Robot Voert Eerste Volledig Geautomatiseerde Laparoscopische Chirurgie Uit

Een nieuwe robot ontwikkeld door een team aan de Johns Hopkins University heeft de eerste laparoscopische chirurgie zonder menselijke hulp uitgevoerd. Het voerde de chirurgie uit op het zachte weefsel van een varken en het is een belangrijke stap naar volledig geautomatiseerde chirurgie bij mensen.

Smart Tissue Autonomous Robot (STAR)

De robot heet de Smart Tissue Autonomous Robot (STAR) en werd beschreven in een paper gepubliceerd in Science Robotics.

Axel Krieger is een assistent-professor in de mechanische ingenieurswetenschap aan de Whiting School of Engineering van Johns Hopkins. Hij is ook de senior auteur van het onderzoek.

“Onze bevindingen laten zien dat we een van de meest ingewikkelde en delicate taken in de chirurgie kunnen automatiseren: de heraansluiting van twee uiteinden van een darm. De STAR voerde de procedure uit bij vier dieren en produceerde significant betere resultaten dan mensen die dezelfde procedure uitvoerden,” zei Krieger.

De robot bleek vooral efficiënt bij intestinale anastomose, een procedure die repetitive beweging en precisie vereist. Het is een van de moeilijkere aspecten van gastro-intestinale chirurgie, omdat het hoge nauwkeurigheid en consistentie vereist. Een lichte handtrilling kan leiden tot enorme complicaties voor een patiënt.

Voortbouwend op het model van 2016

Krieger werkte met een team aan het Children’s National Hospital in Washington, D.C. en Jin Kang, die een professor is in de elektrotechniek en computerwetenschap aan Johns Hopkins. Samen creëerden ze de robot met een visiegeleid systeem ontworpen om zacht weefsel te hechten. Het huidige model is gebaseerd op een model uit 2016 dat in staat was om de darmen van een varken te repareren. Het vorige model vereiste echter een grote incisie en leiding van mensen.

Het huidige STAR-systeem kreeg nieuwe functies die de autonomie verhogen en de chirurgische precisie verbeteren. Dit omvat gespecialiseerde hechtingstools en state-of-the-art beeldvormingssystemen.

Volgens Krieger is soft-tissuechirurgie een grote uitdaging voor robots vanwege de onvoorspelbaarheid. Om dit te overwinnen, werd de STAR uitgerust met een nieuw controle systeem dat het chirurgische plan in real-time kan aanpassen, net als een menselijke chirurg.

“Wat de STAR speciaal maakt, is dat het het eerste robotische systeem is dat een chirurgisch plan in zacht weefsel kan plannen, aanpassen en uitvoeren met minimale menselijke interventie,” zei Krieger.

Kang en zijn team van studenten ontwikkelden een structuurlicht-gebaseerd driedimensionaal endoscoop en een machine learning-gebaseerd volgsysteem om de STAR te leiden.

“We geloven dat een geavanceerd driedimensionaal machinevisiesysteem essentieel is om intelligente chirurgische robots slimmer en veiliger te maken,” zei Kang.

Het wordt steeds belangrijker om automatische robotische systemen te ontwikkelen die zijn ontworpen voor laparoscopische procedures.

“Robotische anastomose is een manier om ervoor te zorgen dat chirurgische taken die hoge precisie en herhaalbaarheid vereisen, met meer nauwkeurigheid en precisie kunnen worden uitgevoerd bij elke patiënt, onafhankelijk van de vaardigheid van de chirurg,” zei Krieger. “We vermoeden dat dit zal leiden tot een gedemocratiseerde chirurgische aanpak van patiëntenzorg met meer voorspelbare en consistente resultaten.”

Enkele andere teamleden die verantwoordelijk zijn voor de STAR, zijn Hamed Saeidi, Justin D. Opfermann, Michael Kam, Shuwen Wei en Simon Leonard van Johns Hopkins. Het onderzoek werd ook ondersteund door Michael H. Hsieh, directeur van de afdeling Transitieurologie van het Children’s National Hospital.