Il modello di ago medico migliora le piattaforme di formazione virtuale per i giovani chirurghi

Un modello matematico sviluppato dai ricercatori del Università di Bristol può migliorare l'accuratezza dell'uso dell'ago medico nelle simulazioni chirurgiche. Il nuovo modello, che produce un effetto definito "il più simile possibile" all'erogazione dell'ago nella vita reale, ha il potenziale per migliorare la formazione dei giovani chirurghi.

Le procedure chirurgiche minimamente invasive erogate tramite aghi inseriti attraverso la pelle sono impiegate per un'ampia gamma di applicazioni mediche, tra cui biopsia tissutale, anestesia epidurale, brachiterapia, neurochirurgia e stimolazione cerebrale profonda. Il successo di queste procedure, tuttavia, dipende fortemente dal posizionamento accurato dell'ago. Un inserimento impreciso può potenzialmente causare gravi complicazioni, come falsi negativi in ​​una biopsia, per esempio, o la distruzione accidentale di tessuto sano nelle procedure di ablazione.

Per aiutare a padroneggiare queste operazioni impegnative, i giovani chirurghi possono essere addestrati utilizzando simulatori chirurgici che forniscono un feedback visivo e tattile. "La simulazione chirurgica costituisce parte integrante delle pratiche mediche moderne", spiega il primo autore e ingegnere meccanico Athanasios Martsopoulos della Laboratorio di robotica di Bristol. "Offre un ambiente sicuro per la formazione dei chirurghi, ma anche un quadro per la pianificazione, la ricerca e una migliore comprensione degli interventi chirurgici".

La chiave di tali simulazioni, tuttavia, è la modellazione accurata dei tessuti molli e degli aghi medicali flessibili, nonché delle forze di interazione tra di essi. Nel loro studio, Martsopoulos e i suoi colleghi hanno sviluppato nuovi modelli di aghi medicali flessibili utilizzando tecniche della meccanica del continuo - lo studio della deformazione e della trasformazione delle forze attraverso materiali che sono modellati non come una serie di particelle discrete ma come un continuo massa.

I ricercatori riferiscono che l'approccio ha permesso loro di sviluppare aghi modello per la biopsia prostatica e la brachiterapia che sono sia altamente accurati che più efficienti dal punto di vista computazionale rispetto alle loro controparti precedenti. Quest'ultima qualità è stata ottenuta, spiega il team, riducendo l'introduzione di passaggi non necessari nella modellazione.

"L'efficienza computazionale dei metodi, unita alla loro accuratezza, consente la loro integrazione in ambienti di simulazione chirurgica finalizzati alla formazione di giovani chirurghi", afferma Martsopoulos. "Gli algoritmi proposti sono prontamente disponibili per l'integrazione con tali soluzioni di simulazione e mirano a migliorare la loro fedeltà visiva e tattile".

Con il loro studio iniziale completato, i ricercatori stanno ora cercando di combinare i loro nuovi modelli di aghi medici con modelli computazionalmente efficienti e accurati di tessuto umano. Questo, hanno spiegato, consentirà loro di modellare la dinamica degli strumenti chirurgici virtuali in una simulazione chirurgica "completa".

L'ago per biopsia rende più sicura la chirurgia cerebrale

"Le future estensioni del nostro lavoro consentiranno anche l'implementazione del modello proposto con l'ausilio dell'unità di elaborazione grafica, con l'obiettivo di migliorare ulteriormente l'efficienza computazionale del modello", aggiungono.

Oltre ad aiutare a formare i chirurghi del futuro, osserva il team, il modello ha anche il potenziale per migliorare la pianificazione preoperatoria degli interventi chirurgici e aiutare nello sviluppo di robot chirurgici.

Lo studio è descritto in Modellazione matematica e computerizzata di sistemi dinamici.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/medical-needle-model-improves-virtual-training-platforms-for-junior-surgeons/