سیستم‌های بیوپسی هوشمند که فناوری تصویربرداری و هوش مصنوعی را ادغام می‌کند

https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/breast-biopsy/about/pac-20384812

در حالی که جاری استسوزن بیوپسی پستان​ در طراحی مکانیکی و علم مواد به پیشرفت‌های قابل توجهی دست یافته‌اند، آنها اساساً ابزارهای غیرفعال هستند و به تجربه پزشک و بازخورد لمسی متکی هستند. با نگاهی به آینده، با پیشرفت های سریع در تصویربرداری پزشکی، فناوری حسگر، و هوش مصنوعی (AI)، بیوپسی سینه در آستانه یک انقلاب هوشمند قرار دارد. سوزن های بیوپسی آینده دیگر ابزار ایزوله نیستند. در عوض، آنها به سیستم‌های روباتیک مینیاتوری تبدیل می‌شوند که تصویربرداری چندوجهی، ناوبری در زمان واقعی و تصمیم‌گیری هوشمند را یکپارچه می‌کنند. این مقاله به بررسی این آینده هیجان انگیز می پردازد و نقش های بالقوه ای را که سازندگانی مانند Manners ممکن است در آن ایفا کنند، تجزیه و تحلیل می کند.

ناوبری و تصویربرداری هولوگرافیک واقعیت افزوده (AR).

نمونه‌برداری‌های هدایت‌شده با اولتراسوند کنونی به پزشکانی بستگی دارد که مکان سه‌بعدی ضایعات را از صفحه‌های دوبعدی بازسازی می‌کنند. آیندهسوزن بیوپسی پستان​ ممکن است حسگرهای الکترومغناطیسی مینیاتوری یا فناوری سنجش شکل فیبر نوری- را ادغام کند. این حسگرها موقعیت و جهت دقیق نوک سوزن را در زمان واقعی ردیابی می‌کنند و داده‌ها را به عینک‌های واقعیت افزوده می‌دهند. با استفاده از عینک AR، پزشکان می‌توانند پوشش‌های هولوگرافیک را مستقیماً روی سینه بیمار تجسم کنند و خطوط ضایعه، توزیع‌های عروقی و مسیرهای سوزن را مشخص کنند. این قابلیت «-دید اشعه ایکس» نقاط کور بینایی را از بین می‌برد و برنامه‌ریزی مسیر دقیق‌تری را امکان‌پذیر می‌سازد که از اعصاب و عروق مهم جلوگیری می‌کند. Manners در حال حاضر در حال بررسی امکان جاسازی میکرو-کویل‌ها در هاب سوزن‌ها-یک چالش شامل کوچک‌سازی، تداخل-و زیست سازگاری است.

تصویربرداری فیوژن چندوجهی

اتکای صرف به سونوگرافی یا تصویربرداری اشعه ایکس گاهی اوقات برای مشخص کردن کامل مرزهای ضایعه ناکافی است، به ویژه برای ضایعات ایزواکو یا آنهایی که در سینه های متراکم قرار دارند. تکامل آینده ازنشانه های اکوژنیکممکن است به سمت بهبود چندوجهی گرایش پیدا کند. به عنوان مثال، استفاده از مواد حاجب تخصصی روی نوک سوزن می تواند آن را در زیر CT یا MRI نیز قابل مشاهده کند. سیستم‌های بیوپسی هوشمند آینده احتمالاً داده‌های زمان واقعی سونوگرافی، MRI و PET{3}}CT را ترکیب می‌کنند. همانطور که پزشک پیشرفت می کندسوزن بیوپسی پستان، سیستم به طور خودکار موقعیت نوک را بر روی تصاویر چندوجهی ترسیم می کند و اطلاعات بافتی غنی تری (به عنوان مثال، فعالیت متابولیک، پرفیوژن) ارائه می دهد. این به پزشکان در افتراق ضایعات خوش خیم از بدخیم و تعیین دقیق ترین محل نمونه برداری کمک می کند و عبور غیر ضروری را کاهش می دهد.

AI-به کمک پنچر و تشخیص بافت خودکار

پیشرفت در هوش مصنوعی برای تجزیه و تحلیل تصویر پزشکی، پایه الگوریتمی بیوپسی های هوشمند را ایجاد می کند. سیستم‌های بیوپسی آینده ممکن است تراشه‌های هوش مصنوعی را با قابلیت تجزیه و تحلیل تصاویر اولتراسوند در زمان واقعی- تعبیه کنند. همانطور که سوزن به یک ضایعه نزدیک می شود، هوش مصنوعی می تواند به طور خودکار-پزشک را شناسایی کرده و به او هشدار دهد. هنگامی که شکاف نمونه برداری با هسته ضایعه همسو می شود، هوش مصنوعی می تواند شلیک را توصیه کند. بیشتر جلوتر، هم افزایی بابدون پرتاب به جلو​فناوری، سوزن‌های بیوپسی آینده ممکن است سوراخ‌های نیمه‌{0}}خودکار را امکان‌پذیر کند. پزشکان اهداف را تعیین می کنند و سیستم به طور مستقل مسیرها را برنامه ریزی می کند و سرعت و عمق درج را کنترل می کند. علاوه بر این، هوش مصنوعی می‌تواند بازخورد مکانیکی را در طول برش بافت (به عنوان مثال، تغییرات مقاومت) برای تخمین سفتی بافت (الاستوگرافی) تجزیه و تحلیل کند، که به شناسایی تومور کمک می‌کند. Manners به ​​طور فعال مجموعه داده‌های مکانیک سوراخ‌کاری گسترده را برای آموزش چنین مدل‌های هوش مصنوعی جمع‌آوری می‌کند.

اینترنت اشیا (IoT) و بیوپسی از راه دور

گسترش شبکه‌های 5G، پزشکی از راه دور را قابل دوام می‌کند. سیستم‌های بیوپسی هوشمند آینده به پلتفرم‌های اینترنت اشیا متصل خواهند شد. بیماران در مناطق دورافتاده می‌توانند تحت هدایت پزشک محلی تحت بیوپسی قرار گیرند، در حالی که متخصصان هزاران مایل دورتر از طریق ویدیوهای HD و جریان‌های داده{4}به طور بالقوه حتی از راه دور{5}}پنچرهای روباتیک را هدایت می‌کنند. داده های استفاده از هرسوزن بیوپسی پستان(تعداد درج، دینامیک نیرو، کیفیت نمونه) برای تجزیه و تحلیل داده های بزرگ در ابر آپلود می شود. این امر پایگاه‌های داده جهانی کیفیت بیوپسی را تسهیل می‌کند و به طور مداوم پروتکل‌های رویه‌ای و طرح‌های محصول را بهینه می‌کند. برای تولیدکنندگان، این نشان دهنده تغییر از فروش صرف دستگاه به ارائه خدمات و پشتیبانی مداوم است.

حسگرهای زیستی برای آزمایش نقطه-از-مراقبت (POCT)

تشخیص پاتولوژیک فعلی مستلزم روزها یا هفته ها انتظار است. آیندهسوزن بیوپسی پستانممکن است حسگرهای زیستی مینیاتوری را در نوک ادغام کند. این حسگرها می توانند POCT را روی نشانگرهای تومور (به عنوان مثال، سلول های تومور در گردش، اگزوزوم ها، پروتئین های خاص) در مایعات بافتی همزمان با نمونه برداری انجام دهند. جراحان می توانند نتایج تشخیصی اولیه را در حین عمل به دست آورند و تصمیمات فوری در مورد برداشتن یا تنظیمات درمانی را مطلع کنند. این قابلیت "نمونه-و-دانستن" چرخه های تشخیصی را به شدت کوتاه می کند و اضطراب بیمار را کاهش می دهد. به طور طبیعی، این نیاز به غلبه بر تنگناها در کوچک سازی، حساسیت و ویژگی حسگرهای زیستی دارد.

پایداری و تولید شخصی

رشد آگاهی زیست محیطی باعث پایداری در دستگاه های پزشکی آینده خواهد شد. تولیدکنندگانی مانند Manners ممکن است مواد زیست تخریب پذیر یا اجزای قابل استفاده مجدد و استریل شدن را کشف کنند. به طور همزمان، پیشرفت در چاپ سه بعدی ارائه خواهد شداندازه سفارشیوویژگی سفارشیدر دسترس تر و مقرون به صرفه تر است. پزشکان می‌توانند بر اساس آناتومی و ویژگی‌های ضایعه خاص بیمار، به‌صورت کاملاً شخصی چاپ کنندسوزن بیوپسی پستان​ در -سایت. این مدل تولید بر اساس تقاضا، زنجیره‌های تامین را متحول می‌کند، ضایعات موجودی را کاهش می‌دهد و استفاده از منابع مراقبت‌های بهداشتی را بهینه می‌کند.

به طور خلاصه، آینده بیوپسی پستان هوشمند، به هم پیوسته و شخصی است. در حالی که نقاط قوت سنتی مانندفولاد ضد زنگ 316وسنگ زنی دقیق​ مرتبط باقی خواهد ماند، تغییر واقعی بازی-همگرایی فنی متقابل{1}}رشته ای خواهد بود. Manners به‌عنوان یک شرکت فعال در صنعت، از این تحول استقبال می‌کند و سرمایه‌گذاری‌های تحقیق و توسعه در یکپارچه‌سازی حسگرها، الگوریتم‌های هوش مصنوعی و تولید پیشرفته را تشدید می‌کند. ما قویاً معتقدیم که در آینده نزدیک، بیوپسی پستان ایمن‌تر، دقیق‌تر و کارآمدتر می‌شود و باعث آرامش زنان در سراسر جهان می‌شود. ما مشتاقانه پیش‌بینی می‌کنیم که با شرکای جهانی برای افتتاح این فصل جدید در مداخله سینه با حداقل تهاجم، همکاری کنیم و اجازه دهیم نور فناوری امید را برای هر زندگی روشن کند.