Робот провел первую лапароскопическую операцию без помощи человека

Робот провел лапароскопическую операцию на мягких тканях свиньи без направляющей руки человека — значительный шаг в робототехнике к полностью автоматизированной операции на людях. Разработанный группой исследователей из Университета Джона Хопкинса автономный робот Smart Tissue Autonomous Robot (STAR) описан сегодня в Научная робототехника.


«Наши результаты показывают, что мы можем автоматизировать одну из самых сложных и деликатных задач в хирургии: повторное соединение двух концов кишечника. STAR провел операцию на четырех животных и дал значительно лучшие результаты, чем люди, выполняющие ту же процедуру». сказал старший автор Аксель Кригер, доцент кафедры машиностроения в Инженерной школе Уайтинга Джона Хопкинса.

Робот преуспел в кишечном анастомозе, процедуре, которая требует высокого уровня повторяющихся движений и точности. Соединение двух концов кишечника, пожалуй, самый сложный этап в желудочно-кишечной хирургии, требующий от хирурга наложения швов с высокой точностью и последовательностью. Даже малейшее дрожание рук или неправильно наложенный шов могут привести к несостоятельности, что чревато катастрофическими последствиями для пациента.

Работая с сотрудниками Детской национальной больницы в Вашингтоне, округ Колумбия, и Джином Кангом, профессором электротехники и компьютерной инженерии Университета Джона Хопкинса, Кригер помог создать робота, управляемую зрением систему, предназначенную специально для сшивания мягких тканей. Их текущая итерация продвигает модель 2016 года, которая точно восстанавливала кишечник свиньи, но требовала большого разреза для доступа к кишечнику и большего руководства со стороны людей.

Команда оснастила STAR новыми функциями для повышения автономности и повышения хирургической точности, в том числе специализированными инструментами для наложения швов и современными системами визуализации, которые обеспечивают более точную визуализацию операционного поля.

По словам Кригера, операции на мягких тканях особенно сложны для роботов из-за их непредсказуемости, вынуждающей их быстро адаптироваться к неожиданным препятствиям. STAR имеет новую систему управления, которая может корректировать хирургический план в режиме реального времени, как это сделал бы хирург-человек.

«Что делает STAR особенным, так это то, что это первая роботизированная система, которая планирует, адаптирует и выполняет хирургический план в мягких тканях с минимальным вмешательством человека», — сказал Кригер.

Трехмерный эндоскоп на основе структурного света и алгоритм отслеживания на основе машинного обучения, разработанный Кангом и его учениками, направляет STAR. «Мы считаем, что передовая система трехмерного машинного зрения необходима для того, чтобы сделать интеллектуальных хирургических роботов умнее и безопаснее», — сказал Канг.

По словам Кригера, по мере того, как медицина движется к более лапароскопическим подходам к операциям, будет важно иметь автоматизированную роботизированную систему, предназначенную для таких процедур.