Модель медичної голки покращує віртуальні навчальні платформи для молодших хірургів

Математична модель, розроблена дослідниками з Брістольського університету може підвищити точність використання медичної голки в хірургічному моделюванні. Нова модель, яка створює ефект, який, як кажуть, «найбільш схожий» на реальне введення голки, має потенціал для покращення підготовки молодших хірургів.

Мінімально інвазивні хірургічні процедури, які виконуються за допомогою голок, введених через шкіру, використовуються для широкого спектру медичних застосувань, включаючи біопсію тканин, епідуральну анестезію, брахітерапію, нейрохірургію та глибоку стимуляцію мозку. Однак успіх цих процедур значною мірою залежить від точного розміщення голки. Неточне введення може спричинити серйозні ускладнення, наприклад, хибно негативні результати біопсії або випадкове руйнування здорової тканини під час процедур абляції.

Щоб допомогти освоїти ці складні операції, молодших хірургів можна навчати за допомогою хірургічних тренажерів, які забезпечують візуальний і тактильний зворотний зв’язок. «Хірургічне моделювання є невід’ємною частиною сучасної медичної практики», — пояснює перший автор та інженер-механік Афанасіос Марцопулос в Брістольська лабораторія робототехніки. «Це пропонує безпечне середовище для навчання хірургів, а також основу для планування, дослідження та кращого розуміння хірургічних втручань».

Однак ключем до такого моделювання є точне моделювання м’яких тканин і гнучких медичних голок, а також сил взаємодії між ними. У своєму дослідженні Марцопулос і його колеги розробили нові моделі гнучких медичних голок, використовуючи техніку механіки суцільного середовища – дослідження деформації та трансформації сил через матеріали, які моделюються не як серія дискретних частинок, а як безперервна маса.

Дослідники повідомляють, що цей підхід дозволив їм розробити моделі голок для біопсії передміхурової залози та брахітерапії, які є високоточними та більш ефективними з точки зору обчислень, ніж їхні попередні аналоги. Команда пояснює, що останньої якості було досягнуто завдяки скороченню введення непотрібних кроків у моделюванні.

«Обчислювальна ефективність методів у поєднанні з їхньою точністю дозволяє інтегрувати їх у середовища хірургічного моделювання, спрямовані на навчання молодших хірургів», — каже Марцопулос. «Пропоновані алгоритми легко доступні для інтеграції з такими рішеннями моделювання, і вони спрямовані на підвищення їх візуальної та тактильної точності».

Після завершення початкового дослідження дослідники тепер прагнуть поєднати свої нові моделі медичних голок з обчислювально ефективними та точними моделями тканин людини. Вони пояснили, що це дозволить їм моделювати динаміку віртуальних хірургічних інструментів у «повнофункціональній» хірургічній симуляції.

Голка для біопсії робить операцію на мозку безпечнішою

«Майбутні розширення нашої роботи також дозволять реалізувати запропоновану модель за допомогою графічного процесора з метою подальшого підвищення обчислювальної ефективності моделі», — додають вони.

Крім допомоги в навчанні хірургів майбутнього, зазначає команда, модель також має потенціал для покращення передопераційного планування хірургічних втручань і допомоги в розробці хірургічних роботів.

Дослідження описано в Математичне та комп'ютерне моделювання динамічних систем.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/medical-needle-model-improves-virtual-training-platforms-for-junior-surgeons/