Исследователи разработали скальпель со встроенными датчиками измерения силы и объединили его с моделью машинного обучения, которая может упростить подготовку врачей к выполнению операций и проложить путь к автоматизированным хирургическим устройствам.
Если нам придется лечь под нож, мы хотим, чтобы хирург, проводящий операцию, умел обращаться со скальпелем. Требуется найти баланс между применением соответствующего количества силы для преднамеренного и контролируемого рассечения тканей и недопущением применения слишком большой силы, которая может привести к повреждению.
Хотя уровень силы, прикладываемой к скальпелю человеком-оператором, очевидно, важен во время операции, существует мало инструментов, способных измерить его в реальных условиях. Теперь исследователи из Эдинбургского университета в Великобритании разработали «умный скальпель» со встроенными датчиками для измерения силы.
«Мы рады разработать эту новую систему, которая использует комбинацию реальных сенсорных технологий и методов машинного обучения для количественной оценки хирургических навыков», — сказал Рам Рамамурти, автор исследования. «Эта система позволит разработать новые системы оценки навыков и обучения и однажды может привести к созданию автоматизированных хирургических устройств, которые смогут помочь хирургическим бригадам».
Прототип умного скальпеляРона Кроуфорд/Эдинбургский университет <р>Недорогое и легко воспроизводимое устройство состоит из скальпеля, соединенного с печатной платой с датчиками, установленной внутри его ручки. Исследователи разработали модель машинного обучения для анализа силы, прикладываемой пользователями. Двенадцать студентов-медиков и два профессиональных хирурга протестировали свой инновационный скальпель, выполнив серию из 12 эллиптических разрезов на многослойной копии кожи, сделанной из желатина и силикона.
Каждая процедура, которая включала в себя два изогнутых разреза кожи, например, те, что используются для удаления родинок и меланомы, записывалась на видео и оценивалась четырьмя опытными хирургами – двумя нейрохирургами и двумя пластическими хирургами – которые оценивали квалификацию участников. Затем исследователи проанализировали взаимосвязь между субъективными оценками экспертов и данными объективных показателей, основанных на силе.
Результаты в целом совпадали с оценкой экспертами-хирургами способностей каждого студента-медика, что позволяет предположить, что эта технология может упростить процесс оценка хирургических навыков. Возникли некоторые расхождения, которые, по словам исследователей, отчасти связаны с тем, что нейрохирурги и пластические хирурги используют разные методы работы с инструментами и тканями.
Исследователи говорят, что их результаты открывают возможности для будущих исследований, в том числе с привлечением большего числа участников для более полный анализ. Сопоставление объективных измерений и результатов лечения пациентов также было бы поучительно. Они говорят, что их метод перспективен в качестве способа анализа сложных процедурных задач, таких как наложение швов.
Исследование было опубликовано в журнале Communications Engineering.
