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人工知能と外科ロボティクスの未来

ロボットによる手術についての特集がカリフォルニア大学の研究者らが論文よとして発表しています。(リンク)。2016年、Shademanらは、Smart Tissue Autonomous Robot(STAR)を使用した、ブタの腸の完全なinvivo自律ロボット吻合を報告しました。高度に制御された実験環境で実施されましたが、STARは、一連のexvivoおよびinvivoの外科手術において、人間の外科医を定量的に上回りました。これらの試験は、自律型軟部組織手術ロボットの初期の臨床的実行可能性を初めて実証しました。人間によってリアルタイムで制御され、特定の専門分野で一般的になっている従来の外科用ロボットとは異なり、STARは人工知能(AI)アルゴリズムによって制御され、一連の視覚および触覚センサーから入力を受け取りました。

診断目的での臨床データへのAIの適用は、専門医の能力に近い能力をすでに実証し始めています。その結果、臨床AIは医学界の内外から多くの注目を集めています。5 STAR試験は、臨床AIに外科的背景を提供し、自律型外科装置がさらに開発された場合の将来を垣間見ることができます。

自律性の定義

国際標準化機構(ISO 8373:2012)は、自律性を「人間の介入なしに現在の状態と検知に基づいて意図されたタスクを実行する能力」と定義しています。しかし、「自律性」は特異な状態ではなく、人間の介入の程度が完全な独立と引き換えに行われる尺度です

可変自律性のロボット手術装置の例には、人間の制御に完全に依存する「マスタースレーブ」ロボットであるDaVinci(Intuitive Surgical、カリフォルニア州サニーベール)が含まれます。TSolution-One(以前のROBODOC; THINK Surgical、カリフォルニア州フリーモント)整形外科ロボット。Mazor X(Mazor Robotics、Caesarea、Israel)脊椎ロボット。後者の2つは、限られた範囲の外科的タスクに対して、人間の入力レベルを下げます。Cyber​​Knife(Accuray、Sunnyvale、CA)などの部分的に自律的なロボットデバイスは、現在すでに臨床で使用されています。

自律型外科用デバイスの理論的根拠

人間の外科的パフォーマンスは、多くの身体的、精神的、および技術的変数によって決定されます。つまり、外科的一貫性を定量化して達成することは困難です。これらの要因は、機能的転帰、合併症の発生率、および施設や地域全体で観察される生存率の点で高い変動性に寄与する可能性があります。従来の外科用ロボットは、人間に比べて一定の利点があり(疲労に対する感受性、振戦抵抗、スケーラブルな動き、軸方向の動きの範囲が広い)、マージンが向上し、罹患率が低くなることが示されています7。特定の手順について。したがって、AI制御アルゴリズムと手術ロボットの固有の利点の組み合わせは、技術的エラーと手術時間を削減し、到達困難な身体領域へのアクセスを強化し、人的エラーの可能性を排除(または削減)することで結果を改善することにより、手術の実践に役立つ可能性があります。

外科治療へのグローバルアクセスの増加

2000年に最初に導入されたdaVinciロボット(Intuitive Surgical、カリフォルニア州サニーベール)は、市販されている主要なロボット手術システムです。ほぼ20年間の商用利用可能性にもかかわらず、その買収(デバイスあたり100万から250万米ドル)と維持費は依然として高いままです。近い将来、ダヴィンチの代替モデルが期待されています。これらの競合他社は、ロボット技術を進歩させながらコストを削減することが期待されています。コスト削減と同時技術の進歩(すなわち、ムーアの法則)臨床コミュニティおよび公的市場による広範な採用と協調して発生し、臨床的に実現可能な自律手術装置は、将来、商業的に利用可能になる可能性があります。すべての新しいテクノロジーと同様に、初期の設計は、初期ユーザーの数が少なく、コストがかかる可能性があります。それにもかかわらず、それらの臨床的有効性が証明され、それらの技術が継続的に洗練されている場合、規模の経済は、それらを新興経済および十分にサービスされていない医療環境にとって手頃な価格にする可能性があります。

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