โมเดลเข็มทางการแพทย์ช่วยปรับปรุงแพลตฟอร์มการฝึกอบรมเสมือนจริงสำหรับศัลยแพทย์รุ่นเยาว์

โมเดลเข็มทางการแพทย์ช่วยปรับปรุงแพลตฟอร์มการฝึกอบรมเสมือนจริงสำหรับศัลยแพทย์รุ่นเยาว์

ประทับเวลา: 2 มีนาคม 2023 4:50 น

การจำลองเข็มทางการแพทย์
การสร้างแบบจำลองที่แม่นยำ ภาพแสดงการจำลองเข็มทางการแพทย์ (เอื้อเฟื้อโดย: อธานาซิออส มาร์ตโซปูลอส)

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่พัฒนาโดยนักวิจัยที่ มหาวิทยาลัย Bristol สามารถปรับปรุงความแม่นยำของการใช้เข็มทางการแพทย์ในการจำลองการผ่าตัด โมเดลใหม่ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่ “คล้ายกันมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้” กับการจ่ายเข็มในชีวิตจริง มีศักยภาพที่จะปรับปรุงการฝึกอบรมสำหรับศัลยแพทย์รุ่นเยาว์

ขั้นตอนการผ่าตัดที่มีการบุกรุกน้อยที่สุดที่ส่งผ่านเข็มที่แทงผ่านผิวหนังนั้นถูกนำมาใช้เพื่อการใช้งานทางการแพทย์ที่หลากหลาย รวมถึงการตรวจชิ้นเนื้อเนื้อเยื่อ การดมยาสลบในช่องท้อง การบำบัดด้วยการฝังแร่ การผ่าตัดทางระบบประสาท และการกระตุ้นสมองส่วนลึก อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จของขั้นตอนเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการวางเข็มที่แม่นยำเป็นอย่างมาก การใส่ที่ไม่แม่นยำอาจทำให้เกิดโรคแทรกซ้อนร้ายแรงได้ เช่น ผลลบลวงในการตัดชิ้นเนื้อ หรือการทำลายเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีโดยไม่ได้ตั้งใจในขั้นตอนการระเหย

เพื่อช่วยให้เชี่ยวชาญการผ่าตัดที่ท้าทายเหล่านี้ ศัลยแพทย์รุ่นเยาว์สามารถได้รับการฝึกอบรมโดยใช้เครื่องจำลองการผ่าตัดที่ให้การตอบสนองด้วยภาพและการสัมผัส “การจำลองการผ่าตัดถือเป็นส่วนสำคัญของการปฏิบัติทางการแพทย์สมัยใหม่” ผู้เขียนคนแรกและวิศวกรเครื่องกลอธิบาย อตานาซิออส มาร์ทโซปูลอส ของ ห้องปฏิบัติการวิทยาการหุ่นยนต์บริสตอล. “มันมีสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยสำหรับศัลยแพทย์ในการฝึกอบรม แต่ยังเป็นกรอบในการวางแผน การวิจัย และทำความเข้าใจวิธีการผ่าตัดได้ดีขึ้น”

อย่างไรก็ตาม กุญแจสำคัญในการจำลองดังกล่าวคือการสร้างแบบจำลองเนื้อเยื่ออ่อนและเข็มทางการแพทย์ที่ยืดหยุ่นได้อย่างแม่นยำ รวมถึงแรงปฏิกิริยาระหว่างสิ่งเหล่านั้น ในการศึกษา Martsopoulos และเพื่อนร่วมงานของเขาได้พัฒนารูปแบบใหม่ของเข็มทางการแพทย์ที่ยืดหยุ่นได้โดยใช้เทคนิคจากกลศาสตร์ต่อเนื่อง ซึ่งเป็นการศึกษาการเสียรูปและการเปลี่ยนแปลงของแรงผ่านวัสดุที่ไม่ได้จำลองแบบเป็นชุดของอนุภาคที่แยกจากกัน แต่เป็นชุดที่ต่อเนื่องกัน มวล.

นักวิจัยรายงานว่าแนวทางดังกล่าวช่วยให้พวกเขาสามารถพัฒนาเข็มจำลองสำหรับการตรวจชิ้นเนื้อต่อมลูกหมากและการฝังแร่ที่มีความแม่นยำสูงและมีประสิทธิภาพในการคำนวณมากกว่าเข็มแบบเดิม ทีมงานอธิบายให้บรรลุถึงคุณภาพหลัง โดยการลดขั้นตอนที่ไม่จำเป็นในการสร้างแบบจำลองลง

“ประสิทธิภาพในการคำนวณของวิธีการต่างๆ ผสมผสานกับความแม่นยำ ช่วยให้สามารถบูรณาการเข้ากับสภาพแวดล้อมการจำลองการผ่าตัดที่มุ่งเป้าไปที่การฝึกอบรมศัลยแพทย์รุ่นเยาว์” Martsopoulos กล่าว “อัลกอริธึมที่นำเสนอพร้อมสำหรับการบูรณาการกับโซลูชันการจำลองดังกล่าว และมีเป้าหมายที่จะปรับปรุงความเที่ยงตรงของภาพและการสัมผัส”

เมื่อการศึกษาเบื้องต้นเสร็จสิ้นแล้ว นักวิจัยกำลังมองหาที่จะรวมเข็มทางการแพทย์รุ่นใหม่เข้ากับแบบจำลองเนื้อเยื่อของมนุษย์ที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำในการคำนวณ พวกเขาอธิบายว่าสิ่งนี้จะช่วยให้พวกเขาจำลองไดนามิกของเครื่องมือผ่าตัดเสมือนจริงในการจำลองการผ่าตัดที่ "มีคุณสมบัติครบถ้วน"

“การขยายงานของเราในอนาคตจะช่วยให้สามารถนำแบบจำลองที่นำเสนอไปใช้ได้ด้วยความช่วยเหลือของหน่วยประมวลผลกราฟิก โดยมีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการคำนวณของแบบจำลองต่อไป” พวกเขากล่าวเสริม

นอกจากจะช่วยฝึกอบรมศัลยแพทย์แห่งอนาคตแล้ว ทีมงานยังตั้งข้อสังเกตว่า โมเดลนี้ยังมีศักยภาพในการปรับปรุงการวางแผนก่อนการผ่าตัดสำหรับการแทรกแซงการผ่าตัด และช่วยในการพัฒนาหุ่นยนต์ผ่าตัดอีกด้วย

การศึกษาได้อธิบายไว้ใน การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และคอมพิวเตอร์ของระบบไดนามิก.

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์