Разработка и тестирование манекена головы новорождённого с анатомически точными верхними дыхательными путями для испытаний респираторного оборудования и обучения медицинского персонала

Актуальность исследования обусловлена отсутствием в Российской Федерации недорогих и реалистичных моделей головы новорождённых для тестирования неинвазивного респираторного оборудования и обучения медицинского персонала. Большинство из доступных на рынке манекенов обладают либо недостаточной анатомической точностью и невозможностью проведения измерений, либо крайне высокой ценой. Цель исследования: разработка и тестирование манекена головы новорождённого с анатомически точными верхними дыхательными путями для испытаний респираторного оборудования и обучения медицинского персонала. Материалы и методы. Исследование основано на использовании обезличенных данных компьютерной томографии новорождённых без патологий, полученных в государственном бюджетном учреждении здравоохранения Свердловской области «Екатеринбургский клинический перинатальный центр». На основе данных создана 3D-модель головы с реалистичными дыхательными путями, воспроизводящая анатомические особенности. Материалы включали PLA-пластик и двухкомпонентный силикон. Испытания проводились с использованием аппарата СРАР Infant Flow и высокоточных измерительных приборов. Период исследования включал разработку, изготовление и тестирование модели на протяжении 12 мес. Результаты. Разработанная модель головы продемонстрировала высокую точность воспроизведения давления в дыхательных путях. Ультрамягкий силикон позволил идентифицировать зоны повышенного давления на коже, что делает модель полезной для обучения персонала. Практическая значимость заключалась в тестировании и настройке респираторного оборудования, а также обучении медицинского персонала в условиях, близких к клиническим. Заключение. Разработанный манекен головы новорождённого доказал свою эффективность как инструмент для тестирования оборудования и обучения персонала. Однако требуется дальнейшая оценка долговечности модели и её адаптация для работы с различными типами респираторных систем, а также последующее внедрение дополнительных электронных измерительных модулей для расширения функционала.

1. Newnam K. M., McGrath J. M., Estes T., Jallo N., Salyer J., Bass W. T. An integrative review of skin breakdown in the preterm infant associated with nasal continuous positive airway pressure // Journal of Obstetric, Gynecologic, and Neonatal Nursing. 2013. Vol. 42, no. 5. P. 508–516. doi: 10.1111/1552-6909.12233.

2. Boyar V. Pressure Injuries of the Nose and Columella in Preterm Neonates Receiving Noninvasive Ventilation via a Specialized Nasal Cannula: A Retrospective Comparison Cohort Study // Journal of Wound, Ostomy and Continence Nursing. 2020. Vol. 47, no. 2. P. 111–116. doi: 10.1097/WON.0000000000000616.

3. Naha N., Pournami F., Prabhakar J., Jain N. Nasal Injury with Continuous Positive Airway Pressure: Need for “Privileging” Nursing Staff // Indian Journal of Pediatrics. 2019. Vol. 86, no. 7. P. 595–598. doi: 10.1007/s12098-019-02960-1.

4. McCoskey L. Nursing Care Guidelines for prevention of nasal breakdown in neonates receiving nasal CPAP // Advances in Neonatal Care. 2008. Vol. 8, no. 2. P. 116–124. doi: 10.1097/01.ANC.0000317260.99072.ae.

5. Chae S., Shon S. Effectiveness of simulation-based interprofessional education on teamwork and communication skills in neonatal resuscitation // BMC Medical Education. 2024. Vol. 24, no. 1. P. 602. doi: 10.1186/s12909-024-05581-1.

6. Yousef N., Moreau R., Soghier L. Simulation in neonatal care: towards a change in traditional training? // European Journal of Pediatrics. 2022. Vol. 181, no. 4. P. 1429–1436. doi: 10.1007/s00431-022-04373-3.

7. MacKinnon K., Marcellus L., Rivers J., Gordon C., Ryan M., Butcher D. Student and educator experiences of maternal-child simulation-based learning: a systematic review of qualitative evidence protocol // JBI Database of Systematic Reviews and Implementation Reports. 2015. Vol. 13, no. 1. P. 14–26. doi: 10.11124/jbisrir-2015-1694.

8. Шестак Е. В. Респираторные нарушения у новорождённых детей: новые технологии ранней диагностики, лечения и профилактики локальных осложнений: специальность 3.1.21. «Педиатрия». Екатеринбург, 2025. 276 с.

9. Патент 2852232 Рос. Федерация: МПК G09B 23/28 Симуляционная модель головы новорожденного и способ изготовления для проведения испытаний неинвазивной респираторной поддержки и обучения медицинских специалистов работе с дыхательной аппаратурой / Шестак Е. В., Макаров В. С., Старков В. Ю.; заяв. и пат. ФГБОУ ВО УГМУ Минздрава России. № 2024139057; заявл. 23.12.2024; опубл. 05.12.2025. Бюл. № 34.

10. Buser T. J., Boyd O. F., Cortés Á., Donatelli C. M., Kolmann M. A., Luparell J. L., Pfeiffenberger J. A., Sidlauskas B. L., Summers A. P. The Natural Historian's Guide to the CT Galaxy: Step-by-Step Instructions for Preparing and Analyzing Computed Tomographic (CT) Data Using Cross-Platform, Open Access Software // Integrative Organismal Biology. 2020. Vol. 2, no. 1. P. obaa009. doi: 10.1093/iob/obaa009.

11. Sander I. M., McGoldrick M. T., Helms M. N., Betts A., van Avermaete A., Owers E., Doney E., Liepert T., Niebur G., Liepert D., Leevy W. M. Three-dimensional printing of X-ray computed tomography datasets with multiple materials using open-source data processing // Anatomical Sciences Education. 2017. Vol. 10, no. 4. P. 383–391. doi: 10.1002/ase.1682.

12. Weatherall A. D., Rogerson M. D., Quayle M. R., Cooper M. G., McMenamin P. G., Adams J. W. A Novel 3-Dimensional Printing Fabrication Approach for the Production of Pediatric Airway Models // Anesthesia and Analgesia. 2021. Vol. 133, no. 5. P. 1251–1259. doi: 10.1213/ANE.0000000000005260.

13. Kavanagh K. R., Cote V., Tsui Y., Kudernatsch S., Peterson D. R., Valdez T. A. Pediatric laryngeal simulator using 3D printed models: A novel technique // Laryngoscope. 2017. Vol. 127, no. 4. P. E132–E137. doi: 10.1002/lary.26326.

14. Eu D., Daly M. J., Taboni S., Sahovaler A., Gilbank A. N., Irish J. C. Evaluation of a 3D Printed Silicone Oral Cavity Cancer Model for Surgical Simulations // Journal of Personalized Medicine. 2024. Vol. 14, no. 5. P. 450. doi: 10.3390/jpm14050450.

15. Dundek M. L., Ng E. K., Brazil A. M., DiBlasi R. M., Poli J. A., Burke T. F. Evaluation of a Bubble CPAP System for Low Resource Settings // Respiratore Care. 2021. Vol. 66, no. 10. P. 1572–1581. doi: 10.4187/respcare.08948.

16. Kamath A. A., Kamath M. J., Ekici S., Stans A. S., Colby C. E., Matsumoto J. M., Wylam M. E. Workflow to develop 3D designed personalized neonatal CPAP masks using iPhone structured light facial scanning // 3D Print Med. 2022. Vol. 8, no. 1. P. 23. doi: 10.1186/s41205-022-00155-7.

17. Neonatal CPAP Mask Biomedical Engineering Senior Design Project 2022 // University of Rochester. URL: https://www.hajim.rochester.edu/senior-design-day/neonatalcpap-adaptor/.