В.В. Заяц1, Д.А. Федоров2, Д.М. Шамаев3

1–3 ФГАУ «Ресурсный центр универсального дизайна и реабилитационных технологий» (Москва, Россия)

1 vvzayats@rcud-rt.ru, 2 dafedorov@rcud-rt.ru, 3 dmshamaev@rcud-rt.ru

Постановка проблемы. Развитие искусственного интеллекта (ИИ) открывает большие возможности для повышения эффективности процессов в медицине. Одним из возможных направлений применения ИИ в медицине является организация интеллектуальных операционных. Понятие интеллектуальной операционной неразрывно связано с использованием ИИ. Развитие ИИ в соответствии с циклом зрелости Гартнера, в настоящий момент может быть связано с завышенными ожиданиями от эффекта его применения. Поэтому важно определить процессы интеллектуальных операционных, где внедрение ИИ способно дать наибольшую пользу.

Цель. Изучить возможности применения ИИ в ходе создания интеллектуальных операционных.

Результаты. Показано, что применение ИИ актуально в предоперационной подготовке (поддержка принятия врачебных решений, формирование графиков операций, организация рабочего места в операционной). Отмечено, что в операционном блоке ИИ может применяться для управления работой системы освещения операционного поля, для оптимизации процессов операции, включая дезинфекционные мероприятия. Продемонстрировано, что применение ИИ для обеспечения полностью автономного процесса операции с использованием роботизированных комплексов на сегодняшний день не представляется возможным, но постепенное развитие технологий может позволить двигаться в этом направлении, однако требует также разрешения как этических, так и юридических вопросов. Указано, что большую пользу для медицинского учреждения может принести внедрение ИИ в процесс реабилитации пациентов в послеоперационный период из-за широких возможностей регулярного мониторинга состояния здоровья.

Практическая значимость. На данный момент идут дискуссии специалистов о том, как правильно найти баланс между применением цифровых технологий и привычным трудом хирургов и медицинского персонала в лечебных учреждениях. По мнению специалистов, применение ИИ в операционных во многих случаях оправдано, но необходимо учитывать существующие границы применимости современных цифровых технологий. Именно поэтому важно определение перспективных направлений при создании интеллектуальных операционных, где целесообразным будет применение ИИ.

Заяц В.В., Федоров Д.А., Шамаев Д.М. Перспективы применения искусственного интеллекта для развития интеллектуальных операционных // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2023. T. 25. № 6. С. 56-65. DOI: https://doi.org/10.18127/j1999 8554-202306-06

1. Carrano F.M., Sileri P., Batt S., Di Lorenzo N. Blockchain in surgery: are we ready for the digital revolution? // Updates in Surgery. 2022. V. 74. № 1. P. 3–6. DOI 10.1007/s13304-021-01232-y.
2. Gumbs A.A, Perretta S., d’Allemagne B., Chouillard E. What is Artificial Intelligence Surgery? // Artificial Intelligence Surgery. 2021. V. 1. № 1. P. 1–10. DOI 10.20517/ais.2021.01.
3. Кобринский Б.А. Особенности медицинских интеллектуальных систем // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2013. Т. 11. № 5. С. 58–64.
4. Шаповалов В.В., Коресталев А.Г., Тишков А.В. Построение интеллектуальной медицинской информационной системы на основе деревьев решений и экспертных знаний // Биомедицинская радиоэлектроника. 2010. № 4. С. 47–56.
5. Horsfall H.L., Palmisciano P., Khan D.Z., Muirhead W., Koh C.H., Stoyanov D., Marcus H.J. Attitudes of the surgical team toward artificial intelligence in neurosurgery: international 2-stage cross-sectional survey // World Neurosurgery. 2021. V. 146. P. 724–730. DOI 10.1016/j.wneu.2020.10.171.
6. Solanki S.L., Pandrowala S., Nayak A., Bhandare M., Ambulkar R.P., Shrikhande S.V. Artificial intelligence in perioperative management of major gastrointestinal surgeries // World journal of gastroenterology. 2021. V. 27. № 21. P. 2758–2770. DOI 10.3748/ wjg.v27.i21.2758.
7. Dermietzel A. Aitzetmüller M., Klietz M.L., Kampshoff D., Varnava C., Wiebringhaus P., Hirsch T., Kueckelhaus M. Free flap breast reconstruction using a novel robotic microscope // Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery. 2022. V. 75. № 7.
   P. 2387–2440. DOI 10.1016/j.bjps.2022.04.086.
8. Ward T.M., Mascagni P., Madani A., Padoy N., Perretta S., Hashimoto D.A. Surgical data science and artificial intelligence for surgical education // Journal of Surgical Oncology. 2021. V. 124. № 2. P. 221–230. DOI 10.1002/jso.26496. PMID: 34245578.
9. Заяц В.В., Федоров Д.А., Шамаев Д.М. Инструменты регулирования совместимости продуктов искусственного интеллекта с медицинской техникой // Менеджмент качества в медицине. 2022. №. 4. С. 98–103.
10. Sun X., Okamoto J., Masamune K., Muragaki Y. Robotic technology in operating rooms: a review // Current Robotics Reports. 2021. V. 2. № 3. P. 333–341. DOI 10.1007/s43154-021-00055-4.
11. Ezzat A., Kogkas A., Holt J., Thakkar R., Darzi A., Mylonas G. An eye-tracking based robotic scrub nurse: proof of concept // Surgical Endoscopy. 2021. V. 35. № 9. P. 5381–5391. DOI 10.1007/s00464-021-08569-w.
12. Nakano A., Nagamune K. A Development of Robotic Scrub Nurse System-Detection for Surgical Instruments Using Faster Region-Based Convolutional Neural Network // Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics. 2022. V. 26. № 1. P. 74–82. DOI 10.20965/jaciii.2022.p0074.
13. Kim J.H., Um R., Liu J., Patel J., Curry E., Aghabaglou F., Mahapatra S., Ainechi A., Tsehay Y., Ehresman J., Hwang B., Tyler B., Iyer R., Theodore N., Manbachi A. Development of a Smart Hospital Assistant: integrating artificial intelligence and a voice-user interface for improved surgical outcomes // Medical Imaging 2021: Imaging Informatics for Healthcare, Research, and Applications. International Society for Optics and Photonics. 2021. V. 11601. P. 159–170. DOI 10.1117/12.2580995.
14. Chidambaram S., Stifano V., Demetres M., Teyssandier M., Palumbo M.C., Redaelli A., Olivi A., Apuzzo M.L.J., Pannullo S.C. Applications of augmented reality in the neurosurgical operating room: a systematic review of the literature // Journal of Clinical Neuroscience. 2021. V. 91. P. 43–61. DOI 10.1016/j.jocn.2021.06.032.
15. Vorobyov M., Galkin I. Features of Lighting Equipment for Spatially Complex and Dynamically Changing Work Environments // 2021 IEEE 9th Workshop on Advances in Information, Electronic and Electrical Engineering (AIEEE). Riga, Latvia. 2021. P. 1–4. DOI 10.1109/AIEEE54188.2021.9670208.
16. Liu J., Chen H.-M., Li S., Lin S. Adaptive and Energy-Saving Smart Lighting Control Based on Deep Q-Network Algorithm // 2021 6th International Conference on Control, Robotics and Cybernetics (CRC). Shanghai, China. 2021. P. 207–211. DOI 10.1109/CRC52766.2021.9620176.
17. Piloni M., Bailo M., Gagliardi F., Mortini P. Resection of Intracranial Tumors with a Robotic-Assisted Digital Microscope: A Preliminary Experience with Robotic Scope // World Neurosurgery. 2021. V. 152. P. 205–211. DOI 10.1016/j.wneu.2021.05.075.
18. Goto T. Surgeon-Supporting Robots // Introduction to Robotics in Minimally Invasive Neurosurgery. Springer, Cham. 2022.
    P. 101–114. DOI 10.1007/978-3-030-90862-1_8.
19. Hagström K., Grönvall I. Holistic operating room hygiene control for air and surface cleanliness // CLIMA 2022. The 14th REHVA HVAC World Congress. Rotterdam, Netherlands. DOI 10.34641/clima.2022.342.
20. Fragapane G., Hvolby H.-H., Sgarbossa F., Strandhagen J.O. Autonomous mobile robots in sterile instrument logistics: an evaluation of the material handling system for a strategic fit framework // Production Planning & Control. 2023. V. 34. № 1. P. 53–67. DOI 10.1080/09537287.2021.1884914.
21. Mascagni P., Padoy N. OR black box and surgical control tower: Recording and streaming data and analytics to improve surgical care // Journal of Visceral Surgery. 2021. V. 158. № 3. P. 18–25. DOI 10.1016/j.jviscsurg.2021.01.004.
22. Li G., Lian W., Qu H., Li Z., Zhou Q., Tian J. Improving patient care through the development of a 5G-powered smart hospital // Nature Medicine. 2021. V. 27. № 6. P. 936–937. DOI 10.1038/s41591-021-01376-9.
23. Bellini V., Pelosi P., Valente M., Gaddi A.V., Baciarello, M., Bignami E. Using artificial intelligence techniques to support clinical decisions in perioperative medicine // Perioperative Care and Operating Room Management. 2022. V. 26. P. 100236. DOI 10.1016/j.pcorm.2021.100236.