Oficiālais paziņojums par sasniegumiem

Mēs oficiāli sākami-Cut Pro, pasaulē pirmā gudri uztveramā laparoskopiskā skuvekļa asmeņu sistēma, kas iezīmē revolucionāru pāreju no “pasīvā instrumenta” uz “aktīvo ķirurģijas palīgu”. Integrēta ar vairāku režīmu sensoru bloku rokturī, sistēma reāllaikā uzrauga griešanas spēku, vibrācijas spektru, temperatūru un audu pretestību un automātiski pielāgo darbības parametrus, izmantojot mākslīgā intelekta algoritmus. Klīniskie testi liecina, ka viedā sistēma palielina audu identifikācijas precizitāti līdz 96,8%, palielina bojājumu rezekcijas efektivitāti par 35%, vienlaikus aizsargājot veselus audus, un norāda uz minimāli invazīvu ķirurģisko instrumentu oficiālu ienākšanu jaunā inteliģences un precizitātes laikmetā.

R&D fons un sāpju punkti

Tradicionālā ķirurģija ar skuvekļa palīdzību balstās uz ķirurgu taustes uztveri un pieredzi, ar trim lielām neskaidrībām. Pirmkārt, audu identificēšana ir sarežģīta: artroskopijā ir grūti vizuāli atšķirt tūskas, hiperplastiskus un normālus audus, kā rezultātā nejaušas rezekcijas biežums ir 12–18%. Otrkārt, griešanas statuss nav kvantitatīvi nosakāms: ķirurgi nevar uztvert asmeņu asumu vai slodzes apstākļus skaitliski, kā rezultātā bieži rodas pārgriešana vai pārgriešana. Treškārt, parametru iestatījumus nosaka pieredze: rotācijas ātrums, šūpošanās amplitūda, sūkšanas spēks un citi parametri tiek iestatīti empīriski bez zinātniska pamata.

Pētījumi atklāj, ka nepareizi parametru iestatījumi rada 34% papildu audu bojājumu kompleksās pleca locītavas artroskopijas laikā. Jaunākie ķirurgi saskaras ar strauju mācīšanās līkni, kas prasa vidēji 50 operācijas, lai prasmīgi apgūtu skuvekļa manipulācijas.

Galvenās tehnoloģiskās inovācijas

• Multimodāla biosensing Fusion tehnoloģijaMiniatūrie optiskās šķiedras spēka sensori (0–20 N diapazons, 0,01 N izšķirtspēja), MEMS akselerometri (5 kHz joslas platums), infrasarkanie temperatūras sensori (±0,2 grādu precizitāte) un bioimpedances analīzes moduļi (1 kHz–1 MHz frekvenču diapazons) ir integrēti 6 mm diametra rokturī. Sensoru saplūšanas algoritmi aprēķina reāllaika griešanas spēku, audu cietību, audu veidu un asmens nodiluma statusu.
• Adaptīvās inteliģentās vadības algoritmsAudu parametru kartēšanas modelis ir izveidots, pamatojoties uz dziļu mācīšanos, kas nodrošina optimālus darbības parametrus no sensora ievades. Modelis, kas apmācīts, izmantojot 50 000 ķirurģisko video datu kopu, identificē 12 izplatītus audu veidus, tostarp sinoviju, skrimšļus, osteofītus un meniskus. Sistēma pielāgo parametrus ik pēc 10 ms, lai realizētu dinamisku optimizāciju.
• Papildinātās realitātes ķirurģiskās navigācijas interfeissPatentēta AR displeja sistēma ir izstrādāta, lai pārveidotu sensoru datus par intuitīvu vizuālo atgriezenisko saiti. Uz artroskopiskiem kadriem tiek pārklātas ar krāsu kodētas audu robežas, reāllaika griešanas spēka joslu diagrammas, temperatūras karstuma kartes un brīdinājumi par risku. Ķirurgi var pārslēgt displeja režīmus, izmantojot kājas slēdžus, lai panāktu netraucētu acu, roku un smadzeņu koordināciju.

Darba mehānisms

Inteliģentās sistēmas pamatā ir reāllaika vadības cilpas izveidošanauztvert-lēmuma-izpildīšanu. Sensoru slānī vairāki sensori savāc fiziskus signālus; optiskās šķiedras spēka sensori mēra mikro deformāciju, izmantojot Fabri-Perot traucējumu principu ar izšķirtspēju 0,1 με. Lēmuma slānī konvolucionālie neironu tīkli iegūst signāla pazīmes, pabeidzot audu klasifikāciju un optimālu griešanas parametru aprēķinu (rotācijas ātrums, šūpošanās amplitūda, sūkšanas spēks) 1 ms laikā. Izpildes līmenī bezsuku līdzstrāvas motora piedziņas sistēma reaģē reāllaikā ar rotācijas ātruma kontroles precizitāti ±50 apgr./min un reakcijas laiku<5 ms.

Augsta riska scenārijos (piemēram, pēkšņas griešanas spēka izmaiņas, kas norāda uz subhondrālo kaulu kontaktu) sistēma aktivizē brīdinājumus, vienlaikus automātiski samazinot rotācijas ātrumu par 30%, nodrošinot ķirurgiem 0,5 sekunžu reakcijas logu un veidojot cilvēka cilpā (HITL) drošības kontroles režīmu.

Veiktspējas apstiprināšana

Ex-vivo audu eksperimentos viedā sistēma nodrošina izcilu veiktspēju: tā sasniedz 97,3% precizitāti cūku ceļa locītavas audu identificēšanā ar 99,1% specifiskumu skrimšļiem un 96,8% jutību pret sinoviju. Simulētās operācijās sistēma automātiski iestata osteofītu rezekcijas ātrumu uz 4500 apgr./min (parastajā empīriskajā diapazonā no 3000 līdz 6000 apgr./min.), uzlabojot rezekcijas efektivitāti par 28% un samazinot termisko bojājumu dziļumu par 65%.

Daudzcentru randomizēts kontrolēts pētījums, kurā piedalījās 240 ceļgala artroskopijas pacienti, liecina, ka salīdzinājumā ar parasto asmeņu grupu: viedā asmeņu grupa samazina intraoperatīvu nejaušu veselu audu rezekciju no 0,82 cm² līdz 0,21 cm²; vidējais 6 mēnešu pēcoperācijas Lysholm ceļa rādītājs sasniedz 92,7, kas ir ievērojami augstāks nekā kontroles grupas 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 operācijas), izmantojot parastās metodes.

Pētniecības un attīstības stratēģija un filozofija

Mēs atbalstām dizaina filozofijuizlūkošanas palielināšana, nevis ķirurga aizstāšana, veidojot cilvēka cilpā (HITL) viedo ķirurģisko ietvaru. Tā vietā, lai darbotos kā pilnībā automatizēts "robotiskais ķirurgs", sistēma darbojas kā ķirurgu sensorais paplašinājums un lēmumu pieņemšanas rīks. Mēs izveidojam trīs līmeņu izlūkošanas arhitektūru: reaktīvais intelekts apakšā milisekundes līmeņa drošības kontrolei, uz noteikumiem balstīta informācija vidū parametru ieteikumiem, kuru pamatā ir klīniskās vadlīnijas, un kognitīvā inteliģence augšpusē, lai izveidotu ekspertu pieredzes modeļus, apgūstot galveno ķirurgu ķirurģiskos video.

Tikmēr mēs piešķiram prioritāti datu drošībai un privātuma aizsardzībai: visi pacientu dati tiek anonimizēti ierīcē, un modeļu apmācībai tiek pieņemtas apvienotās mācību sistēmas, lai slimnīcās saglabātu neapstrādātus datus. Intelektuālo algoritmu interpretācija ir vēl viens galvenais dizaina fokuss: sistēma ne tikai sniedz ieteikumus, bet arī intuitīvi parāda lēmumu pieņemšanas pamatojumu, izmantojot AR saskarni, lai veidotu uzticību starp inženieriem un ārstiem.

Nākotnes perspektīva

Inteliģentie ķirurģiskie instrumenti attīstīsies uz sadarbību, tīklu veidošanu un personalizāciju. Mēs izstrādājam vairāku instrumentu sadarbības sensoru sistēmu, kas ļauj skuvekļa asmeņiem, radiofrekvences asmeņiem un sūkšanas ierīcēm koplietot sensora datus, veidojot ķirurģiskā lauka digitālo dvīņu. Ir izpētīta 5G malu skaitļošanas arhitektūra, lai daļējus skaitļošanas uzdevumus izkrautu operāciju zāles malas serveros, lai nodrošinātu reāllaika kontroli ar mazāku latentumu. Tiek izstrādāti personalizēti adaptīvie algoritmi, lai apgūtu atsevišķu ķirurgu darbības paradumus pirmajās 5 operācijas minūtēs un automātiski pielāgotu vadības parametru stilus.

Līdz 2029. gadam mēs laidīsim klajā inteliģentu rokturi ar haptic interneta funkcionalitāti, kas reproducē audu tekstūru uz ķirurgu pirkstgaliem, izmantojot elektrotaktilo atgriezenisko saiti, lai realizētu patiesu virtuālo haptisko uztveri. Ilgtermiņā kļūs iespējamas ar smadzeņu un datoru saskarnes iespējotas domu kontrolētas manipulācijas, ļaujot ķirurgiem precīzi kontrolēt instrumentus, izmantojot ķirurģiskus kustības attēlus. Tas paaugstinās ķirurģisko precizitāti līdz neironu kontroles līmenim, galu galā izpildot ķirurģisko ideālu, proti, prāta un rokas netraucētu koordināciju.