KR102405187B1 - 시뮬레이션된 복벽 - Google Patents

Abstract

복강경 수술 트레이닝을 위한 시뮬레이션된 복벽 및 벽을 만드는 방법들이 제공된다. 시뮬레이션된 복벽은 주입된 복강의 시각적 외관을 갖는 돔-형상이다. 또한, 벽은 비사실적인 좌굴 또는 변형 없이 수술용 투관침들을 이용한 관통에 저항하기에 충분히 튼튼하다. 벽은, 포트 배치를 방해 할 벽을 가로지르는 임의의 지지 구조체들 없이 주변부를 따라 프레임에 의해 지지된다. 벽은 복강경 트레이너에 끼워 맞추기 위한 단일 벽을 형성하기 위해 함께 연결된 다수의 층들을 포함한다. 일 방법에 있어서, 돔의 투사도가 폼 재료의 평면 층으로부터 커팅되고, 몰드 공동 내에서 어셈블리된다. 동일하거나 또는 상이한 투사도 패턴을 갖는 연속적인 층들이 몰드 공동 내부에서 쌓아 올려진다. 다른 방법에 있어서, 각각의 폼 층을 변형하기 위하여 열과 함께 진공 몰드가 사용된다. 변형 시에 인접한 층들을 동시에 결합하기 위하여 층들 사이에 접착제가 적용된다.

Description

시뮬레이션된 복벽

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 특허 출원은 그 전체가 본원에 참조로서 포함되는 "Simulated abdominal wall"이라는 명칭으로 2016년 06월 27일자로 출원된 미국 가특허 출원 일련 번호 제62/355,170호의 이익 및 이에 대한 우선권을 주장한다.

기술분야

본 발명은 수술 트레이닝 및 시뮬레이션 분야에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 복강경 수술 스킬들을 트레이닝하기 위한 시뮬레이션된 복벽에 관한 것이다.

복강경 수술과 같은 최소 침습 수술 기술들은 신체에 대한 감소된 외상 때문에 환자에 대한 영향들을 크게 개선할 수 있다. 그러나, 최소 침습 수술과 연관된 가파른 학습 커브가 존재한다. 따라서, 트레이너들로서도 알려진 복강경 시뮬레이터들이 외과의가 이러한 도전적인 기술들을 트레이닝하는 것을 용이하게 하기 위하여 개발되었다. 트레이너들은 일반적으로 인클로저(enclosure) 및 시뮬레이션된 장기 또는 트레이닝 플랫폼들이 위치되는 인클로저의 내부의 직접 관찰을 차단하는 어떤 유형의 장벽으로 구성된다. 일부 경우들에 있어서, 장벽은 모조 절차들 및 연습들을 관찰하고 수행하기 위하여 내부에 대한 액세스를 획득하기 위해 수술용 기구들에 의해 관통되도록 구성될 수 있다.

장벽은 복벽을 시뮬레이션하도록 역할한다. 일부 경우들에 있어서 복강경 트레이너의 가장 간단한 형태를 제공하기 위하여 개구들이 장벽에 미리 형성될 수 있다. 스코프(scope)들을 포함하는 복강경 기구들이 개구를 통해 통과되며, 인클로저의 내부의 라이브 피드(live feed)가 카메라를 통해 캡처되고 인접한 비디오 모니터 상에서 보여진다. 외과의는 수술 동안 비디오 모니터 상에서 절차를 관찰한다. 간단한 트레이너들을 사용하여 상당한 스킬이 획득될 수 있지만, 수술 시뮬레이션의 정확도를 증가시키기 위한 노력들이 이루어지고 있다. 더 진보된 복강경 시뮬레이터들은 인체 복벽의 부드러움 및 유연성을 모방하기 위하여 상이한 재료들을 사용한다. 이전의 버전들은 인체 복벽 내에 존재하는 상이한 유형들의 조직들의 모습 및 느낌을 시뮬레이션하기 위하여 상이한 유형들의 평면 폼(foam) 시트들의 층들을 사용하여 왔다. 이러한 시트들은 복벽을 시뮬레이션하는 동안 일반적으로 평평하게 남아 있거나 또는 오로지 한 방향으로 만곡된다.

시뮬레이션된 복벽은 반드시 수술용 투관침으로 시뮬레이션된 복벽의 관통으로부터의 힘들을 포함하는 실제 수술에서 마주하게 되는 동일하거나 또는 유사한 힘들을 견디기에 충분히 튼튼해야만 한다. 이러한 힘들을 견디기 위하여, 복벽은 일반적으로 복강의 더 크고 강성의 표현으로 더 작은 크기의 삽입물(insert)이다. 작은 시뮬레이션된 복벽 및 더 큰 복벽은 사용 동안 이것이 찌부러지는 것을 방지하기 위하여 어떤 유형의 지지 구조체를 필요로 한다. 시뮬레이션된 복벽의 모습 및 느낌을 손상시키기 않고 특히 투관침 배치 동안 수술 절차들을 방해하지 않기 위하여 지지 구조체의 유형을 선택함에 있어 주의가 기울어져야만 한다.

일반적으로, 수술용 투관침에 의해 관통될 수 있도록 구성된 시뮬레이션된 복벽은 평평하거나 또는 오로지 일 방향으로만 만곡된다. 제조하기에 용이하지만, 반면 이러한 설계들은 시뮬레이션의 사실성을 크게 훼손하는 미감적인 단점들을 야기한다. 추가로, 실제 복강경 절차들에 있어서, 복부의 내부는 가스로 주입되며, 환자의 복벽은 다수의 방향들로 만곡된 볼록한 표면을 가지도록 바깥쪽으로 만곡된다. 시뮬레이터들이 주입 가스를 사용하지 않지만, 주입에 의해 생성되는 동일한 만곡부분 및 작업 공간을 제공하는 것이 바람직하다. 사실적인 만곡 부분을 가지며 또한 늑골 또는 연골과 같은 해부학적 랜드마크(landmark)들을 갖는 시뮬레이션된 복벽이 연수생들이 적절한 포트 배치를 학습하는데 크게 도움을 준다. 적절한 포트 배치는 복강에 대한 안전한 액세스, 및 수술 절차 전체에 걸쳐 주요한 내부 해부학적 구조체들을 액세스하기 위한 적절한 삼각 측량을 가능하게 한다. 본 발명은, 더 살아 있는 것 같은 시뮬레이션을 제공하고 사용자에게 포트 배치의 더 넓은 범위를 제공하기에 충분히 큰 복강경 트레이너들에 대해 적절한 시뮬레이션된 복벽을 제공한다. 본 발명은 추가로, 심지어 포트 배치 동안에도 그것의 형상을 유지하기 위하여 추가적인 지지 구조체들을 필요로 하지 않으며 튼튼한 계층화 폼 복벽을 생성하기 위한 방법들을 제공한다. 본 발명의 시뮬레이션된 복벽은 또한 해부학적 랜드마크들을 포함하며, 주입된 복부의 사실적인 볼록한 표면의 시각적인 매력을 갖는다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 주입된 인체 복부의 시각적인 외관을 모방하는 볼록한 형상을 가지며 형상을 유지하기 위하여 내부 지지 구조체들을 필요로 하지 않는 시뮬레이션된 복벽이 제공된다. 시뮬레이션된 복벽은 접착제로 함께 연결된 폼의 다수의 적층된 층들을 포함한다. 다수의 층들은, 변형된 이후에 다시 그것의 원래 형상으로 튀어 오르고 투관침에 의한 사실적인 천공을 가능하게 하기에 충분한 강성을 유지하는 구조체의 전체 강성을 증가시킨다. 폼 층에 기계적으로 결합된 실리콘 층을 포함하는 외부 피부 층이 또한 계층화된 구조체의 부분이다. 시뮬레이션된 복벽을 제조하고 이를 복강경 트레이너와 통합하는 방법들이 또한 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시뮬레이션된 복벽이 제공된다. 시뮬레이션된 복벽은, 사용자가 굽혀진 형상을 유지하기 위하여 비사실적인 아래의 및/또는 가로지르는 지지 구조체들로부터의 간섭 없이 그것의 표면을 통해 임의의 장소에서 투관침을 가지고 시뮬레이션된 복벽을 관통하는 것을 허용하도록 구성된다. 구성물은 사실적인 느낌을 제공하며, 다른 지지 구조체들 없이 오로지 그것 주변부 둘레에서 지지된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시뮬레이션된 복벽을 만들기 위한 방법이 제공된다. 방법은 시뮬레이션된 복벽의 제 1 평면 층을 제공하는 단계를 포함한다. 제 1의 3-차원 돔형 형상이 제 1 투사도(projection)를 형성하기 위하여 제 1 층의 평면 2차원 표면 상으로 투사(project)된다. 제 1 투사도는 제 1 주변부를 갖는 제 1 컷아웃(cutout)을 생성하기 위하여 제 1 층으로부터 컷 아웃된다. 몰드 공동을 갖는 몰드가 제공된다. 공동은 제 1 컷아웃을 수용하도록 구성되며 크기가 결정된 공동 표면을 갖는다. 제 1 컷아웃이 몰드 공동 내부에 위치된다. 제 1 주변부의 부분들은 느슨한 방식으로 제 1 돔형 형상을 형성하기 위하여 병치되며, 여기에서 제 1 돔형 형상은 제 1 주변부의 결합된 부분들을 따라 획정(define)되는 이음매들을 갖는다. 제 1 돔형 형상은 내부 표면 및 외부 표면을 갖는다. 시뮬레이션된 복벽의 제 2 평면 층이 제공된다. 제 2 돔형 형상은 제 2 투사도를 생성하기 위하여 제 2 층의 평면 표면 상으로 투사된다. 제 2 투사도는 제 2 주변부를 갖는 제 2 컷아웃을 생성하기 위하여 제 2 층으로부터 커팅된다. 제 2 컷아웃은 몰드 공동 내에 위치된다. 제 2 주변부의 부분들은 제 2 돔형 형상을 형성하기 위하여 병치되며, 여기에서 제 2 돔형 형상은 제 2 주변부의 결합된 부분들을 따라 획정되는 이음매들을 갖는다. 제 2 돔형 형상은 내부 표면 및 외부 표면을 갖는다. 제 2 돔형 형상은 제 1 돔형 형상보다 약간 더 작고 제 1 돔형 형상 내부에 위치되어 제 1 돔형 형상의 내부 표면이 제 2 돔형 형상의 외부 표면을 향한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시뮬레이션된 복벽을 만들기 위한 방법이 제공된다. 방법은 반구-형 공동을 갖는 몰드를 제공하는 단계를 포함한다. 복수의 돔형 투사도들의 평면 컷아웃들이 또한 제공된다. 각각의 컷아웃은 이음매들을 갖는 돔으로 어셈블리되며 공동 내부에서 서로 연속적으로 내부에 포개진다. 인접한 컷아웃들은 복수의 층들로 이루어지며 돔-형 형상을 갖는 단일의 시뮬레이션된 복벽을 생성하기 위하여 부착된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시뮬레이션된 복벽을 만들기 위한 방법이 제공된다. 방법은 몰드의 메인 몸체에 의해 형성된 몰드 공동을 갖는 진공 몰드를 제공하는 단계를 포함한다. 몰드의 메인 몸체는 몰드 공동의 위치에서 벽을 가로질러 연장하는 복수의 공기 구멍들을 갖는 외부 표면 및 내부 표면을 갖는 벽을 획정한다. 적어도 하나의 평면 폼 시트가 제공되며 공동을 커버하도록 위치된다. 압력 차이가 메인 몸체의 공기 구멍들을 통해 벽에 걸쳐 인가된다. 열이 또한 평면 폼 시트에 인가된다. 평면 폼 시트는 폼을 연화하기 위한 열 및 연화된 폼을 몰드 내로 당기기 위한 진공의 인가의 결과로서 변형된 형상을 갖는 변형된 층으로 변형된다. 변형된 형상은 실질적으로 몰드 공동 또는 이전의 층 또는 층들의 형상에 대응한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 수술 트레이닝 시스템이 제공된다. 수술 트레이닝 시스템 베이스 및, 내부 공동을 획정하기 위해 베이스로부터 이격되며 이에 연결된 상단 커버를 포함한다. 상단 커버는 개구부 및 개구부의 위치에서 상단 커버에 연결된 프레임을 포함한다. 관통가능 시뮬레이션된 복벽이 프레임에 연결되며, 적어도 개구부의 부분을 커버한다. 시뮬레이션된 복벽은 볼록한 표면 및 공동을 향한 오목한 표면을 갖는 돔-형상이다.

도 1은 본 발명에 따른 수술 시뮬레이터 내부에 위치된 시뮬레이션된 장기들을 액세스하기 위한 투관침들을 통해 삽입된 수술용 기구들의 섹션 측면도이다.
도 2는 일 방향으로 만곡된 시뮬레이션된 복벽을 예시한다.
도 3은 본 발명에 따른 2개의 방향들로 만곡된 시뮬레이션된 복벽을 예시한다.
도 4a는 본 발명에 따른 평면 표면 상으로 투사된 돔의 표면을 예시한다.
도 4b는 본 발명에 따른 돔을 형성하도록 그것의 에지들이 함께 결합된 도 4a의 표면을 예시한다.
도 4c는 본 발명에 따른 평면 표면 상으로 투사된 돔의 표면을 예시한다.
도 4d는 본 발명에 따른 돔을 형성하도록 그것의 에지들이 함께 결합된 도 4c의 표면을 예시한다.
도 5는 본 발명에 따른 시뮬레이션된 복벽을 형성하기 위한 레이업(layup) 방법에 대하여 사용되는 몰드의 투명 도면이다.
도 6a는 본 발명에 따른 도 5의 레이업(layup) 몰드 내로의 배치 이전의 그리고 이상의 도 4c의 돔형 투사도 컷아웃을 예시한다.
도 6b는 본 발명에 따른 도 5의 레이업 몰드 내부에서 그것의 에지들이 함께 결합된 상태의 도 4c의 돔형 투사 컷아웃을 예시한다.
도 6c는 본 발명에 따른 도 5의 레이업 몰드 내로의 배치 이전의 그리고 이상의 도 4a의 돔형 투사도 컷아웃을 예시한다.
도 6d는 본 발명에 따른 몰드 내부에서 도 4d의 돔형 형상의 내부에 포개진 도 4b의 돔형 형상을 예시한다.
도 7은 본 발명에 따른 4개의 폼 층들을 갖는 도 5의 레이업 몰드의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 네거티브(negative) 공동 진공 몰드의 상단 사시 분해도이다.
도 9는 본 발명에 따른 네거티브 공동 진공 몰드의 상단 사시 분해 섹션도이다.
도 10은 본 발명에 따른 네거티브 공동 진공 몰드의 상단 사시 섹션도이다.
도 11은 본 발명에 따른 진공 몰드 및 평면의 변형되지 않은 폼 층의 상단 사시 섹션도이다.
도 12a는 본 발명에 따른 진공 몰드 및 평면의 변형되지 않은 폼 층의 상단 사시 섹션도이다.
도 12b는 본 발명에 따른 진공 몰드 및 변형된 층의 상단 사시 섹션도이다.
도 13은 본 발명에 따른 진공 몰드, 변형된 층 및 평면의 변형되지 않은 층의 분해 섹션도이다.
도 14a은 본 발명에 따른 진공 몰드, 변형된 층 및 평면의 변형되지 않은 층의 상단 사시 섹션도이다.
도 14b는 본 발명에 따른 2개의 변형된 층들을 갖는 진공 몰드의 상단 사시 섹션도이다.
도 15는 본 발명에 따른 진공 몰드, 복수의 변형된 층들 및 하나의 변형되지 않은 층의 분해 섹션도이다.
도 16a는 본 발명에 따른 진공 몰드 상의 제 위치의 변형되지 않은 층 및 5개의 이전에 변형된 폼 층들의 상단 사시도이다.
도 16b는 본 발명에 따른 6개의 변형된 층들 및 진공 몰드의 상단 사시도이다.
도 17a는 본 발명에 따른 진공 몰드, 변형된 층, 변형되지 않은 층, 및 3개의 골성(bony) 삽입물들의 상단 사시 분해도이다.
도 17b는 본 발명에 따른 진공 몰드, 변형된 층, 변형되지 않은 층, 및 변형된 층에 부착된 골성 삽입물의 상단 사시도이다.
도 17c는 본 발명에 따른 진공 몰드, 적어도 하나의 변형된 층, 변형되지 않은 층, 및 골성 삽입물의 상단 사시 섹션도이다.
도 17d는 본 발명에 따른 진공 몰드, 및 2개의 변형된 층들 사이에 위치된 골성 삽입물의 상세 섹션도이다.
도 18은 본 발명에 따른 피부 층을 만들기 위하여 결합되기 이전의 폼의 평면 피스 및 실리콘의 경화되지 않은 시트의 상단 사시도이다.
도 19a는 본 발명에 따른 실리콘의 경화되지 않은 층 상의 제 위치의 피부 폼 층의 상단 사시도이다.
도 19b는 본 발명에 따른 과도 경화된 실리콘의 트리밍된(trimmed) 실리콘의 경화된 층에 연결된 피부 폼 층의 상단 사시도이다.
도 20은 본 발명에 따른 진공 몰드, 변형되지 않은 피부 층, 이전에 변형된 층들 및 이전에 변형된 층들을 피부 층에 결합하기 위하여 사용된 가중된 플러그의 분해도이다.
도 21a는 본 발명에 따른 진공 몰드 상의 제 위치에 있는 변형되지 않은 피부 층, 이전에 변형된 층들 및 가중된 플러그의 분해도이다.
도 21b는 본 발명에 따른 변형된 피부 층, 이전에 변형된 층들 및 상단 상에 위치될 준비가 된 가중된 플러그의 상단 사시도이다.
도 21c는 본 발명에 따른, 이전에 변형된 폼 층들이 제 위치에 있으며 가중된 플러그가 공동 내부에 위치될 준비가 된 상태의 형성 이후의 진공 몰드 상의 제 위치의 피부 층을 보여주는 변형된 피부 층의 상단 사시도이다.
도 21d는 본 발명에 따른, 변형된 폼 층들 및 가중된 플러그가 진공 몰드의 공동 내부에서 제 위치에 있는 상태의 진공 몰드 내부의 변형된 피부 층의 상단 사시도이다.
도 22는 본 발명에 따른 트레이너의 어셈블리 시에 사용하기 위한 시뮬레이션된 복벽의 상단 사시도이다.
도 23은 본 발명에 따른 시뮬레이션된 복벽으로 끼워 맞춰진 최종 시뮬레이션된 복벽의 상단 사시도이다.
도 24는 본 발명에 따른 시뮬레이션된 복벽 및 2개의 프레임 절반부들의 분해도이다.
도 25는 본 발명에 따른 2개의 프레임 절반부들의 각진 채널 및 그 사이에 압축된 시뮬레이션된 복벽의 부분 단면도이다.
도 26a는 본 발명에 따른 유지 돌출부들을 갖는 하단 프레임 절반부의 섹션도이다.
도 26b는 본 발명에 따른 시뮬레이션된 복벽 및 프레임의 섹션도이다.

도 1을 참조하면, 트레이너(10)로서도 알려진 복강경 절차들에 대한 수술 시뮬레이터가 제공된다. 트레이너(10)는 연수생이 안전하고 값이 싼 환경에서 복잡한 수술 동작들을 실습하는 것을 가능하게 한다. 트레이너(10)는 일반적으로 내부 공동(50)을 획정하는 조명되는 환경을 포함하는 인클로저(enclosure)(11)로 구성된다. 내부 공동(50)은 투관침들(12)과 같은 수술용 액세스 디바이스들을 가지고 액세스된다. 인클로저(11)는 수술 환경을 복제하도록 구성되고 크기가 결정된다. 예를 들어, 트레이너(10)는 인체 복부의 일 부분으로서 구성되며, 구체적으로, 주입된 복강을 나타내도록 구성된다. 시뮬레이션된 장기들(13)이 인클로저(11) 내부에 제공될 수 있다. 시뮬레이션된 장기들(13)은, 비제한적으로, 그래스퍼(grasper)들, 해부자들, 가위 및 심지어 에너지-기반 융합 및 커팅 디바이스들과 같은 실제 수술용 기구들(14)을 사용하는 모조 절차들에서 조작되고 수술될 수 있다. 시뮬레이션된 장기들(13) 대신에, 인클로저(11)에는 별개로 하나 이상의 기술들을 실습하기 위해 구성된 연습 플랫폼이 구비될 수 있다. 예를 들어, 시뮬레이션된 장기들(13) 대신에, 봉합 기술들을 실습하기 위한 목적으로 봉합 보드가 인클로저(11) 내부에 위치될 수 있다.

트레이너(10)는 시뮬레이션된 복벽(15)을 더 포함한다. 시뮬레이션된 복벽(15)은 이를 통해 투관침들(12)이 위치되는 트레이너(10)의 상단을 전반적으로 커버한다. 시뮬레이션된 복벽(15)은 트레이너(10)의 측벽들 또는 트레이너(10)에 연결된 다른 프레임 구조체에 연결된다. 시뮬레이션된 복벽(15)은 시뮬레이션의 사실성을 개선하기 위한 방식으로 만곡된다. 일 변형예에 있어서, 만곡 부분은 주입된 복벽을 모방한다. 시뮬레이션된 복벽(15)은, 비제한적으로, 피부, 근육, 지방, 뼈, 연골, 및 복막을 나타내도록 설계된 층들을 포함하는 복수의 층들을 제공하도록 추가로 구성된다. 시뮬레이션된 복벽(15)은 관통 동안 투관침 내부의 스코프를 통해 사실적인 시각 정보를 제공하도록 더 구성되며, 그것과 관련하여 외과의에게 층들을 통한 진행을 사실적으로 알리기 위하여 층들, 특성 컬러들, 두께들 및 해부학적 랜드마크들을 포함하고, 그럼으로써 우연한 장기 천공의 방지를 교습한다. 시뮬레이션된 복벽(15)은 반드시 사실적인 시각 정보뿐만 아니라 시뮬레이션된 복벽(15)을 통한 기구들의 사실적인 힘 레벨들을 포함하는 사실적인 촉각적 느낌을 제공해야만 한다.

도 2를 참조하면, 일 방향으로 만곡된 시뮬레이션된 복벽(15)의 예시적인 표면이 도시된다. 시뮬레이션된 복벽(15)의 부분적인 원통은 제조하기에 용이하며, 이전의 트레이너들(10) 중 다수는 오로지 단일 축에 대하여 만곡 부분을 갖는 이러한 시뮬레이션된 복벽(15)을 사용한다. 이러한 형상은 주입된 복부의 실제 형상의 근사형이다. 추가적으로, 도 2의 형상은 2개의 방향들로 만곡되는 형상에 비하여 구조적으로 양호하지 않으며; 따라서, 이러한 방식으로 만곡되는 복벽 설계들은 흔히 추가적인 내부 지지 구조체들의 사용을 필요로 한다. 도 3은 2개의 방향들로 만곡되는 시뮬레이션된 복벽(15) 표면을 도시한다. 도 3의 부분적인 구형 표면은 더 살아 있는 것 같으며, 또한 오로지 일 방향으로 만곡되는 시뮬레이션된 복벽 표면보다 더 구조적으로 양호하다. 본 발명의 시뮬레이션된 복벽은 내부 지지 구조체들에 대한 필요성을 제거하며, 동시에 실제 복벽을 더 밀접하게 모방하는 시각적인 모습 및 촉각적인 느낌을 갖는 형상을 생성한다.

시뮬레이션된 복벽을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 폼 층의 평면 표면 상에 희망되는 곡률의 돔형 3차원 형상을 투사하는 단계를 포함한다. 투사도는 폼 층으로부터 컷 아웃된다. 그런 다음, 지정된 방식으로 각각의 컷아웃의 에지들을 함께 가져가서 이음매들을 형성함으로써 컷아웃의 투사된 2차원 표면으로부터 돔의 3차원 표면이 형성된다. 각각의 컷아웃은 인체 복벽의 하나 이상의 해부학적 층들을 나타낸다. 이러한 방법에 있어서, 각기 순차적으로 약간 더 작은 복수의 컷아웃들이 완전한 돔형 복벽 구조체를 구축하기 위하여 서로의 내부에 포개진다. 층들은 대응하는 함몰부를 갖는 몰드 내부에서 제 위치에 유지되며 접착제를 가지고 함께 적층된다.

도 4a를 참조하면, 돔형 투사도의 컷아웃(16)이 도시된다. 컷아웃(16)은 돔의 표면으로부터의 위치들의 위도들 및 경도들의 평면 상의 위치들로의 변환(transformation)이다. 그것의 에지들이 돔형 형상(17)을 형성하기 위하여 함께 가져와진 상태의 동일한 투사도(16)가 도 4b에 도시된다. 유사하게, 도 4c는 대안적인 돔형 투사도(18)의 컷아웃을 도시한다. 그것의 에지들이 반구형 형상(19)을 형성하기 위하여 함께 가져와진 상태의 동일한 투사도(18)가 도 4d에 도시된다. 당업자는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 것들과는 상이한 패턴들을 갖는 다른 유형들의 컷아웃 투사도들을 고려할 수 있다. 또한, 본 발명이 반구형 투사도들에 한정되지 않는다. 다른 돔형 형상들이 또한 투사될 수 있다. 예를 들어, 타원형 또는 임의의 만곡된 표면이 본 발명에서 투사될 수 있다. 투사도들은, 이하에서 더 상세하게 설명될 바와 같이 본 발명의 시뮬레이션된 벽을 구성하는 하나 이상의 돔형 층들을 형성하기 위하여 시트들을 커팅하기 위한 층 또는 패턴으로서 역할한다.

도 5는 본 발명에 따른 계층화된 시뮬레이션된 복벽(15)을 형성하기 위하여 사용되는 간단한 레이업 몰드(20)를 도시한다. 몰드(20)는 최종 시뮬레이션된 복벽(15)의 희망되는 형상에 대하여 크기가 결정되고 구성된 반구형 함몰부를 포함한다. 함몰부는 다른 변형예에서는 반-타원형, 돔형 또는 만곡된 형상일 수 있다. 몰드(20)는, 함께 접착된 다수의 층들을 다-계층화 시뮬레이션된 복벽(15)으로 형성하기 위하여 이들을 계층화할 때 컷아웃 투사도들을 수용하도록 크기가 결정되고 구성된다. 층들은 폴리 우레탄 폼, 에틸렌-비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate; EVA) 폼, 폴리에틸렌 폼, 개방 셀 폼, 메모리 폼 또는 실리콘 또는 실리콘과 폼의 조합과 같은 폼으로 만들어진다. 폴리우레탄 폼은 대략 입방 피트 당 6 파운드의 밀도를 갖는다.

몰드의 함몰부의 크기 및 형상은 어셈블리된 컷아웃 투사도들의 형상에 밀접하게 따른다. 컷아웃 투사도는, 그것의 에지들이 희망되는 형상을 형성하기 위하여 함께 결합될 때 어셈블리된다. 예를 들어, 도 6a 내지 도 6b에서, 컷아웃(18)이 레이업 몰드(20)의 함몰부 내에 끼워 맞춰지고 그에 따라 반구형 형상(19)을 형성한다는 것을 확인할 수 있다. 컷아웃(18)이 몰드(20) 내부에 위치될 때, 컷아웃(18)의 에지들은 위도 방향 배향을 갖는 이음매들(21)을 형성하도록 병치된다. 도 6c는 다른 컷아웃(18)을 포함하는 레이업 몰드(20)에 인접하여 평면 배향으로 컷아웃(16)을 예시한다. 이제 도 6d를 참조하면, 컷아웃(16)은 그것의 에지들이 함께하는 상태로 몰드(20)의 함몰부 내에 위치되고 몰드(20) 내에 이전에 위치된 다른 컷아웃(18) 내부에 포개지는 것으로 도시된다. 다시, 돔(19)을 형성하는 컷아웃(18)의 이음매들(21)의 위도 방향 배향을 주목하고, 돔(17)을 형성하는 컷아웃(16)의 이음매들(22)의 길이 방향 배향과 비교하라. 도 6d는 2-계층화 시뮬레이션된 복벽(15)이다. 층들의 수는, 그들의 이음매들이 정렬되지 않도록 시뮬레이션된 복벽의 층들을 구축하기 위하여 2개 이상의 만곡된 표면들(17 및 19)을 교번시킴으로써 설명되는 것과 유사한 방식으로 증가될 수 있다.

도 7은 몰드(20) 내에 위치된 교번하는 돔들(17 및 19)을 갖는 몰드(20)의 섹션도를 예시한다. 각각의 연속적인 돔은 각각의 이전의 폼 층의 두께를 고려하여 약간 더 작게 크기가 결정된다. 또한, 일 변형예에 있어서, 각각의 부가된 돔은 적어도 2개 이상의 상이한 컷아웃 투사도들 사이에서 교번하여 이음매들이 폼 층들을 통해 정렬되지 않도록 하며, 이는 감소된 구조적 일체성(integrity)을 갖거나 또는 구조적 일체성을 갖지 않는 폼 피스(piece)를 야기한다. 대안적으로, 동일한 컷아웃 투사도가, 이전의 층의 이음매들과의 이음매들의 정렬을 회피하기 위하여 각각의 후속 층이 약간 회전/변위되도록 각각의 층에 대하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 4a의 컷아웃 투사도(16)는, 이음매들(22)이 오프셋되고 정렬되지 않도록 이전에 위치된 컷아웃 투사도(16)에 대하여 몰드(20) 내부에서 회전될 수 있다. 상이한 유형들 및 컬러들의 폼 시트들이 인체 복벽 내에 존재하는 층들의 외관을 시뮬레이션하기 위하여 사용될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 복벽을 형성하기 위하여 층들을 접착하기 위해 컷아웃 투사도들 사이에 접착제가 적용된다.

이상에서 설명된 바와 같이 평면 시트를 소정의 패턴으로 커팅하고 결합된 평면 시트들로부터 3-차원 돔을 형성함으로써, 탄력적인 볼록한 표면이 생성된다. 추가로, 접착제가 오로지 폼의 큰 평면 표면들 상에만 적용되고 이음매들의 두께에 직접적으로 적용되지 않기 때문에, 접착제의 두꺼운 이음매에 기인하여 강도가 주변 영역들보다 더 큰 영역들이 시뮬레이션된 복벽에 존재하지 않는다. 일단 희망되는 기초 층들 전부가 함께 적층되면, 폼/실리콘 피부 층이 스트레칭되고 작업물에 부착된다. 피부 층은 이음매들 전부를 커버하여 매끈한 볼록한 표면만이 사용자에게 보일 수 있게 남긴다. 폼/실리콘 피부 층은 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다.

다른 방법에 있어서, 진공 몰드가 평면 폼 시트들을 볼록한 폼 시트로 형성하고 이들을 함께 결합하기 위하여 사용된다. 이러한 방법에 있어서, 평면 폼 시트가 진공 몰드 상에 위치되며, 프레임을 가지고 제 위치에 홀딩된다. 그런 다음, 진공 펌프가 턴 온되고, 열이 폼에 인가된다. 열은 폼을 이완시켜서, 폼이 휘고(yield) 진공 흡입에 기인하여 몰드 공동 내로 스트레칭되는 것을 가능하게 한다. 스프레이 접착제가 몰드 내의 폼 및 폼의 새로운 시트에 적용된다. 다음으로, 진공이 제 1 층을 통해 폼의 제 2 층 상에 작용할 수 있도록 다수의 구멍(hole)들이 폼의 제 1 층을 통해 뚫린다. 구멍-뚫기(hole-poking) 및 접착제 적용의 순서는 역전될 수 있으며, 프로세스는 여전히 작동할 것이다. 프레임이 제거되며, 접착면이 위로 향해진 상태로 계속해서 제 위치에 있는 제 1 폼 층을 갖는 진공 몰드 상으로 폼의 다음 시트가 접착면이 아래로 향하도록 위치되며, 프레임이 교체된다. 다시, 진공 펌프가 턴 온되며, 열이 상단 폼 층에 인가된다. 2개의 폼 층들이 접촉하게 됨에 따라, 이들이 함께 결합된다. 그런 다음, 이러한 프로세스가 각각의 희망되는 폼 층에 대하여 반복된다. 각각의 폼 층의 부가를 가지고, 시뮬레이션된 복벽은 강도를 획득한다. 일단 희망되는 폼 층 구성이 만족되면, 그런 다음 시뮬레이션된 복벽이, 단지 시뮬레이션된 복벽을 상단 및 하단 프레임 부분들 사이에 놓고 누름으로써 주변부를 따라 시뮬레이션된 복벽을 고정하며 사용자가 용이하게 벽/프레임 어셈블리를 설치하고 수술용 시뮬레이터 인클로저로부터 이를 분리하는 것을 가능하게 하는 2 피스 컴포넌트인 복벽 프레임 내에 삽입된다. 복벽 프레임의 기하구조는, 시뮬레이션된 복벽이 그 사이에서 눌리는 주변부를 따라 각이 진 채널을 사용함으로써 시뮬레이션된 복벽의 볼록한 형태 및 느낌에 대한 추가적인 지지를 부가한다. 이하에서 도면들을 참조하여 방법이 더 상세하게 설명될 것이다.

이제 도 8을 참조하면, 네거티브 공동 진공 몰드(51)의 분해도가 도시된다. 진공 몰드(51)는 베이스(23), 공기 출구(24), 프레임(25), 및 네거티브 공동(28)을 갖는 메인 몸체(26)를 포함한다. 도 9는 동일한 진공 몰드(51)의 분해 섹션도를 도시한다. 이러한 도면에서, 공기 구멍들(27)이 공동(28)을 관통하는 것이 보여진다. 도 10은 베이스(23)와 메인 몸체(26) 사이에 생성되는 플리넘(plenum)(29)을 보여주는 진공 몰드(51)의 붕괴된 섹션도를 도시하며, 플리넘(29)은 메인 몸체(26)와 프레임(25) 사이에서뿐만 아니라 메인 몸체(26)와 베이스(23) 사이에서 밀봉되고 공기 출구(24)와 유체 연통한다.

이제 도 11을 참조하면, 폼 재료의 제 1 평면 시트(32a)가 진공 몰드(51)의 메인 몸체(26) 위에 그리고 제 1 평면 시트(32a)를 몰드(51)에 대하여 제 위치에 유지하는 프레임(25) 아래에 위치된다. 도 12a는 형성하기 이전의 평면 폼 시트(32)를 도시한다. 형성 프로세스 동안, 공기는 공기 출구(24)를 통해 배기되며, 이는 플리넘(29) 내에 네거티브 압력을 생성한다. 이러한 네거티브 압력은 공기 구멍들(27)을 통해 작용하며, 평면 폼 시트(32)를 공동(28)의 내부 표면을 향해 흡입한다. 공기가 출구(24)를 통해 배기되는 동안, 예컨대, 뜨거운 에어 건(air gun) 또는 통합된 가열 엘리먼트를 가지고 열이 폼 시트(32)의 상단에 인가된다. 열은 폼 시트(32)가 스트레칭되고 공동(28)의 형상에 맞춰지는 것을 가능하게 하여 공동(28)의 표면과의 완전한 접촉을 만든다. 열은 전반적으로 시트에 대한 진공의 인가와 동시에 인가되지만; 본 발명이 이에 한정되지 않으며, 열이 진공 이전에 인가될 수도 있다. 진공 몰드(51) 내에 몰딩된 변형된 폼 시트(33a)가 도 12b에 도시된다.

이제 도 13 및 도 14a를 참조하면, 프레임(25)이 들어 올려지고, 변형되지 않은 제 2 평면 시트(23b)가 메인 몸체(26) 최상단에 그리고 진공 몰드(51)의 프레임(25) 아래에 위치된다. 진공 몰드(51) 내로 변형되지 않은 제 2 시트(32b)를 배치하기 이전에, 흡입력이 그것의 두께를 통해 작용하여 변형되지 않은 제 2 평면 시트(32b)를 공동(28) 내로 잡아 당기는 것을 가능하게 하기 위하여 다수의 구멍들이 이전에 형성된 제 1 층(33a)를 관통해 뚫린다. 구멍들은 복수의 스파이크들을 가진 원통형 롤러를 이용하여 뚫린다. 스파이크들은 가장 두꺼운 층을 관통하기에 충분히 길며, 대략 0.75 인치 길이이다. 롤러의 원통의 반경은 대략 1.25 인치이다. 이 때문에, 롤러는 폼을 찢는 것을 회피하기 위하여 서로로부터 이격된 스파이크들을 갖기에 충분히 크다. 또한, 롤러는, 롤러가 여전히, 일 변형예에 있어서, 대략 복벽의 동일한 곡률 반경인 대략 1.7 인치의 최소 곡률 반경을 갖는 공동 내의 폼의 영역들을 관통할 수 있도록 충분히 작다. 구멍들은 대략 2 밀리미터 직경이다. 제 2 평면 시트(32b)가 또한 폼으로 만들어 진다. 진공 몰드(51) 내에 배치하기 이전에, 2개의 인접한 층들을 서로 부착하기 위하여 형성된 제 1 폼 층(33a)의 상단 측면에 접착제가 적용된다. 접착제는 또한, 층들을 서로 부착하기 위하여 제 1 폼 층(33a)을 향한 변형된 제 2 평면 시트(32b)의 밑면에 적용될 수 있다. 접착제가 최종 제품의 외관 및 느낌을 해치지 않도록 부드럽고 유연하게 계속 남아 있는 용제형 또는 수계 접촉 접착제를 포함하는 컨택 시멘트 (contact cement)가 이용될 수 있다. 또한, 접착제는 투관침이 피부 층을 통해 밀어 넣어질 때 너무 많은 저항(drag)를 생성하지 않도록 선택되고 주의 깊게 적용된다. 도 14b는 동시에 형성되고, 형성된 제 1 폼 시트(33a)에 부착된 제 2 평면 시트를 도시한다. 중간 결과는 함께 접착된 2개의 형성된 층들(33a, 33b)을 갖는 시뮬레이션된 복벽(15)이다. 프로세스는 희망되는 바와 같은 다수의 층들을 갖는 시뮬레이션된 복벽을 구축하기 위하여 반복될 수 있다. 다시, 임의의 가요성의 열가소성 폼과 같은 상이한 유형들 및 컬러들의 폼이 실제 복벽 내에 존재하는 컬러들 및 텍스처들을 시뮬레이션하기 위하여 각각의 층에 대하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 적색 및 백색 층들은 입방 피트 당 대략 2-4 파운드의 밀도를 갖는 에틸렌-비닐 아세테이트로 만들어 질 수 있으며, 핑크 및 반투명 층들은 클로즈드-셀 폴리에틸렌(closed-cell polyethylene)으로 만들어질 수 있다.

도 15는 몇 회의 반복들 이후의 이상에서 설명된 프로세스를 예시하며, 여기에서 평면 폼 시트(32)는 복수의 이전에 변형된 층들(33) 최상단에 위치되고 프레임(25)을 사용하여 미리-만들어진 폼 층들(33)에 대고 눌려진다. 도 16a 및 도 16b는 진공 몰딩 이전 및 이후의 변형되지 않은 층을 도시한다. 다시, 층들을 부가하는 단계 사이에, 변형된 폼 층들(33)을 관통하는 다수의 작은 구멍들이 메인 몸체(26)에 걸쳐 그리고 이전에 변형된 층들(33)에 걸쳐 진공과 유체 연통하도록 변형되지 않은 층을 위치시키기 위하여 제공된다. 접착제는 이전에 변형된 층들(33)의 상단에 그리고 변형되지 않은 평면 폼 층(32)의 밑면에 적용된다. 진공이 작동되고 열이 인가될 때, 변형되지 않은 층은 동시에 변형되고 이전에 변형된 층에 부착될 것이다.

프로세스의 일 변형예에 있어서, 적어도 하나의 삽입물(35)이 도 17a 내지 도 17d에서 보여질 수 있는 바와 같이 2개의 층들 사이에 제공된다. 적어도 하나의 폼 층(33)은 이미 진공 몰드에 의해 변형되었으며, 공동(28) 내부에 위치된다. 적어도 하나의 이전에 변형된 폼 층(33) 상으로 평면 폼 시트(32) 및 프레임(25)을 위치시키기 이전에, 적어도 하나의 골성 삽입물(35)이 마지막 변형된 폼 층(33b)의 상부 표면 상에서 제 위치에 접착된다. 도 17b는 미리-만들어진 폼 층들(33)의 상단 상에 제 위치에 접착된 골성 삽입물(35)을 도시한다. 접착제가 또한 골성 삽입물(35)의 상단 측면에 적용되며, 후속 평면 폼 시트(32)가 도 17c에 도시된 바와 같이 상단 상에 위치되고 프레임(25)으로 제 위치에 홀딩된다. 도 17d는 골성 삽입물을 갖는 시뮬레이션된 복벽을 생성하는 2개의 변형된 층들(33b 및 33c) 사이에 샌드위치되고 봉입된 골성 삽입물(35)을 도시한다. 다른 인접한 층들(33)이 그 사이에 골성 삽입물들(35)을 포함할 수 있다. 단어 "골성"이 사용되지만, 본 발명이 이에 한정되는 것을 아니며, 골성 삽입물들은 단지 해부학적 구조 내의 뼈를 나타낼 뿐만 아니라, 연골, 근육, 뼈들, 종양들 및 유사한 것과 같은 폼 층들에 비하여 증가된 강성의 또는 혈관들, 신경들 및 유사한 것과 같은 층들에 비하여 감소된 강성의 임의의 다른 해부학적 구조체들을 나타낼 수 있다. 뼈를 모방하기 위하여, 골성 삽입물들(35)은 강성 플라스틱으로 만들어 진다. 신경들 또는 혈관들을 모방하기 위하여, 골성 삽입물들(35)은 부드러운 실리콘으로 만들어질 수 있다. 삽입물들은 비제한적으로 다음의 재료들로 만들어질 수 있다: 폴리프로필렌, 스티렌, 폴리에틸렌, 나일론, 종이, 마분지, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 테레프탈레이트 글리콜-변성물, 및 아세탈 호모폴리머 수지.

이제 도 18을 참조하면, 외부 피부 층(39)을 형성하는 단계가 이제 설명될 것이다. 피부 층은 피부 폼 층(37) 및 실리콘 층(38)을 포함한다. 일 변형예에 있어서, 피부 폼 층(37)은 메모리 폼으로 만들어 진다. 피부 층을 만드는 단계에 있어서, 폼 층(37)은 도 19a에 도시된 바와 같이 경화되지 않은 실리콘 층(38) 상에 위치되며, 실리콘 층(38)이 경화된다. 실리콘이 폼 상에서 경화될 때, 이는 약간 다공성의 폼 재료와의 기계적인 결합을 생성한다. 실리콘이 경화됨에 따라, 이는 폼 재료의 공극들과 인터로킹된다. 일단 실리콘이 완전히 경화되며, 초과물이 트리밍(trim)되어 트리밍된 피부 층(39)을 야기한다. 실리콘의 아래의 폼과 단단하게 결합되기 때문에, 훨씬 더 내구성이 있는 피부 층이 실현되며, 복벽이 교체되는 주기를 감소시킴으로써 비용이 절감된다. 경화 프로세스를 통해 함께 밀접하게 부착된 폼 및 실리콘의 조합은 층들 둘 모두를 진공 몰드에서 용이하게 변형되게 만들며, 추가로 변형된 층들의 나머지에 용이하게 부착되게 만든다. 추가로, 외부 피부 층이 아래의 층들에 결합되지 않는 이전의 버전들에 있어서, 외과의에게 보일 수 있는 포트 배치 동안 비사실적인 공간들이 시뮬레이션된 복벽 층들 사이에서 생긴다. 본 발명은, 용이하게 변형되며 다른 폼 층들에 부착되는 폼 층에 실리콘이 기계적으로 결합되기 때문에, 이러한 문제를 제거한다.

이제 도 20 내지 도 21을 참조하면, 피부 층(39)이 마련된 이후에, 피부 층은 프레임(25)이 뒤따르는 진공 몰드(20)의 공동(28) 내부에 위치된다. 트리밍된 피부 층(39)은 몰드(20)의 메인 몸체(26)를 향한 실리콘 피부 층(38)과 함께 위치된다. 도 21a는 진공 몰드의 진공 배기 이전에 프레임(25)에 의해 진공 몰드의 메인 몸체(26) 상에서 제 위치에 홀딩되는 트리밍된 피부 층(39)을 도시한다. 도 21b는 플리넘(29) 내부의 진공의 활성화의 결과로서 진공 몰드의 공동(28) 내로 잡아 당겨진 트리밍된 피부 층(39)을 도시한다. 도 21b에서, 골성 삽입물들(35)을 갖거나 또는 갖지 않는 이전에 변형된 폼 층들(33)은 가중 플러그(40)에 의해 공동 내로 아래로 눌릴 준비가 되어 있다. 도 21c는 트리밍되고 변형된 피부 층(39)의 상단 상에서 공동(28) 내로 위치된 단일 몸체로 접착된 이전에 변형된 폼 층들(33)을 도시한다. 피부 층(39)을 변형된 층들(33)의 나머지에 부착하기 위하여 접착제가 피부 층(39)과 최상단 폼 층(33) 사이에 부가된다. 도 21d는 이전에 변형된 폼 층(33) 상의 가중 플러그(40)의 배치를 도시한다. 가중 플러그(40)는, 접착제가 마를 때까지 상이한 층들을 균일하게 부착하기 위하여 층들 전부를 함께 누르는 것을 돕는다. 도 22는, 이하에서 설명된 바와 같이, 상단 및 하단 절반부들(43, 44)를 갖는 프레임에 의해 그것의 에지들이 트레이너(10) 내로 결합되기 이전의 그것의 최종 상태의 최종 시뮬레이션된 복벽(15)을 도시한다. 최종 시뮬레이션된 복벽(15)은 다각형 풋프린트(footprint)를 갖는다. 시뮬레이션된 피부 층(39)은 또한 도 4 내지 도 7의 변형예와 함께 유사한 방식으로 이용될 수 있으며, 여기에서 완성된 돔형-형상의 피부 층(39)이 하나 이상의 돔형 컷아웃 층에 부착되고, 여기에서 돔형 컷아웃 층(들)은 그들 자체가 함께 결합될 수 있다.

도 23 내지 도 26을 참조하면, 시뮬레이션된 복벽(15)은, 단지 폼 층들을 압박함으로써 시뮬레이션된 복벽을 주변부에 고정하는 상단 절반부(43) 및 하단 절반부(44)를 포함하는 2-피스 시스템인 시뮬레이션된 복벽 프레임(45) 내로 삽입된다. 그런 다음, 프레임화된 복벽(15)이 복강경 트레이너(10) 내로 착탈가능하게 고정된다. 도 24는, 시뮬레이션된 복벽(15), 상단 프레임(43), 및 하단 프레임(44)으로 구성된 시뮬레이션된 복벽(15) 및 프레임 어셈블리(43, 44)의 분해도를 도시한다. 상단 프레임(43) 및 하단 프레임(44)은 나사 또는 다른 체결구 예컨대 재-사용가능 프레임 시스템의 경우에 있어서 스냅-핏 결합(snap-fit engagement)을 통해 함께 어셈블리되거나 또는 열 고정(heat staking) 또는 다른 저렴한 어셈블리 방법에 의해 함께 스냅된다.

도 25를 참조하면, 시뮬레이션된 복벽 프레임(45)은 각이 진 채널(46)을 포함하며, 여기에서 시뮬레이션된 복벽(15)은 이를 프레임(45)에 고정하기 위하여 압박된다. 각이 진 채널(46)은 상단 및 하단 프레임 컴포넌트들(43, 44)에 의해 생성된다. 시뮬레이션된 복벽(15)이 2개의 평면 프레임들 사이에서 압박되는 경우, 이는 구조체를 약화시킬 것이며, 사용 동안 훨씬 더 용이하게 반전/붕괴할 것이다. 채널(46)은 수직 축으로부터 시뮬레이션된 복벽(15)의 중앙을 향해 각이 진다. 이러한 각도는 시뮬레이션된 복벽(15)의 볼록한 형태의 윤곽을 따르며, 시뮬레이션된 복벽(15)의 볼록한 형태에 제공되는 지지를 크게 강화하고 증가시킨다. 이러한 특징부가 없으면, 시뮬레이션된 복벽은 사용 동안 훨씬 더 용이하게 반전될 것이다.

도 26a 내지 도 26b에 도시된 바와 같이, 하단 프레임(44)은 하단 프레임(44)의 주변부 둘레에 이격된 상향 돌출부들(47)을 포함한다. 이러한 유지 돌출부들(47)은 또한 상단 프레임(43) 상에, 또는 프레임 절반부들(43, 44) 둘 모두 상에 존재할 수도 있다. 이러한 이빨-형 유지 돌출부들(47)은, 시뮬레이션된 복벽이 프레임 상단(43)과 프레임 하단(44) 사이에서 압박됨에 따라 시뮬레이션된 복벽을 누르거나 또는 시뮬레이션된 복벽을 물어서 시뮬레이션된 복벽 프레임(45) 내에서의 시뮬레이션된 복벽(15)의 추가적인 유지를 제공한다. 도 26b를 참조하면, 시뮬레이션된 복벽(15)은 2개의 프레임 절반부들(43, 44) 사이에서 압박되며, 유지 돌출부(47)에 의해 뚫린다. 대안적으로, 고무를 입힌 패드들 또는 양면 테이프가 복벽(15)을 유지하기 위하여 돌출부들과 함께 또는 돌출부들 없이 이용될 수 있다.

프레임(45)의 설계는 사용자가 용이하게 벽/프레임 어셈블리를 수술용 시뮬레이터 인클로저 내에 설치하고 이로부터 제거하는 것을 가능하게 한다. 복벽 프레임의 기하구조는, 시뮬레이션된 복벽이 그 사이에서 눌리는 주변부를 따라 각이 진 채널을 사용함으로써, 시뮬레이션된 복벽의 자연스러운 형상을 따르는 시뮬레이션된 복벽의 볼록한 형태에 대한 추가적인 지지를 부가한다. 단순하게 시뮬레이션된 복벽을 평면 프레임 절반부들 사이에서 압박하는 것은 시뮬레이션된 복벽의 볼록한 형태 및 느낌에 대한 크게 감소된 지지를 제공할 것이며, 이는 아마도 정상적인 사용 동안 원치 않는 반전을 야기할 것이다.

이상에서 설명된 방법들은 만곡되게 만들어진 표면들을 연속적으로 함께 접착함으로써 부분적으로 형성된 굽은 적층 메커니즘에 의존한다. 각각의 추가적인 층을 가지고 희망되는 곡률을 유지하는 구조체가 나타난다. 제 1 방법은 평면 표면 상으로 투사된 만곡된 표면의 형상으로 만들어진 컷아웃들과 이러한 만곡된 층들의 접착물을 결합한다. 상이한 컷아웃 패턴들은 컷아웃들의 이음매들이 정렬되지 않아서 구조체를 약화시키지 않도록 교번되거나, 또는, 대안적으로, 컷아웃이 서로로부터 이음매들을 오프셋시키기 위하여 동일한 패턴을 갖는 이전의 컷아웃에 대하여 변위/회전될 수 있다.

제 2 방법은 만곡된 표면들을 달성하고 표면 전체에 걸쳐 이음매들을 회피하기 위하여 진공 성형을 사용한다. 폼의 평면 시트들이 네거티브 공동 몰드 위에 위치되며, 프레임이 기밀 밀봉을 만들기 위하여 폼 위에 위치되고, 진공 몰드가 진공 배기된다. 진공이 끌어 당겨질 때, 열이 폼에 인가되며, 이는 폼이 휘고 몰드 공동 내로 스트레칭되는 것을 가능하게 한다. 새로운 층이 부가되어야 할 때, 다수의 구멍들이 이전에-형성된 폼 층들을 관통하여 뚫린다. 층들이 전체 만곡 표면에 걸쳐 결합을 형성하도록 접착제가 층들 사이에 적용된다. 폼의 몇몇 층들이 함께 적층된 이후에, 작업물이 몰드의 만곡된 형상을 유지하기 시작한다. 층들을 부가하거나 또는 제거함으로써, 폼 층의 촉각적인 반응이 더 살아 있는 것 같은 느낌을 위하여 조정될 수 있다.

추가적으로, 본원에서 설명된 방법들 중 임의의 방법에서 골성 또는 다른 해부학적 구조를 시뮬레이션하기 위하여 폼 층들 사이에 강성 또는 반-강성 피스들이 부가될 수 있다. 이러한 골성 삽입물들이 구조적 지지를 위하여 요구되지는 않는다는 것을 주의해야 한다. 대신에, 골성 삽입물들은 적절한 포트 배치를 위한 사용자 랜드마크들을 제공하며, 또한 잘못된 영역 내의 포트 배치를 방지한다. 촉진(palpation)은 성공적인 절차의 중요한 부분인 적절한 포트 배치를 위하여 사용되는 일반적인 기술이며, 골성 삽입물들은 사용자가 촉진 및 절절한 포트 배치를 성공적으로 트레이닝하는 것을 가능하게 한다. 골성 삽입물들은 유익하게는 모델의 사실적인 느낌을 개선한다.

본원에서 구조적 일체성을 갖는 만곡된 표면을 생성하기 위하여 미리-만들어진 폼 시트들을 계층화하기 위한 2개의 방법에 본원에서 설명되었지만, 사용자가 그들의 전체 표면에 걸쳐 서로 부착된 다수의 만곡된 층들을 순차적으로 구축하는 것을 가능하게 하는 캐스팅 몰드를 생성하는 것이 또한 가능하다는 것을 주목해야 만 한다.

본원에 개시된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 이상의 설명은 제한적으로 해석되지 않아야 하며, 단지 선호되는 실시예들의 예시들로서 해석되어야만 한다. 당업자들은 본 개시의 사상 및 범위 내에서 다른 수정예들을 구상할 것이다.

Claims (50)

1. 수술 트레이닝 시스템으로서,
   베이스 및 상기 베이스에 연결되며 내부 공동을 획정하기 위해 상기 베이스로부터 이격되는 상단 커버로서, 상기 상단 커버는 개구부를 포함하는, 상기 베이스 및 상기 상단 커버;
   상기 개구부의 위치에서 상기 상단 커버에 연결되는 프레임; 및
   상기 프레임에 연결되며 상기 개구부의 적어도 일 부분에 걸쳐 이어지는 시뮬레이션된 복벽으로서, 상기 시뮬레이션된 복벽은 단일 돔 몸체를 형성하는 복수의 돔-형상 층들을 포함하며, 상기 단일 돔 몸체는 상기 내부 공동을 향한 오목한 표면 및 볼록한 표면을 갖는, 상기 시뮬레이션된 복벽을 포함하는, 수술 트레이닝 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 프레임은 상단 프레임 및 하단 프레임을 갖는 2-피스 시스템을 포함하는, 수술 트레이닝 시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 상단 프레임 및 하단 프레임은, 상기 시뮬레이션된 복벽이 상기 상단 프레임 및 하단 프레임 사이에 위치된 상태에서 함께 결합되는, 수술 트레이닝 시스템.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 프레임은 상기 시뮬레이션된 복벽을 상기 프레임에 고정하기 위한 상기 상단 또는 하단 프레임들 중 하나 또는 프레임들 둘 모두 둘레에 이격된 돌출부들을 포함하는, 수술 트레이닝 시스템.
   
5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프레임은 상기 상단 프레임과 상기 하단 프레임 사이에 형성된 각진 채널을 포함하며, 상기 각진 채널은 상기 시뮬레이션된 복벽의 주변부를 수용하고 상기 시뮬레이션된 복벽을 압박하도록 크기가 결정되고 구성되는, 수술 트레이닝 시스템.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 각진 채널은 수직 축으로부터 상기 시뮬레이션된 복벽의 중앙을 향해 각이 지며, 상기 각진 채널은 상기 단일 돔 몸체의 상기 볼록한 표면의 윤곽을 따르는, 수술 트레이닝 시스템.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 프레임은 다각형 형상이며, 상기 단일 돔 몸체는 반구형인, 수술 트레이닝 시스템.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 시뮬레이션된 복벽은 수술용 투관침에 의해 관통될 수 있는, 수술 트레이닝 시스템.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 시뮬레이션된 복벽은 상기 복수의 돔-형상 층들 중 2개의 인접한 층들 사이에 배치되는 삽입물을 더 포함하는, 수술 트레이닝 시스템.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 돔-형상 층들의 2개의 인접한 층들은 하나의 층이 다른 층 내부에 포개지는, 수술 트레이닝 시스템.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 단일 돔 몸체는 접착제를 사용하여 상기 복수의 돔-형상 층들의 인접한 층들의 내부 및 외부 표면들을 결합함으로써 형성되는, 수술 트레이닝 시스템.
    
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 단일 돔 몸체의 볼록한 표면은 적어도 2개의 방향으로 만곡되는, 수술 트레이닝 시스템.
    
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 단일 돔 몸체의 볼록한 표면은 곡률을 가지며, 상기 곡률은, 상기 복수의 돔-형상 층들이 연속적으로 함께 접착되는 굽은 적층 메커니즘(bent lamination mechanism)을 사용하여 형성되는, 수술 트레이닝 시스템.
    
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 돔-형상 층들은 돔형 투사도들의 복수의 평면 컷아웃(cutout)들로부터 형성되는, 수술 트레이닝 시스템.
    
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 돔형 투사도들의 복수의 평면 컷아웃들의 각각은 이음매들을 갖는 돔으로 어셈블리되며, 상기 이음매들은 돔형 투사도의 각각의 평면 컷아웃의 에지들을 결합함으로써 획정되는, 수술 트레이닝 시스템.
    
16. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 돔형 투사도들의 복수의 평면 컷아웃들은 적어도 하나 이상의 상이한 돔형 투사도들이며, 상기 돔형 투사도들의 복수의 평면 컷아웃들은 폼(foam)으로 만들어지는, 수술 트레이닝 시스템.
    
17. 청구항 1에 있어서,
    상기 단일 돔 몸체의 상기 볼록한 표면은 피부 돔-형상 층을 포함하며, 상기 피부 돔-형상 층은 실리콘을 폼에 부착하기 위해 폼의 평면 층 상에 경화된 실리콘의 평면 층을 포함하는 평면 피부 층으로부터 형성되고, 상기 평면 피부 층은 진공 플리넘(plenum) 또는 몰드에서 열에 노출됨으로써 변형되는, 수술 트레이닝 시스템.
    
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 피부 돔-형상 층은 폼으로 만들어진 내부 표면 및 경화된 실리콘으로 만들어진 외부 표면을 가지며, 상기 피부 돔-형상 층의 상기 내부 표면은 접착제를 사용하여 상기 복수의 돔-형상 층들의 최상단 층의 외부 표면에 부착되는, 수술 트레이닝 시스템.
    
19. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 돔-형상 층들은 복수의 볼록한 폼 시트들로부터 형성되는, 수술 트레이닝 시스템.
    
20. 청구항 19에 있어서,
    복수의 볼록한 폼 시트들의 각각은 진공 플리넘 또는 몰드에서 열에 노출됨으로써 변형된 하나의 평면 폼 시트로부터 형성되는, 수술 트레이닝 시스템.
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