O robô realiza a primeira cirurgia realista sem ajuda humana

Um robô treinado em vídeos de cirurgias realizou uma fase longa de uma remoção da vesícula biliar sem ajuda humana. O robô operava pela primeira vez em um paciente realista e, durante a operação, respondeu e aprendeu com os comandos de voz da equipe – como um cirurgião iniciante que trabalha com um mentor.

O robô teve um desempenho insuficiente entre os ensaios e com a experiência de um cirurgião humano qualificado, mesmo durante cenários inesperados típicos em emergências médicas da vida real.

O trabalho, liderado pelos pesquisadores da Johns Hopkins University, é um avanço transformador na robótica cirúrgica, onde os robôs podem se apresentar com precisão mecânica e adaptabilidade e compreensão do tipo humano.

“Esse avanço nos move de robôs que podem executar tarefas cirúrgicas específicas para robôs que realmente entendem procedimentos cirúrgicos”, disse o robotico médico Axel Krieger. “Essa é uma distinção crítica que nos aproxima significativamente dos sistemas cirúrgicos autônomos clinicamente viáveis ​​que podem funcionar na realidade confusa e imprevisível do atendimento real do paciente”.

As descobertas são publicadas em Robótica científica.

Em 2022, o robô autônomo de tecido inteligente de Krieger, Star, realizou a primeira cirurgia robótica autônoma em um animal vivo – uma cirurgia laparoscópica em um porco. Mas esse robô exigia tecido especialmente marcado, operava em um ambiente altamente controlado e seguiu um plano cirúrgico rígido e predeterminado. Krieger disse que era como ensinar um robô a dirigir ao longo de uma rota cuidadosamente mapeada.

Mas seu novo sistema, diz ele, “é como ensinar um robô a navegar em qualquer estrada, em qualquer condição, respondendo de forma inteligente ao que ele encontrar”.

A hierarquia de transformadores de robô cirúrgica, SRT-H, realiza realmente cirurgia, adaptando-se a características anatômicas individuais em tempo real, tomando decisões em tempo real e se auto-corrigindo quando as coisas não são o esperado.

Construído com a mesma arquitetura de aprendizado de máquina que alimenta o ChatGPT, o SRT-H também é interativo, capaz de responder aos comandos falados (“Pegue a cabeça da vesícula biliar”) e Correções (“Mova o braço esquerdo um pouco para a esquerda”). O robô aprende com esse feedback.

“Este trabalho representa um grande salto de esforços anteriores, porque aborda algumas das barreiras fundamentais à implantação de robôs cirúrgicos autônomos no mundo real”, disse o principal autor Ji Woong “Brian” Kim, ex -pesquisador de pós -doutorado da Johns Hopkins, que agora está na Universidade de Stanford. “Nosso trabalho mostra que os modelos de IA podem ser confiáveis ​​o suficiente para a autonomia cirúrgica-algo que antes se sentiu distante, mas agora é comprovadamente viável”.

No ano passado, a equipe de Krieger usou o sistema para treinar um robô para realizar três tarefas cirúrgicas fundamentais: manipular uma agulha, levantar o tecido corporal e suturar. Essas tarefas levaram apenas alguns segundos cada.

O procedimento de remoção da vesícula biliar é muito mais complexo, uma sequência de minutos de 17 tarefas. O robô teve que identificar certos dutos e artérias e pegá -los com precisão, estrategicamente, colocar clipes e separar peças com tesoura.

O SRT-H aprendeu a fazer o trabalho da vesícula biliar assistindo a vídeos dos cirurgiões Johns Hopkins fazendo isso nos cadáveres de porco. A equipe reforçou o treinamento visual com legendas descrevendo as tarefas. Depois de assistir aos vídeos, o robô realizou a cirurgia com 100% de precisão.

Embora o robô tenha levado mais tempo para realizar o trabalho do que um cirurgião humano, os resultados foram comparáveis ​​a um cirurgião especializado.

“Assim como os residentes cirúrgicos costumam dominar diferentes partes de uma operação a taxas diferentes, este trabalho ilustra a promessa de desenvolver sistemas robóticos autônomos de maneira igualmente modular e progressiva”, diz o cirurgião Johns Hopkins Jeff Jopling, co-autor.

O robô teve um desempenho perfeito entre as condições anatômicas que não eram uniformes e durante desvios inesperados-como quando os pesquisadores mudaram a posição inicial do robô e quando adicionaram corantes semelhantes a sangue que mudaram a aparência da vesícula biliar e dos tecidos circundantes.

“Para mim, isso realmente mostra que é possível realizar procedimentos cirúrgicos complexos de forma autônoma”, disse Krieger. “Esta é uma prova de conceito de que é possível e essa estrutura de aprendizado de imitação pode automatizar procedimentos tão complexos com um alto grau de robustez”.

Em seguida, a equipe gostaria de treinar e testar o sistema em mais tipos de cirurgias e expandir suas capacidades para realizar uma cirurgia autônoma completa.