Robot udfører første fuldt automatiseret laparoskopisk operation

Et nyt robotudviklet af et hold på Johns Hopkins University har udført den første laparoskopiske operation uden menneskelig hjælp. Den udførte operationen på det bløde væv i en gris, og det er et stort skridt mod fuldt automatiseret operation på mennesker.

Smart Tissue Autonomous Robot (STAR) 

Robotten kaldes Smart Tissue Autonomous Robot (STAR), og den blev beskrevet i en artikel publiceret i Science Robotics. 

Axel Krieger er adjunkt i mekanisk ingeniørvidenskab på Johns Hopkins’ Whiting School of Engineering. Han er også hovedforfatter på forskningen. 

“Vores resultater viser, at vi kan automatisere en af de mest intrikate og delikate opgaver i operationen: genforbindelsen af to ender af en tarm. STAR udførte proceduren på fire dyr og producerede betydeligt bedre resultater end mennesker, der udførte samme procedure,” sagde Krieger.

Robotten viste sig at være særlig effektiv til intestinal anastomose, som er en procedure, der kræver gentagne bevægelser og præcision. Det er en af de mere udfordrende aspekter af gastrointestinallykirurgi, da det kræver høj nøjagtighed og konsistens. En lille håndrystelse kunne resultere i massive komplikationer for en patient. 

Bygning på 2016-modellen

Krieger arbejdede med et hold på Children’s National Hospital i Washington, D.C. og Jin Kang, som er professor i elektro- og datateknik på Johns Hopkins. Sammen skabte de robotten med et vision-guidet system designet til at sy soft væv. Den nuværende model er bygget på en 2016-model, der kunne reparere en gris’ tarm. Men den tidligere model krævede en stor incision og vejledning fra mennesker. 

Den nuværende STAR-system blev givet nye funktioner, der forbedrer autonomi og forbedrer kirurgisk præcision. Dette inkluderer specialiserede syningsværktøjer og avancerede billedsystemer. 

Ifølge Krieger er soft-vævskirurgi en stor udfordring for robotter på grund af usikkerheden. For at overvinde dette blev STAR udstyret med et nyt kontrolsystem, der kan tilpasse den kirurgiske plan i realtid, ligesom en menneskelig kirurg.

“Det, der gør STAR særlig, er, at det er det første robot-system, der planlægger, tilpasser og udfører en kirurgisk plan i soft væv med minimal menneskelig indgriben,” sagde Krieger.

Kang og hans hold af studerende udviklede et strukturlys-baseret 3D-endoskop og en maskinlæringsbaseret sporingalgoritme til at guide systemet. 

“Vi mener, at et avanceret 3D-maskin-vision-system er essentiel for at gøre intelligente kirurgiske robotter smartere og sikrere,” sagde Kang.

Det bliver mere og mere vigtigt at have automatiske robot-systemer designet til laparoskopiske procedurer. 

“Robotic anastomose er en måde at sikre, at kirurgiske opgaver, der kræver høj præcision og gentagenhed, kan udføres med mere nøjagtighed og præcision på hver patient uafhængigt af kirurgens færdighed,” sagde Krieger. “Vi formoder, at dette vil resultere i en demokratiseret kirurgisk tilgang til patientpleje med mere forudsigelige og konsistente patientresultater.”

Nogle af de andre teammedlemmer, der er ansvarlige for STAR, inkluderer Hamed Saeidi, Justin D. Opfermann, Michael Kam, Shuwen Wei og Simon Leonard fra Johns Hopkins. Forskningen blev også assisteret af Michael H. Hsieh, direktør for Transitional Urology på Children’s National Hospital.