Het gebruik van AR en VR om te trainen van chirurgen
Danny Goel, CEO en orthopedisch chirurg, clinical associate professor UBC Afdeling Orthopedische chirurgie, legt uit hoe de gaming-technologie is geïntegreerd in de medische opleidingen.
Chirurgische robots zijn nu een standaard deel van het medische team in de operatiekamer. Maar, ondanks het feit dat de zogenaamde robots, deze machines zijn niet onafhankelijk zijn – ze zijn nog steeds volledig onder controle van de arts operationele hen, die hanteert instrumenten en camera ‘ s uit te voeren minimaal invasieve chirurgie met de hulp van hun machine-assistent. Een project in Australië, echter, zou het begin van een nieuwe richting in de robotica chirurgie.
Onderzoekers van het Australian Centre for Robot Vision, onderdeel van de Queensland University of Technology (QUT), hebben gewerkt aan de concepten van chirurgische snakebots sinds 2015, met als doel het creëren van meer flexibele instrumenten voor robotic surgery.
Na de vergadering in op knie-operaties, arthroscopie, waar chirurgen voeren sleutelgat-operaties voor onderzoek en herstel van gewrichten — de QUT team zag dat er behoefte was aan nieuwe instrumenten die het zou kunnen gaan om hoeken en passen in de kleine ruimtes van de knie, op slechts een paar millimeter breed, eerder dan het recht, starre instrumenten die meer gemeengoed in de theaters.
De eerste iteratie van de QUT snakebot was een enkel stuk hardware, gevormd van stukken metaal dat zou telescoop in elkaar en kan uitgebreid worden tot de vorm van een curve. Terwijl de originele bot uitgerust met de gebogen-tool kort, het niet bieden van curven die waren strak genoeg voor de zeer nauwe grenzen van de knie of de mogelijkheid om te draaien in de bochten iets nodig om de tool te bereiken dat bepaalde delen van het kniegewricht.
Nu, de onderzoekers nemen een frisse kijk op de snakebots, het opnieuw uitvinden van hun serpentine hardware met een versie van de principes van de evolutie, zoals gezien door de lens van de AI.
Tijdens het begin van de snakebot was een one-size-fits-all aanbod, de nieuwe generaties van snakebots zijn ontworpen om zo individueel als de patiënten dat ze zullen worden gebruikt.
“We denken dat het de meest unieke ding over het onderzoek. Mensen hebben allerlei snakebots voor, natuurlijk, maar dit concept is over het maken van een snakebot voor elke patiënt en voor elk van hun activiteiten. Het is een volledig aangepaste snakebot voor de patiënt en de bijzonder gemeenschappelijke van de operatie wordt uitgevoerd op,” het Centrum van de chief onderzoeker Jonathan Roberts vertelde ZDNet.
Van links naar rechts: PhD-Onderzoeker Andrew Razjigaev, professor Ross Crawford en professor Jonathan Roberts aan het werk op de snakebot.
Australian Centre for Robotic Visie
Om het mogelijk te maken snakebots dat het werk binnen de grenzen van elke individuele anatomie, de QUT team het genereren van tientallen virtuele versies van de snakebot en stel evolutionaire algoritmen om te werken op hen, in een survival-of-the-fittest wedstrijd ontworpen voor het maken van de beste beschikbare bot.
Ten eerste, de knie wordt gescand door een CT-of MRI-scan en een model van de interne anatomie is gemodelleerd. Naast de chirurg, de QUT systeem vervolgens schetst welke delen van de knie de chirurg zal moeten bereiken tijdens de operatie, evenals de onderdelen die ze nodig hebben te vermijden.
Met het model van de knie in de plaats, de QUT systeem zet honderd snakebot ontwerpen door middel van hun schreden, het testen van hen individueel in een simulatie uit te vinden hoe goed ze de juiste onderdelen van de knie. Daarna, ze zijn gerangschikt op basis van hun prestaties. Dan is de evolutionaire algoritme verfijnt de beter presterende ontwerpen op basis van de resultaten van de simulatie, het uitvoeren van de simulatie over en weer, en het afstellen van de winnende bots en het afwijzen van degenen die niet tot nul.
“Dit is het kopiëren van wat is waargenomen in de natuur en het proces van evolutie, maar dat je het in de computer… we doden degenen die dat niet doen het zeer goed en we stuurman degenen die goed doen. De paring, in dit geval, betekent dat je combineren de helft van de karakteristieken van de ene en de helft van de andere. U hoeft willekeurige mutaties op een aantal van hen – het wijzigen van een paar kleine stukjes tijdens de paring.”
Na 30 generaties, het evolutionaire proces is voltooid. Zodra de winnaar wordt gekroond, wordt het verzonden naar 3D bedrukt, met het uiteindelijke doel dat wordt gebruikt in de chirurgie. De snakebots zijn hol, en de chirurg de instrumenten en camera ‘ s kunnen worden door middel van schroefdraad in het gat in het midden te bereiken van de gewrichtsoppervlakken.
De hardware is in ontwikkeling, ook. In plaats van de metalen profielen die klappen als een old school auto-antenne, de Snakebot is gemaakt van een aantal secties van 3D geprinte plastic aan elkaar verbonden met nylon draden, en kunnen buigen als een ruggengraat.
Toekomstige iteraties kunnen komen met een nieuwe camera systeem dat is momenteel ook onder constructie door het Centrum. “Je kunt het bouwen van een 3D-kaart van de gezamenlijke als de camera er in, die gebruikt kan worden door de chirurg of de computer systeem om de controle van de robot”, zegt Roberts. Het systeem kan ook worden semi-autonome, kunnen om te begeleiden van de chirurgen uit de buurt van plaatsen van de gezamenlijke ze moeten vermijden. “Het idee is als een chirurg was het verplaatsen van een tool op een locatie die ze al verteld heb het systeem niet in, bijvoorbeeld als het ging om schade aan sommige kraakbeen, bouwen we aan de veiligheid, zodat de chirurgen niet per ongeluk gaan in de verkeerde plaats. Er is een bescherming van het systeem rond de chirurg.”
Dat is niet de enige manier waarop de bots kan helpen orthopedisch chirurgen. Het team werkt momenteel ook aan een extra robot die in het bezit is van de patiënt de benen tijdens de operatie en beweegt het rond, zodat de chirurgen om toegang te krijgen tot elk onderdeel van de joint die ze nodig hebben om een rol van oudsher uitgevoerd door de chirurg en hun assistenten tijdens de operatie.
De snakebots zijn ontworpen om te hechten aan de huidige generatie chirurgische robot systemen. De QUT Snakebots momenteel samen met de RAVEN II, een onderzoek versie van de Da Vinci-chirurgische robot dat is één van de meest gebruikte chirurgische robot systemen in de medische praktijk.
Voor nu, de QUT snakebots worden getest op anatomische modellen. Het team hoopt in te gaan op kadavers voordat het te lang en van daar naar de commercialisering in een kwestie van jaren.
ZIE: Wat is digitale gezondheid? Alles wat u moet weten over de toekomst van de gezondheidszorg
Terwijl de snakebots tot nu toe zijn gericht op orthopedische chirurgie, die zijn niet de enige activiteiten die het systeem kunnen worden gebruikt voor: de wendingen van de hersenen operatie kan ook rijp voor de snakebot worden ingezet, Roberts zegt.
“Omdat het over robots voor minimaal invasieve chirurgie dat kan gaan om de hoeken, dat is van toepassing op vele, vele dingen. Een zeer voor de hand liggende, dat mensen beginnen met ons te praten over zijn, is de neurochirurgie. Als u wilt krijgen om ergens in de hersenen, je wilt niet per se in een rechte lijn van waar u vanuit dat wilt u waarschijnlijk om te voorkomen dat dingen zoals bloedvaten. Dat is waar je echt wilt in staat zijn om te gaan rond de hoeken. Het maken van een patiënt-specifieke robot voor een hersenoperatie maakt veel zin. Dat is een zeer voor de hand liggende volgende gebied te onderzoeken.”
RECENTE EN GERELATEERDE INHOUD
Pharma bedrijven rekenen op cloud computing en AI te maken van de ontwikkeling van geneesmiddelen sneller en goedkoper
Bestemming cloud: Hoe organisaties in de gezondheidszorg zijn future-proofing strategie en activiteiten
Amazon Alexa gegeven een nieuwe NHS health advies rol: Maar hoe zit het met privacy van de patiënt?
Medtronic, IBM studie: Machine learning, app, glucose monitoring van hardware combo verbetert diabetes management
Kan het afspelen van deze video games echt zorgen dat u een betere arts?
De rol van de wetenschap en technologie in de geestelijke gezondheidszorg (TechRepublic)
Verwante Onderwerpen:
3D Printing