2023. 10. 18. - 10:10
Mesterséges intelligencia - Tüdőszöveten is áthalad a vadonatúj robot
Napjainkban is a tüdőrák az egyik vezető halálok a világon. Az apró daganatok mélyen a tüdőszövetben rejtőznek, amelyeket most robottal igyekeznek feltérképezni a kutatók.
Vezető haláloknak számít a világon a tüdőrák, melyet – számos már rákos daganathoz hasonlóan - sok esetben nem ismernek fel időben.
Az egyes daganatok rendkívül kicsik és mélyen a tüdőszövetben rejtőznek, ami megnehezíti a sebészek számára, hogy elérjék azokat.
Ezt a kihívást igyekezett megoldani az UNC-Chapel Hill és a Vanderbilt Egyetem kutatócsapata: egy rendkívül hajlékony, de robusztus robotot fejlesztett ki, amely képes áthaladni a tüdőszöveten.
A mérföldkőhöz érkezett kutatásról a Science Robotics folyóiratban számoltak be. Olvasd el: Miért hatékony a tüdőrák-kezelésben a mesterséges intelligencia?
Mesterséges intelligencia - Tüdőszöveten is áthalad a vadonatúj robot
Ron Alterovitz, PhD, az UNC Számítástechnikai Tanszékéről, valamint Jason Akulian orvos, az UNC Orvostudományi Tanszékének munkatársa bebizonyította, hogy robotjuk képes önállóan átlépni „A pontból B-pontba”, miközben elkerüli a fontos struktúrákat - például az apró légutakat és az ereket az élő laboratóriumi modellben.
„A technológia lehetővé teszi számunkra, hogy olyan célokat érjünk el, amelyeket egyébként egy szabványos vagy akár robotizált bronchoszkóppal nem tudnánk – magyarázta dr. Akulian, a cikk társszerzője, az UNC Tüdőbetegségek Osztályának Intervenciós Pulmonológiai és Tüdőonkológiai Osztálya, illetve a Critical Care Medicine vezetője. - Ez ad plusz néhány centimétert vagy akár néhány millimétert is, ami óriási segítséget jelentene a tüdőben lévő kis célpontok követésében.”
Az autonóm, kormányozható tűrobot fejlesztése során az UNC az orvostudomány, a számítástechnika és a mérnöki szakértelem ötvözését kamatoztatta.
Alterovitz és Akulian mellett a tanulmányban részt vett Yueh Z. Lee orvos, PhD, az UNC Radiológiai Tanszékének munkatársa, valamint Robert J. Webster III a Vanderbilt Egyetemről és Alan Kuntz a Utah Egyetemről.
A robot több különálló alkatrészből áll. A mechanikus vezérlés szabályozott tolóerőt biztosít a tűnek, előre és hátrafelé haladáshoz. A tű kialakítása megoldja az íves pályák mentén történő kormányzást. Nikkel-titán ötvözetből készült és lézerrel maratott, hogy növelje rugalmasságát, így könnyedén mozoghat a szöveteken. Olvasd el: Tüdődiagnosztika - Enyhíti a kórházak túlterheltségét a mesterséges intelligencia
Ahogyan halad előre, a tűn lévő maratással könnyedén megkerülheti az akadályokat. Más rögzítések, például katéterek is használhatók a tűvel együtt bizonyos eljárások végrehajtására, mint például tüdőbiopsziára.
Ahhoz, hogy áthaladjon a szöveten, a tűnek tudnia kell, hová is tart. A kutatócsoport az alany mellüregéről mesterséges intelligenciával készült CT-felvételek segítségével háromdimenziós modelleket készített a tüdőről - beleértve a légutakat, az ereket és a kiválasztott célpontot.
A 3-D modellt használva a mesterséges intelligencia által vezérelt szoftver arra utasítja a tűt, hogy automatikusan A-ból B pontba haladjon, miközben elkerüli a fontos szerkezeteket.
A kifejlesztett, önálló, kormányozható tű rendkívül kompakt – emellett a rendszer egyébként is számos olyan technológiát tartalmaz, amely lehetővé teszi a tű számára, hogy autonóm módon, valós időben navigáljon.
„Hasonlít egy önvezető autóhoz, de a tüdőszöveten keresztül navigál, elkerülve az akadályokat, például a jelentős vérereket, miközben célba ér” – fogalmazott Ron Alterovitz, a projekt vezető kutatója és a projekt vezető szerzője.
A tű a légzési mozgást is figyelembe veheti. Más szervektől eltérően a tüdő folyamatosan tágul és összehúzódik a mellüregben. Ez különösen megnehezítheti a célzást az élő, lélegző alanynál. Akulian szerint ez olyan, mintha mozgó célpontra lőnének.
A kutatók tesztelték robotjukat, miközben a laboratóriumi modell szakaszos légzésvisszatartást végzett. Minden alkalommal, amikor az alany visszatartotta a lélegzetét, a robot előrehaladt.
„Van még néhány nüansz a robot azon képességét illetően, hogy megtalálja a célpontokat, majd pedig ténylegesen elérje azokat” - mondta Akulian, aki az UNC Lineberger Átfogó Rákkutató Központ tagja is. Mint mondta, bár még sok munka vár rájuk, továbbra is feszegetik a határokat annak érdekében, hogy a világszínvonalú szakértőkkel közösen többet tehessenek a betegekért.
„Terveink szerint folytatjuk az új autonóm orvosi robotok létrehozását, amelyek egyesítik a robotika és a mesterséges intelligencia erősségeit, s ezzel javíthatják a különféle egészségügyi kihívásokkal szembesülő páciensek orvosi eredményeit, miközben biztonságukra is garanciát is nyújtanak” - tette hozzá Alterovitz.
L.A.
