Robotti suorittaa ensimmäisen täysin automaattisen laparoskoppisen leikkauksen

Uusi Johns Hopkinsin yliopiston tiimin kehittämä robotti on suorittanut ensimmäisen laparoskoppisen leikkauksen ilman ihmisen apua. Se suoritti leikkauksen sian pehmytkudoksessa, ja se on merkittävä askel kohti täysin automatisoituja ihmisille tehtäviä leikkauksia.

Smart Tissue Autonomous Robot (STAR)

Robotti on nimeltään Smart Tissue Autonomous Robot (STAR), ja se on kuvattu tutkimuksessa, joka on julkaistu Science Robotics -julkaisussa.

Axel Krieger on Johns Hopkinsin Whiting School of Engineeringin apulaisprofessori mekaniikasta. Hän on myös tutkimuksen seniorkirjoittaja.

“Tutkimuksemme osoittaa, että voimme automatisoida yhden kirurgian monimutkaisimmista ja herkkimmistä tehtävistä: suolen kahden pään yhdistämisen. STAR suoritti menettelyä neljällä eläimellä ja se tuotti merkittävästi parempia tuloksia kuin ihmiset, jotka suorittivat saman menettelyn”, Krieger sanoi.

Robotti osoittautui erityisen tehokkaaksi suolen anastomosissa, joka on menettely, joka vaatii toistuvaa liikettä ja tarkkuutta. Se on yksi haasteellisimmista gastrointestinaalisen kirurgian osa-alueista, koska se vaatii korkeaa tarkkuutta ja johdonmukaisuutta. Pienikin käden vapina voi johtaa merkittäviin komplikaatioihin potilaalle.

Rakentaminen 2016 mallin pohjalta

Krieger työskenteli tiimin kanssa Children’s National Hospitalissa Washington D.C.:ssä ja Jin Kangin, joka on Johns Hopkinsin professori sähkö- ja tietokonetekniikasta. Yhdessä he loivat robotin, jossa on näköjohtainen järjestelmä, joka on suunniteltu pehmytkudoksen ompeluun. Nykyinen malli on rakennettu 2016 mallin pohjalta, joka pystyi korjaamaan sian suolen. Edellinen malli vaati kuitenkin suuren viillon ja ihmisen ohjausta.

Nykyiseen STAR-järjestelmään on lisätty uusia ominaisuuksia, jotka parantavat autonomiaa ja kirurgista tarkkuutta. Niihin kuuluvat erikoistuneet ompelutyökalut ja viimeisimmän sukupolven kuvantamisjärjestelmät.

Kriegerin mukaan pehmytkudoksen kirurgia on suuri haaste roboteille pehmytkudoksen ennakoimattomuuden vuoksi. Tämän voittamiseksi STAR:iin on asennettu uudenlainen ohjausjärjestelmä, joka voi muuttaa kirurgisen suunnitelman reaaliajassa, kuten ihmiskirurgi.

“Mikä tekee STAR:ista erityisen, on se, että se on ensimmäinen robotti, joka pystyy suunnittelemaan, sopeutumaan ja suorittamaan kirurgisen suunnitelman pehmytkudoksessa vähäisen ihmisen väliintulon kanssa”, Krieger sanoi.

Kang ja hänen tiiminsä opiskelijoita kehittivät strukturoituun valoon perustuvan kolmiulotteisen endoskoopin ja koneoppimiseen perustuvan seuranta-algoritmin ohjaamaan järjestelmää.

“Uskomme, että edistynyt kolmiulotteinen konenäköjärjestelmä on olennainen tekijä tehdäkseen älykkäät kirurgiset robotit viisaammaksi ja turvallisemmaksi”, Kang sanoi.

On tärkeää, että automaattiset robotti-järjestelmät on suunniteltu laparoskooppisille menettelyille.

“Robotti-anastomosi on yksi tapa varmistaa, että kirurgiset tehtävät, jotka vaativat korkeaa tarkkuutta ja toistuvuutta, voidaan suorittaa tarkemmin ja tarkemmin jokaisessa potilaassa riippumatta kirurgin taidosta”, Krieger sanoi. “Oletamme, että tämä johtaa kirurgisen hoidon tasavertaisempaan saatavuuteen sekä ennakoitavampiin ja yhdenmukaisempiin hoitotuloksiin.”

Jotkut muut tiimin jäsenet, jotka ovat vastuussa STAR:ista, ovat Hamed Saeidi, Justin D. Opfermann, Michael Kam, Shuwen Wei ja Simon Leonard Johns Hopkinsista. Tutkimukseen osallistui myös Michael H. Hsieh, joka on Children’s National Hospitalin Transitional Urology -yksikön johtaja.