Игла для эпидуральной анестезии: Наборы для эпидуральной и спинальной анестезии

Фото эпидуральной анестезии — Вся правда о наркозе

Эпидуральная анестезия | Компетентно о здоровье на iLive

Спинальная и эпидуральная анестезия. Важные факты — Роды

Биомедицинская инженерия в исследованиях эпидуральной анестезии

Игла Туохи — Infogalactic: ядро планетарных знаний

Анестезия для ортопедической хирургии

Спинальная и эпидуральная анестезия | UF Health, University of Florida Health

Эпидуральная анестезия во время родов для снятия боли

Положение больного

Ориентиры

Как проводится эпидуральная анестезия?

Идентификация эпидурального пространства

Проведение катетера

Эпидуральная анестезия: тест доза

Эпидуральная анестезия: основная доза

Немного анатомии

Спинальная анестезия

Эпидуральная анестезия

Основные сходства

Главные различия

1. Введение

2. Эпидуральная процедура и проблемы клинического моделирования

3. Моделирование сил введения иглы

4. Измерение давления для реалистичного эпидурального моделирования

5. Испытание на трупе свиньи

6. Обработка изображений для бесконтактного измерения глубины иглой

7. 3D-моделирование позвоночника для эпидуральной тренировки

8. Моделирование неоднородных связок

9. 3D-визуализация эпидуральной анестезии

10. Тактильный интерфейс для эпидурального введения

Поршневое усилие
[Вставка] 11. Интерфейс «человек-компьютер» при потере шприца сопротивления

12. Создание нового эпидурального симулятора

13. Выводы

Игла эпидуральная

История

Дополнительная литература

Список литературы

Общая анестезия

Местная (или региональная) анестезия

Внутривенная анальгезия, контролируемая пациентом

Определение

Альтернативные названия

Описание

Зачем проводится процедура

Риски

Перед процедурой

Таблица 1.

Типы

Об эпидуральной анестезии

Преимущества использования эпидуральной анестезии во время родов

Рисунок 1.

Рисунок 2.

Рисунок 3.

Рис. 4.

Рис. 5.

Рис. 6.

Рис. 7.

Рис. 8.

Рисунок 9.

Рисунок 10.

Рис. 11.

Рис. 12.

Рис. 13.

Рис. 14.

Рис. 15.

Рис. 16.

Рисунок 17.

Рисунок 18.

Рис. 19.

Эпидуральная анестезия и спинномозговой блок

Комбинированная спинальная эпидуральная блокада

Содержание

Главной задачей при выполнении эпидуральной анестезии является заведение специального катетера (трубочки, через которую будет вводиться обезболивающее лекарство) в область эпидурального пространства позвоночника.

Эпидуральное пространство — это очень узкое пространство, находящееся снаружи позвоночного канала (в котором находится спинной мозг, окруженный, в свою очередь, спинальным пространством).

Для попадания в эпидуральное пространство необходимо эпидуральной иглой пройти следующие анатомические структуры: кожу, подкожную жировую клетчатку, а также ряд связок, лежащих между позвонками (надостистая, межостистая и жёлтая связки).

Введение раствора местного анестетика в эпидуральное пространство вызывают блокаду передачи болевых ощущений по нервам, располагающимся в эпидуральном пространстве и связанных со спинным мозгом, что приводит к анестезии определенного региона тела пациента.

Для проведения эпидуральной анестезии необходим специальный набор с принадлежностями для выполнения процедуры эпидурального обезболивания. Этот набор включает в себя эпидуральную иглу, эпидуральный катетер, одноразовые шприцы, бактериальный фильтр и специальный «переходник», позволяющий вводить через эпидуральный катетер анестетик, предварительно набранный в шприц.

Ассистент анестезиолога выкладывает содержимое набора для эпидуральной анестезии в стерильный лоток.

Чаще всего установка эпидурального катетера осуществляется в положении пациента сидя, несколько реже – лежа на боку.

Нахождение пациента в одном положении, в «состоянии в полной нерушимости» будет являться залогом того, что эпидуральная анестезия будет сделана максимально быстро и правильно. Для успешности процедуры очень важны хорошие анатомические условия, значительно улучшить которые способно правильное расположение пациента.

В основном, установка эпидурального катетера выполняется в нижнегрудном или поясничном отделе позвоночника. В данном примере эпидуральный катетер будет установлен в поясничном отделе. Анестезиолог определяет анатомические ориентиры и намечает место установки катетера, ощупывая спину пациента.

Проведение эпидуральной анестезии требует соблюдения строгих стерильных условий. После определения места, в котором будет проводиться установка эпидурального катетера, анестезиолог проводит тщательную обработку рук.

В это время анестезистка (помощник анестезиолога) обрабатывает стерильным раствором место выполнения анестезии.

Для большего удобства место, где будет проводиться эпидуральная анестезия, обкладывается стерильными пеленками.

В шприц набирается раствор местного анестетика.

Далее анестезиолог проводит местную анестезию той области, через которую будет производиться установка эпидурального катетера. Для этого выполняется укол, игла практически безболезненно прокалывает кожу и вводиться глубже между позвонками по направлению к эпидуральному пространству.

Во время местной анестезии пациент может почувствовать ощущения небольшого дискомфорта и чувство распирания в месте укола.

Затем в один шприц набирается обычный стерильный раствор, а в другой шприц — раствор местного анестетика, который будет позже использоваться для осуществления непосредственно самой эпидуральной анестезии (раствор будет вводиться в область эпидурального пространства через катетер).

Теперь анестезиолог берет эпидуральную иглу и начинает аккуратно вводить её в межпозвоночную область.

Длина эпидуральной иглы составляет около 9 см, диаметр — 1-2 мм.

Как правило, само введение эпидуральной иглы абсолютно безболезненно, так как, предварительно выполненная местная анестезия вызывает полное обезболивание области, через которую проводится эпидуральная игла.

Теперь наступило время применения первого шприца со стерильной жидкостью. Использование этого шприца позволяет анестезиологу правильно определять местонахождение кончика эпидуральной иглы при её продвижении от кожи до эпидурального пространства.

Для того чтобы в последующем эпидуральная анестезия эффективно выполняла свое прямое предназначение (обеспечивала качественное обезболивание) очень важно вовремя остановиться, то есть проникнуть иглой только до эпидурального пространства и ни миллиметра дальше.

Когда месторасположение иглы определено (кончик иглы находится в эпидуральном пространстве) через её просвет в эпидуральное пространство заводится тонкая трубочка, называемая эпидуральным катетером. Эпидуральный катетер вводится на глубину 3-5 см. В дальнейшем через эпидуральный катетер будет осуществляться введение местных анестетиков, которые, блокируя передачу импульсов по близлежащим нервам, будут вызывать обезболивание определенного региона тела.

По своей структуре эпидуральный катетер очень мягкий и тонкий, его присутствие в эпидуральном пространстве не вызывает никаких неприятных ощущений и дискомфорта.

Эпидуральная игла извлекается только после того, как процедура проведения эпидурального катетера полностью закончена.

На свободный конец эпидурального катетера закрепляется специальный переходник, позволяющий подсоединить к катетеру второй шприц с раствором местного анестетика.

Прежде чем вводить основную дозу местного анестетика (10-20 мл) анестезиолог удостоверяется в правильности расположения эпидурального катетера. Для этого в катетер вводится 3-5 мл раствора анестетика, после чего проводится оценка полученного эффекта.

Удостоверившись в правильности установки катетера, анестезиолог и анестезистка надежно фиксируют и закрепляют эпидуральный катетер.

Теперь все готово для введения основной дозы анестетика, после чего останется подождать 15-30 минут и операцию можно будет смело начинать.

Эпидуральная анестезия может быть использована не только для обезболивания оперативных вмешательств. Этот вид анестезии успешно используется для обезболивания пациентов в послеоперационном периоде, для лечения хронической боли, а также для обезболивания родов.

Используются два положения больного:

Положение на боку с приведенными коленями и максимальным сгибанием позвоночника.
Положение сидя, наклоняясь вперед.

Эпидуральная анестезия в поясничном отделе проводится в межпозвоночных промежутках L2-L3, L3-L4. Ориентиры включают: Vertebra prominens — выступающий остистый отросток седьмого шейного позвонка (С7), снование лопатки (Th 3), нижний угол лопатки (Th 7), линию, соединяющую гребни подвздошных костей (L 4), задние верхние ости подвздошной кости (S 2).

С помощью тонкой иглы производится анестезия кожи и подкожной клетчатки в месте предполагаемого введения. Место фикции эпидурального пространства зависит от области операции.

С помощью острой иглы большого диаметра в коже делается отверстие, чтобы облегчить ее проведение.

Твердо удерживая кожу над остистыми отростками между указательным и средним пальцами свободной руки, игла вводится строго по средней линии по середине межпозвоночного промежутка под прямым углом к поверхности кожи. Нельзя позволить коже сдвинуться, иначе она может сместиться слишком далеко в сторону. Игла проводится через надостистую и межостистую связки до тех пор, пока не почувствуется упругое сопротивление желтой связки. После этого из нее извлекается мандрен. Если используется поясничный доступ, расстояние от поверхности кожи до желтой связки обычно составляет около 4 см (в пределах 3,5-6 см). В этой области желтая связка по средней линии имеет толщину 5-6 мм.

Необходимо точно контролировать продвижение иглы, чтобы случайно не пунктировать твердую мозговую оболочку. Если эпидуральная анестезия проводится на грудном уровне, контроль движения ее еще более важен, поскольку имеется опасность травмировать спинной мозг.

Метод потери сопротивления наиболее широко используемый метод.

Он основан на том, что когда игла находится внутри связки, то имеется существенное сопротивление введению жидкости. Это сопротивление резко снижается, как только она пройдет желтую связку и ее кончик достигнет эпидурального пространства. Для идентификации потери сопротивления к игле присоединяется 5-и мл шприц с хорошо притертым поршнем, содержащий 2-3 мл физиологического раствора и пузырек воздуха (примерно 0,2-0,3 мл). Самым трудным для освоения в технике такой процедуры, как эпидуральная анестезия является контроль продвижения иглы. Существенное значение имеет выбор удобной позиции рук. Один из возможных вариантов: павильон иглы удерживается между большим и указательным вальцами, в то время как тыльная поверхность указательного пальца твердо прижимается к спине пациента, создавая упор, препятствующий случайному смещению. В то время как она медленно продвигается в направлении эпидурального пространства, большим пальцем другой руки создается постоянное умеренное давление, сжимающее пузырек воздуха.

Пока игла находится в толще связок, под поршнем ощущается эластичное сопротивление сжатого газа. В момент прохождения иглы в эпидуральное пространство раствор начинает поступать туда практически без сопротивления, под поршнем возникает ощущение провала. Поток жидкости отодвигает твердую мозговую оболочку от острия иглы. Если сопротивление продвижению иглы слишком велико из-за плотности связочного аппарата, можно использовать ступенчатую технику, когда игла продвигается двумя руками на минимальное расстояние, а после каждого миллиметра оценивается сопротивление введению жидкости.

Метод висячей капли основан на том, что давление в эпидуральной пространстве ниже атмосферного. В то время как игла находится в толще желтой связки, к ее наружному отверстию подвешивается капля физиологического раствора. В момент введения иглы в эпидуральное пространство капля всасывается внутрь иглы, что свидетельствует о правильном положении последней. Наличие отрицательного давления в нем объясняется тем, что в тот момент, когда игла входит туда, ее острие отодвигает твердую мозговую оболочку от задней поверхности спинномозгового канала.

Это способствует всасыванию капли жидкости, подвешенной к наружному концу иглы. При пункции на грудном уровне определенную роль может играть отрицательное давление внутри грудной клетки, передающееся посредством венозного сплетения. Преимущество данного метода состоит в том, что иглу можно удерживать двумя руками. После достижения эпидурального пространства правильное положение иглы подтверждается отсутствием сопротивления при введении раствора или воздуха.

Не зависимо от метода идентификации, если планируется катетеризация, для облегчений проведения катетера можно продвинуть иглу на 2-3 мм. Для снижения риск введения катетера в просвет сосуда, перед его постановкой можно ввести в эпидуральное пространство небольшое количество физиологического раствора или воздуха. Катетер вводится через просвет иглы. В момент его выхода через ее кончик определяется увеличение сопротивления. Обычно это соответствует расстоянию около 10 см. Просвет иглы может быть ориентирован краниально или каудально, oт этого будет зависеть направление введения катетера. Не следует проводить его слишком далеко. Обычно для обезболивания хирургических вмешательств рекомендуется вводить катетер в пространство на глубину 2-3 см, если проводится продленная эпидуральная анестезия и обезболивание родов — на 4-6 см, чтобы гарантировать фиксацию катетера при движениях пациента. При слишком глубоком введении катетера возможно его смещение в латеральной или переднее пространство, что приведет к тому, что эпидуральная анестезия потеряет свою эффективность. После введения катетера игла осторожно извлекается, по мере чего катетер легонько продвигается вперед. После извлечения иглы катетер соединяется с бактериальным фильтром и системой для присоединения шприца, фиксируется к коже с помощью адгезивного пластыря.

[8], [9], [10], [11], [12], [13]

Прежде чем вводить расчетную дозу местного анестетика при эпидуральной анестезии для того, чтобы предупредить возможное интратекальное или внутрисосудистое положение иглы или катетера используется введение небольшой тест дозы. Ее величина должна быть такой, чтобы гарантировать выявление эффекта при неверном введении. Обычно используется 4-5 мл раствора местного анестетика с 0,1 мл раствора адреналина в разведении 1:1000, который вводится. После чего проводится тщательное наблюдение на протяжении 5 минут. Контролируется частота пульса и артериальное давление до и после введения. Следует помнить, что отрицательный эффект после введения тест дозы не может полностью гарантировать правильное положение катетера, поэтому в любом случае необходимо соблюдение всех мер предосторожности как при введении основной дозы, так и всех повторных введениях анестетика.

[14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21]

Добавление в раствор местного анестетика некоторых препаратов используется для увеличения продолжительности и эффективности эпидуральной анестезии либо ускорения ее развития. Чаще всего используется адреналин в разведении 1:200000. С его помощью можно увеличить продолжительность эпидуральной анестезии при использовании анестетиков с короткой и средней длительностью действия. Фенилэфрин применяется при эпидуральной анестезии значительно реже, чем при спинальной возможно из-за того, что он значительно меньше снижает пиковую концентрацию анестетика в плазме крови по сравнению с адреналином.

[22], [23], [24], [25]

В современной медицине существует достаточно много новых технологий в различных областях. Вот и такие виды обезболивания, как спинальная и эпидуральная анестезия, также достаточно новы, но все увереннее приобретают популярность в акушерстве и гинекологии. Оба этих способа очень схожи, однако имеются и существенные различия. Стоит рассмотреть каждый из этих вид анестезии отдельно.

Лучшим местом для прокола считаются промежутки между 2 и 3 или 3 и 4 поясничными позвонками. Анестезиолог вводит иглу через связки остистых отростков этих позвонков до проникновения в эпидуральную или субарахноидальную полость, в зависимости от производимой анестезии. Выбор поясничной области для проведения прокола неслучаен. Именно поясничный отдел позвоночника отвечает за иннервацию области живота и малого таза.

Разновидность анестезии, при которой анестезирующий препарат вводится через пункционную иглу на уровне поясницы в пространство, окружающее непосредственно спинной мозг и называемое субарахноидальным. Заполнено оно спинномозговой жидкостью. Прокол кожи и всех последующих тканей производится методом люмбальной пункции. После введения необходимого количества анестетика в жидкость, которой окружен спинной мозг, игла извлекается. Далее препарат оказывает анестезирующее воздействие на ближайший участок спинного мозга, в результате чего развивается его блокада и происходит потеря чувствительности всех органов, нервы которых связаны с этим участком.

Наступление полного обезболивания при спинальной анестезии происходит в течение 5-10 минут, поэтому эта технология может использоваться при экстренных операциях. Однако и при плановых кесаревых сечениях и других операционных вмешательствах предпочтителен именно этот вид анестезии.

Примерно в 0,5-1% случаев не происходит потеря болевой чувствительности после введения препарата, что является, конечно же, препятствием к проведению операции. В таких случаях женщину чаще всего переводят на общий наркоз.

Представляет собой метод регионарной анестезии, при котором анестетик посредством иглы и специального катетера вводится во внутреннее пространство позвоночника, называемое эпидуральным и заполненное жировой тканью. Это пространство находится перед субарахноидальным, соответственно, глубина введения иглы меньше, чем при спинальной анестезии. Впоследствии игла извлекается, а катетер остается и в дальнейшем при необходимости через него можно дополнительно вводить анестетик, что позволяет использовать эпидуральную анестезию во время операций, длящихся более двух часов.

В эпидуральном пространстве анестетик воздействует на конечные участки нервов, вызывая их блокаду и невозможность проведения болевых импульсов и не затрагивая при этом спинной мозг. В гинекологии прокол для эпидуральной анестезии делается в области поясницы. В связи с тем, что время ожидания полного обезболивания составляет в среднем 20-30 минут, эта анестезия не подходит для использования при экстренных случаях.

Если происходит так, что анестетик не оказывает нужного эффекта и чувствительность полностью или частично сохраняется, что может возникнуть примерно в 5% случаев, то эта проблема решается довольно просто – пациентке еще раз вводят необходимую дозу препарата через катетер в спине.

В последнее время все чаще эпидуральная анестезия проводится роженицам при естественных родах, так как при отсутствии негативного влияния на мозг и сознание женщины этот способ оказывает отличный эффект на её эмоциональное состояние, избавляя от мучительной родовой боли, а нервная система ребенка при этом не страдает как при общем наркозе.

Основные сходства спинальной и эпидуральной анестезии состоят в следующем:

Во время процедуры женщина находится в положении сидя или на боку.
Во время прокола испытываются похожие ощущения.
В обоих случаях блокируются болевые ощущения и расслабляются мышцы.
Имеются идентичные противопоказания.

Несмотря на кажущуюся схожесть этих двух видов анестезии, имеются весьма заметные различия, среди которых можно перечислить следующее:

Различаются полости в позвоночнике для введения анестетика – это может быть или субарахноидальное или эпидуральное пространство.
Анестетик воздействует разными путями – в одном случае происходит блокада спинного мозга, в другом — блокируются конечные участки нервов.
Иглы для прокола отличаются по толщине.
Имеется разница в быстроте исчезновения болевой и тактильной чувствительности после введения препарата.
Зафиксирован немного разный процент риска ра

Применение технических методов в биомедицинских процедурах оказалось чрезвычайно полезным во многих областях медицины. Развивающаяся область — это эпидуральная анальгезия и анестезия, техника, используемая для облегчения боли как при острой, так и при хронической, а также для анестезии, позволяющей проводить безболезненные операции. Цель этой главы — продемонстрировать несколько конкретных областей исследований и то, как методы биомедицинской инженерии используются для улучшения и улучшения опыта и подготовки в области эпидуральной анестезии.Общая цель состоит в том, чтобы снизить риски и последующую заболеваемость у пациентов с использованием передовых технологий для воссоздания эпидуральной процедуры, максимально повторяя процедуру in vivo. Это позволит анестезиологам практиковать процедуру в безопасной и контролируемой среде без риска для пациентов. Это может быть достигнуто путем воссоздания ощущения прохождения иглы через ткани и связки и создания сил, которые точно соответствуют тем, которые ощущаются in vivo. Эпидуральные симуляторы в настоящее время используются в качестве учебного пособия для анестезиологов, однако существующим симуляторам в разной степени не хватает реалистичности, и их работа не основана на измеренных данных in vivo, которые могут точно имитировать процедуру. Методы расширенного моделирования и биомедицинской инженерии, подробно описанные в этой главе, могут предоставить решение.

Тактильные устройства использовались ранее для воспроизведения силы иглы, но силы часто не основываются на данных измерений. Силы введения иглы in vivo в значительной степени неизвестны, так как исследований в этой конкретной области мало. Без точного измерения результирующего давления на поршень шприца эпидуральной иглы, когда игла проходит через различные связки и ткани позвоночника, трудно создать точное моделирование эпидуральной процедуры.Идеальная модель потребовала бы других функций, таких как пальпируемый позвоночник, возможность адаптации к вариациям пациента, визуализация трехмерной графики и регулируемая точка введения иглы. Методы биомедицинской инженерии могут предоставить решения за счет разработки устройств, способных выполнять точные измерения, и использования их в новом высокоточном эпидуральном симуляторе. Соответствующее обучение на продвинутом тренажере поможет снизить риски эпидуральной анестезии из-за неточного размещения, а также снизить потенциальную болезненность пациентов, тем самым повысив безопасность процедуры.

Эта глава разбита на различные разделы, чтобы проиллюстрировать различные аспекты текущих исследований эпидуральной анестезии. В разделе 2 описывается фактическая эпидуральная анестезия и ее проблемы. В разделе 3 обсуждается сила введения иглы при эпидуральной анестезии. В разделе 4 описывается устройство измерения межостистого давления для беспроводного сбора данных во время введения иглы, ведущего к испытаниям на свиньях, обсуждаемым в разделе 5. В разделе 6 описывается метод обработки изображений для бесконтактного измерения глубины иглы, который можно использовать в сочетании с измерением давления для полного характеризуя введение иглы.В Разделе 7 обсуждается 3D-моделирование позвоночника со сгибанием и сгибанием для гибкости положения пациента вместе с неоднородным объемным моделированием позвоночных связок в Разделе 8. Стерео 3D-визуализация для восприятия глубины эпидуральной процедуры обсуждалась в Разделе 9. Раздел 10 применяет устройство тактильной обратной связи по силе, сконфигурированное с измеренными данными о силе, для создания электронного интерфейса человек-компьютер, который описан в разделе 11. Наконец, в разделе 12 объединены все эти технологии и продемонстрирована полная система, которая составляет наш текущий прототип эпидурального симулятора с выводы, приведенные в разделе 13.

Эпидуральная анальгезия и анестезия обычно используются как форма обезболивания во время родов, для лечения хронической боли в спине или как средство анестезии или обезболивания во время определенных операций. Контроль глубины иглы во время эпидурального введения имеет решающее значение, потому что как только кончик иглы входит в эпидуральное пространство, эпидуральный катетер обычно устанавливается на определенную длину. Это дает возможность периодического или непрерывного использования эпидуральной анестезии или обезболивания.Если игла продвинута слишком далеко, она проткнет дуральный мешок и вызовет утечку спинномозговой жидкости. Возможны головные боли после пункции твердой мозговой оболочки, что может привести к тяжелой инвалидности пациента. Другие потенциальные риски включают повреждение нервов или кровотечение, которые в очень редких случаях могут приводить к параличу. Если игла не находится в эпидуральном пространстве, обезболивание или анестезия могут быть неэффективными или отсутствовать из-за неправильного размещения катетера.

Во время эпидурального введения оператор пытается определить, через какой слой ткани проходит кончик иглы, ощущая сопротивление иглы.Это процесс, известный как «тактильная» обратная связь. Симулятор может помочь в развитии этого зрительно-пространственного понимания анатомии позвоночника и «ощущения» процедуры, позволяя практиковаться перед попытками на пациентах. Это не только повысит безопасность пациентов, но и создаст безопасную и контролируемую среду для обучения.

Процедура введения эпидуральной иглы в поясничный отдел позвоночника требует от оператора визуализации в уме трехмерного (3D) анатомического изображения костных выравниваний и различных слоев ткани от кожи до подкожно-жировой клетчатки, надостной и межостистой. связки, желтая связка, а затем в эпидуральное пространство.Введение эпидуральной иглы — это, по сути, слепая процедура, но при этом используется хорошо известный метод, называемый «потеря сопротивления» (LOR). LOR по существу включает идентификацию эпидурального пространства путем сжатия жидкости или воздуха, когда эпидуральная игла встречается с различными связками поясничного отдела позвоночника [1]. Первоначально пальпируется спина пациента, и с использованием наземных ориентиров, таких как гребни подвздошных костей, производится оценка подходящих межпозвонковых пространств и средней линии.Например, для поясничной эпидуральной анестезии это может быть между поясничным позвонком 3 (L3) и поясничным позвонком 4 (L4). Эпидуральная игла, или игла Туохи, как ее обычно называют, вводится в межостистую связку, а к концу иглы прикрепляется шприц, наполненный физиологическим раствором. Эти шприцы LOR специально изготовлены так, чтобы было меньше трения между поршнем и внутренней стенкой шприца LOR. Затем большим пальцем оператора к поршню прикладывается постоянное или прерывистое усилие, когда игла медленно продвигается вперед.Поскольку встречается более жесткая и более фиброзная желтая связка, возникает более высокая сила сопротивления инъекции. Как только кончик иглы проходит через желтую связку, затем вводится эпидуральное пространство и вводится физиологический раствор, отсюда и явление LOR. Именно это тактильное восприятие информирует оператора о расположении иглы в различных слоях ткани, об обструкции со стороны костей и потере сопротивления со стороны потенциальных пространств, например, между связками. Сочетание этого с созданием трехмерного изображения анатомии поясничного отдела позвоночника позволяет успешно установить эпидуральный катетер.

Идеальный имитатор эпидуральной анестезии должен быть в состоянии воспроизвести описанную выше процедуру и быть нацелен на воссоздание, насколько это возможно, процедуры in vivo. Настоящая игла Туохи может быть введена в любое межпозвонковое пространство в поясничной или грудной области, используя срединный или парамедианный доступ [2]. Он будет содержать тактильное устройство с обратной связью по усилию, с данными о силе, полученными в результате измеренных введений иглы Туохи от пациентов. Используя измеренные in-vivo данные пациентов и интегрируя их в программное обеспечение эпидурального симулятора, сопротивление будет автоматически регулироваться, чтобы у пациента были вариации веса, роста и формы тела.Это может имитировать случайных пациентов или совпадать измерения с конкретным пациентом. 3D-виртуальный пациент и виртуальные позвонки также могут быть отрегулированы по размеру и форме в соответствии с измерениями реальных пациентов. По мере продвижения иглы результирующая сила должна представлять каждый слой ткани и LOR при достижении эпидурального пространства. Как только будет достигнуто эпидуральное пространство, будет выпущен физиологический раствор. Во время всего введения трехмерный виртуальный позвоночник может отображаться на мониторе, показывая траекторию иглы в реальном времени.Манекен может сгибаться вперед, чтобы имитировать сгибание позвоночника, чтобы увеличить расстояние между позвонками, или, альтернативно, сгибаться назад (разгибание), чтобы имитировать повышенную сложность определения местоположения межостистого пространства в учебных целях.

На основании фактических измерений пациента должны быть возможны отклонения в размере, росте, весе и других характеристиках пациента. В настоящее время у большинства симуляторов есть только два или три варианта, таких как ожирение, пожилой и нормальный [3-6], что, возможно, недостаточно для инкапсуляции реальности и, следовательно, может быть улучшено.Симуляторы могут иметь неограниченное разнообразие пациентов, включая такие параметры, как рост, вес, форма тела, возраст, ожирение, которые можно регулировать. В идеале настройки должны соответствовать измерениям с реальными данными пациента. Регулировки могут быть запрограммированы на автоматическое выполнение на основе основных данных пациента, так что пользователю не нужно вручную настраивать все параметры. Затем симулятор может воссоздать виртуальную модель конкретного пациента. Клиницисты, планирующие проведение эпидуральной анестезии, могут заранее потренироваться на виртуальной модели пациента, тем самым сокращая время обучения во время процедуры на пациенте. При эпидуральной анестезии используются четыре распространенных положения пациента: сидя, сидя с поясничным сгибанием, боковым пролежнем и боковым пролежнем со сгибанием поясницы. По крайней мере, эти четыре общие положения следует смоделировать в эпидуральном симуляторе, чтобы обеспечить больший уровень реализма, чем на статических эпидуральных симуляторах. В идеале переменная гибкость позвоночника может быть достигнута путем моделирования трехмерных гибких позвонков позвоночника и расширена на другие положения для имитации сложной анатомии позвоночника. Это может позволить моделировать такие состояния позвоночника, как искривления и повороты, вызванные кифозом и сколиозом.Эти условия вызывают затруднения при установке иглы из-за необычно расположенных ориентиров. Кроме того, точность сил в эпидуральных симуляторах является темой недавнего обсуждения [7–9], поэтому важно, чтобы силы, необходимые для введения иглы во время моделирования, соответствовали действительным. Затем навыки, приобретенные в ходе моделирования, можно перенести в реальную клиническую среду.

Эпидуральное введение состоит из сложного взаимодействия многих сил, положения иглы и внутренних свойств эпидурального оборудования: а) Каждая ткань имеет различную вязкость, эластичность, плотность и фрикционные свойства.б) Пузырьки воздуха в физиологическом растворе могут сжиматься. c) Способ введения может варьироваться в зависимости от угла наклона иглы, парасреднего угла, скорости введения и скручивания иглы. г) Свойства иглы могут варьироваться, в том числе угол наклона наконечника, тип наконечника — с боковым наконечником или симметричный с двумя плоскостями, калибр иглы от 15 до 20 и ширина металлических стенок в полых иглах. д) Сопротивление поршня вызывается трением о внутренние стенки шприца. f) Поток физиологического раствора ограничивается узким отверстием воронки шприца в LOR.g) Отверстие иглы может закупориваться тканью, препятствующей выделению физиологического раствора.

Теоретически, модель может разделить силу реакции на отдельные составляющие. Большой палец прилагает силу к поршню шприца, и эта сила, взаимодействующая с силами трения и сопротивления ткани, способствует «результирующему давлению», см. Рис. 1. Это давление не может исчезнуть, поэтому оно заставляет иглу продвигаться вперед. Это вызывает «силу реакции», которая равна и противоположна приложенной силе и состоит из нескольких факторов: а) Режущая сила, необходимая для того, чтобы кончик иглы проткнул ткань.б) Трение, вызванное сопротивлением вала иглы ткани. c) Статическое трение для движения неподвижной иглы. г) Сила бокового сжатия создается окружающими тканями. д) Крутящий момент вызван скручиванием иглы. е) Все эти силы, сопротивления и крутящий момент меняются в зависимости от глубины и жесткости ткани.

Невозможно измерить все эти силы индивидуально in-vivo, и не имеет смысла измерять точные пропорции каждой силы, составляющей силу реакции.На практике вместо этого может быть достаточно измерить результирующее давление физиологического раствора. Измерение результирующего давления обеспечивает комбинацию всех сил реакции, которые ощущает анестезиолог во время введения, и эту комбинацию всех сил симуляторы должны воссоздать, чтобы имитировать ощущение при введении.

Несколько сил, задействованных при введении иглы

Стерильное беспроводное измерительное устройство было разработано для регистрации результирующего давления физиологического раствора внутри шприца во время эпидурального введения иглы.Это измерительное устройство используется для сбора данных для количественной оценки давления во время эпидуральной анестезии. Количественная оценка давления позволит точно настроить эпидуральный симулятор.

Наше новое устройство для измерения давления имеет беспроводную функциональность и, используя полностью стерильные компоненты, позволяет проводить испытания in vivo с пациентами. Беспроводной передатчик данных используется для минимизации оборудования и нарушения работы больничной палаты (рис. 2).

Беспроводная эпидуральная система измерения давления с дистанционным контролем.

Конструкция нацелена на минимизацию изменений в стандартной установке эпидуральной анестезии. Небольшой стерильный трехходовой кран (BD Connecta ^TM) подсоединяется между иглой Туохи и шприцем (рис. 3). Кран подсоединяется к датчику давления через стерильную трубку манометра, заполненную физиологическим раствором, длиной один метр. Электрический штекер датчика подключается коротким электрическим кабелем к нашему беспроводному передатчику. На удаленном объекте беспроводной приемник подключен к компьютеру через универсальную последовательную шину (USB).

Одноразовый датчик UTAH Medical Deltran используется для датчика измерения давления. Эти преобразователи обычно используются в больницах для контроля системного артериального давления и центрального венозного давления. Преобразователи создают небольшой электрический сигнал, основанный на давлении жидкости внутри трубки манометра. Одноразовые преобразователи разработаны с точностью +/- 3% при среднем выходе 100,03 +/- 0,55 мм рт. Ст., А в худших случаях 98,53 и 101,36 при применении 100 мм рт. Ст. [10].

Беспроводное устройство для регистрации измеренного давления физиологического раствора во время введения.

Компьютер может обрабатывать данные о давлении, отображать график в реальном времени на экране и одновременно записывать данные в файл. Когда анестезиолог нажимает на поршень шприца, физиологический раствор внутри шприца находится под давлением, и устройство определяет это давление. На компьютере работает наше специально разработанное программное обеспечение (рис. 4), которое отслеживает данные о давлении по мере их поступления [11]. Программное обеспечение отображает данные в реальном времени на экране в виде графика в реальном времени, может сохранять графики в виде изображений в файл и записывать данные в текстовый файл.Файлы данных можно использовать для дальнейшего анализа с помощью статистического программного обеспечения. Перед каждой вставкой график и время начала сбрасываются, и создается новый файл данных. Давление можно переводить в различные единицы. В текущей реализации давление измеряется в мм рт. Ст. Или кПа, а также дается положение для определения силы, действующей на плунжер, в ньютонах. Это непосредственно обеспечивает фактическое измерение давления физиологического раствора внутри иглы применительно к континууму. Для проверки этого устройства было проведено пилотное испытание на трупе свиньи.

Экранная печать программного обеспечения для контроля и записи давления физиологического раствора во время введения

Было проведено испытание с использованием части трупа свиньи для проверки устройства измерения давления во время эпидуральной анестезии. прошивки. Свинья считается наиболее близкой животной моделью для исследования позвоночника человека и может быть репрезентативной анатомической моделью позвоночника и тканей человека [12]. Образец ткани свинины представлял собой двойной вырез в виде седла.Труп был получен с животноводческой фермы в течение 24 часов после убоя без замораживания или какой-либо модификации, чтобы избежать высыхания и разрушения тканей позвоночника, что могло бы повлиять на измерения давления. Свинья представляла собой стандартный гибрид Large White cross Saddleback. Образец содержал всю спину как единое целое, со всем позвоночником и всеми тканевыми слоями от внешней кожи до грудной полости. Ткань свиньи была установлена вертикально на деревянной опоре, имитируя сидячее положение, опираясь на платформу под ней, но не прикрепляясь к ней (Рисунок 5).

Эпидуральные вставки были выполнены двумя опытными анестезиологами. Эпидуральное пространство локализовали с помощью иглы Туохи Portex 16 калибра (Smiths Medical International Ltd, Кент, Великобритания) на межпозвонковых уровнях L2 / 3 или L3 / 4 с использованием срединного доступа. Впоследствии были нацелены на ряд различных позвоночных уровней от T12 до L5. Перед установкой позвоночник свиньи пальпировали, чтобы определить анатомические ориентиры. Игла Туохи с вводящим стилетом проникает в кожу как стандартная процедура.Затем были начаты записи давления, которые непрерывно записывались на протяжении всего введения иглы до тех пор, пока не была потеряна сопротивление.

Труп свиньи, установленный для введения иглы Туохи

Большинство введений локализовали эпидуральное пространство во время первой попытки. Также были записаны данные от удара по кости, чтобы проанализировать влияние давления. В некоторых случаях количество попыток найти место было больше трех, поэтому от этих записей отказывались.Максимальное давление во время желтой связки составляло 500 мм рт. Наибольшее давление было получено при попадании иглы Туохи в кость.

Результаты показали, что во время введения иглы давление физиологического раствора сначала было низким и постепенно нарастало, хотя повышение не было полностью стабильным из-за различных тканей, с которыми он сталкивался. Обнаружена аналогичная тенденция давления; вдавливание произошло на вставке 2 в течение 3-6 секунд и на вставке 3 в течение 12-15 секунд (рис. 6, круглая область). Это могло быть вызвано межостистой связкой, и давление, необходимое для ее пересечения, составляло 350 мм рт. Ст. При установке 2 и 470 мм рт. Ст. При установке 3.Конечное пиковое давление составляло 500 мм рт.ст., что было вызвано желтой связкой (рис. 6, прямоугольная область). Также было отмечено, что после окончательного падения давления часто имелся «шаг» до достижения нижнего давления (квадратная площадь). Одно из объяснений состоит в том, что начальное давление — это эффект открытия эпидурального пространства, которое является потенциальным пространством, а также солевой раствор, отталкивающий твердую мозговую оболочку.

Записи давления во время двух успешных вставок в эпидуральное пространство.

По мнению испытавших себя анестезиологов, ткань свиньи действительно напоминала ткань человека, а форма графиков была подобна графикам, ранее полученным при введении человека [8]. В большинстве случаев полученные графики зависимости давления от времени ясно показывают падение, когда потеря сопротивления произошла, когда игла вошла в эпидуральное пространство (Рисунок 6). Максимальный пик давления при успешном введении составлял от 470 до 500 мм рт. Ст. (62,7–66,7 кПа), вызванный желтой связкой.После этого кончик иглы входит в эпидуральное пространство, вызывая внезапную потерю давления до исходного. Формы каждого графика в последовательных испытаниях были похожи, но также различались, чтобы отражать индивидуальные вариации.

Результаты этого пилотного испытания демонстрируют, что беспроводная система измерения давления точна и чувствительна к модели свиньи. Такие измерения пациентов можно использовать для создания реалистичных эпидуральных симуляторов.

Причина, по которой глубина иглы важна, заключается в том, что она связывает глубины, на которых возникало каждое результирующее давление во время эпидуральной процедуры.Это также может предоставить информацию о глубине связок. Мы разработали алгоритмы обработки изображений для измерения глубины иглы с помощью беспроводной камеры во время введения [13].

Во время процедуры эпидурального введения игла медленно продвигается через слои ткани в эпидуральное пространство, глубина которого в среднем составляет 40-80 мм. Можно записать глубину кончика иглы, просмотрев отметки 10 мм, нанесенные на металлическую иглу; тем не менее, важно точно измерить глубину иглы, чтобы можно было управлять перемещением иглы с помощью доступных измерений с помощью таких методов, как ультразвуковое сканирование или магнитно-резонансная томография, для точного размещения иглы в реальной процедуре.Мы разработали новую технику обработки изображений, которая направлена на измерение глубины введения эпидуральной иглы Туохи в режиме реального времени. Реализованный метод использует одну беспроводную камеру для удаленной передачи данных о глубине на главный компьютер. Объединение данных о длине и давлении позволяет более точно интерпретировать данные, поскольку различные изменения давления могут быть связаны с реальной глубиной, на которой эти изменения произошли.

Игла Portex Tuohy 16 калибра длиной 80 мм (рис. 7) является наиболее распространенной эпидуральной иглой, используемой в больницах.Игла имеет серые и серебряные отметки на металлическом стержне с интервалом 10 мм, которые используются программой в качестве эталонной длины. Синяя ручка — это пластиковая деталь в основании, которую оператор держит и соединяет со шприцем LOR. Это используется для определения цвета.

Свойства 80-миллиметровой иглы Туохи, используемой для обработки изображений

Фактическая методика измерения длины и размера с помощью цифровой обработки изображений хорошо известна, однако в этих конкретных обстоятельствах обработка изображений намного сложнее и труднее. по многим причинам; (i) игла представляет собой тонкий узкий предмет, (ii) игла изготовлена из отражающей нержавеющей стали, (iii) игла имеет круглое поперечное сечение, вызывающее изменение цвета вокруг стержня иглы, (iv) беспроводная камера вносит шумы передачи, (v) при наклоне иглы она отражается в разных направлениях, (vi) игла не будет единственным объектом на переднем плане из-за рук оператора и спины пациента, (vii) условия освещения меняются от комнаты к комната.Мы преодолели эти проблемы с помощью передовых методов анализа, сосредоточенных на небольшой области динамической среды.

Фактический метод заключается в размещении беспроводной камеры в процедурной комнате, на расстоянии одного метра от места введения иглы, которая будет передавать данные на удаленный компьютер. Камера передает полноцветное изображение размером 640×480 пикселей по беспроводной связи с частотой 20 МГц. Компьютер содержит алгоритм обработки изображения для обнаружения видимой иглы на изображении и измерения ее длины.Первым шагом в алгоритме является автоматическая калибровка модели фона. В течение десяти секунд без объектов на переднем плане анализируются значения цвета (HSV) для каждого пикселя. Максимальные и минимальные значения хранятся в массиве и используются позже в качестве фоновой модели. Значения HSV из каждого кадра сравниваются с фоновой моделью. Объекты переднего плана идентифицируются значениями HSV за пределами ожидаемого диапазона. Пиксели объектов переднего плана сканируются на предмет значений HSV, которые соответствуют синему дескриптору.Центральная точка синей ручки определяется путем усреднения и сохраняется для отслеживания объекта в последующих кадрах, и предполагается, что она находится примерно на уровне стержня иглы. Крайний правый край сохраняется и считается начальной точкой металлического вала. Синяя ручка снимается с дальнейшей обработки. Алгоритм сканирует по горизонтали от положения синей ручки, чтобы найти стержень металлической иглы, сопоставив значения HSV. Идентифицируются крайний левый и крайний правый пиксели металлического вала.Они сохраняются для отслеживания в последующих кадрах. На этом этапе над иглой остается полоса изображения. Для каждого столбца берется среднее значение HSV. Это среднее значение используется для создания четырех отдельных гистограмм для H, S, V и общего значения по длине металлического вала. Гистограммы определяют внезапные изменения цвета, вызванные границами между отметками 10 мм (Рисунок 8). Гистограммы делают маркировку более заметной в условиях отражения. Подсчитывается количество видимых отметок 10 мм.Подсчитывается количество пикселей в каждом делении, чтобы определить, сколько пикселей соответствует 10 мм. Если окончательная маркировка видна только частично, длина рассчитывается путем сравнения ее с полным делением.

Вывод алгоритма измерения длины иглы с гистограммами

Алгоритм обработки изображения был протестирован во время вставки. Игла была успешно обнаружена и точно измерена на большинстве кадров. Разработанное программное обеспечение использовалось для построения графика длины в реальном времени и записи данных длины в файл данных.На рисунке 9 показан график во время введения, когда игла медленно продвигалась, а затем быстро извлекалась. Мы обнаружили, что измерение длины было точным в пределах +/- 3 мм, когда игла находилась на расстоянии 500 мм от камеры. График показывает два ошибочных показания примерно через 4 и 8 секунд, которые были вызваны шумом камеры, и на этих кадрах стержень иглы не был обнаружен должным образом, но все остальные кадры были успешно измерены и подтверждены фактическим измерением. Полная вставка заняла около пятнадцати секунд при 10 кадрах в секунду.Частота отказов составила 3 кадра из 150, что дает общую надежность 97,8% во время этой вставки [13]. Подобные ошибки потенциально можно удалить, игнорируя внезапные скачки данных. На графике в настоящее время отображается длина, но ее можно преобразовать из длины в глубину иглы, просто вычтя значение из 80 мм, которое является общей длиной иглы.

Программное обеспечение, показывающее график длины иглы во время введения

Расстояние между иглой и камерой можно изменять, поскольку длина измеряется с использованием отметок 10 мм в качестве контрольной длины.На расстояниях более 150 см надежность падает, но ее можно улучшить с помощью камеры с более высоким разрешением. Иглу можно наклонять вверх или вниз до +/- 30 без какого-либо неблагоприятного воздействия на измерения. Наклон в сторону камеры или от нее не влияет на измерение, пока деления четко видны, потому что длина деления различает уменьшение длины, вызванное наклоном и вызванное вставкой. Сбои произошли на некоторых кадрах из-за размытия изображения или под определенными углами, где серебристые и серые области сливались.Модель фона успешно удалила большую часть фона, даже с загроможденным многоцветным фоном.

Для моделирования всей эпидуральной процедуры необходимо обеспечить реалистичный пользовательский интерфейс вместе с гибкостью 3D-визуализации и тактильного взаимодействия. 3D-модели для эпидурального симулятора были созданы с помощью программного обеспечения для моделирования объектов. Каждый позвонок представляет собой индивидуальную каркасную модель, состоящую из 514 вершин.Вершины позиционируются, а затем обертываются текстурой. Тени и источники света применяются через интерфейсы OpenGL. Позвоночник в тренажере содержит 26 отдельных объектов для грудных, шейных и поясничных позвонков, крестца и копчика. Слои ткани, жира, мышц и кожи были прикреплены как слои над костями. Различные части модели были экспортированы в отдельные файлы формата. Формат — это текст, каждая вершина которого находится на отдельной строке. Специальное графическое приложение C ++ OpenGL затем анализирует текстовый файл для воссоздания каждой вершины.Эпидуральная игла Туохи была создана в виде отдельных 3D-моделей, позволяющих перемещать ее независимо. Это важно для того, чтобы оператор мог разместить иглу в любом месте позвоночника для тренировок.

Трехмерные объекты можно рассматривать как стереограммы (рис. 10), отображая два изображения одного и того же объекта рядом с небольшим поворотом вокруг оси Y [14]. Имитатор эпидуральной анестезии также поддерживает этот метод стерео в дополнение к стерео с переворачиванием страницы.

Стереограмма модели позвоночника с двумя перспективами и бинокулярным параллаксом

Прозрачность применяется к коже, подкожно-жировой клетчатке, надостной связке, межостистой связке и желтой связке. Это позволяет пользователю видеть положение кончика иглы в слоях ткани. Прозрачность можно регулировать во время моделирования с помощью элемента управления на клавиатуре. Включено вращение, позволяющее камере поворачиваться вокруг сцены. Это применяется смещением и вращением OpenGL, что дает эффект движения камеры, в то время как другие объекты остаются неподвижными.Во время вращения кончик иглы остается в центральной точке фокусировки экрана. Масштабирование можно применять для перемещения ближе или дальше от места введения в рабочем эпидуральном симуляторе. Также можно применить панорамирование, которое является переводом камеры, что позволяет пользователю просматривать другие области или перемещаться вверх и вниз по позвоночнику при выборе места для вставки.

Другой не менее важной проблемой является гибкость, заложенная в модели позвоночника. Во время спинальной или эпидуральной анестезии принято четыре стандартных положения пациента [15].Боковой пролежень (рис.11) предполагает лежание на боку на пациентах слева или справа, обычно правая сторона используется для пациентов с кесаревым сечением, потому что это противоположная сторона, на которой пациент будет лежать во время операции в положении с левым боковым наклоном, что способствует увеличению распространения анестетика. Когда пациент лежит на боку, его спина должна быть близко и параллельно краю кровати, а позвоночник должен находиться на прямой линии. Тем не менее, можно использовать вариацию этого положения, максимальное сгибание поясницы в положении лежа на боку.Положение сидя является предпочтительным и часто требуется пациентам с ожирением, чтобы можно было прощупать отростки позвоночника и определить среднюю линию. Наконец, также используется положение сидя в сочетании с максимальным сгибанием поясницы, а наклон пациента вперед является преимуществом для анестезиологов, так как это увеличивает расстояние между позвонками, что увеличивает целевое пространство для прохождения иглы.

Четыре распространенных положения пациента, используемых для эпидурального введения

Исходя из этого, пациент может сгибать позвоночник в различные положения, поэтому в эпидуральном имитаторе требуется использовать компьютерные графические модели позвоночника человека, который может сгибаться, сгибать и крутить.Модель может реалистично воспроизводить форму позвоночника во время различных сидячих положений, принятых пациентами во время операции и эпидуральной анестезии. Степень сгибания и сгибания сохраняется в пределах гибкости позвоночника человека. Также модель позвоночного адаптируется по размеру, чтобы соответствовать весу и росту конкретных тел пациента на основе параметрического моделирования [16]. Наша модель позвоночника является гибкой для эпидуральной симуляции, которая предлагает точные модели позвонков.

Позвоночник человека состоит из двадцати шести позвонков.Каждый из позвонков соединяется многочисленными связками. Внутри центр позвоночника проходит через защитное пространство, в котором находится спинной мозг. Столбик позвонков также обеспечивает точки соединения с ребрами и мышцами спины. Двадцать шесть позвонков сегментированы на пять областей, каждая с различными характеристиками. От краниального к хвостовому — шейные позвонки (C1-C7), грудные позвонки (T1 — T12), поясничные позвонки (L1 — L5), крестец и копчик. Позвоночник человека может сгибаться, сгибаться и вращаться в разных направлениях.Сгибание поясницы происходит, когда пациент наклоняется вперед, а поясничное разгибание происходит при сгибании назад. Позвоночник был смоделирован с использованием программного обеспечения для трехмерного проектирования, сформированного из 26 отдельных позвонков, показанных на рисунке 12. Каждый из 26 позвонков был загружен в виде трехмерных моделей в специально созданное графическое приложение. Программное обеспечение визуализирует трехмерные объекты с использованием вершин с помощью графической библиотеки OpenGL и ее служебного инструментария (GLUT). Цвета каждой области позвонков, костей, плоти и дисков позвоночника были установлены с использованием материалов.

Модель позвоночника, состоящая из 26 индивидуально визуализированных трехмерных позвонков

Первоначально позвонки позиционируются в положении стоя, а затем корректируются математическими уравнениями для соответствия текущему положению пациента. Кривизна позвоночника для четырех распространенных положений пациента была рассчитана с использованием уравнений. Форма позвоночника была основана на четырех основных положениях пациента, используемых для эпидурального введения. Прогноз нашей модели для формы позвоночника для каждой из позиций показан на рисунке 13 [14].

Модель позвоночника со сгибанием для четырех стандартных положений пациента

Возможность сгибания и поворота позвоночника дала возможность имитировать эпидуральные вставки пациентам в различных положениях. Это важно, потому что ощущение введения разное для каждого положения пациента. Этот новый аспект ранее не применялся при эпидуральном моделировании, и он повысит универсальность моделирования.

С момента появления традиционной компьютерной графики и методов моделирования основное внимание уделялось отображению и моделированию однородных объектов, имеющих однородный интерьер и состоящих из одного материала.Это было приемлемо для многих ситуаций, однако такие подходы на основе поверхности были нацелены на визуальное представление внешнего слоя объектов, оставляя нетронутым интерьер. В последнее время, с появлением возросшей вычислительной мощности, акцент сместился с поверхностной графики на объемную, при этом объемная архитектура пытается описать материальную структуру внутренних областей с помощью вокселей [17]. Это может позволить манипулировать и экспериментировать с физическими свойствами материалов, такими как плотность, трение, эластичность, предел прочности на разрыв, и тем самым открывает новые возможности для экспериментов.Гетерогенные объекты — это шаг вперед, будучи твердыми физическими объектами, которые состоят из двух или более материальных примитивов, но предлагают преимущество материалов, которые могут быть распределены непрерывно, смешиваясь друг с другом.

При введении эпидуральной иглы игла проходит через несколько связок на своем пути к эпидуральному пространству, при этом каждая из связок имеет разные свойства, такие как плотность, сопротивление введению и трение (см. Раздел 3). Требуется модель, чтобы охватить эти аспекты каждой связки, если графика должна быть способна отображать истинное сходство материалов in vivo.Желтая связка (ЖС) неоднородна по своей природе и содержит как эластичную ткань, так и фиброзную ткань. Некоторые данные, описывающие желтую связку, были записаны в литературе и могут быть использованы для создания гетерогенной модели связки. По мере увеличения толщины LF увеличивается фиброз и уменьшается эластичность ткани. Дорсальная сторона LF содержит больше фиброзной ткани и менее эластичной, чем дуральная и средняя стороны, на что указывают баллы фиброза 1,58, 1,63 и 2,63 для твердой, средней и дорсальной сторон соответственно [18].Утрата эластичных волокон, вызванная увеличением толщины, более выражена на дорсальной стороне. У одного пациента имеется несколько желтых связок, по одной на каждом уровне позвоночника между пластинками, и их толщина варьируется в зависимости от уровня позвоночника. В исследовании 77 пациентов измеряли LF на уровне позвоночника L2 / 3, L3 / 4, L4 / 5 и L5 / S1, средняя толщина LF составила 2,41, 3,25, 4,08 и 2,68 мм [18]. Было показано, что самая толстая часть желтой связки постоянно находится на уровне L4 / 5, который является уровнем, который выдерживает наибольшую механическую нагрузку.LF имеет форму полумесяца в поперечном сечении на горизонтальной плоскости с самой толстой частью посередине. Он охватывает круглое эпидуральное пространство и твердую мозговую оболочку. Он соединяется с пластинкой сверху и снизу. Эластичные волокна желтого цвета, следовательно, «flava» на латыни означает желтый. Каждая флава представляет собой отдельную связку, которая хорошо видна со стороны пластинки.

Для создания модели позвонков использовалась программа объектного моделирования. В месте расположения L2 / L3 была смоделирована желтая связка толщиной 2.41 мм, который внутри состоял из пучков волокон (рис. 14).

Смоделированная желтая связка между позвонками L2 / L3.

Внутренняя структура желтой связки была смоделирована многочисленными пучками волокон, идущих вертикально и параллельно друг другу, как и эластичные и фиброзные ткани in vivo. Создавая эту неоднородную модель внутренней структуры желтой связки, модель будет более точно описывать, как материал реагирует на вводимую через него иглу.Подобные модели могут быть созданы для межостистой связки и надостной связки, которые также являются гетерогенными по своей природе и состоят из более чем трех типов эластичных волокон, которые можно использовать для обеспечения реалистичной тактильной обратной связи.

Мы применили стереоскопическую 3D компьютерную графику для визуализации эпидуральных вставок. Стереоскопические изображения просматриваются через закрепленный на голове козырек, содержащий два OLED-микродисплея в стерео, с использованием метода перелистывания страниц.Трехмерная графика строится из нескольких вершинных моделей анатомических структур, как описано в разделе 7. Стерео моделирование позволяет ощутить глубину, так что оператор может оценить глубину кончика иглы относительно слоев ткани и костей, что помогает расположение эпидурального пространства. Применение стереоскопического зрения к симуляторам эпидуральной анестезии помогает оператору визуализировать глубину, необходимую для правильного размещения иглы в эпидуральном пространстве [14].

Оценка глубины имеет решающее значение для методики, и поскольку стереография позволяет восприятие глубины в трехмерной графике, эпидуральные симуляторы могут значительно выиграть от стереотехнологии.Здесь целью является применение технологии стереозрения для имитации введения эпидуральной иглы. Без стереографики глубина объектов в симуляциях не воспринимается точно. Просматривая трехмерную графику на плоском экране компьютера, невозможно узнать фактическое расстояние между объектами, кроме как оценить их размер. Оценка не всегда точна, и в некоторых медицинских приложениях может потребоваться гораздо более высокая точность восприятия глубины. Имитаторы эпидуральной анестезии требуют, чтобы кончик иглы проникал в несколько слоев ткани толщиной от 42 до 47 мм и останавливался в пределах 6 мм эпидурального пространства [19], чего трудно достичь без восприятия глубины.При стереозрении расстояние может восприниматься изначально, что позволяет пользователю интуитивно просматривать глубину и расстояние между объектами, воспринимая различия между двумя изображениями, если изображения масштабированы соответствующим образом.

Стерео-очки содержат два небольших OLED-экрана, по одному на каждый глаз. В качестве альтернативы очки могут быть поляризованными, что позволяет видеть поляризованный экран, на котором оба изображения наложены друг на друга, по одному из которых попадает в каждый глаз. Можно использовать затворные очки, которые содержат движущиеся механизмы для последовательного закрытия каждого глаза, как затвор камеры.Затем на экране последовательно отображаются изображения для левого и правого глаза с одинаковой скоростью затвора. В качестве альтернативы можно использовать метод без очков, вертикально-дисперсионный голографический экран (VDHS), направляя два луча света, содержащих изображения, в каждый глаз отдельно [20]. Зеркальные экраны содержат два монитора, установленных под углом 110 градусов, с плоскостью из стекла с серебряным покрытием, объединяющей два изображения, а для разделения изображений надеваются кросс-поляризованные очки. Для всех стереосистем, когда два изображения по отдельности поступают в каждый глаз, мозг объединяет их для создания трехмерного изображения с восприятием глубины на основе некоторых откалиброванных данных.

Для этого эпидурального симулятора мы использовали стереоочки, содержащие два микродисплея OLED, по одному для каждого глаза, с увеличительными линзами. На рисунке 15 показано, как эпидуральный симулятор используется со стереоочками, отображающими 3D-модель позвоночника. Преимущества очков заключаются в том, что пользователь может видеть изображение в любом направлении, а при повороте головы датчики движения могут поворачивать изображение, чтобы следовать за ним. Очки обеспечивают поле зрения по диагонали 40 градусов для каждого глаза. Изображение будет такого же размера, как 105-дюймовый проекционный экран при просмотре с 12 футов.Увеличительные линзы позволяют глазам сфокусироваться дальше, избегая напряжения глаз. Графическое разрешение должно быть установлено на уровне 800×600 пикселей, чтобы отображать достаточно деталей. На каждом глазном дисплее отображаются два отдельных изображения. Стерео достигается с помощью метода перелистывания страницы. Видеокарта генерирует сигнал с частотой 60 Гц, при этом изображения последовательно меняются между левым и правым глазом. Замена выполняется драйверами видеокарты. Аппаратное обеспечение внутри 3D-очков разделяет их на два отдельных сигнала с частотой 30 Гц и передает по одному в каждый глаз, что приводит к стереоскопическим изображениям.

Стерео-очки, используемые для визуализации эпидуральной вставки

Программное обеспечение эпидурального симулятора взаимодействует с датчиками движения головы. Когда пользователь поворачивает голову, трехмерные объекты поворачиваются на тот же градус в противоположном направлении, создавая иллюзию вращения камеры. Этот интерфейс позволяет пользователю изменять точку обзора в разные стороны, поворачивая голову, так что мышь и клавиатура больше не требуются. Отзывы опытных анестезиологов показали, что гибкая модель позвоночника будет полезна для моделирования положения пациента.Варианты регулируемой формы и размера тела рассматривались как положительный шаг к инкапсуляции различных пациентов, чего раньше не было.

Тактильные устройства стали более популярным и принятым инструментом для медицинской симуляции и обеспечивают точный способ воссоздать ощущение хирургии [21, 22]. Введение эпидуральной анестезии — это процедура, которая почти полностью зависит от ощущения силы на игле. Поэтому эпидуральные тренажеры идеально подходят для тактильной техники.В этом разделе описываются методы настройки тактильного устройства для взаимодействия с трехмерной компьютерной графикой в рамках программы разработки высокоточного эпидурального симулятора.

Тактильные устройства ранее использовались в эпидуральных симуляторах, хотя они не основаны на измеренных данных пациента после введения иглы. Вместо этого они настраиваются «экспертами», испытывающими и настраивающими систему. Поэтому трудно оценить точность создаваемых сил, что создает реальный потенциал для улучшения.Тактильное устройство в настоящее время настроено для восстановления данных силы, полученных во время испытания на свиньях. Данные о силе из графиков были разделены на секции, чтобы представить каждый из слоев ткани отдельно [23].

Тактильное устройство было подключено и использовалось в качестве входа для перемещения иглы в 3D, а также для создания обратной связи по усилию для пользователя во время введения (рис. 16). Было проведено испытание введения иглы на трупе свиньи для получения данных о давлении (Раздел 5). Данные, полученные в результате этого испытания, были использованы для воссоздания ощущения эпидурального введения в симуляторе.Силы взаимодействия были приближены к результирующей силе, полученной во время испытания, представляющей силу, создаваемую тактильным устройством. Тактильное устройство сопряжено с трехмерной графикой (см. Разделы 7-9) для визуализации. При перемещении тактильного стилуса игла перемещается по экрану, и глубина кончика иглы указывает, в какой слой ткани проникает. При введении эпидуральной иглы гаптическое устройство создает разные силы для каждого слоя ткани. Когда игла входит в эпидуральное пространство, сила падает, указывая на потерю сопротивления.Преимущество использования тактильных устройств для эпидуральных симуляторов заключается в том, что они могут принимать различные регулируемые настройки, так что можно учитывать вариации пациента, включая вес, рост, возраст и пол, что помогает тренироваться для ряда пациентов. Разнообразие пациентов становится еще более важным аспектом, чем когда-либо, поскольку нынешняя эпидемия ожирения создает большие проблемы для анестезиологов. У пациентов с ожирением глубина эпидурального пространства увеличивается, анатомические ориентиры труднее прощупать, а среднюю линию сложнее определить.В результате повышается риск травм.

Тактильное устройство с графическим интерфейсом

Для приложения различных сил к каждому слою в графической модели были определены трехмерные векторные области. Когда кончик иглы входит в эти области, программное обеспечение определяет, в каком слое ткани находится игла, на основе данных о глубине, полученных в ходе исследования (таблица 1). Затем программное обеспечение использует поисковую таблицу, чтобы найти подходящую силу для каждого слоя, и дает команду тактильному устройству создать эту силу.Возникающие силы представляют собой результирующее давление на шприц, которое представляет собой сумму всех сопротивлений введению, которые равны и противоположны силе, прикладываемой пользователем. Например, если конкретный слой имеет силу введения 4,3 Н, а пользователь нажимает только 3,2 Н, то тактильное устройство прикладывает 3,2 Н, поэтому стилус остается неподвижным. Только если пользователь увеличивает усилие до более чем 4,3 Н, стилус будет двигаться вперед. Таблица 1 основана на измерениях, проведенных в нашем испытании на свиньях в соответствии с [24].

Тактильное устройство также может имитировать пальпацию поясничной области. Пальпация — это процесс выбора места для введения иглы. Тактильное устройство было настроено для пальпации путем создания профиля твердости поверхности поясничной области со значением твердости для каждой точки в этой области (см. Раздел 8). Тактильное устройство можно использовать для нажатия в любой точке, и пользователь может почувствовать твердость в этой точке. Это позволяет пользователю находить ориентиры и выбирать точку для начала введения иглы.Наш расширенный тактильный интерфейс основан на измеренных данных, и цель состоит в том, чтобы разработать универсальный симулятор на основе измеренных данных, чтобы предложить реалистичный опыт in-vitro перед попыткой процедуры на реальных пациентах.

Плечо

С помощью разработанных выше компонентов было создано аппаратное устройство, состоящее из обычного шприца Portex LOR, подключенного к компьютеру через устройство последовательной передачи данных.Это позволяет использовать обычный клинический шприц как часть интерактивной системы для разработки эпидурального симулятора. Шприц также был объединен с тактильным устройством для создания комплексного интерфейса человек-компьютер. Имитатор может измерять силу, приложенную к поршню, и результирующее давление физиологического раствора внутри цилиндра шприца. Этот интерфейс позволяет реальному клиническому шприцу взаимодействовать с трехмерной графической визуализацией, демонстрирующей имитацию введения эпидуральной иглы Туохи через связки позвоночника.

В разработанном аппаратном интерфейсе используется оборудование, разработанное в разделах 4 и 6, путем включения изготовленного на заказ оборудования с разработанным программным обеспечением и графической визуализацией процедуры введения иглы. Аппаратное устройство измеряет силы, приложенные к игле, и результирующее давление физиологического раствора внутри цилиндра шприца, вызванное давлением большого пальца оператора на поршень. Измерения отправляются на компьютер с помощью специального аппаратного интерфейсного устройства (см. Разделы 4 и 6).Графическое моделирование использует эти измерения для обновления иглы в моделировании и расчета положения иглы. Графическое программное обеспечение вычисляет, произошли ли какие-либо столкновения между иглой и какими-либо костными структурами, а также сопротивление введению физиологического раствора и усилие, необходимое для того, чтобы игла продвигалась вперед через текущую связку.

В разработанном интерфейсе человек-компьютер используется настоящий шприц и эпидуральная игла Туохи, как показано на рисунке 17. Во время введения шприц LOR обычно подключается непосредственно к игле Туохи.Мы ввели трехходовой кран между иглой и шприцем. Он подключается к трубке манометра физиологического раствора длиной один метр, которая проходит к одноразовому датчику давления. Датчик преобразует давление физиологического раствора в электрический сигнал. Электрический сигнал подключается к аппаратному устройству, которое усиливает и отправляет показания давления на компьютер. Это позволяет обновлять графическую визуализацию в соответствии с давлением большого пальца оператора на поршень шприца.Это имеет то преимущество, что пользователь может управлять визуализацией с помощью того же оборудования, которое будет использоваться in-vivo, что является более естественным интерфейсом, чем простое использование клавиатуры или мыши. Кроме того, поскольку линия солевого раствора отделяет аппаратное устройство от иглы, пользователь может перемещать иглу, поскольку она прикрепляется только к линии солевого раствора.

Шприц, подключенный к компьютеру в качестве устройства ввода.

Аппаратное устройство работает на частоте 8 МГц. Данные передаются с аппаратного устройства на компьютер через последовательный порт RS232.Последовательная скорость передачи данных составляет 22000 бит в секунду. Протокол последовательной передачи данных использует -12 В постоянного тока в качестве положительного бита и +12 В постоянного тока в качестве отрицательного бита. Цикл последовательной передачи начинается с отрицательного стартового бита, за которым последовательно отправляются 8 битов данных и завершается положительным стоповым битом. Как показано на рисунке 18, следующий стартовый бит может появиться сразу же или после паузы произвольной длины.

Протокол передачи двоичных последовательных данных.

8 бит данных принимаются и интерпретируются как двоичные и преобразуются в десятичное число от 0 до 255 для использования в программном обеспечении.Десятичное значение представляет давление физиологического раствора от 0 до 70 кПа, что составляет от 0 до 550 мм рт. 256 возможных значений дают точность в пределах +/- 0,14 кПа. Его можно легко увеличить до 1024 с помощью передачи данных 10 бит, что обеспечит точность в пределах +/- 0,03 кПа. Скорость также может увеличиться за пределы текущих 22000 бит в секунду, но это не кажется необходимым, поскольку не наблюдается задержки между нажатием на поршень и отображением результатов на экране. В настоящее время при 22000 битах в секунду временная задержка между битами составляет 45 мкс, поэтому стартовый бит идентифицируется путем проверки контакта на наличие +12 В, а затем повторной проверки через 22 мкс для того же высокого значения.На компьютере работает специально разработанное программное обеспечение, которое отслеживает поступающие данные. Также значения получают графическое приложение, которое обновляет визуализацию, чтобы соответствовать давлению, приложенному к физическому шприцу.

Это исследование продемонстрировало разработку интерфейса «человек-компьютер» на основе клинического шприца Portex LOR, подключенного через изготовленное на заказ устройство аппаратного интерфейса к компьютеру для использования в эпидуральном симуляторе. Результаты показывают, что устройство достаточно быстрое и точное, чтобы его можно было беспрепятственно использовать в симуляции.Добавление шприца Portex LOR к устройству контроля давления, несомненно, улучшило взаимодействие человека с компьютером. Использование реальных медицинских компонентов в реализации полезно, потому что эпидуралисты будут знакомы со шприцем и будут использовать его для интуитивного взаимодействия с визуализацией трехмерной графики. Интерфейс может быть изменен так, чтобы он был двунаправленным, то есть графическое программное обеспечение могло отправлять обратно данные на устройство, которое могло бы управлять двигателем, чтобы вызывать силы, которые воздействуют на физическую иглу, так что пользователь может ощущать силы через иглу, как в естественных условиях.

Представленные идеи биомедицинской инженерии позволили нам разработать симулятор, сочетающий инженерные, вычислительные и клинические технологии, как обсуждалось в предыдущих разделах выше. Данные с разработанных измерительных устройств были использованы для настройки реалистичного эпидурального симулятора с силовой обратной связью [25]. Были выявлены многочисленные улучшения, которые могут улучшить существующие эпидуральные симуляторы. Модели манекена, как правило, статичны и могут отображать только один или два варианта пациента, например нормального и тучного.Усовершенствованный симулятор сможет имитировать введение инъекций на основе различных индексов массы тела, поскольку избыточное отложение жира может вызвать самые разные изменения в характеристиках пациента.

Разработанная система предлагает имитатор эпидуральной анестезии на основе виртуальной реальности (рис. 19), включающий трехмерную графическую модель позвоночника с кожными, жировыми и тканевыми слоями, надостными, межостистыми связками и желтой связкой. В текущем прототипе тактильное устройство Novint Falcon используется в сочетании со шприцем Portex LOR, подключенным как человеко-компьютерный интерфейс через индивидуальный электронный последовательный интерфейс.При перемещении тактильного стилуса стрелка следует за экраном в 3D в реальном времени. Когда к поршню прикладывается давление большим пальцем руки оператора, это отображается на графической модели. По мере того, как игла продвигается через ткани, гаптическое устройство создает силы, чтобы воссоздать ощущение введения иглы через каждый слой ткани. Усилия при введении иглы основаны на записанных силах, измеренных во время клинического испытания, и этот подход, основанный на данных, является более точным, чем предыдущие симуляторы, которые использовали подход оценки пользователем для настройки сил.

Прототип эпидурального симулятора с трехмерной графикой и тактильным интерфейсом устройства

Новые аспекты нашего эпидурального симулятора включают стереографику, моделирование позвонков, гибкость позвоночника, вариации пациента, обратную связь по тактильной силе на основе измеренных данных введения иглы, изготовленный на заказ шприц интерфейс. Смоделированная игла может быть введена в любом положении позвоночника от T2 до L5 и направлении иглы от средней линии к парамедиане. Трехмерная графика позволяет в реальном времени крупным планом рассмотреть внутреннюю часть иглы во время введения.Виртуальный пациент может адаптироваться к различным формам тела, весу и росту, поскольку размер тела значительно влияет на силу введения. Все они уходят корнями в биомедицинскую инженерию, которая потенциально может улучшить многие клинические процедуры.

Применение подходов биомедицинской инженерии может помочь упростить многие клинические проблемы, как показано на эпидуральной процедуре.

В этой главе мы описали разработанные измерительные устройства, которые успешно регистрировали данные о результирующем давлении и глубине эпидуральных игл Туохи во время введения в модель свиньи.Эти данные очень полезны при разработке реалистичного высокоточного эпидурального симулятора. Мы стремимся измерить давление in vivo у акушерских пациентов с разными индексами массы тела и интегрировать эти данные с данными ультразвукового сканирования и МРТ. Мы уверены, что полученный эпидуральный симулятор, основанный на таких данных, будет более точно воспроизводить процедуру in vivo, поскольку он будет основан на конкретной информации о пациенте. В настоящее время такого симулятора не существует.

Общие преимущества применения методов биомедицинской инженерии в этом исследовании заключаются в том, что мы можем достичь высокой степени точности и усовершенствовать технологию для воспроизведения эпидуральной процедуры.Достигнув более высокого реализма и точности моделирования, эпидуралисты будут лучше обучены этой процедуре, что, в свою очередь, повысит безопасность пациентов за счет минимизации риска неудач и причинения вреда пациентам.

A Игла Туохи представляет собой полую иглу для подкожных инъекций с очень слегка изогнутым концом, подходящую для введения эпидуральных катетеров.

На конце иглы имеется кривая, предотвращающая образование корок (как показано на рисунке вверху слева), предназначенная для того, чтобы катетер, проходящий через просвет иглы, выходил латерально под углом 45 градусов.

В буквальном смысле эпидуральная игла — это просто игла, которую вводят в эпидуральное пространство. Чтобы обеспечить непрерывную эпидуральную анальгезию или анестезию, небольшой полый катетер можно продеть через эпидуральную иглу в эпидуральное пространство и оставить там, пока игла удаляется. Существует несколько типов эпидуральных игл, а также катетеров, но в современной практике в развитых странах для обеспечения стерильности используются одноразовые материалы.

Иглы для эпидуральной анестезии имеют изогнутый кончик для предотвращения прокола твердой мозговой оболочки.Но после случайной пункции твердой мозговой оболочки головная боль возникает у 85% пациентов, вызывая значительную периоперационную заболеваемость. ^[1] Однако, в случае непреднамеренной перфорации твердой мозговой оболочки, частоту возникновения головной боли можно снизить, идентифицируя эпидуральное пространство со скосом иглы, ориентированным параллельно продольным волокнам твердой мозговой оболочки, что ограничивает размер последующего разрыва твердой мозговой оболочки. ^[2]

Типы эпидуральных игл: ^[3]

Игла Кроуфорда
Игла Туохи
Игла Хастеда
Игла Вайса
Игла Sprotte Spezial
Другие иглы для эпидуральной анестезии: Другими менее популярными типами являются игла Вагнера (1957), игла Ченга (1958), игла Кроули (1968), игла Фолдса (1973) и игла Белла (1975) — все варианты иглы Дизайн Хубера с затупленным кончиком разной остроты.
Варианты, такие как игла Brace, вариант Crawford; эпидуральная игла Лутца (1963) с острием карандаша для одноразовой эпидуральной анестезии; игла Скотта (1985 г.), игла Туохи с втулкой Люэра; и игла Eldor (1993), разработанная для использования с комбинированной спинальной эпидуральной анестезией.

Хотя изобретателем этой иглы был дантист из Сиэтла Ральф Л. Хубер, она известна от имени Эдварда Бойса Туохи, анестезиолога из США 20 века, который впервые популяризировал ее в 1945 году.^[4]

↑ MacArthur, C; Льюис, М; Нокс, ЭГ (3 апреля 1993 г.). «Случайная пункция твердой мозговой оболочки у акушерских больных и отдаленные симптомы». BMJ . 306 (6882): 883–5. DOI: 10.1136 / bmj.306.6882.883. PMC 1677341. PMID 84
.
↑ Norris, MC; Leighton, BL; Дезимоун, Калифорния (май 1989 г.). «Направление скоса иглы и головная боль после случайной пункции твердой мозговой оболочки». Анестезиология . 70 (5): 729–31. DOI: 10.1097 / 00000542-198

↑ Фрёлих, Массачусетс; Катон, Д. (июль 2001 г.). «Пионеры в разработке эпидуральных игл». Анестезия и анальгезия . 93 (1): 215–20. DOI: 10.1097 / 00000539-200107000-00043. PMID 11429369.
↑ Любисич, JW (июль 2004 г.).»Ральф Л. Хубер, доктор медицинских наук: забытый изобретатель иглы Туохи». Журнал истории стоматологии . 52 (2): 75–9. PMID 15293720.

Когда люди думают о хирургической анестезии, они обычно думают об общей анестезии. Тем не менее, местная анестезия может блокировать чувствительность к меньшей области для хирургических или других медицинских процедур.При ортопедических операциях можно использовать как общую, так и местную анестезию, описание которых приводится ниже.

См. Хирургическую процедуру по полной замене тазобедренного сустава

Люди, которые курят, злоупотребляют алкоголем или имеют другие заболевания, подвергаются большему риску осложнений, связанных с анестезией. Пациентам, обеспокоенным индивидуальными рисками, следует поговорить со своим врачом.

Обычно общая анестезия вводится через иглу в вене руки пациента.Пациент теряет сознание — его часто называют «усыпляющим» — и он не чувствует боли. За пациентами, находящимися под общей анестезией, внимательно следят на предмет изменений артериального давления, частоты сердечных сокращений и дыхания.

См. Типы хирургии коленного сустава для лечения артрита

Иногда пациент может выбрать, будет ли он проходить во время операции под общей или местной анестезией, но часто этот выбор диктуется медицинскими потребностями процедуры.

объявление

Этот тип анестезии может использоваться вместо общей анестезии или в сочетании с ней.Существует два типа регионарной анестезии:

Спинальная и эпидуральная анестезия методов анестезии всей нижней половины тела. Анестезия проводится между позвонками и воздействует на спинной мозг. Спинальная анестезия вводится с помощью иглы и проникает в жидкость, окружающую спинной мозг. Эпидуральная анестезия вводится непрерывно через катетер во внешнюю область позвоночного канала, известную как эпидуральное пространство. Люди наиболее знакомы с эпидуральной анестезией, поскольку ее часто используют при родах.

Блокады периферических нервов нацелены на конкретную конечность, на которой работает хирург. Этот подход может остановить чувствительность корешков нервов, где нервы отходят от спинного мозга. Например, блокаду нерва можно ввести в поясничное сплетение — группу нервов, которые проходят через поясничный отдел позвоночника и обеспечивают чувствительность ноги — для замены бедра.

Блокады периферических нервов стали более распространенными в последние годы, поскольку медицинские технологии сделали их более точными и надежными.

Блокада периферического нерва может быть назначена перед операцией и использоваться в сочетании с общей анестезией. После операции в течение короткого времени можно использовать местную анестезию. Это позволяет пациенту выйти из наркоза и прийти в сознание без боли.

См. Решение об операции по замене плеча

объявление

После операции необходимо контролировать боль. Послеоперационная боль отличается от пациента к пациенту.Чтобы учесть эти вариации боли, пациентам больниц иногда дают возможность самостоятельно принимать обезболивающие. Пациент нажимает кнопку на насосе для обезболивания, управляемом пациентом (PCA), который затем вводит анальгезию через капельницу. Помпа запрограммирована на подачу доз, специфичных для пациента, поэтому риск передозировки отсутствует.

Спинальная и эпидуральная анестезия — это процедуры, при которых вводятся лекарства, обезболивающие части вашего тела и блокирующие боль.Их делают через уколы в позвоночник или вокруг него.

Интратекальная анестезия; Субарахноидальная анестезия; Эпидуральная

Врач, который делает вам эпидуральную или спинальную анестезию, называется анестезиологом.

Сначала очищается область спины, в которую вводится игла, специальным раствором. Эта область также может быть обезболена местным анестетиком.

Скорее всего, вы будете получать жидкости через внутривенную трубку (IV) в вену.Вы можете получить лекарство через капельницу, чтобы расслабиться.

Для эпидуральной анестезии:

Врач вводит лекарство непосредственно за пределы мешочка с жидкостью вокруг спинного мозга. Это называется эпидуральным пространством.
Лекарство ошеломляет или блокирует ощущения в определенной части вашего тела, так что вы либо чувствуете меньше боли, либо совсем не чувствуете боли в зависимости от процедуры. Лекарство начинает действовать примерно через 10-20 минут. Подходит для более длительных процедур. Женщинам во время родов часто проводят эпидуральную анестезию.
Маленькая трубка (катетер) часто остается на месте. Через катетер вы можете получить больше лекарства, чтобы облегчить боль во время или после процедуры.

Для позвоночника:

Врач вводит лекарство в жидкость вокруг спинного мозга. Обычно это делается только один раз, поэтому вам не нужно устанавливать катетер.
Лекарство начинает действовать сразу.

Во время процедуры проверяются ваш пульс, артериальное давление и уровень кислорода в крови.После процедуры у вас останется повязка в том месте, где была введена игла.

Спинальная и эпидуральная анестезия хорошо подходят для определенных процедур и не требуют помещения дыхательной трубки в дыхательное горло (трахею). Обычно люди приходят в себя гораздо быстрее. Иногда им приходится ждать, пока закончится действие анестетика, чтобы они могли ходить или помочиться.

Спинальная анестезия часто используется при операциях на половых органах, мочевыводящих путях или нижней части тела.

Эпидуральная анестезия часто применяется во время родов, а также при операциях на тазу и ногах.

Эпидуральная и спинальная анестезия часто применяется, когда:

Процедура или роды слишком болезненны без обезболивающих.
Процедура проводится на животе, ногах или ступнях.
Ваше тело может оставаться в удобном положении во время процедуры.
Вам нужно меньше системных лекарств и меньше «похмелья», чем от общей анестезии.

Спинальная и эпидуральная анестезия в целом безопасны. Спросите своего врача об этих возможных осложнениях:

Аллергическая реакция на применяемую анестезию
Кровотечение вокруг позвоночника (гематома)
Затрудненное мочеиспускание
Падение артериального давления
Инфекция в позвоночнике (менингит или абсцесс)
Повреждение нервов
Судороги (редко)
Сильная головная боль

Сообщите своему врачу:

Если вы беременны или можете быть беременными
Какие лекарства вы принимаете, в том числе лекарства, добавки , или травы, которые вы купили без рецепта.

За несколько дней до процедуры:

Сообщите своему врачу о любых аллергиях или заболеваниях, которые у вас есть, о том, какие лекарства вы принимаете, и какие анестезии или седативные средства у вас были ранее.
If your pro

Привет, меня зовут Ребекка Деккер. Я медсестра со степенью доктора философии и основатель организации Evidence Based Birth®. В этом видео мы поговорим об эпидуральной анестезии. Итак, в этом видео мы поговорим о том, что такое эпидуральная анестезия, и какие доказательства говорят о преимуществах и рисках эпидуральной анестезии во время родов.

Эпидуральную анестезию также иногда называют эпидуральной блокадой.Это когда катетер помещается в нижнюю часть спины в области прямо под концом спинного мозга. Эпидуральная анестезия может вызвать некоторую потерю чувствительности и онемение в нижней части тела, но роженица полностью бодрствует.

Сегодня более 60% рожениц в США страдают эпидуральной или спинной блокадой во время родов. Квалифицированный медицинский работник вводит вам эпидуральную анестезию, вводя небольшую иглу в спину, а поверх этой иглы находится небольшой катетер, представляющий собой небольшую пластиковую трубку.Игла используется для ввода маленькой пластиковой трубки в эпидуральное пространство на спине. Лекарства, вводимые через небольшую пластиковую трубку или катетер, могут помочь при боли во время родов. Через эту трубку также можно ввести больше лекарств или более сильных препаратов, если вам понадобится кесарево сечение, щипцы или вакуумная доставка.

Теперь, когда они вставляют пластиковую трубку в вашу спину, они удаляют иглу, так что в эпидуральное пространство остается тонкая пластиковая трубка. Для установки эпидуральной анестезии требуется около 10 минут, а для начала работы — от 10 до 15 минут.Сначала это не всегда работает хорошо, и иногда вам может потребоваться скорректировать лекарства, чтобы вы получили облегчение боли во время родов, которое вы ищете.

Спинальная блокада чем-то похожа на эпидуральную анестезию. Его вводят в виде инъекции в нижнюю часть спины, но при этом используют гораздо меньшую, более тонкую иглу и гораздо меньшую дозу лекарства. Лекарства вводятся в мешочек спинномозговой жидкости, который находится прямо под спинным мозгом у вас в спине, и это вызывает потерю чувствительности в нижней части тела.Спинальная блокада обычно проводится только один раз во время схваток, и она дает немедленное облегчение боли, но она эффективна только в течение часа или двух. Также можно использовать более сильные препараты для лечения позвоночника, чтобы блокировать все чувства во время кесарева сечения.

Вы также можете объединить эти два метода лечения в одно, что называется комбинированной спинально-эпидуральной блокадой или иногда сокращенно CSE. Используя этот метод, вы получаете преимущества обоих методов. Немедленное облегчение боли в позвоночнике, а затем вы получаете постоянное облегчение боли при помощи эпидуральной анестезии.Иногда в CSE можно использовать более низкие дозы лекарств, и именно это люди имеют в виду, когда имеют в виду эпидуральную анестезию при ходьбе: поскольку вы применяете более низкие дозы, вы можете сохранить некоторую подвижность.

Тем не менее, был Кокрановский обзор, в котором они объединили целый ряд исследований по CSE и традиционной эпидуральной анестезии, и они фактически не обнаружили разницы в том, насколько вы мобильны с эпидуральной анестезией по сравнению с CSE.

Слой свиной ткани

Толщина ткани (мм)

Глубина иглы (мм)

Сила введения (Н)

Кожа 0 Подкожно-жировая клетчатка

Надостная связка

Межостистая связка

Эпидуральное пространство

Эпидуральная анестезия, спинная анестезия и CSE имеют в значительной степени схожие преимущества и схожие побочные эффекты.Поскольку я говорю о побочных эффектах, они применимы ко всем этим методам. Основное преимущество эпидуральной анестезии во время родов состоит в том, что она считается наиболее эффективным средством обезболивания.

Был Кокрановский обзор, в котором рассматривались 38 различных исследований с почти 10 000 участников. В этих исследованиях они сравнивали людей, получавших эпидуральную анестезию, спинномозговую анестезию и КСЭ, с теми, кто либо не получал обезболивающих, либо получал инъекции в руку временных обезболивающих. Они обнаружили, что методы обезболивания эпидурального типа снижают боль в среднем примерно на три с половиной балла по шкале от 0 до 10, где ноль означает отсутствие боли, а 10 — наихудшую возможную боль.Эпидуральная анестезия оказалась эффективной, снизив ее примерно на три с половиной балла.

Обезболивающие эпидурального типа также более безопасны для ребенка по сравнению с введением обезболивающих через капельницу. Только два исследования, в которых приняли участие около 360 человек, сообщили об удовлетворенности эпидуральной анестезией, и они не обнаружили разницы в степени удовлетворенности между теми, кто проходил ее, и теми, кто ее не делал.

Еще одно преимущество эпидуральной анестезии во время родов, которое не упоминается в некоторых из этих исследований, но вы часто слышите от случая к случаю, заключается в том, что если кто-то действительно устал или истощен от родов, эпидуральная анестезия может помочь ему отдохнуть и расслабиться, а также немного поспать.