AI ir robotika keičia medicininių adatų procedūrų tikslumą

AI ir robotika keičia medicininių adatų procedūrų tikslumą

Įsivaizduokite, kaip gydytojas bando pasiekti vėžinį mazgą giliai paciento plaučiuose – žirnio dydžio taikinį, paslėptą už svarbių kraujagyslių ir kvėpavimo takų labirinto, kurie keičiasi su kiekvienu įkvėpimu. Milimetro ruožas gali prasiskverbti į didelę arteriją, o nukritus vėžys gali visiškai išnykti ir, jei jis nebus gydomas, jis gali išplisti.

Tai vyksta tūkstančiuose procedūrų kasdien, kai tikslumas yra labai svarbus, o užduotį veikia anatominės kliūtys, kurios nėra prasiskverbiamos ar jautrios. Ar dirbtinis intelektas (AI) ir robotai gali padėti įveikti šiuos iššūkius ir pagerinti pacientų rezultatus?

Medicinoje prasideda nauja „AI lyderystės“ era. Robotai su pažangiu AI gali padėti gydytojams ir automatizuoti tam tikras užduotis, todėl precedento neturintis tikslumas ir sudėtingos procedūros tampa saugesnės ir efektyvesnės. “

Ron Alterovitz, Lawrence'as Grossbergas, kuris yra kompiuterių mokslo katedros profesorius

Naujas straipsnisMokslo robotika Formalizuojama dirbtinio intelekto vadovavimo medicininių adatų procedūroms koncepcija ir apibūdinami kiekvieno komponento AI nurodymų lygiai. Autoriai apibrėžia keturis AI vadovavimo komponentus: anatomijos suvokimą, instrumento judesių planavimą, instrumento būsenos suvokimą ir instrumento judesių vykdymą procedūros metu. Dirbtinio intelekto valdomi robotai gali pasiekti didesnį adatų valdymo tikslumą ir tikslumą nei gydytojai žmonės, o kartu galima naudoti pažangiausias adatų konstrukcijas, kurios gali lenktis per kūną.

Straipsnį „Medicininės adatos AI rankose: autonominės robotų navigacijos link“ parašė Alterovitz, taip pat Janine Hoelscher iš Clemson universiteto ir Alanas Kuntzas iš Jutos universiteto. Hoelscheris ir Kuntzas anksčiau baigė kompiuterių mokslų daktaro darbą UNC, patarėju Alterovitzui.

AI lyderystės era

Dešimtmečius gydytojai pasitikėjo vaizdo nurodymais ir rentgeno, kompiuterinės tomografijos (KT) ir magnetinio rezonanso (MR) vaizdų naudojimu, norėdami vizualizuoti paciento anatomiją ir adatos kelio planą prieš procedūrą. Ši pažanga, atsiradusi dėl rentgeno spindulių atradimo 19 amžiaus pabaigoje, leido saugiau pasiekti kūno taškus.

Naujausi AI pažanga leidžia žengti į priekį. Dirbtinis intelektas gali automatiškai analizuoti vaizdus, ​​​​identifikuoti taikinius ir kliūtis, apskaičiuoti saugias trajektorijas ir netgi savarankiškai nukreipti robotines adatas aplink jautrius audinius giliose kūno vietose. Vienas iš tokių pavyzdžių, kurį demonstravo Šiaurės Karolinos universiteto Chapel Hill, Vanderbilt universiteto ir Jutos universitetų tyrėjų komanda, pademonstravo medicinos robotą, kuris gali savarankiškai nukreipti adatą į kliniškai svarbius taikinius plaučiuose labai tiksliai gyvuose audiniuose, parodydamas geresnius rezultatus nei vien tradiciniai įrankiai. Autoriai aprašo šį transformuojantį perėjimą nuo vaizdo vadovavimo prie AI vadovavimo, kai dirbtinis intelektas padeda suvokti paciento anatomiją, sekti procedūros eigą, planuoti instrumentų judesius ir netgi vykdyti šias užklausas.

"Dešimtmečius vizualinis nurodymas padėjo gydytojams geriau planuoti ir atlikti medicinines procedūras", - sakė Alterovitzas. „AI gairės siekia dar daugiau, kad procedūros būtų saugesnės ir mažiau invazinės.

Straipsnyje įteisinta AI vadovavimo koncepcija, kuri panaudoja AI, kad pagerintų gydytojų veiklą ir sukurtų pagrindinius blokus, skirtus didesniam robotų savarankiškumo lygiui. Straipsnyje apibrėžiami keturi AI gairių komponentai:

1. Anatomijos suvokimas

2. Instrumentų judesių planavimas

3. Instrumento būsenos suvokimas

4. Procedūros metu atlikite instrumento judesius

Kiekvienas iš šių keturių komponentų gali teikti savo AI nurodymų lygį:

• „Eye-On“ / „Practice-On“ – kai gydytojas atlieka užduotį su AI teikiančia pagalbą

• „Eyes on/Hands Off“ – kur dirbtinis intelektas atlieka užduotį, o gydytojas stebi AI ir yra pasirengęs įsikišti neįprastose situacijose

• Išjungimas / rankų išjungimas – kur AI atlieka užduotį, o gydytojas įeina tik tada, kai to prašo AI

• Užpildykite AI vadovą – kur AI atlieka užduotį

Galiausiai, straipsnyje dabartinės sistemos suskirstytos į šias kategorijas ir aptariami mokslinių tyrimų iššūkiai, siekiant užtikrinti aukštesnio lygio AI vadovavimą. Visų pirma, mokslininkai atkreipia dėmesį į esmines kliūtis, trukdančias plačiai pritaikyti klinikiniam naudojimui, pvz., būtinybę užtikrinti saugumą, veikti pagal reguliavimo aplinką, kurti gydytojo ir AI sąsajas, kurios būtų intuityvios bet kuriame AI vadovavimo lygyje, ir galimybę integruoti reikiamas technologijas į visus klinikinės darbo eigos aspektus.

Nors Alterovitzas pripažino daugybę iššūkių, kuriuos dar reikia įveikti, jis išsakė savo mintis apie AI vadovavimo medicinos procedūrų ateitį.

"Proveržiai dirbtinio intelekto ir robotikos srityse ir toliau leis vis daugiau dirbtinio intelekto valdymo ir robotų automatizavimo medicininėms procedūroms", - sakė Alterovitzas. "AI ir robotika gali suteikti gydytojams naujų įrankių, kad sudėtingos procedūros būtų saugesnės ir veiksmingesnės."

Šaltiniai: