تتيح الخوارزمية المبتكرة النقل الآمن للإبر الجراحية المنحنية إلى الأنسجة "المخفية".
طور باحثون من التخنيون وجامعة نورث كارولينا (UNC). خوارزمية توجه الإبر الجراحية في مسارات منحنية ثلاثية الأبعاد. الباحثون - د. أورين سالزمان من كلية تاوب لعلوم الكمبيوتر في التخنيون والبروفيسور رون إلتروفيتش ومانجيو فو من ولاية كارولينا الشمالية - نشر التطوير في مؤتمر الروبوتات المرموق: العلوم والأنظمة الذي عقد مؤخرًا عبر الإنترنت.
تتطلب العديد من الإجراءات الطبية، مثل الخزعة وإيصال الأدوية المضادة للسرطان إلى الأورام، نقل إبرة داخل الأنسجة. يمكن للإبر المستقيمة "القيام بالمهمة" في حالة الطريق مرحبا سارة من نقطة الدخول إلى الأنسجة المستهدفة لا تمر عبر الأنسجة الضعيفة؛ ومع ذلك، في كثير من الحالات، "يختبئ" النسيج المستهدف خلف بعض العظام أو الأنسجة الضعيفة، ومن ثم يُطلب من الجراح تجاوز العائق - وهي مهمة صعبة ومعقدة، وبالتأكيد عندما يتعلق الأمر بالمناطق الضعيفة والحساسة.
في السنوات الأخيرة، على هذه الخلفية، تم تطوير إبر ذات طرف مشطوف، يتم التحكم فيها عن طريق دفع وتدوير قاعدة الإبرة. المشكلة هي أن توجيه مثل هذه الإبر ليس بسيطًا وبديهيًا، كما أن إدارتها اليدوية تنطوي على العديد من المخاطر. ولتحقيق هذه الغاية، تم تطوير "خوارزميات تخطيط الحركة"، والغرض منها هو توجيه الإبرة بدقة وأمان. تُظهر هذه الخوارزميات قدرات مثيرة للإعجاب، ومع ذلك، نظرًا لأن هذه العمليات غزوية، فإن الدقة المطلوبة عالية جدًا، وإلا فلن تحصل هذه الأنظمة على الموافقة التنظيمية.
والتطوير الذي قدمه الباحثان في المؤتمر عبارة عن خوارزمية مبتكرة لتخطيط الحركة للإبر القابلة للتوجيه، ويوضح أهمية علوم الكمبيوتر في حل المشكلات المتعلقة بالطب والهندسة الطبية الحيوية. تحسب الخوارزمية الجديدة للإبرة، بناءً على عمليات الفحص ذات الصلة مثل التصوير بالرنين المغناطيسي أو الأشعة المقطعية، المسار الأمثل الذي سيقودها إلى الهدف مع تجنب الاصطدام بالعديد من العوائق التشريحية. وعلى عكس الخوارزميات الموجودة، توفر هذه الخوارزمية "ضمانًا" بأن الإبرة لن تلحق الضرر بهذه الأنسجة؛ وفي حالة عدم إمكانية مثل هذا الدخول الآمن، فسوف يحذر منه. علاوة على ذلك، فهو يحسب المسار بسرعة عالية نسبيًا مقارنة بالخوارزميات المنافسة وبنسب نجاح أعلى. ووفقا للباحثين، فإن التكنولوجيا المقدمة في المؤتمر تشكل نموذجا خوارزميا جديدا (أساس خوارزمي جديد) من المتوقع أن يؤدي إلى تطبيقات إضافية في إدارة الإبر الجراحية.
انضم الدكتور أورين سالزمان إلى هيئة التدريس في التخنيون في صيف 2019 بعد حصوله على درجة ما بعد الدكتوراه في معهد الروبوتات في جامعة كارنيجي ميلون. وهو رئيس مختبر الروبوتات الحاسوبية (CRL) في كلية توب لعلوم الكمبيوتر. تم دعم البحث الحالي من قبل المعاهد الأمريكية للصحة (NIH)، ووزارة العلوم والتكنولوجيا الإسرائيلية، ومؤسسة العلوم الثنائية الأمريكية الإسرائيلية (BSF).
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
