Model igły medycznej ulepsza wirtualne platformy szkoleniowe dla młodszych chirurgów

Model matematyczny opracowany przez naukowców z Uniwersytet w Bristolu może poprawić dokładność użycia igły medycznej w symulacjach chirurgicznych. Nowy model, który daje efekt, o którym mówi się, że jest „jak najbardziej podobny” do podawania igły w prawdziwym życiu, może poprawić szkolenie młodszych chirurgów.

Minimalnie inwazyjne procedury chirurgiczne przeprowadzane za pomocą igieł wprowadzanych przez skórę są wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań medycznych – w tym w biopsji tkanek, znieczuleniu zewnątrzoponowym, brachyterapii, neurochirurgii i głębokiej stymulacji mózgu. Jednak powodzenie tych procedur w dużym stopniu zależy od dokładnego umieszczenia igły. Nieprecyzyjne wprowadzenie może potencjalnie spowodować poważne komplikacje, takie jak na przykład wyniki fałszywie ujemne w biopsji lub przypadkowe zniszczenie zdrowej tkanki podczas zabiegów ablacji.

Aby pomóc opanować te trudne operacje, młodsi chirurdzy mogą być szkoleni za pomocą symulatorów chirurgicznych, które zapewniają wizualną i dotykową informację zwrotną. „Symulacja chirurgiczna stanowi integralną część nowoczesnych praktyk medycznych” — wyjaśnia pierwszy autor i inżynier mechanik Atanazy Martsopoulos ukończenia Laboratorium Robotyki Bristol. „Oferuje bezpieczne środowisko do szkolenia chirurgów, ale także ramy do planowania, badania i lepszego zrozumienia interwencji chirurgicznych”.

Kluczem do takich symulacji jest jednak dokładne modelowanie tkanek miękkich i elastycznych igieł medycznych, a także sił interakcji między nimi. W swoich badaniach Martsopoulos i jego współpracownicy opracowali nowe modele elastycznych igieł medycznych przy użyciu technik mechaniki kontinuum – badania deformacji i transformacji sił w materiałach, które są modelowane nie jako seria oddzielnych cząstek, ale jako ciągła masa.

Naukowcy donoszą, że podejście to umożliwiło im opracowanie modelowych igieł do biopsji prostaty i brachyterapii, które są zarówno bardzo dokładne, jak i wydajniejsze obliczeniowo niż ich poprzednie odpowiedniki. Ta ostatnia jakość została osiągnięta, jak wyjaśnia zespół, poprzez ograniczenie wprowadzania zbędnych etapów modelowania.

„Wydajność obliczeniowa metod w połączeniu z ich dokładnością umożliwia ich integrację w środowiskach symulacji chirurgicznych, których celem jest szkolenie młodszych chirurgów” — mówi Martsopoulos. „Proponowane algorytmy są łatwo dostępne do integracji z takimi rozwiązaniami symulacyjnymi i mają na celu zwiększenie ich wierności wizualnej i dotykowej”.

Po zakończeniu wstępnych badań naukowcy chcą teraz połączyć swoje nowe modele igieł medycznych z wydajnymi obliczeniowo i dokładnymi modelami ludzkiej tkanki. To, jak wyjaśnili, pozwoli im modelować dynamikę wirtualnych narzędzi chirurgicznych w „w pełni funkcjonalnej” symulacji chirurgicznej.

Igła do biopsji sprawia, że ​​operacje mózgu są bezpieczniejsze

„Przyszłe rozszerzenia naszych prac pozwolą również na implementację proponowanego modelu za pomocą procesora graficznego, co ma na celu dalszą poprawę wydajności obliczeniowej modelu” – dodają.

Zespół zauważa, że ​​poza pomocą w szkoleniu chirurgów przyszłości model może również poprawić przedoperacyjne planowanie interwencji chirurgicznych i pomóc w opracowaniu robotów chirurgicznych.

Badanie opisano w Matematyczne i komputerowe modelowanie układów dynamicznych.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/medical-needle-model-improves-virtual-training-platforms-for-junior-surgeons/