Применение искусственного интеллекта (ИИ) в хирургии

Наши исследователи из Хэмлина рассматривают недавние влиятельные применения ИИ в хирургии, а также отмечают основные проблемы в будущем развитии.

Благодаря недавним достижениям в медицине искусственный интеллект (ИИ) сыграл важную роль в поддержке принятия клинических решений и в настоящее время все чаще используется для стратификации рисков, геномики, визуализации и диагностики, точной медицины и разработки лекарств.

ИИ был внедрен в хирургию совсем недавно, его прочные корни связаны с визуализацией и навигацией, а ранние методы были сосредоточены на обнаружении признаков и компьютерном вмешательстве как для предоперационного планирования, так и для интраоперационного руководства.

Другими словами, ИИ постепенно меняет практику хирургии благодаря технологическим достижениям в области визуализации, навигации и роботизированного вмешательства.

Наши исследователи из Хэмлинского центра рассматривают недавние успешные и влиятельные применения ИИ в хирургии от предоперационного планирования и интраоперационного руководства до его интеграции в хирургических роботов.

В этом обзорном документе не только представлен обзор требований, проблем и подобластей каждого сегмента хирургического применения, в котором применялись методы ИИ, но также обращено внимание на основные проблемы и представлены потенциальные решения для будущего развития ИИ в хирургии.

ИИ для предоперационного планирования

Предоперационное планирование, когда хирурги планируют хирургическую процедуру на основе существующих медицинских записей и изображений, имеет важное значение для успеха операции.

Наши исследователи выделили четыре рутинных задачи, основанные на медицинской визуализации, которые включают методы ИИ: (1) анатомическая классификация, (2) обнаружение, (3) сегментация и (4) регистрация.

ИИ для интраоперационного руководства

Хирургическая травма снижается за счет минимально инвазивной хирургии (MIS), которая в настоящее время постепенно сочетается с роботизированной помощью. Компьютеризированное интраоперационное управление всегда было краеугольным камнем MIS.

В свете этого стратегии обучения были широко интегрированы в разработку интраоперационного руководства, чтобы обеспечить улучшенную визуализацию и локализацию в хирургии.

Существует четыре основных области автоматизированного интраоперационного управления в MIS, которые включают методы искусственного интеллекта: (1) создание экземпляров формы, (2) эндоскопическая навигация, (3) отслеживание тканей и (4) дополненная реальность (AR).

ИИ для хирургической робототехники

Благодаря развитию методов искусственного интеллекта хирургические роботы могут достигать сверхчеловеческих характеристик во время MIS.

Цель ИИ — повысить способность хирургических роботизированных систем воспринимать сложные в естественных условиях среде, принимая решения и выполняя желаемые задачи с повышенной точностью, безопасностью и эффективностью.

Общие методы искусственного интеллекта, используемые для роботизированных и автономных систем (RAS), можно обобщить в четырех аспектах: (1) восприятие, (2) локализация и картографирование, (3) моделирование и управление системой и (4) взаимодействие человека и робота.

Будущее развитие ИИ в хирургии

Прогресс в области искусственного интеллекта трансформирует современную хирургию в сторону более точного и автономного вмешательства для лечения как острых, так и хронических симптомов. Благодаря использованию таких методов был достигнут заметный прогресс в предоперационном планировании, интраоперационном наведении и хирургической робототехнике.

В связи с этим наши исследователи обобщают текущее состояние, возникающие тенденции и основные проблемы будущего развития ИИ в хирургии, а также предлагают возможные решения для преодоления этих сложных проблем.

Сторонники

Текст статьи (за исключением фотографий и графики) © Имперский колледж Лондона.

Фотографии и графика, защищенные авторскими правами третьих лиц, используются с разрешения или © Imperial College London.

Репортер

Эрх-Я (Аса) Цуй
Центр исследований и стипендий в области высшего образования