機器人輔助手術(shù)與3D打印模型的新時代

來源：TheInnovation創(chuàng)新

使用3D打印仿真模型和人工智能（AI）來提高機器人外科手術(shù)培訓(xùn)，強調(diào)3D打印模型在機器人輔助手術(shù)領(lǐng)域中的優(yōu)勢，這將有助于改善臨床應(yīng)用。機器人輔助外科手術(shù)領(lǐng)域指數(shù)增長。例如，達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)使用量在過去十年中顯著增加，機器人輔助外科手術(shù)培訓(xùn)的重要性不言而喻。機器人輔助手術(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，如虛擬和增強現(xiàn)實、活體動物模型和尸體，對培養(yǎng)機器人輔助手術(shù)能力起到了重要作用。然而，實驗室3D打印模型已經(jīng)證明了它們在增強機器人技術(shù)熟練度方面的有效性，并且與人工智能的結(jié)合可以為評估機器輔助手術(shù)領(lǐng)域的表現(xiàn)提供特定的基準(zhǔn)能力指標(biāo)。

3D打印模型在機器人輔助手術(shù)培訓(xùn)中的重要性
3D打印在機器人輔助手術(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)練對于開發(fā)和磨練外科技能至關(guān)重要。

通過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)的機會；超越了VR模擬的局限，并提供了與濕實驗室模型相媲美的體驗。

3D打印的成本效益也備受關(guān)注，因為它能夠以較低的成本創(chuàng)建定制模型，是濕實驗室模型（如獲取活體動物或人體尸體）成本的一小部分。此外，3D打印模型的個性化特性允許量身定制外科手術(shù)規(guī)劃，增強了機器人輔助手術(shù)的精度和功效。

3D打印模型和機器人手術(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)中的觸覺感受的手段，為外科醫(yī)生提供更沉浸式的培訓(xùn)體驗。制定基準(zhǔn)并安裝傳感器進(jìn)行全面分析和增強學(xué)習(xí)。這些進(jìn)展對確保3D打印模型并滿足機器人手術(shù)培訓(xùn)的不斷發(fā)展的需求至關(guān)重要。

人工智能在機器人手術(shù)培訓(xùn)中的進(jìn)展
強調(diào)對機器人手術(shù)培訓(xùn)進(jìn)行客觀評估的需求至關(guān)重要，因為當(dāng)前的評估方法依賴于主觀的人類評級，這可能導(dǎo)致偏見，并消耗教育者或評估者大量的時間和資源。自動化性能指標(biāo)（APM）的出現(xiàn)為客觀和分析性地評估外科技術(shù)提供了機會，使外科培訓(xùn)者能夠獲得公正和可量化的評估。一種名為“dVLogger”的新型數(shù)據(jù)記錄器已經(jīng)開發(fā)出來，可以直接從達(dá)芬奇外科系統(tǒng)中捕獲數(shù)據(jù)，促進(jìn)自動數(shù)據(jù)收集。

人工智能有潛力通過AI深度學(xué)習(xí)、機器學(xué)習(xí)能力等革新機器人外科實踐，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)過程中可能會遇到棘手情況的識別，從而實現(xiàn)對外科手術(shù)中各種數(shù)據(jù)類型的實時監(jiān)測和分析，以預(yù)測和預(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)格的方法和長期的跟蹤，以充分發(fā)揮3D打印在機器人手術(shù)培訓(xùn)中的潛力。3D打印器官模型在不同環(huán)境中的實際使用情況對于準(zhǔn)確評估至關(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器人手術(shù)培訓(xùn)中的潛力可以通過提供解剖學(xué)準(zhǔn)確、具有成本效益和個性化的模型來實現(xiàn)。此外，人工智能的進(jìn)步可以實現(xiàn)從客觀評估到3D打印模型技術(shù)和提高逼真度的無限可能。所有這些將有助于通過整合尖端技術(shù)，推動機器人手術(shù)培訓(xùn)和患者護(hù)理的進(jìn)步。

作者簡介
王知非，浙江省人民醫(yī)院疝與腹壁外科主任，主任醫(yī)師，兼國際合作交流與對外合作辦公室副主任。浙江大學(xué)外科學(xué)博士，中國首位機器人外科博士后，博士生導(dǎo)師，擅長前腸外科（胃食道反流病與賁門失弛緩等），減重代謝外科及疝與腹壁外科，中國醫(yī)促會微創(chuàng)診療專業(yè)委員會副主委，中國醫(yī)師協(xié)會及中國醫(yī)促會胃食道反流病專委會常委及青委會副主委，中國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)企業(yè)管理協(xié)會疝和腹壁產(chǎn)業(yè)及臨床研究分會食道裂孔疝及胃食管反流專業(yè)組副組長，中國研究型醫(yī)院協(xié)會減重代謝外科專委會委員，中國醫(yī)師協(xié)會外科學(xué)分會機器人外科專委會委員，中華消化外科菁英薈委員等學(xué)術(shù)任職，中國醫(yī)師協(xié)會外科醫(yī)師分會肥胖和代謝病外科專家工作組專家委員。為中國最早在美國獲得外科機器人主刀證書的醫(yī)生，擔(dān)任《中國微創(chuàng)外科雜志》等多個雜志編委，科研重點是研發(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，主持科技部重點研發(fā)項目及浙江省重大科技專項等課題，以第一完成人獲2020浙江科技進(jìn)步獎三等獎等。