“读心术”真的能够实现吗?近日,由DARPA和斯坦福的研究团队正在研究如何“读小鼠的心”。当然,其实没有“读心术”那么玄乎,确切地说,是通过神经网络读取小鼠大脑中的电信号活动,来预测小鼠的活动和位置。读取小鼠的“想法”,预测小鼠的位置大脑由相互连接的神经元组成:神经元可以响应输入处于状态,反过来其他神经元。这些系统的“简化版”就是个人工神经网络的灵感来源。斯坦福Schnitzer实验室的同事们制作了一个数据集,用于监控实验室的小鼠在“竞技场”中移动时的神经活动。所谓“竞技场”其实是一个带有地标贴纸的小盒子。研究人员通过将一个微型显微镜连接到小鼠的头部,并记录荧光染料的轨迹,这种染料会在单个神经元在放电时发出绿光,从而实现记录神经活动的目的。这项技术可以同时跟踪数百个、甚至数千个神经元的活动。我们主要关注小鼠大脑中海马体CA1区域的神经元,这是大脑中涉及学习、记忆和导航的部分。该区域中的一些神经元被称为“放置细胞”,因为它们响应于鼠标的位置而发射。例如,当鼠标位于机箱的左上角时,给定的单元格可能只会触发。鼠标的大脑通过解释这些细胞活动或不活动的组合信号来编码位置概念; 术前进行模拟手术。脑外科手术中的轻微错误可引起严重的后遗症。湖北外科手术导航品牌
一套手术机器人系统主要由哪些部分组成?手术机器人,或者辅助手术机器人,是近几年科研和投资的热点,受到越来越多投资人和创业者的青睐。目前的进一步让大家意识到了医疗行业机器换人的潜在价值。美国、欧洲、日本的手术机器人临床应用已较为成熟,国内受制于技术起步晚、医疗认证周期较长等原因,目前进入临床应用的还不多。不过已有不少科研团队已经进入这个赛道,走在融资、研发、拿证的路上。应用场景涵盖多个领域,包括:骨科手术、神经外科、消融、其它微创手术、整形外科、牙科、植发、按摩、针灸、等。如何研发一套完整的手术机器人?创业团队需要掌握哪些关键技术?手术机器人的价值在于它的精细性和稳定性。因为人的眼睛误差远大于精密光学仪器,人的手也会抖动或疲劳而机械臂不会。所以,一套手术机器人首先需要一个机械臂来替代医生的手,或帮助医生进行手术器械的辅助定位。如下图:(医疗机械臂)(辅助手术定位)其次,手术机器人只有手是不行的,它还需要一双眼睛。因为有了视觉,才可以保证手臂能够按照医生的手术规划进行精确的移动或旋转(六自由度移动)。这就需要一套三维空间定位系统。 辅助手术导航报价借助电脑的手术导航系统,让开颅手术纤毫不差,“命中率”更高;
**说,结合临床和分子数据的机器学习算法是“未来的浪潮”。一名男子走进医生的办公室,对他的胆囊进行CT扫描。胆囊很好,但医生注意到他胰腺上有问题。医生告诉他,这里有一个可能导致的囊肿,所以为了安全起见,我需要切除它。医生补充说,从手术中恢复需要三个月的时间,另外,手术并发症的几率为50%,而男性在手术台上死亡的几率为5%。据估计,美国每年有80万患者被偶然诊断出胰腺囊肿,医生们没有很好的方法来判断哪个囊肿含有致命的和良性。这种不明确性导致了数千次不必要的手术:一项研究发现,高达78%的囊肿患者被转诊为外科手术,但终没有变。现在有一种机器学习算法可以帮助我们。约翰霍普金斯大学的外科医生和计算机科学家们近日在《ScienceTranslationalMedicin(科学转化医学)》杂志上发表了一项称为“CompCyst(复合囊肿)”(用于的囊肿分析)的试验,该试验明显优于的标准护理——即“医生观察和医学成像”,可预测病人是否应该回家观察,医生监测,或接受手术。约翰霍普金斯金梅尔中心胰腺囊肿项目主任AnneMarieLennon在一次关于这项研究的新闻发布会上说:“我们对这项研究的结果感到非常兴奋。”她预计将在6到12个月内为霍普金斯患者提供这项测试。
以了解神经系统的工作方式。果蝇是生物学上公认的一种研究动物,果蝇的大脑更是近来研究的主要目标对象。截至目前,已有八项诺贝尔奖授予了果蝇相关研究,这些研究推动了分子生物学、遗传学和神经科学的发展。果蝇研究的重大优势在于它们的大小:与老鼠大脑(1亿个神经元)、章鱼大脑(5亿个神经元)或人类大脑(1000亿个神经元)相比,果蝇大脑相对较小(只有10万个神经元)。这种优势使得研究人员更容易将果蝇大脑作为一个完整回路来研究。40万亿像素下的果蝇大脑重建,任何人都可以交互浏览。40万亿像素下的果蝇大脑自动重建谷歌在霍华德·修斯医学研究所的合作者将果蝇大脑切分成数千个40纳米的超薄切片,并且使用透射电子显微镜生成每个切片的图像(由此产生了40万亿像素以上的果蝇大脑影像),然后将2D图像排列对齐形成完整果蝇大脑的3D图像。这项研究用到了数千块谷歌CloudTPU和泛洪算法网络(Flood-FillingNetwork,FNN),后者能够自动跟踪果蝇大脑中的每个神经元。虽然该算法大体上运行良好,但研究人员发现,当对齐效果不完美(连续切片中的图像内容不稳定)或切片和成像过程存在问题导致多个连续切片缺失时,该算法的性能会下降。为了应对这些问题。 但其产生的影像为位图性质,无法自动识别核团的名称,直接用于导航实际上有困难。
机器人手术系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体。主要用于心脏外科和前列腺切除术。外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术,完全不同于传统的手术概念,在世界微创外科领域是当之无愧的性外科手术工具。利用机器人做外科手术已日益普及,美国2004年一年,机器人就成功完成了从前列腺切除到心脏外科等各种外科手术2万例。利用机器人做手术时,医生的双手不碰触患者。一旦切口位置被确定,装有照相机和其他外科工具的机械臂将实施切断、止血及缝合等动作,外科医生只需坐在通常是手术室的控制台上,观测和指导机械臂工作就行了。据悉,该技术可让医生在地球的一端对另一端的患者实施手术。目前普通的机器人外科手术是前列腺切除术。一些外科医生也采用称为“达芬奇”的机器人系统做心脏外科、妇产科及节育手术。2000年,机器人做的外科手术达1500例,而2004年,机器人已实施了2万例手术。 它将病人术前或术中影像数据和手术床上病人解剖结构准确对应;辅助手术导航报价
从而有助于术前制定手术计划,确定手术路径。湖北外科手术导航品牌
光学跟踪仪器和电磁跟踪仪器是手术导航中常用到的两类三维定位导航设备,是手术导航和手术机器人系统中不可或缺的关键部分,在手术导航系统中起到了眼睛的作用。事实上,光学跟踪仪器和电磁跟踪仪器各有其优缺点和适用场景,不能一概而论。所以,具体选择哪种类型的仪器以及如何选型,是科研人员经常面对的问题,终需要根据自身应用场景作为依据加以选择。下文是发布在美国医学物理学会出版的《医学物理学》上的一篇论文,文章基于严谨的实验数据和科学计算,很好的回答了上述问题,供从业者参考。由于篇幅较长,这里翻译文章摘要,并附全文链接如下,还望大家包涵。论文题目《影像引导式腹腔镜手术中的电磁跟踪:与光学跟踪的比较以及组合式腹腔镜和腹腔镜超声系统的可行性研究》目的在图像引导腹腔镜检查中,通常采用光学跟踪,但是在文献中已经提出了电磁(EM)系统。在本文中,我们对用于图像引导腹腔镜手术的EM和光学跟踪系统进行了比较,并提出了结合EM跟踪腹腔镜和腹腔镜超声(LUS)图像引导系统的可行性研究。方法我们首先使用标准评估板评估带有两个光学(Atracsys&NDI)和两个EM的腹腔镜的跟踪准确性,该光学跟踪安装在轴上的回射标记,而EM将传感器嵌入近端。 湖北外科手术导航品牌
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