Sztuczna inteligencja odgrywa coraz większą rolę w chirurgii klinicznej. Na targach CIFTIS 2024, które zakończyły się we wrześniu, ROPA, pierwszy na świecie ortopedyczny robot chirurgiczny wyposażony w technologię głębokiego uczenia się sztucznej inteligencji, stał się gwiazdą, przyciągając do konsultacji sprzedawców z całego świata, w tym burmistrza Getyngi w Niemczech.
Dlaczego ROPA błyszczy? W centrum badawczo-rozwojowym firmy Beijing Changmugu Medical Technology Co., Ltd. (zwanej dalej „Changmugu”), która opracowuje i produkuje robota chirurgicznego, reporter znalazł odpowiedź – opierając się na sztucznej inteligencji, lekarze mogą opracowywać plany leczenia poprzez trzy -modelowanie wymiarowe i precyzyjne wspomaganie robotów, dzięki czemu „badanie zamkniętej księgi” operacji, wcześniej zakończone doświadczeniem, staje się z pewnością „badaniem otwartej księgi” chirurgii.
Tradycyjna chirurgia ortopedyczna wiąże się z wieloma bolączkami: na przykład na etapie planowania przedoperacyjnego konieczne jest oparcie się na doświadczeniu w celu ustalenia położenia protezy, a operacja jest niepewna; Śródoperacyjne pole widzenia jest ograniczone, a „martwy punkt” zwiększa ryzyko operacji; Precyzyjna kontrola siły podczas operacji również stanowi wyzwanie, a każde niewielkie odchylenie może prowadzić do powikłań pooperacyjnych.
ROPA, która precyzyjnie koordynuje „mózg”, „oko” i „dłoń”, rozwiązuje te bolesne punkty – oprogramowanie do symulacji chirurgii jest jak „cyfrowy mózg”, który może pomóc lekarzom w sformułowaniu spersonalizowanego planu operacji 3D w ciągu 5 do 10 minut tylko z tomografią komputerową pacjenta przed operacją; Precyzyjne pozycjonowanie optyczne jest jak „cyfrowe inteligentne oko”, które w czasie rzeczywistym monitoruje i śledzi zmiany pozycji pacjenta podczas operacji, pomagając lekarzom przełamać ograniczenia tradycyjnej chirurgii i martwy punkt operacji. Inteligentna technologia monitorowania jest jak „cyfrowa inteligentna ręka” i każdy kluczowy etap procesu chirurgicznego można dokładnie wykonać, osiągając przełom w dokładności chirurgicznej na poziomie submilimetrowym.
„Lekarz może wykonać więcej niż 1000 operację ortopedycznej wymiany stawu rocznie i około 20000 lub 30000 w ciągu życia”. Zhang Yiling, prezes firmy, powiedział, że dzięki błogosławieństwu symulacji chirurgicznej 3D sztucznej inteligencji system sztucznej inteligencji może pomóc setkom tysięcy pacjentów odzyskać zdrowie w ciągu roku.
Narodziny ROPA wypełniają globalną lukę technologiczną w zastosowaniu symulacji chirurgicznej 3D sztucznej inteligencji w dziedzinie robotyki ortopedycznej. Jednak ku zaskoczeniu wielu rówieśników, firma, która osiągnęła „zerowy przełom”, ponad 5 lat temu nadal była zespołem start-upowym składającym się z zaledwie 3 osób.
W 2015 roku Zhang Yiling odbywał studia doktoranckie na Uniwersytecie Harvarda w Stanach Zjednoczonych, w tym czasie pełną parą pracował robot chirurgiczny „da Vinci” opracowany przez Intuitive Medical w Stanach Zjednoczonych, a robot ortopedyczny Mako wydziału ortopedii Lider Stryker także stawał się coraz bardziej dojrzały.
„W tamtym czasie żadna firma w Chinach nie zatwierdzała sprzedaży robotów chirurgicznych ortopedycznych, nie mówiąc już o rozwoju przemysłowym”. Zhang Yiling miał silne poczucie kryzysu i misji: „To jest rywalizacja między krajami” – powiedział Zhang Yiling. Dokonał tego samego wyboru, co dr Liu Xingyu z Uniwersytetu Tsinghua.
Dwóch młodych mężczyzn nawiązało współpracę z Lei Mingiem z Uniwersytetu Stanforda, jednym z siedmiu muszkieterów założycieli Baidu, zdeterminowanym, aby zbudować chińskiego robota ortopedycznego ze sztuczną inteligencją. W 2017 roku oficjalnie powołano Changmu Valley, a pochodzenie nazwy zaczerpnięto od macierzystych uczelni trzech założycieli – Harvard University Changmu Medical District, Tsinghua University Mizuki Tsinghua University i Stanford University Silicon Valley. W 2018 roku zespół założycielski wrócił do Chin i wylądował w Zhongguancun w Pekinie.
Ambicją jest przekroczenie rzeki poprzez dotknięcie kamieni. „Najtrudniej jest przejść od zera do jednego. Zastosowanie technologii sztucznej inteligencji w projektowaniu robotów, nie mówiąc już o tym, że Chińczycy tego wtedy nie robili, nie ma czegoś takiego na świecie. Zhang Yiling powiedział, że chociaż aplikacja jest nowa, jest wykonalna: ortopedia w dużym stopniu opiera się na obrazach medycznych, a technologia głębokiego uczenia się sztucznej inteligencji doskonale nadaje się do tego rodzaju przetwarzania obrazów. Na przykład w modelowaniu tomografii komputerowej, po tym jak zespół firmy ręcznie naszkicował ponad 10 milionów obrazy jeden z czasem zaczęto wprowadzać algorytmy sztucznej inteligencji, które mają kierować uczeniem maszynowym w celu automatycznej identyfikacji kości udowej, piszczelowej i strzałkowej.
Z jednej strony zespół spędził trzy lata na znakowaniu ponad 100000 pacjentów i dziesiątkach milionów obrazów medycznych jeden po drugim, przeprowadzając szkolenia maszynowe, a z drugiej strony na ciągłym potwierdzaniu poprawności algorytmu robota oraz wykonalność planowania przedoperacyjnego z udziałem ekspertów klinicznych. Po ciągłych zmaganiach, docieraniu i dostrajaniu bogate doświadczenie chirurgiczne najlepszych ekspertów w dziedzinie chirurgii stawów zostało przekształcone w standardowe algorytmy głębokiego uczenia się robotów. Dopiero badania kliniczne wielokrotnie wykazały, że oprogramowanie do symulacji chirurgicznych 3D oparte na sztucznej inteligencji firmy Changmugu może zwiększyć dokładność operacji ortopedycznych do 97%, a Zhang Yiling miał wrażenie, że świt zwycięstwa jest już w zasięgu wzroku.
W 2022 r. AIJOINT, oprogramowanie firmy Changmugu do planowania operacji ortopedycznych, zostało zatwierdzone do wejścia do zielonego kanału w celu uzyskania specjalnego zatwierdzenia innowacyjnych wyrobów medycznych przez Państwową Agencję ds. Żywności i Leków jako „pierwszy w Chinach”. W dniu 24 października 2023 roku oprogramowanie to zostało dopuszczone do rejestracji innowacyjnych wyrobów medycznych wydane przez Krajową Administrację Produktów Medycznych (NMPA), stając się pierwszym zatwierdzonym certyfikatem rejestracyjnym klasy III dla innowacyjnych wyrobów medycznych w kategorii terapia ortopedyczna wspomagana AI w Chinach. W dniu 5 sierpnia 2024 r. firma AIJOINT otrzymała certyfikat amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA).
Mówiąc o kolejnym sprinterskim celu firmy, Zhang Yiling skupił się na komercjalizacji, a Pekin stał się kluczowym miastem. „Wierzę, że w przyszłości roboty staną się standardem na sali operacyjnej.” Zhang Yiling powiedział, że tak jak nawigacja w telefonie komórkowym stała się standardem w podróżowaniu, tak przy pomocy systemu robota do chirurgii ortopedycznej opartej na sztucznej inteligencji, lekarze będą mogli dysponować bardzo dokładną chirurgiczną „mapą nawigacyjną”.