En el campo de la fabricación de equipos médicos de alta gama, la precisión quirúrgica y la seguridad siempre han sido desafíos centrales. Recientemente, un artículo titulado "La aguja médica en manos de IA: hacia la navegación autónoma de robots" publicado en la revista Science Robotics propone formalmente el concepto de guía de IA para procedimientos médicos basados en agujas, trayendo nueva esperanza para resolver problemas quirúrgicos complejos.

En muchos escenarios quirúrgicos, los médicos enfrentan riesgos extremadamente altos. Por ejemplo, al intentar alcanzar un nódulo canceroso del tamaño de un guisante en lo profundo del pulmón de un paciente, este nódulo está oculto detrás de vasos sanguíneos y vías respiratorias clave complejas que se mueven con la respiración. Desviarse un milímetro del objetivo podría perforar una arteria principal, mientras que no alcanzar el objetivo podría llevar a la propagación de células cancerosas, perdiendo la oportunidad de tratamiento. Tales situaciones son comunes en miles de cirugías, donde los obstáculos anatómicos complican la cirugía y la precisión se vuelve clave.

"La nueva era de la medicina guiada por 'IA' está llegando". El profesor distinguido Lawrence Grossberg del Departamento de Ciencias de la Computación, Ron Alterovitz, señala que los robots con IA avanzada pueden asistir a los médicos e incluso ejecutar tareas automáticamente, logrando una precisión sin precedentes y haciendo que las cirugías complejas sean más seguras y efectivas.

Durante décadas, los médicos han dependido de tecnologías de guía por imagen, como rayos X, tomografía computarizada (CT) y resonancia magnética (MR) para visualizar estructuras anatómicas de pacientes y planificar rutas de punción; esta tecnología se remonta al invento de los rayos X a finales del siglo XIX. Ahora, los últimos avances en IA están impulsando saltos en la tecnología médica. La IA puede analizar imágenes automáticamente, identificar objetivos y obstáculos, calcular trayectorias seguras e incluso controlar de manera autónoma la aguja robótica para rodear tejidos sensibles y llegar a lo profundo del cuerpo.

Un equipo de investigación de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, la Universidad de Vanderbilt y la Universidad de Utah ha demostrado un caso de robot médico. Este robot puede controlar de manera autónoma una aguja para llegar con alta precisión a objetivos clínicamente relevantes en los pulmones en tejido vivo, superando el rendimiento de médicos usando solo herramientas tradicionales. Este caso detalla el cambio transformador de la guía por imagen a la guía por IA, donde la IA puede ayudar en la percepción de estructuras anatómicas de pacientes, rastreo del progreso quirúrgico, planificación del movimiento de instrumentos y ejecución de estos movimientos.

El artículo elabora formalmente el concepto de guía por IA, con el objetivo de utilizar IA para mejorar la eficiencia del diagnóstico y tratamiento de los médicos, construyendo una base para la autonomía robótica. La guía por IA incluye cuatro componentes:

Percepción anatómica: identificación precisa de estructuras internas del paciente.

Planificación del movimiento de instrumentos: planificación de la mejor ruta para instrumentos quirúrgicos.

Percepción del estado de los instrumentos: dominio en tiempo real de la situación operativa de los instrumentos.

Ejecución del movimiento de instrumentos durante la cirugía: asegurando que las operaciones quirúrgicas sean precisas e impecables.

Cada componente puede proporcionar diferentes niveles de guía por IA, desde que los médicos completen tareas con la ayuda de IA, hasta que la IA ejecute tareas con médicos monitoreando e interviniendo, y hasta la ejecución completamente por IA sin intervención humana, e incluso logrando guía completamente por IA.

El artículo clasifica los sistemas existentes y explora los desafíos de investigación para lograr niveles más altos de guía por IA. Los investigadores enfatizan que la aplicación clínica amplia enfrenta muchos obstáculos clave, como garantizar la seguridad, operar en entornos regulatorios, desarrollar interfaces intuitivas médico-IA y integrar la tecnología en flujos de trabajo clínicos.

A pesar de los desafíos, Alterovitz está lleno de confianza en el futuro de los procedimientos médicos guiados por IA. Afirma que los avances en IA y tecnología robótica continuarán impulsando el aumento del nivel de guía por IA y automatización robótica en procedimientos médicos, proporcionando nuevas herramientas a los médicos para hacer que las cirugías de alta dificultad sean más seguras y efectivas. Este resultado de investigación tiene la esperanza de liderar el campo de la fabricación de equipos médicos de alta gama hacia una nueva etapa de desarrollo.