Zespół z Johns Hopkins University poinformował o pomyślnie przeprowadzonym eksperymencie, w ramach którego robot chirurgiczny sterowany przez algorytm AI samodzielnie wykonał najważniejszy etap symulowanego na tkankach zwierzęcych zabiegu usunięcia pęcherzyka żółciowego. Robot reagował na polecenia głosowe zespołu i uczył się na ich podstawie, na bazie nagrań prawdziwywch operacji wykonywanych wcześniej przez chirurgów.
Zabieg usunięcia pęcherzyka żółciowego wymaga przeprowadzenia sekwencji 17 zadań. Pracując na pęcherzyku umieszczonym w specjalnym modelu, robot musiał m.in. precyzyjnie zidentyfikować przewody żółciowe czy tętnice, uchwycić je z wysoką dokładnością, strategicznie założyć klipsy, czy przeciąć odpowiednie struktury dzięki nożyczek. “To postęp, który przenosi nas z poziomu robotów wykonujących pojedyncze zadania do maszyn, które naprawdę rozumieją procedury chirurgiczne. To zasadnicza różnica, która znacząco przybliża nas do klinicznie użytecznych, autonomicznych systemów chirurgicznych zdolnych do działania w chaotycznym, nieprzewidywalnym środowisku operacyjnym” – powiedział Axel Krieger, jeden z autorów pracy opublikowanej w piśmie „Science Robotic”. W 2022 roku kierowany przez jego zespół autonomiczny robot do pracy na tkankach przeprowadził pierwszą autonomiczną, laparoskową operację robotyczną na żywym zwierzęciu (świni). Jednak urządzenie wymagało specjalnie oznakowanej tkanki, działało w ściśle kontrolowanym środowisku i realizowało sztywny, z góry ustalony plan.
W ubiegłym roku zespół przeszkolił robota w wykonywaniu trzech podstawowych zadań chirurgicznych: manipulowania igłą, unoszenia tkanek ciała oraz szycia. Każde z tych zadań zajmowało maszynie zaledwie kilka sekund. Zdaniem naukowców nowe dokonanie przypomina nauczenie robota samodzielnej jazdy po dowolnej drodze. Twórcy maszyny tłumaczą, iż w czasie rzeczywistym dostosowuje się ona do indywidualnych cech anatomicznych, podejmuje decyzje na bieżąco i samodzielnie koryguje błędy, gdy coś nie przebiega zgodnie z planem. Dzięki systemowi zbudowanemu o tę samą architekturę uczenia maszynowego, która napędza ChatGPT, robot jest również interaktywny – potrafi reagować na polecenia głosowe (np. „złap główkę pęcherzyka żółciowego”) oraz na korekty (np. „przesuń lewą rękę trochę w lewo”).
“Praca ta stanowi ogromny krok naprzód w porównaniu z wcześniejszymi próbami, ponieważ pokonuje jedną z podstawowych barier w zastosowaniu autonomicznych robotów chirurgicznych w rzeczywistych warunkach. Nasze badania pokazują, iż modele sztucznej inteligencji mogą być na wystarczająco niezawodne, by umożliwić autonomię chirurgiczną – coś, co kiedyś wydawało się odległe, a teraz wyraźnie jest osiągalne” – mówi główny autor dr Ji Woong „Brian” Kim.
Precyzja wykonywanych przez robota czynności osiągnęła 100 proc. Doskonale radził sobie przy tym w zmiennych warunkach anatomicznych i innych nieprzewidzianych sytuacjach – np. w trakcie operacji badacze przesunęli robota w inne miejsce. Robot potrzebował więcej czasu w wykonanie zabiegu niż chirurg. Wyniki zabiegu były porównywalne z rezultatami doświadczonego specjalisty. “Tak jak rezydenci chirurgii często opanowują różne części operacji w różnym tempie, tak to badanie pokazuje potencjał rozwoju autonomicznych systemów robotycznych w podobny modułowy i stopniowy sposób” – mówi Jeff Jopling, współautor publikacji. Zespół z Johns Hopkins University zamierza uczyć robota wykonania kolejnych rodzajów zabiegów.
Marek Matacz (PAP)
