Avanços em inteligência artificial, robótica e realidade virtual aumentada em neurocirurgia

Conteúdo do artigo principal

Cibele Keiti Rech
Rafael Badalotti
Viviane Aline Buffon
Isabela Alves Raymundo
Julia Dias Guimarães Silva
Isabella Maria Nery Silva
Gustavo Rassier Isolan

Resumo

Introdução: As inovações em inteligência artificial (IA) e tecnologia revolucionaram a neurocirurgia, uma especialidade complexa onde a precisão é crucial. As áreas de aplicação incluem neurocirurgia espinhal, vascular, epilepsia, tumoral, funcional, trauma e cuidados intensivos. Avanços notáveis incluem cirurgia minimamente invasiva assistida por robô, telemedicina, telecirurgia e realidade aumentada/virtual, que aumentam a precisão do tratamento e o treinamento do neurocirurgião.


Objetivo: Revisar os recentes avanços na IA aplicáveis à neurocirurgia.


Método: A questão de pesquisa foi definida como: "Quais são os principais avanços tecnológicos em neurocirurgia e sua importância na prática cirúrgica?" Usando descritores MeSH em inglês, foram realizadas buscas nas bases de dados PubMed, Medline e Science Direct. Foram incluídos estudos originais em inglês ou espanhol abordando a questão, excluindo artigos duplicados, de revisão e aqueles fora do escopo.


Resultado: Estudos demonstram a aplicação diversificada da IA em neurocirurgia, principalmente em neuro-oncologia, cirurgia funcional, vascular, espinhal e traumatismo cranioencefálico. A IA aprimora o diagnóstico, o planejamento cirúrgico e o monitoramento pós-operatório, aumentando a precisão e a segurança das intervenções. A IA também ajuda no diagnóstico de condições como hemorragia intracerebral, embora persistam desafios como falsos positivos e a necessidade de confirmação médica.


Conclusão: As inovações tecnológicas em IA, robótica e realidade aumentada/realidade virtual estão redefinindo a neurocirurgia, aumentando a precisão, segurança e eficácia dos tratamentos. A telemedicina e a telecirurgia ampliam o acesso ao atendimento especializado, enquanto a formação profissional é aprimorada com novas ferramentas de treinamento. A colaboração entre a comunidade médica e os reguladores é essencial para maximizar os benefícios dessas inovações

Detalhes do artigo

Seção
Artigo de Revisão

Referências

Danilov GV, Shifrin MA, Kotik KV, Ishankulov TA, Orlov YN, Kulikov AS, et al. Artificial Intelligence in Neurosurgery: a Systematic Review Using Topic Modeling. Part I: Major Research Areas. Sovrem Tekhnologii Med. 2021;12(5):106-12. https://doi.org/10.17691/stm2020.12.5.12

Wu Z, Chen D, Pan C, Zhang G, Chen S, Shi J, et al. Surgical Robotics for Intracerebral Hemorrhage Treatment: State of the Art and Future Directions. Ann Biomed Eng. 2023;51(9):1933-41. https://doi.org/10.1007/s10439-023-03295-x

Cardoso O, Adly M, Hamade M, Saigal K, Saigal G. False Positives in Artificial Intelligence Prioritization Software for Intracranial Hemorrhage Identification in the Postoperative Period: A Report of Two Cases. Cureus. 2023;15(8):e44215. https://doi.org/10.7759/cureus.44215

Sheridan TB. Teleoperation, Telerobotics and Telepresence: A Progress Report. Control Eng Pract. 1995;3(2):205-14. https://doi.org/10.1016/0967-0661(94)00078-U

Paro MR, Lambert W, Leclair NK, Stoltz P, Martin JE, Hersh DS, et al. Telemedicine in Neurosurgery and Artificial Intelligence Applications. World Neurosurg. 2022;163:83-4. https://doi.org/10.1016/j.wneu.2022.04.078

Schupper AJ, Hrabarchuk EI, McCarthy L, Hadjipanayis CG. Improving Surgeon Well-Being: Ergonomics in Neurosurgery. World Neurosurg. 2023;175:e1220-5. https://doi.org/10.1016/j.wneu.2023.04.102

Zhang M, Zhang Z, Wang X, Yu H, Xia Y, Tan K, et al. From AR to AI: Augmentation Technology for Intelligent Surgery and Medical Treatments. IFAC-Pap Online. 2020;53(5):792-6. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2021.04.174

Gribaudo M, Piazzolla P, Porpiglia F, Vezzetti E, Violante MG. 3D augmentation of the surgical video stream: Toward a modular approach. Comput Methods Programs Biomed. 2020;191:105505. https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2020.105505

Bai Y, Liu F, Zhang H. Artificial Intelligence Limb Rehabilitation System on Account of Virtual Reality Technology on Long-Term Health Management of Stroke Patients in the Context of the Internet. Comput Math Methods Med. 2022;2022:2688003. https://doi.org/10.1155/2022/2688003

Zoli M, Bongetta D, Raffa G, Somma T, Zoia C, Della Pepa GM. Young Neurosurgeons and Technology: Survey of Young Neurosurgeons Section of Italian Society of Neurosurgery (SINch). World Neurosurg. 2022;162:e436-56. https://doi.org/10.1016/j.wneu.2022.03.022

Zhao K, Zhao Q, Zhou P, Liu B, Zhang Q, Yang M. Can Artificial Intelligence Be Applied to Diagnose Intracerebral Hemorrhage? Int J Clin Pract. 2022;2022:9430097. https://doi.org/10.1155/2022/9430097

Park A, Chute C, Rajpurkar P, Lou J, Ball RL, Shpanskaya K, et al. Deep Learning-Assisted Diagnosis of Cerebral Aneurysms Using the HeadXNet Model. JAMA Netw Open. 2019;2(6):e195600. https://doi.org/10.1001/jamanetworkopen.2019.5600

Ghauri MS, Reddy AJ, Tak N, Tabaie EA, Ramnot A, Esfahani PR, et al. Utilizing Deep Learning for X-ray Imaging: Detecting and Classifying Degenerative Spinal Conditions. Cureus. 2023;15(7):e41582. https://doi.org/10.7759/cureus.41582

Quesada-Olarte J, Carrion RE, Fernandez-Crespo R, Henry GD, Simhan J, Shridharani A, et al. Extended Reality-Assisted Surgery as a Surgical Training Tool. J Sex Med. 2022;19(10):1580-6. https://doi.org/10.1016/j.jsxm.2022.07.010

Jin ML, Brown MM, Patwa D, Nirmalan A, Edwards PA. Telemedicine, telementoring, and telesurgery for surgical practices. Curr Probl Surg. 2021;58:100986. https://doi.org/10.1016/j.cpsurg.2021.100986

Xu W, Xie Y, Zhang X, Li W. Cerebral Angiography under Artificial Intelligence Algorithm for Intracranial Aneurysm in Craniotomy Clipping. Comput Math Methods Med. 2022;2022:2182931. https://doi.org/10.1155/2022/2182931

Tonutti M, Gras G, Yang GZ. A machine learning approach for real-time modelling of tissue deformation in image-guided neurosurgery. Artif Intell Med. 2017;80:39-47. https://doi.org/10.1016/j.artmed.2017.07.004

Aktas A, Demircali AA, Secoli R, Temelkuran B, Baena FR. Towards a Procedure-Optimised Steerable Catheter for Deep-Seated Neurosurgery. Biomedicines. 2023;11(7):2008. https://doi.org/10.3390/biomedicines11072008

Amadi SM, Mao J, Zhu Z, Wang X, Xu X, Ma L, et al. 3D printed models and Artificial Intelligence: A review of their impact in robotic surgery training. Intell Surg. 2023;6:54-60. https://doi.org/10.1016/j.isurg.2023.08.002

Davids J, Makariou SG, Ashrafian H, Darzi A, Marcus HJ, Giannarou S. Automated Vision-Based Microsurgical Skill Analysis in Neurosurgery Using Deep Learning. World Neurosurg. 2021;149:e669-86. https://doi.org/10.1016/j.wneu.2021.01.117

Horsfall HL, Palmisciano P, Khan DZ, Muirhead W, Koh CH, Stoyanov D, et al. Attitudes of the Surgical Team Toward Artificial Intelligence in Neurosurgery. World Neurosurg. 2021;146:e724-30. https://doi.org/10.1016/j.wneu.2020.10.171

Bonsanto MM, Tronnier VM. Künstliche Intelligenz in der Neurochirurgie. Chirurg. 2020;91(3):229-34. https://doi:10.1007/s00104-020-01131-9.

Panesar SS, Kliot M, Parrish R, Fernandez-Miranda J, Cagle Y, Britz GW. Promises and Perils of Artificial Intelligence in Neurosurgery. Neurosurgery. 2020;87(1):33-44. https://doi.org/10.1093/neuros/nyz471

Jiang F, Fu X, Kuang K, Fan D. Artificial Intelligence Algorithm-Based Differential Diagnosis of Crohn's Disease and Ulcerative Colitis by CT Image. 2022;2022:3871994. https://doi.org/10.1155/2022/3871994

Zhang X, Yang F, Han N. Recurrence Rate after Pituitary Adenoma Surgery: Systematic Review with AI. Comput Intell Neurosci. 2022;2022:6002672. https://doi.org/10.1155/2022/6002672

Zhang X, Wang H, Zhang C, Xiao Y, Ren C. Augmented Reality based Decision Support System in Coal Mine. Procedia Comput Sci. 2022;214:892-7. https://doi.org/10.1016/j.procs.2022.11.256