โรบอททำการผ่าตัดลาปาโรสโคปีแบบอัตโนมัติครั้งแรก

โรบอทใหม่ที่พัฒนาโดยทีมงานจากมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์ได้ทำการผ่าตัดลาปาโรสโคปีโดยไม่มีการช่วยเหลือจากมนุษย์ โรบอทได้ทำการผ่าตัดบนเนื้อเยื่ออ่อนของหมู และเป็นก้าวสำคัญสู่การผ่าตัดอัตโนมัติในมนุษย์

Smart Tissue Autonomous Robot (STAR)

โรบอทนี้เรียกว่า Smart Tissue Autonomous Robot (STAR) และได้รับการอธิบายในบทความที่ตีพิมพ์ใน Science Robotics

Axel Krieger เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์สาขาวิศวกรรมเครื่องกลจากโรงเรียนวิศวกรรม Whiting ของจอห์นฮอปกินส์ และเป็นผู้เขียนอาวุโสของการวิจัยนี้

“ผลการวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าเราสามารถทำให้งานที่ซับซ้อนและละเอียดอ่อนที่สุดอย่างหนึ่งในศัลยกรรมเป็นอัตโนมัติ นั่นคือการเชื่อมปลายลำไส้สองด้านกลับเข้าด้วยกัน STAR ทำการผ่าตัดนี้ในสัตว์ทดลองสี่ตัวและให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่ามนุษย์ที่ทำหัตถการเดียวกันอย่างมีนัยสำคัญ” Krieger กล่าว

โรบอทนี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการผ่าตัดที่ต้องใช้การเคลื่อนไหวซ้ำๆ และความแม่นยำ โดยเฉพาะการต่อลำไส้ ซึ่งเป็นหนึ่งในส่วนที่ท้าทายที่สุดของการผ่าตัดทางเดินอาหาร เนื่องจากต้องใช้ความแม่นยำและความสม่ำเสมอสูง มือที่สั่นเพียงเล็กน้อยอาจทำให้ผู้ป่วยเกิดภาวะแทรกซ้อนร้ายแรงได้

พัฒนาต่อจากแบบจำลองปี 2016

Krieger ทำงานร่วมกับทีมจากโรงพยาบาลเด็กแห่งชาติในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. และ Jin Kang ผู้เป็นศาสตราจารย์สาขาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ของจอห์นฮอปกินส์ ร่วมกันสร้างโรบอทที่มีระบบการมองเห็นที่ถูกออกแบบมาเพื่อเย็บเนื้อเยื่ออ่อน โมเดลปัจจุบันถูกสร้างขึ้นจากแบบจำลองปี 2016 ที่สามารถซ่อมแซมลำไส้หมูได้ แต่แบบจำลองก่อนหน้านี้ต้องใช้แผลผ่าตัดขนาดใหญ่และคำแนะนำจากมนุษย์

ระบบ STAR ปัจจุบันได้รับการเพิ่มคุณสมบัติใหม่ที่ช่วยเพิ่มความอัตโนมัติและความแม่นยำในการผ่าตัด เช่น เครื่องมือเย็บที่พิเศษและระบบการมองเห็นที่ทันสมัย

ตาม Krieger การผ่าตัดเนื้อเยื่อเป็นความท้าทายสำหรับโรบอทเนื่องจากความไม่แน่นอน เพื่อเอาชนะสิ่งนี้ STAR ได้รับการติดตั้งระบบควบคุมใหม่ที่สามารถปรับแผนการผ่าตัดในเวลาจริง เช่นเดียวกับศัลยแพทย์มนุษย์

“สิ่งที่ทำให้ STAR พิเศษคือเป็นระบบโรบอทแรกที่สามารถวางแผน ปรับเปลี่ยน และดำเนินการผ่าตัดในเนื้อเยื่ออ่อนโดยมีการแทรกแซงจากมนุษย์น้อยที่สุด” Krieger กล่าว

Kang และทีมนักศึกษาของเขาได้พัฒนากล้องเอนโดสโคปสามมิติที่ใช้แสงแบบมีโครงสร้างและอัลกอริทึมการติดตามที่ใช้การเรียนรู้ของเครื่องเพื่อช่วยให้ระบบทำงาน

“เรามั่นใจว่าระบบการมองเห็นสามมิติที่ทันสมัยเป็นสิ่งจำเป็นในการทำให้โรบอทผ่าตัดอัจฉริยะมีความฉลาดและปลอดภัยมากขึ้น” Kang กล่าว

การมีระบบโรบอทอัตโนมัติที่ออกแบบมาเพื่อการผ่าตัดลาปาโรสโคปีเป็นสิ่งสำคัญมากขึ้น

“การต่อลำไส้ด้วยหุ่นยนต์เป็นวิธีหนึ่งในการรับรองว่าการผ่าตัดที่ต้องใช้ความแม่นยำสูงและความสามารถในการทำซ้ำได้สามารถทำได้ด้วยความแม่นยำและความสม่ำเสมอในผู้ป่วยทุกคน โดยไม่ขึ้นอยู่กับทักษะของศัลยแพทย์” Krieger กล่าว “เราคาดว่าสิ่งนี้จะนำไปสู่การผ่าตัดที่เข้าถึงได้อย่างเท่าเทียมยิ่งขึ้น พร้อมผลลัพธ์ต่อผู้ป่วยที่คาดการณ์ได้และสม่ำเสมอยิ่งขึ้น”

สมาชิกทีมอื่นๆ ที่รับผิดชอบต่อ STAR รวมถึง Hamed Saeidi, Justin D. Opfermann, Michael Kam, Shuwen Wei และ Simon Leonard จากจอห์นฮอปกินส์ การวิจัยนี้ได้รับการช่วยเหลือจาก Michael H. Hsieh ผู้อำนวยการหน่วย Transitional Urologyที่โรงพยาบาลเด็กแห่งชาติ