Как ИИ открывает новую эру роботизированной хирургии

Медицинская робототехника впервые вошла в общую хирургию в 1980-х годах с лапароскопическими инструментами, которые позволили проводить минимально инвазивные процедуры, уменьшая размер разреза и время восстановления. Эти ранние системы расширили возможности хирургов, преобразовав хирургический ландшафт.

Сегодня искусственный интеллект (ИИ) открывает новую эру точности и контроля в операционной. Однако, несмотря на этот прогресс, роботизированные системы остаются ограниченными для отдельных процедур, оставляя большинство операций зависимыми от традиционных методов — и многих пациентов без преимуществ повышенной согласованности и результатов.

Поскольку медицинские технологии продолжают развиваться, как можно масштабировать применение ИИ в хирургической робототехнике, чтобы преобразовать здравоохранение на более широком уровне?

Повышенный рыночный потенциал

Подпитывается увеличение венчурного финансирования робототехники и цифровая трансформация последних пяти лет, робототехническая отрасль видит быстрые рыночные результаты без признаков остановки. Ранее в этом году, Nvidia объявила о намерении увеличить инвестиции в разработку роботов, что является признаком позитивного сдвига в будущем робототехники. Аналогичные инвестиции в робототехнику со стороны крупных игроков будут способствовать дальнейшему развитию робототехнических технологий посредством сбора данных и машинного обучения, а также предоставят дополнительные ресурсы и идеи.

Лидеры отрасли хирургической робототехники, такие как Intuitive Surgical, Medtronic и Stryker, стали пионерами в области роботизированных операций для различных процедур. С момента внедрения своей системы da Vinci для общей хирургии в 2000 году Intuitive Surgical продолжила совершенствовать свою роботизированную платформу, чтобы расширить свои предложения для кардиологических, бариатрических, гинекологических и торакальных операций, среди прочего. С массовым внедрением роботизированных операций хирургическая робототехника последовательно внедрялась в более быстрых масштабах. Только в период с 2012 по 2018 год количество роботизированных процедур выросло 738%. в общей хирургии.

Заглядывая вперед, хирургическая робототехника имеет еще больший рыночный потенциал и, по прогнозам, вырастет до более 14 млрд. долларов к 2026 году – по сравнению с 10 миллиардами долларов в 2023 году. Это в основном связано с более широким доступом к роботизированным хирургическим процедурам, достижениями в области автоматизации и цифровых технологий, а также новыми игроками, которые стремятся предоставлять передовые медицинские решения, использующие возможности ИИ.

Глубокий технический подход

Построенные на стыке дисциплин, глубокие технологии объединяют междисциплинарные технологии, такие как ИИ, квантовые вычисления, биотехнологии и робототехника, чтобы открыть новую эру технологий. Стартапы, использующие глубокий технологический подход в роботизированной хирургии, создают инновационные решения для будущего, как это можно увидеть в развитии медицинских технологий, которые могут улучшить доступ пациентов к критически важной медицинской помощи. С развитием глубоких технологий хирургические процедуры могут стать полностью автоматизированными в будущем, требуя минимальной помощи хирурга и значительно расширяя доступ к лечению.

Новые глубокие технологии в хирургической робототехнике могут оказать долгосрочное глобальное влияние. Примерно с две трети населения мира — 5 миллиардов человек — не имеют доступа к хирургическому лечению, эти новые методы, основанные на искусственном интеллекте, могут расширить общий доступ и устранить пробел в хирургической помощи.

Объединение ИИ и хирургической робототехники

ИИ внес инновации и изменил то, как мы взаимодействуем с различными технологиями и друг с другом. За последние пять лет трансформация, вызванная ИИ, ускорила развитие робототехники и создала дополнительные приложения для ИИ в различных модальностях, включая роботизированную хирургию.

Вот три основных способа, с помощью которых ИИ оказывает быстрое и существенное влияние:

1. Воплощенный ИИ

Технологии меняют то, как мы взаимодействуем с окружающей средой и людьми вокруг нас. Воплощенный ИИ, который включает в себя автономные транспортные средства и гуманоидных роботов, представляет собой слияние ИИ с физическими системами для выполнения сложных задач в реальных условиях. Когда воплощенный ИИ применяется в хирургической робототехнике, он может оказать долгосрочное влияние на улучшение хирургической помощи и улучшение существующих методов. Однако воплощенный ИИ требует значительных данных реального мира для разработки моделей обучения, которые используются для обучения и расширения возможностей ИИ и улучшения понимания данных. До недавнего времени доступ к большим объемам данных обучения был несколько ограничен; однако, поскольку отрасль продолжает инвестировать в обучение и разработку моделей ИИ, пулы смоделированных данных растут более быстрыми темпами и улучшают функциональность воплощенного ИИ.

2. Непрерывный анализ данных и рекомендации

Системы на основе ИИ могут поглощать и понимать большие массивы информации за считанные секунды — гораздо быстрее, чем человеческий мозг. Обучая машины на больших наборах данных, основанные на данных идеи могут информировать хирургические решения еще до того, как хирурги вступят в операционную. Обучающие симуляции на основе ИИ могут принести значительную пользу хирургам, поскольку обучение на наборах данных, основанных на тысячах операций, дает хирургам тенденции и методы для обеспечения лучшего опыта пациентов, а также позволяет им подготовиться и понять тонкости редких или сложных случаев до того, как они столкнутся с ними в операционной. Этот процесс может значительно ускорить и сократить длительную кривую обучения, с которой сталкиваются хирурги при обучении достижению пиковой хирургической эффективности.

При применении к технологиям визуализации и визуализации в реальном времени данные, полученные с помощью ИИ, также могут улучшить способность хирургов принимать решения во время операций. Предоставляя хирургам информацию для корректировки хирургических планов во время процедур, системы на основе ИИ позволяют хирургам оптимизировать методы и подходы в режиме реального времени. Благодаря системам визуализации на основе ИИ хирурги могут получать расширенную аналитику изображений и трёхмерные «карты» операционных полей в режиме реального времени. Эти дополненные данные могут предоставить хирургам расширенное понимание хирургической области, а также обратную связь в режиме реального времени по применяемым хирургическим методикам. Платформы роботизированной хирургии находятся на переднем крае интеграции этой технологии в операционную с целью повышения точности и качества хирургических операций.

Кроме того, предоставляя постоянную обратную связь после операции, системы на основе ИИ могут предоставлять ценную обратную связь хирургам об их работе во время процедур, подчеркивая слабые и сильные стороны и предлагая конкретные стратегии по их улучшению. Такие платформы также могут рекомендовать новые планы лечения на основе истории каждого пациента и анализа данных конкретной процедуры, а также предоставлять хирургам дополнительную информацию, которая может улучшить дальнейшее лечение. Таким образом, платформы ИИ имеют потенциал для поглощения и адаптации хирургической обратной связи на протяжении всего хирургического цикла (до, во время и после) через контур обратной связи ИИ для повышения точности и производительности хирургов.

3. Повышенная точность и точность.

Индивидуальные хирургические навыки часто различаются среди хирургов из-за их доступа к возможностям высшего уровня, от места в программе до доступа к хирургическому наставничеству. Например, в области офтальмологии крутая кривая обучения. В среднем это занимает не менее 15 лет обучения и хирургического опыта достичь пика производительности в качестве офтальмологического хирурга. С ростом старения населения и сокращением числа хирургов необходимо новое решение для сокращения периода обучения хирурга и стандартизации точности и правильности оказания помощи для всех.

Помимо сокращения кривой обучения хирургов и более быстрого достижения ими пиковой производительности, внедрение платформ на основе ИИ в хирургический процесс может повысить точность и достоверность и может улучшить неоптимальные результаты. Полуавтономные и все более автономные функции в роботизированных платформах могут устранить естественный тремор рук хирурга и повысить общую точность и достоверность, тем самым улучшая клинические результаты. Кроме того, способность систем на основе ИИ распознавать уникальные анатомические структуры и обеспечивать точное местоположение разрезов и других хирургических этапов — особенно при сложных процедурах или анатомических областях — может значительно снизить частоту ошибок хирурга за счет улучшения пространственной осведомленности об анатомических структурах. Таким образом, все хирурги, использующие системы на основе ИИ, смогут оказывать последовательно более точную помощь.

При внедрении в хирургический процесс роботизированные платформы на базе искусственного интеллекта предоставляют бесценную информацию, которая может улучшить общий опыт как для пациента, так и для хирурга.

Заключение

ИИ продолжит играть важную роль в развитии здравоохранения в будущем. Внедрение передовых технологий ИИ в наши медицинские услуги, такие как электронное картирование, диагностика, мониторинг и отслеживание состояния здоровья, а также хирургическая помощь, является обязательным. Таким образом, мы можем улучшить общий опыт пациентов и хирургов.

В роботизированной хирургии искусственный интеллект ускоряет трансформацию технологий и доступ пациентов к последовательному и высококачественному лечению. Достижения в области робототехники в сочетании с искусственным интеллектом и автоматизацией будут и дальше открывать новые возможности применения, обеспечивая более высокий уровень стандартизированной медицинской помощи и выводя качество и доступность медицинской помощи на новый уровень.