Roboten utför den första helt automatiserade laparoskopiska operationen

En ny robot utvecklad av ett team vid Johns Hopkins University har utfört den första laparoskopiska operationen utan mänsklig hjälp. Den utförde operationen på mjukvävnad hos en gris, och det är ett stort steg mot helt automatiserad kirurgi på människor.

Smart Tissue Autonomous Robot (STAR)

Roboten kallas Smart Tissue Autonomous Robot (STAR), och den beskrevs i en artikel publicerad i Science Robotics.

Axel Krieger är biträdande professor i maskinteknik vid Johns Hopkins Whiting School of Engineering. Han är också senior författare till forskningen.

“Våra resultat visar att vi kan automatisera en av de mest invecklade och känsliga uppgifterna i kirurgi: återanslutning av två ändar av en tarm. STAR utförde proceduren på fyra djur och producerade betydligt bättre resultat än människor som utförde samma procedur”, sa Krieger.

Roboten visade sig vara särskilt effektiv vid intestinal anastomos, som är en procedur som kräver upprepad rörelse och precision. Det är en av de mer utmanande aspekterna av gastrokirurgi eftersom det kräver hög noggrannhet och konsekvens. En liten handskakning kunde resultera i stora komplikationer för en patient.

Bygger på 2016 års modell

Krieger arbetade med ett team vid Children’s National Hospital i Washington, D.C. och Jin Kang, som är professor i elektroteknik och datorteknik vid Johns Hopkins. Tillsammans skapade de roboten med ett visionsstyrt system utformat för att sy softvävnad. Den nuvarande modellen bygger på en modell från 2016 som kunde reparera en gris tarm. Men den tidigare modellen krävde en stor incision och vägledning från människor.

Det nuvarande STAR-systemet fick nya funktioner som förbättrar autonomi och kirurgisk precision. Dessa inkluderar specialiserade syverktyg och avancerade avbildningssystem.

Enligt Krieger är softvävnadskirurgi en stor utmaning för robotar med tanke på oförutsägbarheten. För att övervinna detta utrustades STAR med ett nytt kontrollsystem som kan justera den kirurgiska planen i realtid, liknande en mänsklig kirurg.

“Det som gör STAR speciell är att det är det första robotiska systemet som planerar, anpassar och utför en kirurgisk plan i softvävnad med minimal mänsklig inblandning”, sa Krieger.

Kang och hans team av studenter utvecklade ett struktur-ljus-baserat tredimensionellt endoskop och en maskinlärande-baserad spårningsalgoritm för att vägleda systemet.

“Vi tror att ett avancerat tredimensionellt maskinseende-system är avgörande för att göra intelligenta kirurgiska robotar smartare och säkrare”, sa Kang.

Det blir allt viktigare att ha automatiska robotiska system utformade för laparoskopiska procedurer.

“Robotanastomos är ett sätt att säkerställa att kirurgiska uppgifter som kräver hög precision och upprepningsbarhet kan utföras med mer noggrannhet och precision i varje patient, oavsett kirurgens färdighet”, sa Krieger. “Vi hypoteserar att detta kommer att resultera i en demokratiserad kirurgisk tillvägagångssätt för patientvård med mer förutsägbara och konsekventa patientresultat.”

Några av de andra teammedlemmarna som ansvarar för STAR inkluderar Hamed Saeidi, Justin D. Opfermann, Michael Kam, Shuwen Wei och Simon Leonard från Johns Hopkins. Forskningen assisterades också av Michael H. Hsieh, chef för Transitional Urology vid Children’s National Hospital.