Lääketieteellinen neulamalli parantaa nuorempien kirurgien virtuaalisia koulutusalustoja

Tutkijoiden kehittämä matemaattinen malli University of Bristol voi parantaa lääketieteellisen neulan käytön tarkkuutta kirurgisissa simulaatioissa. Uusi malli, jonka sanotaan olevan "mahdollisimman samanlainen" kuin tosielämässä tapahtuva neulan antaminen, voi parantaa nuorten kirurgien koulutusta.

Minimaaliinvasiivisia kirurgisia toimenpiteitä, jotka kuljetetaan ihon läpi työnnetyillä neuloilla, käytetään monenlaisiin lääketieteellisiin sovelluksiin – mukaan lukien kudosbiopsia, epiduraalipuudutus, brakyterapia, neurokirurgia ja syväaivojen stimulaatio. Näiden toimenpiteiden onnistuminen riippuu kuitenkin suuresti neulan tarkasta sijoituksesta. Epätarkka asettaminen voi aiheuttaa vakavia komplikaatioita, kuten vääriä negatiivisia tuloksia biopsiassa, tai terveen kudoksen vahingossa tuhoutumista ablaatiotoimenpiteissä.

Näiden haastavien toimenpiteiden hallitsemiseksi nuoremmat kirurgit voidaan kouluttaa käyttämällä kirurgisia simulaattoreita, jotka tarjoavat visuaalista ja haptista palautetta. "Kirurginen simulointi on olennainen osa nykyaikaista lääketieteellistä käytäntöä", selittää ensimmäinen kirjoittaja ja koneinsinööri Athanasios Martsopoulos että Bristolin robotiikkalaboratorio. "Se tarjoaa kirurgille turvallisen koulutusympäristön, mutta myös puitteet kirurgisten toimenpiteiden suunnittelulle, tutkimukselle ja ymmärtämiselle."

Tällaisten simulaatioiden avain on kuitenkin pehmytkudosten ja joustavien lääketieteellisten neulojen tarkka mallintaminen sekä niiden väliset vuorovaikutusvoimat. Martsopoulos ja hänen kollegansa kehittivät tutkimuksessaan uusia malleja joustavista lääketieteellisistä neuloista käyttämällä jatkumomekaniikan tekniikoita – tutkimalla sellaisten materiaalien muodonmuutoksia ja voimien muuntamista, joita ei mallinneta sarjana erillisiä hiukkasia vaan jatkuvana. massa.

Tutkijat raportoivat, että lähestymistapa antoi heille mahdollisuuden kehittää eturauhasen biopsian ja brakyterapian mallineuloja, jotka ovat sekä erittäin tarkkoja että laskennallisesti tehokkaampia kuin aiemmat kollegansa. Jälkimmäinen laatu saavutettiin, tiimi selittää, karsimalla tarpeettomia vaiheita mallintamiseen.

"Menetelmien laskennallinen tehokkuus yhdistettynä tarkkuuteen mahdollistaa niiden integroinnin nuorempien kirurgien koulutukseen tarkoitettuihin kirurgisiin simulaatioympäristöihin", Martsopoulos sanoo. "Ehdotetut algoritmit ovat helposti saatavilla integroitaviksi tällaisten simulointiratkaisujen kanssa ja niillä pyritään parantamaan niiden visuaalista ja haptista tarkkuutta."

Ensimmäisen tutkimuksensa valmistuttua tutkijat pyrkivät nyt yhdistämään uudet lääketieteellisten neulojen mallit laskennallisesti tehokkaisiin ja tarkkoihin ihmiskudosmalleihin. He selittivät, että tämä antaa heille mahdollisuuden mallintaa virtuaalisten kirurgisten instrumenttien dynamiikkaa "täysin varustellussa" kirurgisessa simulaatiossa.

Biopsian neula tekee aivoleikkauksesta turvallisempaa

"Tulevat työmme laajennukset mahdollistavat myös ehdotetun mallin toteuttamisen grafiikankäsittely-yksikön avulla, mikä tähtää mallin laskentatehokkuuden edelleen parantamiseen", he lisäävät.

Sen lisäksi, että malli auttaa kouluttamaan tulevaisuuden kirurgeja, tiimi toteaa, että mallilla on myös potentiaalia parantaa kirurgisten toimenpiteiden ennen leikkausta suunnittelua ja auttaa kirurgisten robottien kehittämisessä.

Tutkimus on kuvattu kohdassa Dynaamisten järjestelmien matemaattinen ja tietokonemallinnus.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/medical-needle-model-improves-virtual-training-platforms-for-junior-surgeons/