機(jī)器人輔助手術(shù)與3D打印模型的新時(shí)代

來(lái)源：TheInnovation創(chuàng)新

使用3D打印仿真模型和人工智能（AI）來(lái)提高機(jī)器人外科手術(shù)培訓(xùn)，強(qiáng)調(diào)3D打印模型在機(jī)器人輔助手術(shù)領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)，這將有助于改善臨床應(yīng)用。機(jī)器人輔助外科手術(shù)領(lǐng)域指數(shù)增長(zhǎng)。例如，達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)使用量在過(guò)去十年中顯著增加，機(jī)器人輔助外科手術(shù)培訓(xùn)的重要性不言而喻。機(jī)器人輔助手術(shù)已經(jīng)成為微創(chuàng)手術(shù)的代名詞；為患者減少組織損傷，為外科醫(yī)生改善人體工程學(xué)。使用各種模擬工具，如虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、活體動(dòng)物模型和尸體，對(duì)培養(yǎng)機(jī)器人輔助手術(shù)能力起到了重要作用。然而，實(shí)驗(yàn)室3D打印模型已經(jīng)證明了它們?cè)谠鰪?qiáng)機(jī)器人技術(shù)熟練度方面的有效性，并且與人工智能的結(jié)合可以為評(píng)估機(jī)器輔助手術(shù)領(lǐng)域的表現(xiàn)提供特定的基準(zhǔn)能力指標(biāo)。

3D打印模型在機(jī)器人輔助手術(shù)培訓(xùn)中的重要性
3D打印在機(jī)器人輔助手術(shù)培訓(xùn)中的重要性在于其能夠創(chuàng)建材料和解剖學(xué)準(zhǔn)確的仿真模型。這些模型提供了人體解剖學(xué)的有形和逼真的表現(xiàn)，使外科醫(yī)生能夠在受控環(huán)境中練習(xí)和完善他們的技能。眾所周知，這種高精度模擬訓(xùn)練對(duì)于開(kāi)發(fā)和磨練外科技能至關(guān)重要。

通過(guò)整合逼真的組織特征和準(zhǔn)確的人體解剖學(xué)，3D打印模型創(chuàng)造了一個(gè)更受控的培訓(xùn)環(huán)境，為培訓(xùn)者提供了在逼真的程序設(shè)置中重復(fù)練習(xí)的機(jī)會(huì)；超越了VR模擬的局限，并提供了與濕實(shí)驗(yàn)室模型相媲美的體驗(yàn)。

3D打印的成本效益也備受關(guān)注，因?yàn)樗�能夠以較低的成本創(chuàng)建定制模型，是濕實(shí)驗(yàn)室模型（如獲取活體動(dòng)物或人體尸體）成本的一小部分。此外，3D打印模型的個(gè)性化特性允許量身定制外科手術(shù)規(guī)劃，增強(qiáng)了機(jī)器人輔助手術(shù)的精度和功效。

3D打印模型和機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)的進(jìn)展
正在進(jìn)行的材料和打印技術(shù)方面的進(jìn)展，可以進(jìn)一步提高3D打印模型的準(zhǔn)確性和逼真度；將觸覺(jué)反饋系統(tǒng)整合到3D打印模型中，作為模擬外科手術(shù)中的觸覺(jué)感受的手段，為外科醫(yī)生提供更沉浸式的培訓(xùn)體驗(yàn)。制定基準(zhǔn)并安裝傳感器進(jìn)行全面分析和增強(qiáng)學(xué)習(xí)。這些進(jìn)展對(duì)確保3D打印模型并滿足機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)的不斷發(fā)展的需求至關(guān)重要。

人工智能在機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)中的進(jìn)展
強(qiáng)調(diào)對(duì)機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)進(jìn)行客觀評(píng)估的需求至關(guān)重要，因?yàn)楫?dāng)前的評(píng)估方法依賴(lài)于主觀的人類(lèi)評(píng)級(jí)，這可能導(dǎo)致偏見(jiàn)，并消耗教育者或評(píng)估者大量的時(shí)間和資源。自動(dòng)化性能指標(biāo)（APM）的出現(xiàn)為客觀和分析性地評(píng)估外科技術(shù)提供了機(jī)會(huì)，使外科培訓(xùn)者能夠獲得公正和可量化的評(píng)估。一種名為“dVLogger”的新型數(shù)據(jù)記錄器已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)，可以直接從達(dá)芬奇外科系統(tǒng)中捕獲數(shù)據(jù)，促進(jìn)自動(dòng)數(shù)據(jù)收集。

人工智能有潛力通過(guò)AI深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)能力等革新機(jī)器人外科實(shí)踐，并組織和共享大量外科數(shù)據(jù)，包括視頻、培訓(xùn)程序、成像和醫(yī)療記錄。因此，在培訓(xùn)過(guò)程中可能會(huì)遇到棘手情況的識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外科手術(shù)中各種數(shù)據(jù)類(lèi)型的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，以預(yù)測(cè)和預(yù)防不良事件。

此外，還需要大量的證據(jù)和高質(zhì)量的研究，包括嚴(yán)格的方法和長(zhǎng)期的跟蹤，以充分發(fā)揮3D打印在機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)中的潛力。3D打印器官模型在不同環(huán)境中的實(shí)際使用情況對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估至關(guān)重要。

總結(jié)與展望
總之，3D打印模型和人工智能整合在機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)中的潛力可以通過(guò)提供解剖學(xué)準(zhǔn)確、具有成本效益和個(gè)性化的模型來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，人工智能的進(jìn)步可以實(shí)現(xiàn)從客觀評(píng)估到3D打印模型技術(shù)和提高逼真度的無(wú)限可能。所有這些將有助于通過(guò)整合尖端技術(shù)，推動(dòng)機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)和患者護(hù)理的進(jìn)步。

作者簡(jiǎn)介
王知非，浙江省人民醫(yī)院疝與腹壁外科主任，主任醫(yī)師，兼國(guó)際合作交流與對(duì)外合作辦公室副主任。浙江大學(xué)外科學(xué)博士，中國(guó)首位機(jī)器人外科博士后，博士生導(dǎo)師，擅長(zhǎng)前腸外科（胃食道反流病與賁門(mén)失弛緩等），減重代謝外科及疝與腹壁外科，中國(guó)醫(yī)促會(huì)微創(chuàng)診療專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主委，中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)及中國(guó)醫(yī)促會(huì)胃食道反流病專(zhuān)委會(huì)常委及青委會(huì)副主委，中國(guó)衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)企業(yè)管理協(xié)會(huì)疝和腹壁產(chǎn)業(yè)及臨床研究分會(huì)食道裂孔疝及胃食管反流專(zhuān)業(yè)組副組長(zhǎng)，中國(guó)研究型醫(yī)院協(xié)會(huì)減重代謝外科專(zhuān)委會(huì)委員，中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)外科學(xué)分會(huì)機(jī)器人外科專(zhuān)委會(huì)委員，中華消化外科菁英薈委員等學(xué)術(shù)任職，中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)外科醫(yī)師分會(huì)肥胖和代謝病外科專(zhuān)家工作組專(zhuān)家委員。為中國(guó)最早在美國(guó)獲得外科機(jī)器人主刀證書(shū)的醫(yī)生，擔(dān)任《中國(guó)微創(chuàng)外科雜志》等多個(gè)雜志編委，科研重點(diǎn)是研發(fā)外科手術(shù)培訓(xùn)的3D打印模型及培訓(xùn)體系建設(shè)及成果轉(zhuǎn)化，主持科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目及浙江省重大科技專(zhuān)項(xiàng)等課題，以第一完成人獲2020浙江科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)等。