Medisch naaldmodel verbetert virtuele trainingsplatforms voor junior chirurgen

Een wiskundig model ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Bristol kan de nauwkeurigheid van het gebruik van medische naalden in chirurgische simulaties verbeteren. Het nieuwe model, dat een effect oplevert dat naar verluidt “zo veel mogelijk lijkt” op het toedienen van naalden in het echte leven, heeft het potentieel om de training voor jonge chirurgen te verbeteren.

Minimaal invasieve chirurgische procedures die worden uitgevoerd via naalden die door de huid worden geplaatst, worden gebruikt voor een breed scala aan medische toepassingen – waaronder weefselbiopsie, epidurale anesthesie, brachytherapie, neurochirurgie en diepe hersenstimulatie. Het succes van deze procedures is echter sterk afhankelijk van de nauwkeurige plaatsing van de naald. Onnauwkeurig inbrengen kan ernstige complicaties veroorzaken, zoals valse negatieven bij bijvoorbeeld een biopsie, of de accidentele vernietiging van gezond weefsel bij ablatieprocedures.

Om deze uitdagende operaties onder de knie te krijgen, kunnen junior chirurgen worden getraind met behulp van chirurgische simulatoren die visuele en haptische feedback geven. “Chirurgische simulatie vormt een integraal onderdeel van de moderne medische praktijk”, legt eerste auteur en werktuigbouwkundig ingenieur uit Athanasios Martsopoulos van de Bristol Robotica Laboratorium. “Het biedt een veilige omgeving voor chirurgen om in te trainen, maar ook een raamwerk voor het plannen, onderzoeken en beter begrijpen van chirurgische ingrepen.”

De sleutel tot dergelijke simulaties is echter het nauwkeurig modelleren van zachte weefsels en de flexibele medische naalden, evenals de interactiekrachten daartussen. In hun onderzoek ontwikkelden Martsopoulos en zijn collega's nieuwe modellen van flexibele medische naalden met behulp van technieken uit de continuümmechanica – de studie van de vervorming van en de transformatie van krachten door materialen die niet zijn gemodelleerd als een reeks afzonderlijke deeltjes, maar als een continue reeks. massa.

De onderzoekers melden dat de aanpak hen in staat stelde modelnaalden te ontwikkelen voor prostaatbiopsie en brachytherapie die zowel zeer nauwkeurig als rekenefficiënter zijn dan hun vorige tegenhangers. Deze laatste kwaliteit werd bereikt, legt het team uit, door de introductie van onnodige stappen in de modellering te verminderen.

"De rekenefficiëntie van de methoden, gecombineerd met hun nauwkeurigheid, maakt hun integratie in chirurgische simulatieomgevingen gericht op de opleiding van jonge chirurgen mogelijk", zegt Martsopoulos. “De voorgestelde algoritmen zijn direct beschikbaar voor integratie met dergelijke simulatieoplossingen en zijn bedoeld om hun visuele en haptische betrouwbaarheid te verbeteren.”

Nu hun eerste studie is voltooid, willen de onderzoekers nu hun nieuwe modellen van medische naalden combineren met computationeel efficiënte en nauwkeurige modellen van menselijk weefsel. Dit, zo legden ze uit, zal hen in staat stellen de dynamiek van virtuele chirurgische instrumenten te modelleren in een “volledig uitgeruste” chirurgische simulatie.

Biopsienaald maakt hersenchirurgie veiliger

“Toekomstige uitbreidingen van ons werk zullen ook de implementatie van het voorgestelde model mogelijk maken met behulp van de grafische verwerkingseenheid, met als doel een verdere verbetering van de rekenefficiëntie van het model”, voegen ze eraan toe.

Het team merkt op dat het model niet alleen helpt bij het opleiden van de chirurgen van de toekomst, maar ook potentieel heeft om de pre-operatieve planning van chirurgische ingrepen te verbeteren en te helpen bij de ontwikkeling van chirurgische robots.

Het onderzoek wordt beschreven in Wiskundige en computermodellering van dynamische systemen.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/medical-needle-model-improves-virtual-training-platforms-for-junior-surgeons/