機器人輔助手術與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培訓，強調(diào)3D打印模型在機器人輔助手術領域中的優(yōu)勢，這將有助于改善臨床應用。機器人輔助外科手術領域指數(shù)增長。例如，達芬奇手術系統(tǒng)使用量在過去十年中顯著增加，機器人輔助外科手術培訓的重要性不言而喻。機器人輔助手術已經(jīng)成為微創(chuàng)手術的代名詞；為患者減少組織損傷，為外科醫(yī)生改善人體工程學。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熟練度方面的有效性，并且與人工智能的結合可以為評估機器輔助手術領域的表現(xiàn)提供特定的基準能力指標。

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

通過整合逼真的組織特征和準確的人體解剖學，3D打印模型創(chuàng)造了一個更受控的培訓環(huán)境，為培訓者提供了在逼真的程序設置中重復練習的機會；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規(guī)劃，增強了機器人輔助手術的精度和功效。

3D打印模型和機器人手術培訓的進展
正在進行的材料和打印技術方面的進展，可以進一步提高3D打印模型的準確性和逼真度；將觸覺反饋系統(tǒng)整合到3D打印模型中，作為模擬外科手術中的觸覺感受的手段，為外科醫(yī)生提供更沉浸式的培訓體驗。制定基準并安裝傳感器進行全面分析和增強學習。這些進展對確保3D打印模型并滿足機器人手術培訓的不斷發(fā)展的需求至關重要。

人工智能在機器人手術培訓中的進展
強調(diào)對機器人手術培訓進行客觀評估的需求至關重要，因為當前的評估方法依賴于主觀的人類評級，這可能導致偏見，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（APM）的出現(xiàn)為客觀和分析性地評估外科技術提供了機會，使外科培訓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，可以直接從達芬奇外科系統(tǒng)中捕獲數(shù)據(jù)，促進自動數(shù)據(jù)收集。

人工智能有潛力通過AI深度學習、機器學習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、培訓程序、成像和醫(yī)療記錄。因此，在培訓過程中可能會遇到棘手情況的識別，從而實現(xiàn)對外科手術中各種數(shù)據(jù)類型的實時監(jiān)測和分析，以預測和預防不良事件。

此外，還需要大量的證據(jù)和高質量的研究，包括嚴格的方法和長期的跟蹤，以充分發(fā)揮3D打印在機器人手術培訓中的潛力。3D打印器官模型在不同環(huán)境中的實際使用情況對于準確評估至關重要。

總結與展望
總之，3D打印模型和人工智能整合在機器人手術培訓中的潛力可以通過提供解剖學準確、具有成本效益和個性化的模型來實現(xiàn)。此外，人工智能的進步可以實現(xiàn)從客觀評估到3D打印模型技術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，推動機器人手術培訓和患者護理的進步。

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。浙江大學外科學博士，中國首位機器人外科博士后，博士生導師，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術任職，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)外科手術培訓的3D打印模型及培訓體系建設及成果轉化，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浙江科技進步獎三等獎等。