100%自動化されたAI手術ロボット

ジョンズ・ホプキンス大学の研究者らは、ロボットを訓練し、専門家に匹敵する熟練度で実際の患者に胆嚢摘出手術を成功させた。

Robot SRT-H tiến hành phẫu thuật túi mật. — ロボットSRT-Hが胆嚢手術を実施します。

手術映像を学習させたロボットが、長時間におよぶ胆嚢摘出手術を人間の支援なしに実施しました。このロボットは初めて実際の患者を手術しました。手術中、ロボットは熟練外科医の指示に反応し、学習しました。まるで人間の指導医の指導を受ける初心者外科医のようでした。ロボットは、緊急事態でよく遭遇する予期せぬ状況にも関わらず、熟練外科医の専門知識を活かし、試行錯誤を繰り返しながら冷静に手術を遂行しました。

ジョンズ・ホプキンス大学の専門家が主導するこの研究は、外科手術ロボット分野における画期的な進歩であり、ロボットが人間のような機械的精度、調整能力、そして理解力を持って動作することを可能にする。医療ロボット工学者のアクセル・クリーガー氏とその同僚は、この研究結果を7月9日、科学誌「サイエンス・ロボティクス」に発表した。

2022年、クリーガー社のインテリジェント自律手術ロボット（STAR）は、生きたブタに対して世界初の自動腹腔鏡手術を実施しました。しかし、このロボットは特殊な組織マーキング、厳密に管理された環境での動作、そして事前に計画された厳格な手術計画の遵守を必要としました。

しかし、実際に手術を行うのはTransformer-Hierarchy Surgical Robot（SRT-H）です。個々の解剖学的特徴にリアルタイムで適応し、臨機応変に判断を下し、計画通りに進まない場合は自ら調整を行います。ChatGPTと同じ機械学習アーキテクチャを採用したSRT-Hは、インタラクティブ性も備えており、「胆嚢の先端を掴んで」といった音声指示に応答したり、「左腕を少し左に動かして」といった指示に反応したりします。

昨年、クリーガー氏のチームはAIモデルを用いて、ロボットに3つの基本的な外科手術（針の取り扱い、体組織の剥離、縫合）を訓練しました。これらの作業は数秒で完了しますが、胆嚢摘出ははるかに複雑で、17の一連の手術に数分を要します。ロボットはチューブや動脈を正確に特定し、クランプを設置し、ハサミで部位を切断する必要があります。

SRT-Hは、ジョンズ・ホプキンス大学の外科医が豚の死体を用いて胆嚢手術を行うビデオを視聴することで、胆嚢手術の実施方法を学習しました。研究チームは、手術手順を説明する画像とキャプションを追加してトレーニングを補強しました。ビデオ視聴後、ロボットは100%の精度で手術を実施しました。ロボットの手術時間は人間の外科医よりも長かったものの、結果は熟練した外科医の手術結果に匹敵するものでした。

ロボットは、チームがロボットの開始位置を変えたり、胆嚢や周囲の組織の形状を変える血液のような染料を追加したりといった、異質な解剖学的条件や予期せぬ状況下でも、完璧に手術を遂行した。

次に、研究チームはより多くの種類の手術でシステムを訓練し、テストし、完全に自動化された手術を実行できるように機能を拡張したいと考えています。