Modelo de agulha médica melhora plataformas de treinamento virtual para cirurgiões juniores

Um modelo matemático desenvolvido por pesquisadores do Universidade de Bristol pode melhorar a precisão do uso de agulhas médicas em simulações cirúrgicas. O novo modelo, que produz um efeito considerado “tão semelhante quanto possível” ao fornecimento de agulhas na vida real, tem o potencial de melhorar o treinamento de cirurgiões juniores.

Os procedimentos cirúrgicos minimamente invasivos aplicados através de agulhas colocadas através da pele são utilizados para uma ampla gama de aplicações médicas – incluindo biópsia de tecidos, anestesia peridural, braquiterapia, neurocirurgia e estimulação cerebral profunda. O sucesso destes procedimentos, no entanto, é altamente dependente da colocação precisa da agulha. A inserção imprecisa tem o potencial de causar complicações graves, como falsos negativos numa biópsia, por exemplo, ou a destruição acidental de tecido saudável em procedimentos de ablação.

Para ajudar a dominar essas operações desafiadoras, os cirurgiões juniores podem ser treinados usando simuladores cirúrgicos que fornecem feedback visual e tátil. “A simulação cirúrgica constitui parte integrante das práticas médicas modernas”, explica o primeiro autor e engenheiro mecânico Athanasios Martsopoulos da Laboratório de Robótica Bristol. “Oferece um ambiente seguro para os cirurgiões treinarem, mas também uma estrutura para planejar, pesquisar e compreender melhor as intervenções cirúrgicas.”

A chave para tais simulações, no entanto, é a modelagem precisa dos tecidos moles e das agulhas médicas flexíveis, bem como as forças de interação entre eles. Em seu estudo, Martsopoulos e seus colegas desenvolveram novos modelos de agulhas médicas flexíveis usando técnicas da mecânica do contínuo – o estudo da deformação e da transformação de forças através de materiais que são modelados não como uma série de partículas discretas, mas como um conjunto contínuo. massa.

Os pesquisadores relatam que a abordagem lhes permitiu desenvolver modelos de agulhas para biópsia de próstata e braquiterapia que são altamente precisas e mais eficientes computacionalmente do que suas contrapartes anteriores. Esta última qualidade foi alcançada, explica a equipe, reduzindo a introdução de etapas desnecessárias na modelagem.

“A eficiência computacional dos métodos, aliada à sua precisão, permite sua integração em ambientes de simulação cirúrgica voltados para a formação de cirurgiões juniores”, afirma Martsopoulos. “Os algoritmos propostos estão prontamente disponíveis para integração com tais soluções de simulação e visam melhorar sua fidelidade visual e tátil.”

Com o estudo inicial concluído, os pesquisadores agora procuram combinar seus novos modelos de agulhas médicas com modelos computacionalmente eficientes e precisos de tecido humano. Isso, explicaram eles, permitirá modelar a dinâmica de instrumentos cirúrgicos virtuais em uma simulação cirúrgica “completa”.

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“Futuras extensões do nosso trabalho permitirão também a implementação do modelo proposto com o auxílio da unidade de processamento gráfico, visando melhorar ainda mais a eficiência computacional do modelo”, acrescentam.

Além de ajudar a treinar os cirurgiões do futuro, observa a equipe, o modelo também tem potencial para melhorar o planejamento pré-operatório de intervenções cirúrgicas e ajudar no desenvolvimento de robôs cirúrgicos.

O estudo é descrito em Modelagem Matemática e Computacional de Sistemas Dinâmicos.

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