Inteligența artificială și robotica transformă precizia procedurilor cu ace medicale

Inteligența artificială și robotica transformă precizia procedurilor cu ace medicale

Imaginați-vă un medic care încearcă să atingă un nodul canceros adânc în plămânul unui pacient - o țintă de dimensiunea unui bob de mazăre ascunsă în spatele unui labirint de vase de sânge și căi respiratorii esențiale care se schimbă cu fiecare respirație. Un milimetru de întindere poate pătrunde într-o arteră mare, iar căderea ar putea însemna că cancerul lipsește complet și este lăsat să se răspândească dacă este lăsat netratat.

Aceasta se întâmplă în mii de proceduri în fiecare zi în care precizia este critică și sarcina este expusă la obstacole anatomice care nu sunt penetrabile sau sensibile. Pot inteligența artificială (AI) și roboții să ajute la depășirea acestor provocări și la îmbunătățirea rezultatelor pacienților?

O nouă eră a „leaderului AI” este în medicină. Roboții cu IA avansată pot ajuta medicii și automatiza anumite sarcini, făcând acuratețea fără precedent și procedurile complexe mai sigure și mai eficiente. „

Ron Alterovitz, Lawrence Grossberg, care este profesor la Departamentul de Informatică

Un nou articol înRobotică științifică Formalizează conceptul de ghidare AI pentru procedurile cu ace medicale și subliniază nivelurile de ghidare AI pentru fiecare componentă. Autorii definesc patru componente ale ghidării AI: percepția anatomiei, planificarea mișcărilor instrumentului, percepția stării instrumentului și execuția mișcărilor instrumentului în timpul unei proceduri. Roboții ghidați de inteligență artificială pot obține o mai mare acuratețe și precizie în ghidarea acului decât medicii umani, permițând în același timp utilizarea unor modele de ace de ultimă oră care se pot curba prin corp.

Lucrarea, „Medical Needles in the Hands of AI: Toward Autonomous Robot Navigation”, a fost scrisă de Alterovitz, precum și de Janine Hoelscher de la Universitatea Clemson și Alan Kuntz de la Universitatea din Utah. Hoelscher și Kuntz au finalizat anterior lucrările de doctorat în informatică la UNC cu Alterovitz ca consilier.

Era conducerii AI

Timp de zeci de ani, medicii s-au bazat pe ghidarea imaginilor și utilizarea raze X, tomografie computerizată (CT) și imagini prin rezonanță magnetică (RM) pentru a vizualiza anatomia pacientului și planul căii acului înainte de o procedură. Acest progres, rezultat din descoperirea razelor X la sfârșitul secolului al XIX-lea, a permis accesul mai sigur la punctele din interiorul corpului.

Progresele recente în AI permit acum un salt înainte. Inteligența artificială poate analiza automat imaginile, identifica ținte și obstacole, poate calcula traiectorii sigure și chiar poate ghida în mod autonom acele robotizate în jurul țesuturilor sensibile în locații adânci în interiorul corpului. Un astfel de exemplu, demonstrat de o echipă de cercetători de la Universitatea din Carolina de Nord la Chapel Hill, Universitatea Vanderbilt și Universitatea din Utah, a demonstrat un robot medical care poate direcționa autonom un ac către ținte relevante clinic într-un plămân cu o precizie ridicată în țesutul viu, demonstrând performanțe mai bune decât instrumentele tradiționale singure. Autorii descriu această schimbare transformatoare de la ghidarea imaginii la ghidarea AI, prin care AI ajută la perceperea anatomiei pacientului, urmărirea progresului prin procedură, planificarea mișcărilor instrumentului și chiar executarea acestor solicitări.

„De zeci de ani, ghidarea vizuală a ajutat medicii să planifice și să efectueze mai bine procedurile medicale”, a spus Alterovitz. „Ghidul AI merge și mai departe pentru a face procedurile mai sigure și mai puțin invazive.”

Articolul oficializează conceptul de ghidare AI, care folosește AI pentru a îmbunătăți performanța medicului și pentru a crea elemente de bază pentru niveluri mai mari de autonomie robotică. Articolul definește cele patru componente ale ghidului AI astfel:

1. Perceperea anatomiei

2. Planificarea mișcărilor instrumentelor

3. Percepția stării instrumentului

4. Efectuați mișcări ale instrumentului în timpul unei proceduri

Fiecare dintre aceste patru componente poate oferi propriul nivel de ghidare AI:

• Eye-On/Practice-On-unde medicul efectuează sarcina cu AI oferind asistență

• Eyes-on/Hands-Off-unde AI îndeplinește sarcina în timp ce medicul monitorizează AI și este gata să intervină în situații neobișnuite

• Shutdown/Hands-Off-unde AI îndeplinește sarcina și medicul intră doar atunci când este solicitat de AI

• Ghid complet AI - unde AI-ul finalizează sarcina

În cele din urmă, articolul clasifică sistemele actuale în aceste categorii și discută provocările de cercetare pentru a permite niveluri mai înalte de ghidare AI. În special, cercetătorii evidențiază barierele critice în calea adoptării clinice pe scară largă, cum ar fi nevoia de a garanta siguranța, de a opera în mediul de reglementare, de a dezvolta interfețe medic-AI care sunt intuitive la orice nivel de ghidare AI și capacitatea de a integra tehnologia necesară în toate aspectele unui flux de lucru clinic.

Deși Alterovitz a recunoscut numeroasele provocări care au rămas de depășit, el și-a exprimat gândurile despre viitorul ghidării AI în procedurile medicale.

„Descoperirile în AI și robotică vor continua să permită niveluri tot mai mari de ghidare AI și automatizare robotică pentru procedurile medicale”, a spus Alterovitz. „AI și robotica pot oferi medicilor noi instrumente pentru a face procedurile provocatoare mai sigure și mai eficiente.”

Surse: