医用针模型改进了初级外科医生的虚拟培训平台

研究人员开发的数学模型 布里斯托大学 可以提高手术模拟中医用针头使用的准确性。 这种新模型产生的效果据说与现实生活中的针头输送“尽可能相似”，有可能改善对初级外科医生的培训。

通过穿刺皮肤的针进行的微创外科手术被用于广泛的医疗应用——包括组织活检、硬膜外麻醉、近距离放射治疗、神经外科和深部脑刺激。 然而，这些程序的成功在很大程度上取决于准确的针头放置。 不精确的插入有可能导致严重的并发症，例如活检中的假阴性，或消融过程中健康组织的意外破坏。

为了帮助掌握这些具有挑战性的手术，初级外科医生可以使用提供视觉和触觉反馈的手术模拟器进行培训。 “手术模拟是现代医学实践不可或缺的一部分，”第一作者和机械工程师解释道 阿塔纳西奥斯·马尔索普洛斯 的 布里斯托机器人实验室. “它为外科医生提供了一个安全的培训环境，同时也为规划、研究和更好地理解手术干预提供了一个框架。”

然而，此类模拟的关键是对软组织和灵活的医用针头以及它们之间的相互作用力进行精确建模。 在他们的研究中，Martsopoulos 和他的同事使用连续介质力学的技术开发了新的柔性医用针模型——研究材料的变形和力的转换，这些材料不是被建模为一系列离散的粒子，而是被建模为连续的大量的。

研究人员报告说，该方法使他们能够开发出用于前列腺活检和近距离放射治疗的模型针，这些针比以前的同行具有更高的准确性和计算效率。 团队解释说，后一种质量是通过减少在建模中引入不必要的步骤来实现的。

Martsopoulos 说：“这些方法的计算效率与其准确性相结合，可以将它们整合到旨在培训初级外科医生的手术模拟环境中。” “所提出的算法很容易与此类模拟解决方案集成，它们旨在增强视觉和触觉保真度。”

随着初步研究的完成，研究人员现在正在寻求将他们的新型医用针头模型与计算高效且准确的人体组织模型相结合。 他们解释说，这将使他们能够在“功能齐全”的手术模拟中对虚拟手术器械的动力学进行建模。

活检针让脑部手术更安全

“我们工作的未来扩展还将允许在图形处理单元的帮助下实施所提出的模型，旨在进一步提高模型的计算效率，”他们补充道。

该团队指出，除了帮助培训未来的外科医生外，该模型还有可能改进手术干预的术前规划，并帮助开发手术机器人。

该研究描述于 动力系统的数学和计算机建模.

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