Mixed Reality og AI for sikrere operationer

Mixed reality og kunstig intelligens kan hjælpe med at gøre operationer sikrere ved at hjælpe kirurger under processen. Fra at levere 3D-billeddannelse til håndtering af instrumenter er AI en vital del af operationsstuen. Her diskuterer vi, hvad blandet virkelighed betyder, og hvordan AI tager operationer til det næste niveau.  

Kunstig intelligens, maskinlæring og computersyn er ved at blive en væsentlig del af sundhedssektoren. AI hjælper læger, sygeplejersker og hospitalsadministrationen med at strømline patienternes journaler, nøjagtigt diagnosticere den medicinske tilstand og give bedre behandling.

COVID-19-pandemien har øget fokus og tilpasning af fjernpatientbehandling og telemedicin for at sikre, at patienter ikke lider på grund af nedlukninger. Læger stoler i stigende grad på AI-baseret teknologi og værktøjer til at give patienterne kvalitetssundhedspleje.

Teknologi som augmented reality (AR), virtual reality (VR) og mixed reality (MR) bliver brugt på hospitaler til at hjælpe læger og uddanne medicinstuderende. Disse er designet til at hjælpe læger under operationer for at gøre processen sikrere og øge succesraten.

Markedsstørrelsesværdien af ​​AI i sundhedsvæsenet er $ 10.4 milliarder i 2021 og anslås at nå $120.2 milliarder i 2028 ved en CAGR (Compound Annual Growth Rate) på 48 procent. Nordamerika har vist den højeste adoptionsrate af AI i sundhedsvæsenet med 58.9 procent i 2020. Den samme rapport antyder, at brugen af ​​AI i sundhedsindustrien vil vokse hurtigt i Asien og Stillehavsområdet i prognoseperioden.

Hvad er Mixed Reality?

Mixed reality er en kombination af virtual reality og menneskesyn. AR-filtrene, der bruges i mobilapps som Instagram, Snapchat osv., er et simpelt eksempel på mixed reality-løsninger.

Operationer kræver meget planlægning, øvelse og præcision. Læger har ikke råd til at blive distraheret eller miste fokus, når de opererer en person. Brugen af ​​kunstig intelligens i kirurgi har til formål at støtte læger og forsyne dem med den nødvendige information og kirurgiske værktøjer uden at forstyrre dem på noget tidspunkt.

Mixed reality gør det muligt at bruge teknologi til at hjælpe læger under operationer og minimere risici.

Paul Milgram og Fumio Kishino introducerede først begrebet blandet virkelighed i 1994 i deres papir med titlen A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays. MR kombinerer computervision, cloud computing, grafisk behandling osv. for at blande den fysiske og virtuelle verden. Mange virksomheder har udviklet MR-applikationer, der kan bruges i forskellige industrier.

MR og sundhedsvæsen

MR i sundhedsvæsenet kan forklares ved hjælp af en hovedmonteret enhed, der giver lægerne et klart og bedre billede af patientens datadiagram og relaterede billeder. Billederne af det berørte område, hvor operationen skal udføres, kan vises direkte på patienten. Dette øger nøjagtigheden og gør det nemt for kirurger at være så præcise som muligt. MR-apparater ændrer også interaktionsmetoden mellem læger og patienter. Data er lettere tilgængelige og bruges til at forstå patientens tilstand i dybden.

Microsofts HoloLens er et godt eksempel på MR-hovedbeklædning, der skaber realistiske billeder og hologrammer for at hjælpe medicinstuderende med at forstå menneskets anatomi. Medicinske skoler er begyndt at investere i MR-enheder for at styrke deres elever.

Mohammad Abdul Mukit, en MS-studerende i elektro- og computerteknik, en kandidatstipendiat og forskningsassistent ved University of Oklahoma, og Dr. Christian El Amm, en plastik- og rekonstruktiv kirurg, har samarbejdet om at skabe en AI-baseret enhed (der accepterer stemmekommandoer) for at øge sikkerheden og effektiviteten under kirurgiske rekonstruktioner.

SentiAr, en digital sundhedsvirksomhed, har udviklet en holografisk AR-platform til at give kirurger 3D-billeder af en specifik anatomi og datavisualiseringer af patientens medicinske diagram.

Indførelsen af ​​MR i sundhedssektoren er stadig i de tidlige stadier. Teknologi kan bringe mange flere positive ændringer for at forbedre sundhedsfaciliteter og kirurgiske procedurer.

Brug af Mixed Reality i sundhedssektoren 

Mixed reality kan hjælpe læger, sygeplejersker og sundhedspersonale i flere Mways. Fra at levere information i realtid til at udvikle realistiske 3D-billeder, her er hvad MR kan.

Ressourceoptimering

Mixed reality mindsker afhængigheden af ​​sygeplejersker og lægeassistenter. Data bliver automatisk indsamlet, behandlet og projiceret som billeder og diagrammer, når lægen kræver det. Dette sparer ressourcer og reducerer udgifterne uden at gå på kompromis med kvaliteten af ​​sundhedsydelser.

Dataadgang i realtid

Mixed reality-headset kan levere data i realtid til kirurger. For eksempel, hvis en kirurg ønsker afgørende data om patienten under en nødsituation, kan MR-enheden straks trække dem op fra den database, den er forbundet til, og vise dem for kirurgen. AI arbejder i backend for at gøre dette muligt.

Livestreaming af operationer 

MR-enhederne kan optage og livestreame operationer uden at afbryde processen. Disse videoer bruges til at træne medicinstuderende til at blive dygtige til operationer. Det hjælper også læger med at spole tilbage og afspille komplekse kirurgiske trin og forklare processerne klart for eleverne.

Fjernpatientbehandling 

Patienter kan fortsat være under hjemmepleje og stadig få fremragende behandling fra deres læger. De seneste data er opdateret til systemerne for at hjælpe læger med at forstå patienternes nuværende tilstand og ordinere medicin i overensstemmelse hermed. AI har gjort det muligt at levere kvalitetspatientbehandling eksternt under pandemien.

Naturlig 3D-billeddannelse 

Mixed reality er kendt for at skabe realistiske 3D-billeder med dybde og detaljer. Denne funktion er meget nyttig, når kirurger vil vide, hvor dyb infektionen er, eller hvornår snittet skal stoppes. Naturlig 3D-billeddannelse øger nøjagtigheden og præcisionen ved operationer.

Virtuel kirurgisk intelligens 

Dette bruges til at oplyse patienter om, hvad der sker under operationen. At være opmærksom på proceduren vil give patienterne mere selvtillid og forhindre dem i at blive stressede eller bekymrede over resultaterne.

Fjernhjælp ved operationer 

MR-headset som Hololens kommer med mikrofoner og sensorer. Kirurger kan interagere direkte med andre eksperter og tage deres råd under en kompliceret højrisikooperation. Eksperter kan yde fjernhjælp til kirurger i operationsstuen.

Forenklet datadeling 

Kritisk medicinsk information gemmes i et samlet format og kan deles med lægerne uden forsinkelse. Læger behøver ikke at vente på, at data bliver indsamlet, udskrevet og bragt til dem gennem den lange rute. AI har gjort data let tilgængelige og samtidig opretholde datasikkerhedsstandarder.

Brug af kunstig intelligens i operationer

Introduktionen af ​​kunstig intelligens i kirurgi er en relativt ny udvikling. Integrering af AI og ML i medicin har ikke været en nem opgave. Selvom vi med succes har igangsat adoptionsprocessen på forskellige niveauer.

Fra automatisering af tilbagevendende opgaver til strømlining af patienters journaler og assistance til teknikere med 3D-billeder af scanninger og røntgenbilleder, er AI nu en del af sundhedsindustrien. Men hvordan hjælper kunstig intelligens læger på operationsstuer? Hvad er brugen af ​​kunstig intelligens i kirurgi?

AI i operationer bruges til billeddannelse, navigation og robothjælp. Lad os lære mere om AI's rolle i kirurgi.

Forberedelse før operation

Før operationsplanlægning er, hvor kirurgen bruger patientens journaler og billeddannelse til at bestemme den mest effektive måde at udføre operationen på. Kunstig intelligens hjælper kirurger på dette stadium ved at:

• Udvikling af 3D-billeder af anatomien
• Leverer maskinlæringsalgoritmer til at klassificere billeder og information
• Identifikation af abnormiteter i CT-scanninger
• Forberedelse til akuthjælp på forhånd
• Brug af deep learning neurale netværk forudsige fejl og risici i realtid
• Forbedring af kritisk pleje til patienter med høj risiko mv.

AI bruges i præoperativ medicinsk billeddannelse til at klassificere, detektere, segmentere og registrere anatomiske billeder gennem deep learning-teknologi.

Kirurgisk vejledning

Benævnt som intraoperativ vejledning bruges AI under operationen i form af robotassistance. Computerstøttede værktøjer bruges til at udføre minimalt invasiv kirurgi (MIS) for at reducere kirurgiske traumer hos patienter.

Ved at integrere læringsstrategier med computerstøttede værktøjer kan kirurger få adgang til et højt niveau af visualisering forud for enhver operation. For eksempel er der lavet en ramme online for at lære sporing af blødt væv for MIS og for at studere deformationen af ​​blødt væv ved hjælp af AI-baseret billeddannelse og visualiseringer.

AI-robotik

Robothjælp bruges også som en del af den kirurgiske proces. De AI-drevne robotter hjælper kirurger ved at arrangere og placere instrumenterne på en måde, så kirurger ikke behøver at spørge eller vente. Målet er at holde kirurgen fuldt fokuseret på operationen ved at minimere distraktioner.

Robotter trænes ved at bruge maskinlæringsalgoritmer til at forstå den kirurgiske proces og give kirurgen den nødvendige information. Den kirurgiske robot udviklet af Asensus Surgical hjælper læger med laparoskopiske operationer. Robotten giver direkte størrelsen af ​​det væv, der skal opereres.

Forstærket læring (RL) bruges til at træne robotterne til at udføre delopgaver under operationen. Ideen er at træne robotter til at hjælpe kirurger baseret på deres bevægelser såsom hånd- og hovedbevægelse. Da hver kirurg har en anden stil, kræver træning af robotterne mere tid. Præcision er trods alt nødvendig for operation, og vi kan ikke nøjes med 80 procents nøjagtighed.

Eksempler på kunstig intelligens i kirurgi 

Følgende er nogle eksempler på AI-drevne værktøjer, der bruges i operationer:

• Smart-Tissue Autonomous Robot (STAR) er en automatiseret robot udviklet til at udføre operationer, hvis en kirurg ikke er tilgængelig under en nødsituation. Robotten vil blive trænet i visse typer operationer og teknikker.
• Gestonurse er en robotsygeplejerske, der hjælper kirurger ved at håndtere de kirurgiske instrumenter på operationsstuen.
• Robotic Hair Restoration-robotter kan høste rodfollikler og pode dem ind i det nøjagtige område på hovedbunden til perfektion. Det reducerer den tid, det tager kirurgen at fjerne hårsækkene manuelt fra donorområdet.
• Da Vinci robothjertekirurgi bruger robotmanipulerede værktøjer og bittesmå instrumenter, der gør det muligt for læger at udføre operationer med kun et lille snit på brystet. Denne operation bruges til forskellige hjerte- og bryst-relaterede operationer.

AI's indtræden i sundhedsvæsenet kunne have været foreløbig for år siden. Men det er klart, at fremtiden for operationer og sundhedsvæsen er stærkt afhængig af kunstig intelligens.

Konklusion 

Mixed Reality og AI i operationer er fremtiden for sundhedsindustrien. Ved at bruge MR-apparater kan hospitaler strømline kommunikationen mellem personale, læger og patienter. Mixed Reality-enheder er i stand til at optage og gemme stemmenoter. Læger kan lytte til disse stemmenoter, mens de undersøger patienter, eller når de er fri, og koncentrere sig lige meget om hver patient.

Kunstig intelligens og robotteknologi vil sandsynligvis reducere presset på kirurger ved at udføre visse operationer uden menneskelig assistance. Læger vil føle sig mindre stressede og levere førsteklasses sundhedspleje.

Kilde: https://www.iotforall.com/mixed-reality-and-ai-for-safer-surgeries