AI и роботиката трансформират прецизността в процедурите с медицински игли

AI и роботиката трансформират прецизността в процедурите с медицински игли

Представете си лекар, който се опитва да достигне раков възел дълбоко в белия дроб на пациент - мишена с размер на грахово зърно, скрита зад лабиринт от критични кръвоносни съдове и дихателни пътища, които се изместват с всяко вдишване. Милиметър разтягане може да проникне в голяма артерия и падането може да означава, че ракът липсва изцяло и е оставен да се разпространи, ако не се лекува.

Това е в хиляди процедури всеки ден, при които точността е критична и задачата е изложена на анатомични препятствия, които не са проникващи или чувствителни. Могат ли изкуственият интелект (AI) и роботите да помогнат за преодоляването на тези предизвикателства и да подобрят резултатите за пациентите?

В медицината настъпва нова ера на „лидерството на ИИ“. Роботи с усъвършенстван AI могат да помагат на лекарите и да автоматизират определени задачи, правейки безпрецедентната точност и сложните процедури по-безопасни и по-ефективни. “

Рон Алтеровиц, Лорънс Гросберг, който е професор в катедрата по компютърни науки

Нова статия вНаучна роботика Формализира концепцията за AI насоки за процедури с медицински игли и очертава нивата на AI насоки за всеки компонент. Авторите дефинират четири компонента на ръководството на AI: възприемане на анатомията, планиране на движенията на инструмента, възприемане на състоянието на инструмента и изпълнение на движенията на инструмента по време на процедура. Управляваните с изкуствен интелект роботи могат да постигнат по-голяма точност и прецизност в насочването на иглата от човешките лекари, като същевременно позволяват използването на авангардни дизайни на игли, които могат да се извиват през тялото.

Статията „Медицински игли в ръцете на AI: към автономна навигация на роботи“ е написана от Алтеровиц, както и от Джанин Хоелшер от университета Клемсън и Алън Кунц от университета в Юта. Hoelscher и Kuntz преди това са завършили докторска работа по компютърни науки в UNC с Alterovitz като съветник.

Ерата на лидерството на AI

В продължение на десетилетия лекарите са разчитали на насочване на изображенията и използването на рентгенови лъчи, компютърна томография (CT) и магнитно-резонансни (MR) изображения, за да визуализират анатомията на пациента и плана за пътя на иглата преди процедура. Този напредък, произтичащ от откриването на рентгеновите лъчи в края на 19 век, позволява по-безопасен достъп до точки в тялото.

Последните постижения в AI сега позволяват скок напред. AI може автоматично да анализира изображения, да идентифицира цели и препятствия, да изчислява безопасни траектории и дори автономно да насочва роботизирани игли около чувствителни тъкани на места дълбоко в тялото. Един такъв пример, демонстриран от екип от изследователи в Университета на Северна Каролина в Чапъл Хил, Университета Вандербилт и Университета на Юта, демонстрира медицински робот, който може автономно да насочва игла към клинично значими цели в белия дроб с висока точност в жива тъкан, демонстрирайки по-добра производителност от традиционните инструменти самостоятелно. Авторите описват тази трансформираща промяна от насочване на изображението към насочване на AI, при което AI подпомага възприемането на анатомията на пациента, проследяването на напредъка през процедурата, планирането на движенията на инструмента и дори изпълнението на тези заявки.

„В продължение на десетилетия визуалните насоки са помагали на лекарите да планират по-добре и да извършват медицински процедури“, каза Алтеровиц. „Насоките за AI отиват дори по-далеч, за да направят процедурите по-безопасни и по-малко инвазивни.“

Статията формализира концепцията за насоки с ИИ, която използва ИИ за подобряване на ефективността на лекарите и създаване на градивни елементи за по-високи нива на роботизирана автономност. Статията дефинира четирите компонента на насоките за ИИ като:

1. Възприемане на анатомията

2. Планиране на движенията на инструмента

3. Възприемане на състоянието на инструмента

4. Извършвайте движения на инструмента по време на процедура

Всеки от тези четири компонента може да осигури свое собствено ниво на насоки за AI:

• Eye-On/Practice-On-където лекарят изпълнява задачата с помощта на AI

• Eyes-on/Hands-Off-където AI изпълнява задачата, докато лекарят наблюдава AI и е готов да се намеси в необичайни ситуации

• Изключване/Hands-Off-където AI изпълнява задачата и лекарят влиза само при поискване от AI

• Пълно ръководство за AI - където AI изпълнява задачата

И накрая, статията класифицира настоящите системи в тези категории и обсъжда предизвикателствата при научните изследвания, за да позволи по-високи нива на насоки за ИИ. По-специално, изследователите подчертават критичните бариери пред широкото клинично приемане, като необходимостта да се гарантира безопасност, да се работи в рамките на регулаторната среда, да се разработят интерфейси лекар-AI, които са интуитивни на всяко ниво на ръководство на AI, и способността да се интегрира необходимата технология във всички аспекти на клиничния работен процес.

Въпреки че Алтеровиц признава многото предизвикателства, които остават за преодоляване, той изрази мислите си за бъдещето на ръководството на ИИ в медицинските процедури.

„Пробивите в AI и роботиката ще продължат да позволяват нарастващи нива на AI насоки и роботизирана автоматизация за медицински процедури“, каза Алтеровиц. „ИИ и роботиката могат да предоставят на лекарите нови инструменти, за да направят предизвикателните процедури по-безопасни и по-ефективни.“

източници: