Con AR VR formare chirurghi
Danny Goel, CEO e chirurgo ortopedico, professore clinico associato UBC Dipartimento di chirurgia Ortopedica, spiega come la tecnologia di gioco viene integrato nella formazione medica di settore.
Robot chirurgici sono ora parte del team di medici che lavorano in sala operatoria. Ma, pur essendo chiamato robot, queste macchine non sono indipendenti – sono ancora del tutto sotto il controllo del medico alla loro gestione, che maneggia strumenti e telecamere per eseguire la chirurgia mini-invasiva con l’aiuto di una macchina da assistente. Un progetto in Australia, tuttavia, potrebbe essere l’inizio di una nuova direzione nella chirurgia robotica.
I ricercatori dell’Australian Centre for Visione Robotica, parte della Queensland University of Technology (QUT), hanno lavorato sui concetti di chirurgica snakebots a partire dal 2015, con l’obiettivo di creare più flessibili gli strumenti per la chirurgia robotica.
Dopo la seduta su operazioni al ginocchio — artroscopie, in cui i chirurghi di eseguire serratura di interventi chirurgici per indagare e riparazione di giunti — il QUT squadra visto che c’era un bisogno di nuovi strumenti che potrebbero andare in giro per gli angoli e inserirsi in spazi ristretti del ginocchio, appena un paio di millimetri di larghezza, piuttosto che il diritto, inflessibile strumenti che sono più comuni nei teatri.
La prima iterazione del QUT snakebot era un unico pezzo di hardware, composta da pezzi di metallo che sarebbe telescopio all’interno di ogni altri e potrebbe essere estesa ad una curva. Mentre l’originale bot montato la curva strumento breve, non offre le curve che sono abbastanza stretti per i troppo stretti confini del ginocchio o la capacità di girare attorno agli angoli, qualcosa di necessario per lo strumento per il raggiungimento di certe parti dell’articolazione del ginocchio.
Ora, i ricercatori stanno prendendo uno sguardo fresco al snakebots, reinventando la loro serpentine hardware utilizzando una versione dei principi di evoluzione-come si è visto attraverso l’obiettivo di AI.
Mentre i primi snakebot è stato un one-size-fits-all, offerta, le nuove generazioni di snakebots sono progettati per essere specifici, come i pazienti che potrà essere utilizzato.
“Pensiamo che non sia più unica cosa per la ricerca. La gente ha fatto tutti i tipi di snakebots prima, naturalmente, ma questo concetto è di fare un snakebot per ogni paziente e per ogni loro operazioni. Si tratta di un completamente personalizzato snakebot per il paziente e la particolare articolazione l’intervento chirurgico viene eseguito su” il Centro dell’investigatore capo Jonathan Roberts ha detto di ZDNet.
Da sinistra a destra: PhD Ricercatore Andrew Razjigaev, il professor Ross Crawford e il professor Jonathan Roberts, al lavoro sul snakebot.
Australian Centre for Visione Robotica
Per creare snakebots che opera nei confini di ogni individuo s anatomy, la QUT team di generare decine di versioni virtuali delle snakebot e impostare gli algoritmi evolutivi per lavorare su di essi, in una sopravvivenza del più adatto concorso, destinato a creare le migliori bot.
Primo, il ginocchio del paziente viene eseguita una TC o RM e un modello della sua anatomia interna è modellato. A fianco del chirurgo, il QUT sistema, quindi, delinea le parti del ginocchio, il chirurgo dovrà raggiungere nel corso dell’operazione, così come le parti di cui hanno bisogno per evitare.
Con il modello di ginocchio a posto, il QUT sistema mette un centinaio di snakebot disegni attraverso i loro passi, i test individualmente in una simulazione di scoprire come ottenere la parte destra del ginocchio. Successivamente, sono state classificate in base alle loro prestazioni. Quindi l’algoritmo evolutivo affina la migliore esecuzione di disegni in base ai risultati della simulazione, la simulazione più e più volte, e la messa a punto vincente bot e scartare quelli che non sono all’altezza.
“Questa è la copia di quello che è stato osservato in natura e il processo di evoluzione, ma lo si fa all’interno del computer… uccidiamo quelli che non fanno molto bene e abbiamo compagno di quelli che vanno bene. L’accoppiamento, in questo caso, significa che si combinano metà le caratteristiche di uno e metà dell’altro. Si fanno le mutazioni casuali su alcuni di loro – cambiare un po ‘ di bit durante l’accoppiamento.”
Dopo 30 generazioni, il processo evolutivo è completa. Una volta che il vincitore viene incoronato, viene inviato per essere stampati in 3D, con l’obiettivo finale di essere utilizzati in chirurgia. Il snakebots sono vuote, e il chirurgo gli strumenti e le telecamere possono essere inseriti attraverso il foro nel mezzo per raggiungere le superfici articolari.
L’hardware è in continua evoluzione, troppo. Invece di profilati di metallo che si piega verso il basso come una vecchia scuola di vettura aerea, il Snakebot è fatto di un numero di sezioni di stampati in 3D in plastica collegati tra loro con fili in nylon, e in grado di piegare come una spina dorsale.
Le Future iterazioni potrebbe venire con un nuovo sistema di telecamere che attualmente è in costruzione anche dal Centro. “Si può costruire una mappa 3D del comune quando la fotocamera è in là, che può essere utilizzata dal chirurgo o il sistema di computer per aiutare a controllare il robot”, dice Roberts. Il sistema potrebbe anche diventare semi-autonoma, in grado di guidare i chirurghi distanza da zone del comune di cui hanno bisogno per evitare. “L’idea è che se un chirurgo è stato lo spostamento di un utensile in una posizione che ho già detto, il sistema non dovrebbe essere in, per esempio, che se stava andando a danneggiare alcuni cartilagine, stiamo costruendo funzione di sicurezza in modo che i chirurghi non possono accidentalmente andare nel posto sbagliato. C’è un sistema di protezione intorno al chirurgo”.
Non è questo il solo modo in cui il bot potrebbe aiutare i chirurghi ortopedici. Il team sta lavorando anche su un ulteriore robot che detiene gambe del paziente durante l’intervento chirurgico e si muove in giro per consentire al chirurgo di accesso ad ogni parte del comune che hanno bisogno di, ruolo tradizionalmente svolto dal chirurgo e i loro assistenti, durante l’operazione.
Il snakebots sono stati progettati per collegare all’attuale generazione di robot chirurgici sistemi. Il QUT Snakebots attualmente lavorando con il RAVEN II, una versione di ricerca del robot chirurgico Da Vinci è uno dei più utilizzati sistemi robotizzati chirurgici nella pratica medica.
Per ora, il QUT snakebots sono testati su modelli anatomici. Il team spera di andare su cadaveri prima di troppo lungo e, da lì, per la commercializzazione in una manciata di anni.
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Mentre il snakebots finora sono stati mirati a chirurgia ortopedica, queste non sono le uniche operazioni che il sistema potrebbe essere utilizzato per: i colpi di scena e si trasforma di chirurgia del cervello potrebbe anche essere maturo per la snakebot per essere distribuito, Roberts dice.
“Perché si tratta di robot per la chirurgia minimamente invasiva che può andare in giro per gli angoli, che è applicabile a molte, molte cose. Uno molto evidente, che le persone stanno iniziando a parlarci, è neurochirurgia. Se si vuole arrivare da qualche parte nel cervello, non si vuole necessariamente andare in linea retta, da cui si accede da che – probabilmente si vuole evitare cose come i vasi sanguigni. Questo è dove si vuole veramente essere in grado di andare in giro per gli angoli. Facendo un paziente-specifici robot per la chirurgia del cervello fa un sacco di senso. Questo è molto evidente prossima area da indagare.”
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