Világelső: élőben, valós időben segített az AI egy látásmentő agyműtétben
AI agyműtét közben nyújtott támogatást az idegsebészcsapatnak – magának a beavatkozásnak az élő videóképét elemezve.
A 48 éves Rhys Hibbert kétgyermekes családapa, ügyfélszolgálati vezető, 18 hónappal ezelőttig teljesen egészséges volt – minden ebédszünetben megtett egy kétmérföldes sétát. Az egyik ilyen séta során azonban elvesztette az eszméletét.
A kórházi vizsgálatok 11 milliméteres, nem rákos daganatot találtak az agyalapi mirigyében. Ez az üveggolyó méretű szerv az agy alján, csontos üregben ül, és olyan létfontosságú hormonokat termel, amelyek a növekedést, az anyagcserét, valamint a vérnyomás és a testhőmérséklet szabályozását irányítják. A daganat nyomást gyakorolt a látóidegeire, ami beszűkítette perifériás látását.
Mikor a sebészek felkérték, legyen ő az első beteg, akin az általuk fejlesztett, mesterséges intelligenciával támogatott rendszert élesben kipróbálják, nem habozott.
Egy milliméter tétje
A műtétet Hani Marcus professzor, a UCL Queen Square Institute of Neurology idegsebésze és Danyal Khan, UCL PhD-hallgató és idegsebész-rezidens végezte a Nemzeti Neurológiai és Idegsebészeti Kórházban (NHNN), amely az UCLH (University College London Hospitals) része.
Az NHNN-t 1859-ben alapították, és Anglia első, kifejezetten az idegrendszeri betegségek kezelésére szakosodott kórháza volt. Most, csaknem 170 évvel később, ugyanez az intézmény lett a világon az első, amely mesterséges intelligenciával asszisztált idegsebészeti beavatkozást hajtott végre.
A beavatkozás során a sebészek egy endoszkópot vezettek be Hibbert orrán keresztül – mondjuk így – egészen az agya aljáig. Itt már ugyan a daganat közelébe értek, de az csontrétegek és kemény hártya mögött rejtőzött.
A legbiztonságosabb bejutási pontot azért is nehéz megtalálni, mert az agyalapi mirigy körüli anatómia emberenként igen eltérő lehet.
A szövődmények aránya műtétenként változó, a daganat teljes eltávolítása 25–50 százalékos eséllyel nem sikerül maradéktalanul, és 0,5–2 százalék az esélye annak, hogy fő ér megsérüljön. Ezen a szűk, milliméteres pontosságot igénylő téren vált nélkülözhetetlenné a mesterséges intelligencia segítsége.
Ez volt a világ első valós idejű AI agyműtétje, amelyben a rendszer nem a műtét előtti szkennekre, hanem az élő videóképre támaszkodott.
„Sebészeti ChatGPT” – mit csinált valójában az AI
Az AI-rendszer egy második monitoron elemezte a műtéti endoszkóp élő videóképét, nyomon követte a sebészeti műszerek mozgását, és megjelölte azokat a területeket, ahol a legnagyobb valószínűséggel húzódtak erek és idegek – kiemelve, hol lehet a legbiztonságosabban eltávolítani a daganatot. A működési elve mondhatni hasonló a telefonok arcfelismerő technológiájához, csak ezúttal nem arcokat, hanem kritikus, gyakran rejtett anatómiai struktúrákat ismer fel.
A sebészcsapat belső szóhasználatával élve, a „sebészeti ChatGPT” folyamatosan éber, tapasztalt tanácsadó, aki több műtétre lett kiképezve, mint amennyit egy sebész egész pályafutása alatt látna vagy elvégezne.
„Szakértő második szemként tud működni” – fogalmazott Hani Marcus professzor. Hozzátette: más kísérleti mesterséges intelligencia eszközökkel ellentétben ez élesben, magának a műtétnek az ideje alatt működik, nem csupán a tervezési fázisban.
Az AI ugyanakkor egyetlen műszert sem vezérelt, és önállóan semmilyen döntést nem hozott: a rendszer csak támogat, a teljes irányítás a sebészeké maradt. A hosszú távú cél egyfajta ChatGPT-szerű asszisztens kifejlesztése sebészeknek: „mintha lenne egy másik szakértő a szobában, akihez tanácsért lehet fordulni, ha szükség van rá – vagy akivel nyugodtan lehet vitatkozni, ha valaki nem ért vele egyet” – mondta Marcus.
Miért kellett speciális hardver?
A rendszert a UCL Hawkes Intézetében fejlesztették ki; az AI egy NVIDIA Clara IGX nevű platformon fut.
A Clara IGX az úgynevezett „edge AI” platformok közé tartozik: a mesterséges intelligencia a számításokat nem egy távoli felhőszerveren végzi, hanem közvetlenül a helyszínen, a műtőben.
Ez szó szerint életbevágó fontosságú: ha a videójelet a műtő és a felhőszerver között kellene oda-vissza küldeni feldolgozásra, már az egy tized másodperces késleltetés is elfogadhatatlan kockázatot jelentene az egymilliméteres pontosságot igénylő agyi beavatkozásnál. A helyben futó, kiszámítható és alacsony késleltetésű feldolgozás valós idejű, megbízható visszajelzést tud adni a sebészcsapatnak.
A platformot kifejezetten úgy tervezték, hogy megfeleljen az orvostechnikai eszközökre vonatkozó szigorú biztonsági szabványoknak; az endoszkóp élő videójelének feldolgozását pedig egy NVIDIA Holoscan nevű szoftverréteg végzi, amely valós idejű orvosi képalkotási alkalmazásokra készült.
Hogyan tanult meg a rendszer „látni” a műtőben?
Egy átlagos brit idegsebész évente mindössze 10–20 ilyen jellegű műtétet végez, és jórészt a műtét előtti szkennekre támaszkodik, hogy megismerje a beteg egyedi anatómiáját. A kutatók ehhez képest több száz, korábbi agyalapi mirigy-műtétről készült, szakértők által gondosan jelzett – erek és idegek helyét jelölő – videóval tanították és tesztelték a rendszert, hogy képes legyen valós időben „azonosítani” a legfontosabb struktúrákat.
A csapat éveken át tesztelte a technológiát laboratóriumi, szimulált környezetben, mielőtt élő műtétben is bevetette volna – és ezzel az első esettel annyira elégedettek, hogy nagyobb léptékű vizsgálatot terveznek.
Az AI agyműtét után
„Amikor kinyitottam a szemem a műtét után, olyan érzés volt, mintha 360 fokos látásom lenne — több mint egy éve nem láttam ilyen tisztán” – mondta Hibbert. A műtétet követő nyolc hét alatt a látása néhány naponta tovább javult, az energiája visszatért, és a daganat okozta korábbi tünetek is elmúltak. „Visszaadta az életemet” – foglalta össze.