

Технический результат поставленной задачи достигается тем, что в симуляторе для обучения эндовидеохирургической тиреоидэктомии, представляющем собой имитатор головы с полостью рта, шеи и груди, включающий имитаторы гортани, трахеи, глотки, пищевода, щитовидной железы, сосудов и мышц шеи, возвратного нерва, покрытый съемной силиконовой кожей, в преддверье рта установлены манипуляционные порты, в зоне хирургического вмешательства установлены съемные имитаторы околощитовидных желез и разделяющихся на ветви верхних и нижних щитовидные артерий, над зоной манипуляций и сменной щитовидной железой установлено смотровое окно, выполненное в виде прозрачного пластикового колпака, а сменная щитовидная железа выполнена на текстильной застежке липучка в виде отдельного блока.The technical result of the task is achieved by the fact that in the simulator for training endovideosurgical thyroidectomy, which is a simulator of the head with the oral cavity, neck and chest, including simulators of the larynx, trachea, pharynx, esophagus, thyroid gland, vessels and muscles of the neck, recurrent nerve, covered with a removable silicone skin, manipulation ports are installed in the vestibule of the mouth, removable simulators of the parathyroid glands and the superior and inferior thyroid arteries are installed in the surgical intervention area, a viewing window made in the form of a transparent plastic cap is installed above the manipulation area and the replaceable thyroid gland, and a replaceable thyroid The gland is made with a textile Velcro fastener in the form of a separate block.

Наличие в преддверье рта манипуляционных портов позволяет использовать симулятор для обучения технике выполнения эндовидеохирургической тиреоидэктомии трансоральным доступом, устанавливать и использовать рабочий инструмент соответственно схеме операции.The presence of manipulation ports in the vestibule of the mouth makes it possible to use the simulator for training in the technique of performing endovideosurgical thyroidectomy using transoral access, installing and using the working instrument according to the operation scheme.

Размещение портов доступа в преддверье рта исключает наличие рубцов на видимых участках кожных покровов, сокращает длину подкожных туннелей для рабочих инструментов, позволяет создать для них оптимальные угловые параметры для удаления щитовидной железы и выделения основных анатомических структур.Placing access ports in the vestibule of the mouth eliminates the presence of scars on visible areas of the skin, reduces the length of subcutaneous tunnels for working instruments, and allows them to create optimal angular parameters for removing the thyroid gland and isolating the main anatomical structures.

Наличие смотрового окна, выполненного в виде прозрачного пластикового колпака над зоной манипуляций, создает рабочий объем и позволяет контролировать инструмент на начальных этапах обучения.The presence of a viewing window, made in the form of a transparent plastic cap over the manipulation area, creates a working volume and allows you to control the instrument at the initial stages of training.

Наличие съемных имитаторов мышц шеи, имитации возвратных гортанных нервов, основных сосу- 1 044118 дисто-нервных пучков шеи, съемного блока щитовидной и околощитовидных желез с имитацией разделяющихся на ветви верхних и нижних щитовидных сосудов позволяет обеспечить реалистичность при изучении анатомических соотношений в зоне хирургического вмешательства, выполнить основные его этапы.The presence of removable simulators of the neck muscles, imitation of the recurrent laryngeal nerves, the main vascular-nervous bundles of the neck, a removable block of the thyroid and parathyroid glands with an imitation of the upper and lower thyroid vessels dividing into branches allows us to ensure realism when studying the anatomical relationships in the area of surgical intervention, complete its main steps.

Выполнение сменной щитовидной железы на текстильной застежке «липучка» в виде отдельного блока, с одной стороны, позволяет имитировать зону плотных сращений с передней поверхностью трахеи и решает проблему имитации работы режущего электроинструмента при ее рассечении, а, с другой стороны, обеспечивает возможность многократного повторного использования съемных частей.Making a replaceable thyroid gland on a textile Velcro fastener in the form of a separate block, on the one hand, makes it possible to simulate the zone of dense adhesions with the anterior surface of the trachea and solves the problem of simulating the operation of a cutting power tool when cutting it, and, on the other hand, provides the possibility of repeated reuse removable parts.

Наличие съемных имитаторов околощитовидных желез, крепящихся к имитации щитовидной железы на иглах, позволяют создать вариабильность их расположения, легко их отделить в ходе операции.The presence of removable simulators of the parathyroid glands, attached to the imitation thyroid gland on needles, makes it possible to create variability in their location and to easily separate them during the operation.

Все заявляемые отличительные признаки в комплексе делают симулятор для эндовидеохирургической тиреоидэктомии реалистичным и позволяют отрабатывать навык безопасного манипулирования в анатомически сложной зоне передней поверхности шеи.All the claimed distinctive features together make the simulator for endovideosurgical thyroidectomy realistic and allow one to practice the skill of safe manipulation in the anatomically complex area of the anterior surface of the neck.

Общий вид заявляемого устройства показан на фиг. 1. Симулятор состоит из головы 1, включающей рот 2 с имитацией зубов и нижней челюсти. Съемная силиконовая кожа в области основания нижней губы в преддверье рта имеет складку, в которой расположены 3 манипуляционных порта 3 для установки видеокамеры и рабочих троакаров. Рабочий объем полости создается прозрачным пластиковым колпаком 4 на передней поверхности шеи, являющимся также смотровым окном для контроля расположения инструментов.A general view of the proposed device is shown in Fig. 1. The simulator consists of a head 1, including a mouth 2 with simulated teeth and lower jaw. Removable silicone skin at the base of the lower lip at the vestibule of the mouth has a fold in which there are 3 manipulation ports 3 for installing a video camera and working trocars. The working volume of the cavity is created by a transparent plastic cap 4 on the front surface of the neck, which is also a viewing window for monitoring the location of instruments.

На фиг. 2 представлено внутреннее устройство зоны, предназначенной для отработки хирургического вмешательства, и съемных блоков. В области передней поверхности шеи имитированы хрящи гортани с трахеей, глотка с пищеводом. В трахеопищеводной борозде с двух сторон закреплена имитация возвратного гортанного нерва 1 из нейлона желтого цвета. Задняя часть рабочей полости с двух сторон ограничена полиэтиленовой мембраной, за которой располагается имитация глубоких мышц шеи, выполненная из поролона красного цвета. С боков к рабочей полости за мембраной прилегает имитация основного сосудисто-нервного пучка, выполненная из окрашенных в синий и красный цвет силиконовых трубок 2. В переднем отделе шеи имеется имитация блока грудино-подъязычных и грудино-щитовидных мышц, выполненная в виде мягких, подвижных съемных латексных пластин 3. К передней поверхности трахеи на текстильную застежку прикрепляется сменная щитовидная железа 4 из латекса, к которой, в свою очередь, на иглах 6 крепятся 4 имитатора околощитовидных желез 5, дополнительно фиксированных на нитях 7, имитирующих питающие сосуды к боковой поверхности трахеи. В специально сформированные гнезда в щитовидной железе закреплены имитации ветвей верхней и нижней щитовидных артерий 8, сделанные из тонких эластичных окрашенных жгутов.In fig. Figure 2 shows the internal structure of the area intended for practicing surgical intervention and removable blocks. In the area of the anterior surface of the neck, the cartilages of the larynx with the trachea, the pharynx with the esophagus are imitated. An imitation of the recurrent laryngeal nerve 1 made of yellow nylon is fixed in the tracheoesophageal groove on both sides. The back part of the working cavity is limited on both sides by a polyethylene membrane, behind which there is an imitation of the deep muscles of the neck, made of red foam rubber. On the sides of the working cavity behind the membrane there is an imitation of the main neurovascular bundle, made of blue and red painted silicone tubes 2. In the anterior part of the neck there is an imitation of the block of the sternohyoid and sternothyroid muscles, made in the form of soft, movable removable latex plates 3. A replaceable thyroid gland 4 made of latex is attached to the front surface of the trachea with a textile fastener, to which, in turn, 4 simulators of the parathyroid glands 5 are attached on needles 6, additionally fixed on threads 7, simulating the feeding vessels to the lateral surface of the trachea. Imitations of the branches of the superior and inferior thyroid arteries 8, made of thin elastic colored cords, are fixed into specially formed nests in the thyroid gland.

Устройство применяется следующим образом. Симулятор устанавливается на стол на удобной для манипуляций высоте. Для выполнения операции необходима эндовидеохирургическая стойка, оснащенная видеокамерой, монитором и осветителем, набор инструментов (3 троакара, лапароскоп 5 или 10 мм с боковой оптикой, 2 диссектора, ножницы, насадка ligasure, насадка гармонического скальпеля). Троакары устанавливаются в 3 манипуляционных порта (3, фиг. 1) в области преддверья рта, в них устанавливается камера и 2 рабочих инструмента, которые проводятся по передней поверхности гортани под блок грудино-подъязычных мышц (3, фиг. 2), последние разводятся в стороны, визуализируется сменная щитовидная железа (4, фиг. 2). В задачи хирурга, ориентируясь на границы рабочей полости, представленные полиэтиленовой мембраной, основным сосудисто-нервным пучком (2, фиг. 2) и имитацией грудинощитовидных мышц (3, фиг. 2), входит идентификация и пересечение ветвей верхних и нижних щитовидных артерий (8, фиг. 2), идентификация и отделение околощитовидных желез (5, фиг. 2), идентификация и сохранение возвратного гортанного нерва (1, фиг. 2), постепенное отделение долей щитовидной железы от трахеи. Обучаемый и обучающий могут контролировать ход операции на экране монитора и через смотровое окно (4, фиг. 1). Операция завершается удалением препарата через отверстия портов в преддверье рта.The device is used as follows. The simulator is installed on the table at a convenient height for manipulation. To perform the operation, you need an endovideosurgical stand equipped with a video camera, monitor and light, a set of instruments (3 trocars, 5 or 10 mm laparoscope with side optics, 2 dissectors, scissors, ligasure attachment, harmonic scalpel attachment). Trocars are installed in 3 manipulation ports (3, Fig. 1) in the area of the vestibule of the mouth, a camera and 2 working instruments are installed in them, which are carried along the anterior surface of the larynx under the block of the sternohyoid muscles (3, Fig. 2), the latter are separated into side, a replaceable thyroid gland is visualized (4, Fig. 2). The surgeon’s tasks, focusing on the boundaries of the working cavity, represented by a polyethylene membrane, the main neurovascular bundle (2, Fig. 2) and imitation of the sternothyroid muscles (3, Fig. 2), include the identification and intersection of the branches of the superior and inferior thyroid arteries (8 , Fig. 2), identification and separation of the parathyroid glands (5, Fig. 2), identification and preservation of the recurrent laryngeal nerve (1, Fig. 2), gradual separation of the thyroid lobes from the trachea. The student and the teacher can monitor the progress of the operation on the monitor screen and through the viewing window (4, Fig. 1). The operation is completed by removing the drug through the openings of the ports in the vestibule of the mouth.

Устройство позволяет обеспечить:The device allows you to provide:

поэтапное обучение технике выполнения эндовидеохирургической тиреоидэктомии трансоральным доступом;step-by-step training in the technique of performing endovideosurgical thyroidectomy via transoral access;

реалистичную имитацию основных анатомических ориентиров и жизненно-важных структур, объекта хирургического вмешательства, необходимых для успешного обучения и закрепления навыка самостоятельного оперирования;realistic imitation of the main anatomical landmarks and vital structures, the object of surgical intervention, necessary for successful training and consolidation of the skill of independent surgery;

снижение материальных затрат на расходные материалы, необходимые для имитации операции, за счет наличия съемных, многократно используемых блоков;reduction of material costs for consumables necessary to simulate an operation due to the presence of removable, reusable blocks;

снижение риска повреждения жизненно важных структур шеи (сосудисто-нервный пучок, возвратный гортанный нерв, околощитовидные железы) и, как следствие, уменьшение ятрогенных осложнений, за счет многократной тренировки навыка безопасного манипулирования в анатомически сложной зоне передней поверхности шеи.reducing the risk of damage to vital structures of the neck (neurovascular bundle, recurrent laryngeal nerve, parathyroid glands) and, as a result, reducing iatrogenic complications, due to repeated training of the skill of safe manipulation in the anatomically complex area of the anterior surface of the neck.

Симулятор позволяет эффективно отработать мануальные навыки выполнения эндовидеохирургической тиреоидэктомии трансоральным способом необходимое количество раз в безопасной бесстрессо- 2 044118 вой среде без риска для пациента. Устройство отличается низкой себестоимостью, доступно для учреждений, занимающихся обучением врачей.The simulator allows you to effectively practice the manual skills of performing endovideosurgical thyroidectomy transorally the required number of times in a safe, stress-free environment without risk to the patient. The device has a low cost and is available for institutions involved in training doctors.

Устройство позволяет эффективно отработать мануальные навыки эндовидеохирургического удаления щитовидной железы через трансоральный доступ и снизить риск ятрогенных осложнений во время операции на больном человеке.The device allows you to effectively practice the manual skills of endovideosurgical removal of the thyroid gland through a transoral approach and reduce the risk of iatrogenic complications during surgery on a sick person.

Claims

A simulator for training endovideosurgical thyroidectomy, which is a simulator of the head with the oral cavity, neck and chest, including simulators of the larynx, trachea, pharynx, esophagus, thyroid gland, vessels and muscles of the neck, recurrent nerve, covered with removable silicone skin, characterized in that in the vestibule manipulation ports are installed in the mouth, removable simulators of the parathyroid glands and the superior and inferior thyroid arteries are installed in the surgical intervention area, a viewing window made in the form of a transparent plastic cap is installed above the manipulation area and the replaceable thyroid gland, and the replaceable thyroid gland is made with a textile fastener "Velcro" in the form of a separate block.