Το μοντέλο ιατρικής βελόνας βελτιώνει τις εικονικές πλατφόρμες εκπαίδευσης για κατώτερους χειρουργούς

Ένα μαθηματικό μοντέλο που αναπτύχθηκε από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ μπορεί να βελτιώσει την ακρίβεια της χρήσης ιατρικής βελόνας σε χειρουργικές προσομοιώσεις. Το νέο μοντέλο, το οποίο παράγει ένα αποτέλεσμα που λέγεται ότι είναι «όσο το δυνατόν παρόμοιο» με την πραγματική παράδοση με βελόνα, έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει την εκπαίδευση για κατώτερους χειρουργούς.

Οι ελάχιστα επεμβατικές χειρουργικές επεμβάσεις που χορηγούνται μέσω βελόνων που τοποθετούνται μέσω του δέρματος χρησιμοποιούνται για ένα ευρύ φάσμα ιατρικών εφαρμογών - συμπεριλαμβανομένης της βιοψίας ιστού, της επισκληρίδιου αναισθησίας, της βραχυθεραπείας, της νευροχειρουργικής και της εν τω βάθει διέγερσης του εγκεφάλου. Η επιτυχία αυτών των διαδικασιών, ωστόσο, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ακριβή τοποθέτηση της βελόνας. Η ανακριβής εισαγωγή έχει τη δυνατότητα να προκαλέσει σοβαρές επιπλοκές, όπως ψευδώς αρνητικά σε μια βιοψία, για παράδειγμα, ή την τυχαία καταστροφή υγιούς ιστού σε διαδικασίες αφαίρεσης.

Για να βοηθήσουν στην κυριαρχία αυτών των απαιτητικών επεμβάσεων, οι κατώτεροι χειρουργοί μπορούν να εκπαιδευτούν χρησιμοποιώντας χειρουργικούς προσομοιωτές που παρέχουν οπτική και απτική ανατροφοδότηση. «Η χειρουργική προσομοίωση αποτελεί αναπόσπαστο μέρος των σύγχρονων ιατρικών πρακτικών», εξηγεί ο πρώτος συγγραφέας και μηχανολόγος μηχανικός Αθανάσιος Μαρτσόπουλος του Εργαστήριο Ρομποτικής Μπρίστολ. «Προσφέρει ένα ασφαλές περιβάλλον για την εκπαίδευση των χειρουργών, αλλά και ένα πλαίσιο για σχεδιασμό, έρευνα και καλύτερη κατανόηση των χειρουργικών επεμβάσεων».

Κλειδί σε τέτοιες προσομοιώσεις, ωστόσο, είναι η ακριβής μοντελοποίηση των μαλακών ιστών και των εύκαμπτων ιατρικών βελόνων, καθώς και οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ τους. Στη μελέτη τους, ο Μαρτσόπουλος και οι συνεργάτες του ανέπτυξαν νέα μοντέλα εύκαμπτων ιατρικών βελόνων χρησιμοποιώντας τεχνικές από τη μηχανική συνεχούς – τη μελέτη της παραμόρφωσης και του μετασχηματισμού των δυνάμεων μέσω υλικών που μοντελοποιούνται όχι ως μια σειρά από διακριτά σωματίδια αλλά ως συνεχείς μάζα.

Οι ερευνητές αναφέρουν ότι η προσέγγιση τους επέτρεψε να αναπτύξουν μοντέλα βελόνων για βιοψία προστάτη και βραχυθεραπεία που είναι και πολύ ακριβή και πιο υπολογιστικά αποδοτικά από τις προηγούμενες αντίστοιχές τους. Η τελευταία ποιότητα επιτεύχθηκε, εξηγεί η ομάδα, με τη μείωση της εισαγωγής περιττών βημάτων στη μοντελοποίηση.

«Η υπολογιστική αποτελεσματικότητα των μεθόδων, σε συνδυασμό με την ακρίβειά τους, επιτρέπει την ενσωμάτωσή τους σε περιβάλλοντα χειρουργικής προσομοίωσης που στοχεύουν στην εκπαίδευση κατώτερων χειρουργών», λέει ο Μαρτσόπουλος. «Οι προτεινόμενοι αλγόριθμοι είναι άμεσα διαθέσιμοι για ενσωμάτωση με τέτοιες λύσεις προσομοίωσης και στοχεύουν στη βελτίωση της οπτικής και απτικής πιστότητάς τους».

Με την ολοκλήρωση της αρχικής τους μελέτης, οι ερευνητές προσπαθούν τώρα να συνδυάσουν τα νέα μοντέλα ιατρικών βελόνων τους με υπολογιστικά αποδοτικά και ακριβή μοντέλα ανθρώπινου ιστού. Αυτό, εξήγησαν, θα τους επιτρέψει να μοντελοποιήσουν τη δυναμική των εικονικών χειρουργικών εργαλείων σε μια χειρουργική προσομοίωση «πλήρως δυνατοτήτων».

Η βελόνα βιοψίας καθιστά ασφαλέστερη τη χειρουργική επέμβαση στον εγκέφαλο

«Μελλοντικές επεκτάσεις της δουλειάς μας θα επιτρέψουν επίσης την υλοποίηση του προτεινόμενου μοντέλου με τη βοήθεια της μονάδας επεξεργασίας γραφικών, με στόχο την περαιτέρω βελτίωση της υπολογιστικής απόδοσης του μοντέλου», προσθέτουν.

Εκτός από τη βοήθεια στην εκπαίδευση των χειρουργών του μέλλοντος, σημειώνει η ομάδα, το μοντέλο έχει επίσης τη δυνατότητα να βελτιώσει τον προεγχειρητικό σχεδιασμό των χειρουργικών επεμβάσεων και να βοηθήσει στην ανάπτυξη χειρουργικών ρομπότ.

Η μελέτη περιγράφεται στο Μαθηματική και Υπολογιστική Μοντελοποίηση Δυναμικών Συστημάτων.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/medical-needle-model-improves-virtual-training-platforms-for-junior-surgeons/