Robot udfører første fuldt automatiseret laparoskopisk operation

Et nyt robotudstyr udviklet af et hold på Johns Hopkins University har udført den første laparoskopiske operation uden menneskelig hjælp. Det udførte operationen på blødt væv på en gris, og det er et større 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 offentliggjort i Science Robotics. 

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

“Vore resultater viser, at vi kan automatisere en af de mest intrikate og delicate 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 særligt effektiv til intestinal anastomose, som er en procedure, der kræver gentagen bevægelse og præcision. Det er en af de mere udfordrende aspekter af gastrointestinalsurgery, da det kræver høj nøjagtighed og konsistens. En lille håndrystelse kunne resultere i massive komplikationer for en patient. 

Bygget på 2016-modellen

Krieger arbejdede med et hold på Children’s National Hospital i Washington, D.C. og Jin Kang, som er professor i elektroteknik og datateknik på Johns Hopkins. Sammen skabte de robotten med et visionsstyret system designet til at sy soft tissue. 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 fik nye funktioner, der forbedrer autonomi og forbedrer kirurgisk præcision. Dette inkluderer specialiserede syværedskaber og avancerede billedsystemer. 

Ifølge Krieger er soft-tissue-kirurgi 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 tissue med minimal menneskelig indgriben,” sagde Krieger.

Kang og hans hold af studerende udviklede et struktur-lys-baseret 3D-endoskop og en maskinlærings-baseret sporingssystem til at guide systemet. 

“Vi tror, 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. 

“Robot-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.