Роботизированная хирургия «без ошибок»

Только что зафиксировано историческое событие в медицинской отрасли: первый в мире автоматизированный хирургический робот успешно провел сложную операцию с абсолютной точностью и полностью без вмешательства человека.

Этот прорыв знаменует собой важный шаг на пути к новой эре в медицине, где машины смогут самостоятельно выполнять сложные хирургические процедуры.

Робот под названием SRT-H (Surgical Robot Transformer-Hierarchy), разработанный исследователями из Университета Джонса Хопкинса, продемонстрировал способность выполнять операции на желчном пузыре с таким же уровнем мастерства, как и опытные хирурги.

Особенностью SRT-H является его способность выходить за рамки ограничений традиционных хирургических роботов: он не только выполняет заранее запрограммированные задачи, но и способен реагировать и обучаться в режиме реального времени.

Базовая технология SRT-H основана на передовой архитектуре машинного обучения, аналогичной той, что используется в системах искусственного интеллекта, таких как ChatGPT. Это позволяет роботу обрабатывать голосовые команды медицинского персонала и корректировать свои действия на основе обратной связи в режиме реального времени. Такая адаптивность чрезвычайно важна для решения непредвиденных задач, которые могут возникнуть во время операции.

Робот был обучен с помощью ИИ-фреймворка под названием «имитационное обучение с языковым управлением» на основе видеороликов , на которых хирурги-люди выполняют операции на желчном пузыре на трупах свиней. Анализируя эти видеоролики , SRT-H смог точно освоить и воспроизвести этапы операции на желчном пузыре.

В ходе испытаний SRT-H был протестирован на восьми наборах желчных пузырей и печени свиней с различными анатомическими структурами, отражающими различия, часто встречающиеся в хирургии человека. Отделение желчного пузыря от печени — это процедура, которая занимает несколько минут и требует использования различных инструментов, включая зажимы, резцы, а также навыков принятия решений и адаптации — навыков, характерных для реальных хирургических операций.

Результаты впечатлили научное сообщество: робот продемонстрировал 100% точность во всех тестовых операциях. SRT-H распознавал трубки и артерии, накладывал щипцы и использовал ножницы с той же точностью, что и хирург-человек. Однако роботу потребовалось больше времени на выполнение этой работы, чем хирургу-человеку.

По словам эксперта по медицинской робототехнике Акселя Кригера, руководителя исследования, ключевым шагом является переход от выполнения отдельных задач к реальному пониманию хирургических процедур. Он сравнивает робота с беспилотным автомобилем, который «может передвигаться по любой дороге, в любых условиях, разумно реагируя на всё, что встречается на пути».

Джи Ун «Брайан» Ким, ключевая фигура в разработке SRT-H, подчеркнул, что теперь можно продемонстрировать надёжность моделей ИИ для автоматизации хирургических операций. Это достижение открывает новые возможности для повышения точности и безопасности хирургических операций, а также может кардинально изменить подход к лечению пациентов, снизив количество человеческих ошибок и улучшив результаты лечения.

Несмотря на то, что SRT-H продемонстрировал впечатляющие успехи в контролируемых условиях, робот пока не готов к использованию на реальных пациентах. Однако его результаты в ходе испытаний позволяют заглянуть в будущее хирургии, где роботы смогут выполнять операции с минимальным вмешательством человека.

По сравнению с существующими хирургическими роботами, такими как система da Vinci компании Intuitive Surgical, одобренная FDA с 2000 года и использованная более чем в 12 миллионах операций по всему миру, SRT-H представляет собой технологический скачок вперёд. В то время как система da Vinci полностью полагается на удалённое управление хирурга, SRT-H может работать полностью автономно.

Команда разработчиков представляет себе будущее, в котором SRT-H и аналогичные роботы будут обучены выполнять различные операции, что ещё больше сократит необходимость в человеческом контроле. В долгосрочной перспективе автономные хирургические роботы могут помочь решить проблему нехватки хирургов, снизить количество человеческих ошибок и обеспечить стабильно высокое качество медицинской помощи в районах с недостаточным уровнем медицинского обслуживания.

Однако переход от контролируемых моделей к хирургии на реальных людях потребует строгого надзора и одобрения со стороны регулирующих органов. Более того, использование автоматизированных систем поднимает вопросы об ответственности и роли хирургов-людей в принятии решений.

Это исследование было поддержано Агентством перспективных исследовательских проектов в области здравоохранения, Национальным научным фондом и Национальными институтами здравоохранения. Поскольку индустрия хирургической робототехники, оборот которой в настоящее время составляет почти 10 миллиардов долларов в год, а к 2024 году, по оценкам, будет проведено 2,7 миллиона роботизированных операций, продолжает расти, решение этих этических вопросов будет иметь решающее значение для обеспечения соответствия технологических достижений принципам безопасности и ухода за пациентами.