Robot izvodi prvu realističnu operaciju bez ljudske pomoći

Istraživači, kirurzi i inženjeri s američkog Sveučilišta Johns Hopkins, testirali su robota obučenog na videozapisima operacija, koji je izveo dugotrajnu fazu uklanjanja žučnog mjehura bez ljudske pomoći.

Robot je prvi put operirao na pacijentu koji je izgledao kao stvaran, a tijekom operacije reagirao je na glasovne naredbe tima i učio iz njih, poput kirurga početnika koji radi s mentorom.

Robot je besprijekorno radio tijekom svih ispitivanja i s iskustvom vještog ljudskog kirurga, čak i tijekom neočekivanih scenarija tipičnih za stvarne medicinske hitne slučajeve.

„Ovaj napredak nas pomiče od robota koji mogu izvršavati specifične kirurške zadatke do robota koji istinski razumiju kirurške postupke“, rekao je Axel Krieger, medicinski robotičar na Johns Hopkinsu.

Rad financiran od strane savezne vlade, koji vode istraživači sa Sveučilišta Johns Hopkins, predstavlja transformativni napredak u kirurškoj robotici, gdje roboti mogu raditi s mehaničkom preciznošću i prilagodljivošću i razumijevanjem nalik ljudskoj.

„Ovaj napredak nas pomiče od robota koji mogu izvršavati specifične kirurške zadatke do robota koji istinski razumiju kirurške postupke“, dodaje Axel Krieger. „Ovo je ključna razlika koja nas značajno približava klinički održivim autonomnim kirurškim sustavima koji mogu raditi u neurednoj, nepredvidivoj stvarnosti stvarne skrbi za pacijente.“

Kriegerov autonomni robot STAR, izveo je 2022. godine prvu autonomnu robotsku operaciju na živoj životinji, laparoskopsku operaciju na svinji. Ali taj je robot zahtijevao posebno označeno tkivo, radio je u strogo kontroliranom okruženju i slijedio kruti, unaprijed određeni kirurški plan. Krieger je rekao da je to bilo kao učiti robota voziti pažljivo mapiranom rutom.

Ali njegov novi sustav, kaže, „je kao da učimo robota da se kreće bilo kojom cestom, u bilo kojim uvjetima, inteligentno reagirajući na sve što naiđe.“

Novi robot SRT-H, istinski izvodi operacije, prilagođavajući se individualnim anatomskim značajkama u stvarnom vremenu, donoseći odluke u hodu i samoispravljajući se kada stvari ne idu po očekivanjima, kao što možete vidjeti u ovom videu.

Izgrađen istom arhitekturom strojnog učenja koja pokreće ChatGPT, SRT-H je također interaktivan, sposoban reagirati na izgovorene naredbe ("uhvati glavu žučnog mjehura") i korekcije ("pomakni lijevu ruku malo ulijevo"). Robot uči iz tih povratnih informacija.

Prošle godine Kriegerov tim koristio je sustav za obuku robota za izvođenje tri osnovna kirurška zadatka: manipuliranje iglom, podizanje tjelesnog tkiva i šivanje. Ti su zadaci trajali samo nekoliko sekundi svaki.

Postupak uklanjanja žučnog mjehura mnogo je složeniji, niz od 17 zadataka traje nekoliko minuta. Robot je morao identificirati određene kanale i arterije te ih precizno uhvatiti, strateški postaviti kopče i prerezati dijelove škarama.

SRT-H je naučio kako se izvodi operacija žučnog mjehura gledajući videozapise kirurga s Johns Hopkinsa koji to rade na svinjskim leševima. Tim je vizualnu obuku pojačao titlovima koji opisuju zadatke. Nakon gledanja videozapisa, robot je izveo operaciju sa stopostotnom točnošću.

Iako je robotu trebalo dulje da obavi posao nego ljudskom kirurgu, rezultati su bili usporedivi s rezultatima stručnog kirurga. „Baš kao što kirurški specijalizanti često svladavaju različite dijelove operacije različitom brzinom, ovaj rad ilustrira obećanje razvoja autonomnih robotskih sustava na sličan modularan i progresivan način“, kaže Jeff Jopling, kirurg sa Sveučilišta Johns Hopkins, koautor studije objavljene u časopisu Science Robotics.

Robot je besprijekorno radio u anatomskim uvjetima koji nisu bili ujednačeni i tijekom neočekivanih zaobilaznih puteva, primjerice kada su istraživači promijenili početni položaj robota i dodali boje slične krvi koje su promijenile izgled žučnog mjehura i okolnog tkiva.

„Meni ovo stvarno pokazuje da je moguće autonomno izvoditi složene kirurške zahvate“, rekao je Krieger. „Ovo je dokaz koncepta da je to moguće i da ovaj okvir za imitacijsko učenje može automatizirati tako složene postupke s tako visokim stupnjem robusnosti.“

Tim sada želi obučiti i testirati sustav na više vrsta operacija i proširiti njegove mogućnosti za izvođenje potpune autonomne operacije.