Naukowcy z USA pokazali, że humanoidalne roboty mogą wykonywać skomplikowane zabiegi chirurgiczne pod zdalnym nadzorem lekarzy.
To może być jeden z najciekawszych eksperymentów na styku medycyny i robotyki ostatnich lat. Zespół naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego przeprowadził pierwsze na świecie operacje usunięcia pęcherzyka żółciowego u żywych świń z wykorzystaniem humanoidalnych robotów sterowanych zdalnie przez chirurgów.
Choć maszyny nie działały samodzielnie, eksperyment pokazuje, że w przyszłości podobne roboty mogą umożliwić wykonywanie skomplikowanych zabiegów nawet w miejscach, gdzie dziś brakuje specjalistów lub kosztownego sprzętu medycznego.
Robot nie zastąpił chirurga – był jego zdalnie sterowanymi rękami
Badanie opisane na łamach prestiżowego czasopisma Nature miało charakter przedkliniczny. Oznacza to, że nie obejmowało ludzi, lecz żywe zwierzęta laboratoryjne.
Podczas eksperymentu doświadczeni chirurdzy sterowali robotami z konsoli wyposażonej w komputer, stereoskopowy wyświetlacz oraz specjalny pedał pozwalający aktywować lub dezaktywować ruchy narzędzi chirurgicznych.
Pierwszy zabieg wykonano z udziałem jednego robota i chirurga znajdującego się przy stole operacyjnym. W drugim przypadku dwa humanoidalne roboty współpracowały ze sobą podczas operacji wykonywanej całkowicie zdalnie.
Tańsza alternatywa dla drogich robotów chirurgicznych
Do eksperymentu wykorzystano robota Unitree G1, produkowanego przez chińską firmę Unitree Robotics.
To konstrukcja znacznie tańsza od profesjonalnych robotów chirurgicznych, takich jak system da Vinci, który od lat wykorzystywany jest w szpitalach na całym świecie.
Podstawowa wersja robota Unitree G1 kosztuje około 13,5 tys. dolarów, jednak wyposażenie go w precyzyjne dłonie i niezbędne elementy do pracy chirurgicznej podnosi cenę do ponad 67 tys. dolarów.
To wciąż wielokrotnie mniej niż wyspecjalizowane systemy chirurgiczne, których cena może wynosić od 500 tys. do nawet kilku milionów dolarów.
Dodatkową zaletą humanoidalnego robota są jego niewielkie rozmiary. Waży zaledwie około 27 kilogramów, ma około 1,5 metra wysokości i zajmuje znacznie mniej miejsca niż klasyczne roboty chirurgiczne.
Zdaniem badaczy może to mieć ogromne znaczenie dla małych szpitali, klinik terenowych, placówek wojskowych czy nawet przyszłych misji kosmicznych.
Naukowcy musieli przebudować robota
Standardowy Unitree G1 nie jest oczywiście przygotowany do wykonywania operacji.
Badacze stworzyli specjalne adaptery umożliwiające mocowanie narzędzi chirurgicznych do ramion robota. Opracowali również nowe oprogramowanie tłumaczące ruchy dłoni chirurga na niezwykle precyzyjne ruchy instrumentów medycznych.
Cały system otrzymał przydomek „Surgie”.
Do ideału jeszcze bardzo daleko
Choć eksperyment zakończył się sukcesem, badacze otwarcie przyznają, że obecna technologia ma wiele ograniczeń.
Podczas operacji konieczne było wielokrotne zatrzymywanie zabiegu, aby ponownie skalibrować robota lub ręcznie zmienić jego położenie względem pacjenta. W efekcie operacje trwały znacznie dłużej niż przy użyciu profesjonalnych systemów chirurgicznych.
Problemem okazał się również ograniczony zasięg ramion robota. Rozpiętość jego ramion wynosi zaledwie około 45 centymetrów, podczas gdy u dorosłego człowieka sięga nawet 1,8 metra.
To oznacza, że operatorzy musieli częściej zmieniać pozycję robota, co zwiększało obciążenie całego zespołu medycznego.
Opóźnienia nadal stanowią wyzwanie
Istotnym problemem pozostaje również opóźnienie pomiędzy ruchem wykonywanym przez chirurga a reakcją robota.
Obecne systemy teleoperacyjne osiągają opóźnienia liczone w setkach milisekund, podczas gdy wcześniejsze badania wskazują, że dla bezpiecznej chirurgii robotycznej powinny one być mniejsze niż 150 milisekund.
Co ciekawe, zarówno początkujący lekarze, jak i doświadczeni chirurdzy wykonywali ćwiczenia szybciej przy użyciu dobrze znanego zestawu badawczego da Vinci Research Kit niż podczas sterowania humanoidalnymi robotami.
W przyszłości robot może zostać asystentem chirurga
Naukowcy z UC San Diego nie zamierzają jednak poprzestać na obecnym etapie rozwoju technologii.
Ich długofalowym celem jest stworzenie autonomicznego asystenta chirurgicznego, który nie zastąpi lekarza, lecz będzie wykonywał rutynowe czynności podczas operacji. Mógłby podawać narzędzia, przygotowywać stanowisko pracy, sprzątać salę operacyjną czy wykonywać inne powtarzalne zadania.
Dopiero kolejnym krokiem będzie stopniowe zwiększanie samodzielności takich systemów.
Humanoidalne roboty mogą zwiększyć dostęp do specjalistycznej opieki
Zdaniem autorów badań największą korzyścią nie jest zastąpienie chirurgów, ale umożliwienie im operowania pacjentów znajdujących się setki, a nawet tysiące kilometrów dalej.
Takie rozwiązanie mogłoby znacząco poprawić dostęp do specjalistycznych zabiegów w małych miejscowościach, regionach wiejskich, podczas działań wojskowych czy misji kosmicznych.
Jednocześnie eksperci podkreślają, że w pełni autonomiczne roboty chirurgiczne pozostają odległą perspektywą. Bezpieczeństwo pacjentów wymaga bowiem, aby przez wiele kolejnych lat najważniejsze decyzje nadal należały do człowieka,
Foto: UC San Diego.