以色列理工學院和北卡羅來納大學的研究人員開發了一項能夠引導手術針沿著彎曲路徑前進的演算法。該研究由以色列理工學院電腦科學學院的Oren Salzman博士與北卡羅來納大學的Ron Alterovitz教授和Mengyu Fu合作，並於最近舉辦的2021虛擬機器人：科學與系統會議上展現這項研究成果。
在活體組織檢查和局部癌症治療等過程中，將針頭安全地穿過組織並引導至目標部位至關重要。對於不須穿過脆弱組織的治療，針頭有辦法以直線路徑進入目標部位；然而在許多情況下目標部位會隱藏在骨骼或組織後方，因此醫生必須避開解剖障礙，進行步驟複雜且長時間的手術。為了解決這項問題，近年來開發了帶有斜角針尖的醫用針頭，這些手術針是透過旋轉它們的底部來控制的。但問題是引導這些針頭的操作既不簡單也不直觀，手動操作更會涉及不少風險。這因而促成「移動規劃演算法」的發展，旨在準確和安全地引導手術針頭；這些演算法確實展示了應用潛力，然而由於是侵入性程序，所需的精確度必須非常高，否則將不會獲得使用許可。
研究人員在會議上展現的演算法證明了電腦科學在解決與醫學和生物醫學工程相關問題上的重要性。這項新演算法藉由電腦斷層掃描和磁振造影等相關醫學圖像，計算出將手術針引導至目標部位的最佳路徑，同時避免損壞各種解剖障礙。與現有的演算法相反，該演算法提供了完整性保證，手術針能夠避開周圍組織並到達指定目標部位。若到達目標部位的完整性路徑無法被計算出來，演算法將會通知使用者。此外，與其他類似的可操控手術針運動規劃演算法相比，它計算計劃的速度更快、成功率更高。研究人員表示在會議上展示的技術是一項新的演算法基礎，預計將推廣至自動可操控手術針的其他應用。該研究由美國國家衛生院、以色列科技部和美以兩國科學基金會提供補助。Oren Salzman博士在卡內基美隆大學機器人學研究所擔任博士後研究員後，於2019年加入以色列理工學院，目前他是電腦科學學院電腦機器人實驗室的負責人。
資料來源：
https://www.technion.ac.il/en/2021/10/surgical-needle-steering-computer-science/
