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Enregistrement W4407573748 · doi:10.1117/12.3047034

Reinforcement learning for navigation in percutaneous coronary arteries interventions

2025· article· en· W4407573748 sur OpenAlexaff
Serena Elzein, Luc Duong

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueEEG and Brain-Computer Interfaces
Établissements canadiensÉcole de Technologie Supérieure
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésReinforcement learningCoronary arteriesComputer sciencePercutaneousPsychological interventionReinforcementCardiologyInternal medicineArtificial intelligenceMedicinePsychologyArtery

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Percutaneous coronary intervention (PCI) is a widely used minimally invasive procedure to treat coronary artery disease. Despite its benefits, PCI relies heavily on the dexterity of the operator and can be highly challenging during navigation. Advances in robot-assisted PCI have shown promise in reducing these risks and enhancing procedural precision. This study presents the development and in silico evaluation of a simulation environment equipped with reinforcement learning (RL) to enable autonomous catheter navigation for PCI, with potential applications in training operators and assisting in real-time procedure guidance. Developed using Unity 3D and Unity ML-Agents, our model utilizes a simulation environment to train RL agents for catheter guidance. The navigation within the coronary arteries was modeled using Unity’s game engine, which allows for realistic catheter movements and collision detection with vessel walls using mesh colliders. The automatic catheterization employs a goal-based binary function, reinforced by a checkpoint reward system that directs the agent's movements toward successful navigation. To evaluate the model, extensive simulation trials were conducted with different movement boundaries to track learning progress and refine training strategies. The results from these in silico trials suggest significant improvements in procedural safety and efficiency, indicated by a reduction in navigation error from an initial average of 0.05 (±0.01) mm to less than 0.01 (±0.002) mm. Cumulative rewards steadily increased, showing a final average of 0.5 (±0.1) mm in reward values. These metrics demonstrate the model’s ability to adapt and optimize its performance for a range of catheter navigation scenarios. However, the evaluation is limited to a virtual environment, and further work is necessary to assess how these findings translate to real-world clinical applications. In particular, integrating this RL-based approach with live PCI procedures will require addressing patient-specific variability, real-time physiological changes, and ensuring safe interaction between the AI agent and human operators during procedures. This study represents an important step toward incorporating AI into cardiac healthcare, but practical implementation in clinical settings will require further investigation, including experimental or clinical validation. Future research should focus on testing the method alongside human operators in controlled clinical environments to evaluate its effectiveness as a real-time guidance tool during PCI.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,015

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,035
Tête enseignante GPT0,320
Écart entre enseignants0,284 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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