Roboter führt erste vollautomatisierte Laparoskopie-Chirurgie durch

Ein neuer Roboter, entwickelt von einem Team der Johns-Hopkins-Universität, hat die erste laparoskopische Chirurgie ohne menschliche Hilfe durchgeführt. Er führte die Chirurgie am Weichteil eines Schweins durch und ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu vollautomatisierter Chirurgie am Menschen.

Smart Tissue Autonomous Robot (STAR)

Der Roboter wird Smart Tissue Autonomous Robot (STAR) genannt und wurde in einem Paper beschrieben, das in Science Robotics veröffentlicht wurde.

Axel Krieger ist Assistant Professor für Maschinenbau an der Whiting School of Engineering der Johns-Hopkins-Universität. Er ist auch Senior-Autor der Forschung.

“Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir eine der kompliziertesten und delikatesten Aufgaben in der Chirurgie automatisieren können: die Wiederherstellung von zwei Enden eines Darms. Der STAR führte das Verfahren an vier Tieren durch und erzielte wesentlich bessere Ergebnisse als Menschen, die das gleiche Verfahren durchführten”, sagte Krieger.

Der Roboter erwies sich besonders effizient bei der intestinalen Anastomose, einem Verfahren, das repetitive Bewegungen und Präzision erfordert. Es ist einer der herausforderndsten Aspekte der gastrointestinalen Chirurgie, da es hohe Genauigkeit und Konsistenz erfordert. Ein leichter Handzittern könnte zu massiven Komplikationen für einen Patienten führen.

Aufbau auf dem Modell von 2016

Krieger arbeitete mit einem Team am Children’s National Hospital in Washington, D.C. und Jin Kang, der Professor für Elektrotechnik und Informatik an der Johns-Hopkins-Universität ist. Zusammen entwickelten sie den Roboter mit einem visionsgeführten System, das für die Naht von Weichteilen konzipiert ist. Das aktuelle Modell basiert auf einem Modell von 2016, das in der Lage war, den Darm eines Schweins zu reparieren. Das vorherige Modell erforderte jedoch einen großen Schnitt und die Führung durch Menschen.

Das aktuelle STAR-System wurde mit neuen Funktionen ausgestattet, die die Autonomie verbessern und die chirurgische Präzision erhöhen. Dazu gehören spezielle Nahtwerkzeuge und hochmoderne Bildgebungsverfahren.

Laut Krieger ist die Weichteilchirurgie eine große Herausforderung für Roboter aufgrund der Unvorhersehbarkeit. Um dies zu überwinden, wurde der STAR mit einem neuartigen Kontrollsystem ausgestattet, das den chirurgischen Plan in Echtzeit anpassen kann, ähnlich wie ein menschlicher Chirurg.

“Was den STAR so besonders macht, ist, dass es das erste robotische System ist, das einen chirurgischen Plan in Weichteilen mit minimaler menschlicher Intervention plant, anpasst und ausführt”, sagte Krieger.

Kang und sein Team von Studenten entwickelten ein strukturlichtbasiertes 3D-Endoskop und einen maschinellen Lernalgorithmus, um das System zu führen.

“Wir glauben, dass ein fortschrittliches 3D-Maschinenvisions-System unerlässlich ist, um intelligente chirurgische Roboter intelligenter und sicherer zu machen”, sagte Kang.

Es wird immer wichtiger, automatische robotische Systeme für laparoskopische Verfahren zu entwickeln.

“Roboter-Anastomose ist eine Möglichkeit, chirurgische Aufgaben, die hohe Präzision und Wiederholbarkeit erfordern, mit mehr Genauigkeit und Präzision in jedem Patienten unabhängig von der Fähigkeit des Chirurgen durchzuführen”, sagte Krieger. “Wir gehen davon aus, dass dies zu einem demokratisierten chirurgischen Ansatz in der Patientenversorgung mit mehr vorhersehbaren und konsistenten Patientenergebnissen führen wird.”

Einige der anderen Teammitglieder, die für den STAR verantwortlich sind, sind Hamed Saeidi, Justin D. Opfermann, Michael Kam, Shuwen Wei und Simon Leonard von der Johns-Hopkins-Universität. Die Forschung wurde auch von Michael H. Hsieh, Direktor der Übergangsurologie am Children’s National Hospital, unterstützt.