未来,机器人或能帮你“清理”血管丨人工智能+医疗

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资讯发布 发表于 2019-11-10 10:02:32 | 显示全部楼层 |阅读模式

近年来,全球心血管疾病殒命率连续上升,每年因心血管疾病殒命人数已经过2012年的1750万增长到2016年的1790万,占其全球殒命人数的31%。我国同样面临心血管疾病高发病率的严峻趋势,目前全国心血管疾病人数约为2.9亿,约占总生齿的20%,且在逐年上升。冠心病作为一种以为普遍的心血管疾病,其患病人数最多。

目前最为有用的冠心病治疗手段是参与手术。该手术经患者皮肤穿刺桡动脉或股动脉,在医学影像的引导下,借助人体血管通道将球囊导管、支架导管等参与器械递送至血管病变部位,疏通狭窄或闭塞的冠脉管腔,重修血流通路。

血管参与手术必要在专门的导管室中进行。由于必要X射线成像,才气操纵导管、导丝等参与器械,已往大夫在手术过程中必须身穿极重的铅衣。在手术过程中必要频繁调解角度、病人位置并注射造影剂,手术时间很长,恒久在导管室中工作的大夫还易出现脊柱病、白内障甚至癌症等职业病。

血管微创参与手术呆板人的出现,或允许以给导管室的大夫们提供很好的支持。

未来,呆板人或能帮你“清理”血管丨人工智能+医疗

图1 微创血管参与手术呆板人

让小小“柳叶刀”精准操纵

微创血管参与手术中要求对导管、导丝等参与器械高精度递送。

目前在微创血管参与手术中,按导管或导丝远端所处血管部位,将参与器械递送过程分为三个阶段:1)主动脉阶段:导丝或导管远端位于主动脉,需快速前送,以镌汰X射线和造影剂的使用;2)冠脉入口阶段:导丝或导管远端进入冠脉,此时需选择相应的病变冠脉分支;3)冠脉病变阶段:导丝或导管远端位于狭窄病变部位,必要高精度操纵才气使导丝或导管穿过狭窄病变。

在血管里穿行,每行进一毫米都要微米不差:颠末主动脉,必须快速通过,以镌汰X射线和造影剂的使用。颠末狭窄病变部位,必要高精度操纵才气使导丝或导管穿过狭窄病变。

得益于呆板人技能的高精度、可远程操纵等特点,血管参与手术呆板人的研制受到了极大关注

高精准度、速率、策略,在呆板人“养成”的过程中一个也不能少。“血管参与手术中,大夫手指搓捻导丝时,手指关节的屈伸角度和推送导丝时手部的空间位置及方位都是影响手术成功的关键因素。”中国科学院主动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室研究人员奉振球说,为此,研究团队利用光纤数据手套,通过对人手骨骼和手指关节活动规律的分析,提出了一种手指屈伸角度辨认的方法,建立了手指屈伸角度与数据手套输出的映射关系。

未来,呆板人或能帮你“清理”血管丨人工智能+医疗

图2 数据手套

“我们根据这个方法,办理了数据手套输出实用性不明白的题目,进行了屈伸角度实验并验证了方法的有用性。还通过引入电磁跟踪传感器,对传统的数据手套进行改良。”奉振球说,这将补充目前的血管参与呆板人缺少触觉反馈大概触觉反馈不敷精致的缺陷,使得大夫在呆板人的操纵端拥有真实精致的触觉。

综合评价,推动技能培训和临床实践应用

这些参与器械,尤其是导引导丝,由于直径小、柔韧性强,导致冠脉参与手术的操纵难度很大。团队在多年研究的过程中还发现,冠脉参与手术成功率很大程度上取决于大夫的操纵技能和灵巧的操纵策略。因此,探索有用的技能评价方法将有助于技能培训和临床实践应用。

团队提出了一种基于操纵行为融合的参与操纵技能综合评价,用于参与手术技能培训和临床实践应用。

团队通过与复旦大学附属华东医院、上海微创医疗开展合作进行了实验。通过肌电信号传感器、电磁跟踪传感器、光纤弯曲传感器和3D加快率计,成功收罗了多位低级大夫、高级大夫在参与手术中的操纵行为。然后,利用非参数查验方法对不同技能组别的行为特征进行差异性分析,获得了用于技能评价的有用操纵行为。

实验结果表明,在血管分叉的环境下,高级大夫根据其临床实践履历,可以较容易地感知导丝活动和血管形态,从而可以镌汰导丝递送过程中的手指活动。但是,低级大夫必须依赖搓捻和推送的同时操纵才气达到递送的目的,导致手指搓捻操纵的次数大大增加。

肌肉活动方面,参与大夫的主操纵手在搓捻导丝时,其拇短展肌(APB)体现出非常显着的动态特性。对导丝递送较为熟练的高级大夫在操纵过程中只涉及到少量的拇短展肌活动,而低级大夫则相反。

另外,无论是对于单一技能组大夫的操纵,照旧多种技能水平组大夫的操纵,团队提出的QTAS得分与修改后的GRS评分之间都存在着较高的正相关关系,这说明提出的基于操纵行为融合的定量评价方法可以代替传统的总体评价量表应用于临床手术的技能评价中。

远景和预测

随着5G期间的到临,微创血管参与呆板人将可以实现远程、跨区域治疗,呆板人通过团结高级大夫的手术履历,在偏远地域为患者提供高质量的治疗。别的,通过对手术导航技能进行深入研究,在不远的将来,参与手术呆板人将可以实现主动送丝操纵,进一步进步治疗质量,为广大患者带来福音。

来源:中国科学院主动化研究所语音合成技能由科大讯飞提供


来源:https://www.toutiao.com/a6728560901307236878/
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