Meditsiinilise nõela mudel täiustab nooremkirurgide virtuaalseid koolitusplatvorme

Teadlaste poolt välja töötatud matemaatiline mudel University of Bristol võib parandada meditsiinilise nõela kasutamise täpsust kirurgilistes simulatsioonides. Uus mudel, mille efekt on väidetavalt "võimalikult sarnane" tegelikule nõela manustamisele, võib parandada nooremkirurgide koolitust.

Minimaalselt invasiivseid kirurgilisi protseduure, mis viiakse läbi läbi naha asetatud nõelte, kasutatakse paljudes meditsiinilistes rakendustes, sealhulgas koebiopsia, epiduraalanesteesia, brahhüteraapia, neurokirurgia ja aju sügava stimulatsiooni jaoks. Nende protseduuride edukus sõltub aga suuresti nõela täpsest asetamisest. Ebatäpne sisestamine võib põhjustada tõsiseid tüsistusi, näiteks valenegatiivseid tulemusi biopsias või tervete kudede juhuslikku hävimist ablatsiooniprotseduuride käigus.

Nende keerukate operatsioonide läbiviimiseks saab nooremkirurge koolitada, kasutades visuaalset ja haptilist tagasisidet pakkuvaid kirurgilisi simulaatoreid. "Kirurgiline simulatsioon on tänapäevase meditsiinipraktika lahutamatu osa," selgitab esimene autor ja mehaanikainsener Athanasios Martsopoulos Euroopa Bristoli robootikalabor. "See pakub ohutut keskkonda kirurgidele koolitamiseks, aga ka raamistikku kirurgiliste sekkumiste planeerimiseks, uurimiseks ja paremaks mõistmiseks."

Selliste simulatsioonide võti on aga pehmete kudede ja paindlike meditsiiniliste nõelte täpne modelleerimine ning nendevahelised vastasmõjud. Martsopoulos ja tema kolleegid töötasid oma uuringus välja uusi paindlike meditsiiniliste nõelte mudeleid, kasutades kontiinummehaanika tehnikaid – materjalide deformatsiooni ja jõudude muundumist nende kaudu, mida modelleeritakse mitte diskreetsete osakeste seeriana, vaid pidevana. mass.

Teadlased teatavad, et see lähenemisviis võimaldas neil välja töötada eesnäärme biopsia ja brahhüteraapia mudelnõelad, mis on nii väga täpsed kui ka arvutuslikult tõhusamad kui nende eelmised kolleegid. Viimane kvaliteet saavutati, selgitab meeskond, vähendades modelleerimisel mittevajalikke samme.

"Meetodite arvutuslik efektiivsus koos nende täpsusega võimaldab neid integreerida nooremkirurgide koolitamisele suunatud kirurgiliste simulatsioonikeskkondadega," ütleb Martsopoulos. "Kavandatud algoritmid on selliste simulatsioonilahendustega integreerimiseks hõlpsasti saadaval ja nende eesmärk on parandada nende visuaalset ja haptilist täpsust."

Pärast esialgse uuringu lõpuleviimist soovivad teadlased nüüd ühendada oma uued meditsiiniliste nõelte mudelid inimkoe arvutuslikult tõhusate ja täpsete mudelitega. Nad selgitasid, et see võimaldab neil modelleerida virtuaalsete kirurgiliste instrumentide dünaamikat "täielikult varustatud" kirurgilise simulatsiooni abil.

Biopsianõel muudab ajuoperatsiooni ohutumaks

"Meie töö tulevased laiendused võimaldavad ka pakutud mudelit graafikaprotsessori abil realiseerida, eesmärgiga mudeli arvutuslikku efektiivsust veelgi parandada," lisavad nad.

Meeskond märgib, et lisaks tulevikukirurgide koolitamisele on mudelil potentsiaali parandada ka kirurgiliste sekkumiste operatsioonieelset planeerimist ja aidata kaasa kirurgiliste robotite väljatöötamisele.

Uuringut kirjeldatakse artiklis Dünaamiliste süsteemide matemaatiline ja arvutimodelleerimine.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/medical-needle-model-improves-virtual-training-platforms-for-junior-surgeons/