Oficialus pranešimas apie pasiekimus

Mes oficialiai pradedamei-Cut Pro, pirmoji pasaulyje išmaniai apčiuopiama laparoskopinių skutimosi peiliukų sistema, žyminti revoliucinį perėjimą nuo „pasyvaus įrankio“ prie „aktyvaus chirurgo asistento“. Integruota su kelių režimų jutiklių matrica rankenoje, sistema realiu laiku stebi pjovimo jėgą, vibracijos spektrą, temperatūrą ir audinių varžą bei automatiškai koreguoja veikimo parametrus, naudodama dirbtinio intelekto algoritmus. Klinikiniai testai rodo, kad išmanioji sistema padidina audinių identifikavimo tikslumą iki 96,8%, pažeidimo rezekcijos efektyvumą padidina 35%, tuo pačiu apsaugodama sveikus audinius, ir signalizuoja apie formalų minimaliai invazinių chirurginių instrumentų įėjimą į naują intelekto ir tikslumo erą.

MTEP fonas ir skausmo taškai

Tradicinė chirurgija su skustuvu priklauso nuo chirurgų lytėjimo suvokimo ir patirties su trimis pagrindiniais neaiškumais. Pirma, audinių identifikavimas yra sudėtingas: edeminius, hiperplazinius ir normalius audinius sunku vizualiai atskirti atliekant artroskopiją, todėl atsitiktinės rezekcijos dažnis yra 12–18%. Antra, pjovimo būklė nėra kiekybiškai įvertinama: chirurgai negali skaičiais suvokti ašmenų aštrumo ar apkrovos sąlygų, todėl dažnai pjaunama per daug arba per maža. Trečia, parametrų nustatymai pagrįsti patirtimi: sukimosi greitis, posūkio amplitudė, siurbimo jėga ir kiti parametrai nustatomi empiriškai be mokslinio pagrindo.

Tyrimai rodo, kad netinkami parametrų nustatymai sukelia 34% papildomų audinių pažeidimų kompleksinės peties artroskopijos metu. Jaunesnieji chirurgai susiduria su staigiu mokymosi kreivu, todėl vidutiniškai reikia 50 operacijų, kad galėtų puikiai įvaldyti skutimosi mašinėles.

Pagrindinės technologinės naujovės

• Daugiarūšio biologinio jutimo sintezės technologijaMiniatiūriniai šviesolaidiniai jėgos jutikliai (0–20 N diapazonas, 0,01 N skiriamoji geba), MEMS akselerometrai (5 kHz dažnių juostos plotis), infraraudonųjų spindulių temperatūros jutikliai (±0,2 laipsnio tikslumas) ir bioimpedanso analizės moduliai (1 kHz–1 MHz dažnių diapazonas) yra integruoti į 6 mm skersmens rankeną. Jutiklio suliejimo algoritmai apskaičiuoja pjovimo jėgą realiuoju laiku, audinio kietumą, audinio tipą ir ašmenų susidėvėjimo būseną.
• Adaptyvaus intelektualaus valdymo algoritmasAudinių parametrų atvaizdavimo modelis sukurtas remiantis giliu mokymusi, iš jutiklio įvesties išvedant optimalius veikimo parametrus. Modelis, parengtas naudojant 50 000 chirurginių vaizdo įrašų duomenų rinkinį, nustato 12 bendrų audinių tipų, įskaitant sinoviją, kremzlę, osteofitus ir meniskus. Sistema koreguoja parametrus kas 10 ms, kad būtų atliktas dinaminis optimizavimas.
• Papildytos realybės chirurginės navigacijos sąsajaSukurta patentuota AR rodymo sistema, skirta jutiklio duomenis paversti intuityviu vaizdiniu grįžtamuoju ryšiu. Spalvomis žymimos audinių ribos, realaus laiko pjovimo jėgos stulpelių diagramos, temperatūros karščio žemėlapiai ir įspėjimai apie pavojų yra padengti artroskopinėje filmuotoje medžiagoje. Chirurgai gali perjungti rodymo režimus naudodami kojinius jungiklius, kad pasiektų sklandų akių, rankų ir smegenų koordinavimą.

Darbo mechanizmas

Išmaniosios sistemos esmė yra sukurti realaus laiko valdymo kilpąpajutimas-sprendimas-vykdymas. Jutimo sluoksnyje keli jutikliai renka fizinius signalus; šviesolaidiniai jėgos jutikliai matuoja mikroįtempimą pagal Fabry-Perot trukdžių principą su 0,1 με skiriamąja geba. Sprendimo lygmenyje konvoliuciniai neuroniniai tinklai išskiria signalo ypatybes, užbaigdami audinių klasifikavimą ir optimalų pjovimo parametrų (sukimosi greitį, posūkio amplitudę, siurbimo jėgą) apskaičiavimą per 1 ms. Vykdymo lygyje bešepetė nuolatinės srovės variklio pavaros sistema reaguoja realiu laiku, sukimosi greičio reguliavimo tikslumas yra ±50 aps./min., o atsako laikas<5 ms.

Esant didelės rizikos scenarijams (pvz., staigūs pjovimo jėgos šuoliai, rodantys subchondralinio kaulo sąlytį), sistema suaktyvina įspėjimus ir automatiškai sumažina sukimosi greitį 30 %, suteikdama chirurgams 0,5 sekundės reakcijos langą ir suformuodama žmogaus kilpoje (HITL) saugos valdymo režimą.

Veiklos patvirtinimas

Eksperimentuose su audiniais išmanioji sistema užtikrina puikų našumą: ji pasiekia 97,3 % tikslumą nustatant kiaulių kelio sąnario audinius, 99,1 % specifiškumą kremzlėms ir 96,8 % jautrumą sinovijai. Atliekant imitacines operacijas, sistema automatiškai nustato 4500 aps./min. osteofitų rezekcijos greitį (įprastame 3000–6000 aps./min. empiriniame diapazone), pagerindama rezekcijos efektyvumą 28 % ir sumažindama terminio pažeidimo gylį 65 %.

Kelių centrų atsitiktinių imčių kontroliuojamas tyrimas, kuriame dalyvavo 240 pacientų, kuriems atlikta kelio artroskopija, rodo, kad, palyginti su įprastinių ašmenų grupe: išmaniųjų ašmenų grupė sumažina atsitiktinę sveikų audinių rezekciją operacijos metu nuo 0,82 cm² iki 0,21 cm²; Vidutinis 6 mėnesių pooperacinis Lysholm kelio balas siekia 92,7, žymiai didesnis nei kontrolinės grupės 85,4 (P< 0.01). Subjective surgeon assessments show the intelligent system cuts cutting‑decision time by 40% and mental workload by 35%. Learning‑curve analysis indicates that junior surgeons (<50 surgeries) using the intelligent system achieve 90% of the surgical performance of senior surgeons (>200 operacijų) naudojant įprastus metodus.

MTEP strategija ir filosofija

Mes pasisakome už dizaino filosofijąžvalgybos didinimas, o ne chirurgo pakeitimas, kuriant žmogaus kilpoje (HITL) išmaniąją chirurginę sistemą. Užuot veikusi kaip visiškai automatizuotas „chirurgas robotas“, sistema veikia kaip chirurgų jutimo išplėtimas ir sprendimų palaikymo įrankis. Sukuriame trijų pakopų žvalgybos architektūrą: reaktyvusis intelektas apačioje, skirtas milisekundės lygio saugos valdymui, taisyklėmis pagrįstas intelektas viduryje, skirtas parametrų rekomendacijoms, vadovaujantis klinikinėmis gairėmis, ir kognityvinis intelektas viršuje, skirtas ekspertų patirties modeliams kurti, mokantis chirurginių vaizdo įrašų iš meistrų chirurgų.

Tuo tarpu mes teikiame pirmenybę duomenų saugumui ir privatumo apsaugai: visi pacientų duomenys yra anonimiški įrenginyje, o modelių mokymams pritaikytos jungtinės mokymosi sistemos, kad neapdoroti duomenys būtų saugomi ligoninėse. Išmaniųjų algoritmų aiškinamumas yra dar vienas pagrindinis dizaino akcentas: sistema ne tik teikia rekomendacijas, bet ir intuityviai parodo sprendimų priėmimo pagrindimą per AR sąsają, kad būtų sukurtas pasitikėjimas tarp inžinierių ir gydytojų.

Ateities perspektyva

Išmanieji chirurginiai instrumentai vystysis link bendradarbiavimo, tinklų kūrimo ir personalizavimo. Kuriame kelių instrumentų bendradarbiavimo jutimo sistemą, kuri leidžia skutimosi peiliukams, radijo dažnio peiliukams ir siurbimo įrenginiams dalytis jutimo duomenimis, taip sukuriant skaitmeninį chirurginio lauko dvynį. Ištirta 5G krašto skaičiavimo architektūra, leidžianti dalines skaičiavimo užduotis perkelti į operacinės krašto serverius, kad būtų galima valdyti realiuoju laiku mažesnės delsos laiką. Kuriami individualizuoti prisitaikantys algoritmai, skirti išmokti individualių chirurgų veiklos įpročius per pirmąsias 5 operacijos minutes ir automatiškai koreguoti valdymo parametrų stilius.

Iki 2029 m. pristatysime išmaniąją rankenėlę su haptinio interneto funkcijomis, atkuriančią audinių tekstūrą chirurgų pirštų galiukuose naudojant elektrolytinį grįžtamąjį ryšį, kad būtų galima realizuoti tikrą virtualų haptinį suvokimą. Ilgainiui smegenų ir kompiuterių sąsaja įgalintas mintimis valdomas manipuliavimas taps įmanomas, leidžiantis chirurgams tiksliai valdyti instrumentus naudojant chirurginius judesio vaizdus. Tai padidins chirurginį tikslumą iki nervų valdymo lygio ir galiausiai išpildys chirurginį idealą – sklandų proto ir rankos koordinavimą.