AI精準導航醫療針具 開啟微創手術新紀元

想像一位醫師正試圖觸及患者肺部深處的癌性結節——這個僅有豌豆大小的目標，隱藏在隨著每次呼吸而移動的關鍵血管和氣道迷宮後方。只要偏離軌道一毫米，就可能刺穿主要動脈；而未能抵達目標，則意味著可能錯過癌症病灶，任其擴散惡化。

這正是醫師們每天數千例手術中面臨的高風險現實，在這些精密度要求極高的醫療程式中，解剖結構的障礙物往往難以穿透或極為敏感。人工智慧(AI)與機器人技術能否協助克服這些挑戰，提升病患治療成效？

「醫療領域正迎來『AI導航』的新時代。」電腦科學系Lawrence Grossberg傑出教授Ron Alterovitz表示：「配備先進AI的機器人能夠協助醫師並自動執行特定任務，實現前所未有的精準度，使複雜手術更安全有效。」

近期發表於《科學機器人》期刊的論文正式確立了AI導航醫療針具程式的概念框架，並針對各項組成要素的AI導航程度提出系統性分類。研究顯示，AI導航機器人在針具引導方面能達到比人類醫師更高的精準度，同時還能運用尖端針具設計，實現彎曲導引穿越人體組織。

這篇題為《AI掌控下的醫療針具：邁向自主機器人導航》的論文由Alterovitz教授、克萊姆森大學Janine Hoelscher與猶他大學Alan Kuntz共同撰寫。後兩位學者皆曾在Alterovitz指導下於北卡羅來納大學完成電腦科學博士學位。

數十年來，醫師們依賴X光影像、電腦斷層掃描(CT)和磁振造影(MR)等醫學影像技術來視覺化患者解剖結構，並在術前規劃針具路徑。這項可追溯至19世紀末X光發現的技術進步，實現了安全觸及體內特定位置的突破。

如今AI技術的飛躍發展正推動醫療領域邁向新高度。AI能自動分析影像、識別目標與障礙物、計算安全路徑，甚至自主操控機器針具繞過敏感組織，直達人體深處病灶。

北卡羅來納大學教堂山分校、範德比大學和猶他大學的研究團隊便成功展示了一款醫療機器人，能在活體組織中自主導引針具精準抵達肺部臨床相關目標，表現優於僅使用傳統工具的醫師。這項研究詳述了從影像導航到AI導航的變革性轉變，AI不僅協助感知患者解剖結構，更能全程追蹤手術進度、規劃器械運動，甚至自主執行這些動作。

「數十年來，影像導航幫助醫師更好地規劃和執行醫療程式。」Alterovitz表示：「AI導航將更進一步提升手術安全性並降低侵入性。」

該論文正式確立了AI導航概念，透過AI增強醫師表現，並為更高層級的機器人自主性建立基礎架構。研究將AI導航的四大組成要素定義為：影像感知、路徑規劃、運動控制與程式監測。每個要素都能提供不同層級的AI導引能力。

論文最後將現有系統進行分類，並討論實現更高程度AI導航的研究挑戰。研究人員特別強調了廣泛臨床應用的關鍵障礙，包括安全性保證、符合監管規範、開發直觀的醫師-AI介面，以及將必要技術整合至完整臨床工作流程的能力。

儘管仍有諸多挑戰待克服，Alterovitz對AI導航在醫療程式的未來發展感到振奮：「AI與機器人技術的突破將持續提升醫療程式的AI導航程度與自動化水平，為醫師提供創新工具，使高難度手術更安全有效。」

[end]