Модель медицинской иглы улучшает виртуальные учебные платформы для младших хирургов

Математическая модель, разработанная учеными из Бристольского университета может повысить точность использования медицинских игл в хирургических симуляциях. Новая модель, которая производит эффект, который, как говорят, «максимально похож» на введение иглы в реальной жизни, может улучшить обучение младших хирургов.

Минимально инвазивные хирургические процедуры, выполняемые с помощью игл, введенных через кожу, используются для широкого спектра медицинских применений, включая биопсию тканей, эпидуральную анестезию, брахитерапию, нейрохирургию и глубокую стимуляцию мозга. Однако успех этих процедур во многом зависит от точного размещения иглы. Неточное введение может вызвать серьезные осложнения, такие как, например, ложноотрицательные результаты биопсии или случайное разрушение здоровой ткани при абляции.

Чтобы помочь освоить эти сложные операции, младших хирургов можно обучать с помощью хирургических симуляторов, обеспечивающих визуальную и тактильную обратную связь. «Хирургическое моделирование является неотъемлемой частью современной медицинской практики», — объясняет первый автор и инженер-механик. Афанасиос Марцопулос Бристольская лаборатория робототехники. «Он предлагает безопасную среду для обучения хирургов, а также основу для планирования, исследования и лучшего понимания хирургических вмешательств».

Однако ключом к такому моделированию является точное моделирование мягких тканей и гибких медицинских игл, а также сил взаимодействия между ними. В своем исследовании Мартсопулос и его коллеги разработали новые модели гибких медицинских игл, используя методы механики сплошных сред — изучение деформации и преобразования сил через материалы, которые моделируются не как ряд дискретных частиц, а как непрерывный процесс. масса.

Исследователи сообщают, что этот подход позволил им разработать модели игл для биопсии простаты и брахитерапии, которые обладают высокой точностью и большей вычислительной эффективностью, чем их предыдущие аналоги. Команда объясняет, что последнее качество было достигнуто за счет сокращения количества ненужных шагов в моделировании.

«Вычислительная эффективность методов в сочетании с их точностью позволяет интегрировать их в среду хирургического моделирования, предназначенную для обучения младших хирургов», — говорит Мартсопулос. «Предложенные алгоритмы легко доступны для интеграции с такими решениями для моделирования, и они направлены на повышение их визуальной и тактильной точности».

Завершив первоначальное исследование, исследователи теперь стремятся объединить свои новые модели медицинских игл с вычислительно эффективными и точными моделями тканей человека. Они объяснили, что это позволит им моделировать динамику виртуальных хирургических инструментов в «полнофункциональной» хирургической симуляции.

Игла для биопсии делает операции на головном мозге более безопасными

«Будущие расширения нашей работы также позволят реализовать предложенную модель с помощью графического процессора с целью дальнейшего повышения вычислительной эффективности модели», — добавляют они.

Команда отмечает, что помимо помощи в обучении хирургов будущего, модель также может улучшить предоперационное планирование хирургических вмешательств и помочь в разработке хирургических роботов.

Исследование описано в Математическое и компьютерное моделирование динамических систем.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/medical-needle-model-improves-virtual-training-platforms-for-junior-surgeons/