Autonomiczny robot przeprowadził pierwszy samodzielny zabieg chirurgiczny

Robot chirurgiczny, który uczył się fachu obserwując materiały wideo z prawdziwych operacji, samodzielnie przeprowadził zabiegi ex vivo usunięcia woreczka żółciowego. Podczas testów robot realistycznego manekina, w którym umieszczono ludzkie tkanki. Maszyna reagowała na polecenia głosowe i uczyła się w trakcie zabiegów, podobnie jak początkujący chirurg uczy się podczas operacji od swojego mentora. Robot radził sobie nawet z nieprzewidzianymi sytuacjami, na jakie natykają się chirurdzy w czasie codziennej pracy.

Nasze eksperymenty oznaczają przejście od robotów chirurgicznych zdolnych do wykonania określonego zadania, do robotów rozumiejących całość procedury chirurgicznej. To kluczowy krok w kierunku rozwoju gotowych do pracy autonomicznych systemów robotycznych, które mogą działać w nieprzewidywalnym środowisku chirurgicznym, stwierdził Axel Krieger, robotyk medyczny z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.

Już w 2022 roku zbudowany przez Kriegera robot STAR (Smart Tissue Autonomous Robot) przeprowadził pierwszą autonomiczną operacją na żywym zwierzęciu. Był to zabieg laparoskopowy na świni. Jednak robot potrzebował specjalnych oznaczeń na tkance, pracował we w pełni kontrolowanym środowisku i działał według ściśle określonego planu. Jak mówi sam Krieger, było to jak uczenie autonomicznego samochodu poruszania się po ściśle wytyczonej drodze. Nowy system jest jak nauczenie robota nawigowania po dowolnej drodze, w każdych warunkach, tak, by w sposób inteligentny reagował na każdy problem, jaki napotka.

Nowa maszyna SRT-H (Hierarchical surgical robot transformer) przeprowadza prawdziwą operację, w czasie rzeczywistym adaptuje się do indywidualnej budowy anatomicznej operowanego, podejmuje decyzje i wprowadza korekty, jeśli napotka jakieś trudności. Robot został wyposażony w taką samą infrastrukturę uczącą się, co ChatGPT i jest interaktywny. Reaguje na komendy głosowe jak „uchwyć szyjkę pęcherzyka żółciowego” czy „przesuń lewe ramię nieco w lewo”. Nie tylko słucha tych komend, ale się z nich uczy.

Robot przeprowadził osiem zabiegów wycięcia woreczka żółciowego. Wszystkie perfekcyjnie i bez pomocy człowieka. Główny autor badań, Ji Woong „Brian” Kim z Uniwersytetu Stanforda mówi, że to niezwykle ważny moment pokazujący, że możliwe jest pokonanie barier na drodze do używania autonomicznych robotów na sali operacyjnej.

Przeprowadzana przez robota operacja usunięcia pęcherzyka żółciowego składa się z 17 precyzyjnych kroków i trwa kilka minut. Maszyna musi prawidłowo zidentyfikować przewody żółciowe i naczynia krwionośne, precyzyjnie je uchwycić, założyć w odpowiednich miejscach zaciski i wyciąć pęcherzyk. SRT-H uczył się oglądając wcześniej operacje przeprowadzane na martwej świni. Wideo zostało też przez chirurgów opisane.

Zabieg usunięcia pęcherzyka zajął robotowi więcej czasu niż chirurgowi, ale uzyskane efekty były porównywalne z efektami pracy doświadczonego chirurga. Działał bezbłędnie niezależnie od budowy anatomicznej pacjenta. Radził sobie w nieznanych sytuacjach, gdy na przykład badacze zmienili pozycję wyjściową robota czy dodali barwnik wyglądający jak krew, który zmienił wygląd pęcherzyka i otaczających go tkanek. Moim zdaniem pokazuje to, że autonomiczne roboty są zdolne do samodzielnego wykonywania operacji, stwierdza Krieger.

W najbliższej przyszłości naukowcy planują wytrenować robota do innych zadań chirurgicznych i go przetestować.

Źródło: SRT-H: A hierarchical framework for autonomous surgery via language-conditioned imitation learning, https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adt5254

SRT-H woreczek żółciowy autonomiczny robot zabieg chirurgiczny operacja