Automatisk kirurgisk robot "utan ett enda misstag"

En historisk milstolpe inom medicinindustrin har just registrerats när världens första automatiserade kirurgiska robot framgångsrikt utförde en komplex operation med absolut precision och helt utan mänsklig inblandning.

Detta genombrott markerar ett viktigt steg mot en ny era inom medicinen där maskiner självständigt kan utföra sofistikerade kirurgiska ingrepp.

Roboten SRT-H (Surgical Robot Transformer-Hierarchy) som utvecklats av forskare vid Johns Hopkins University har visat förmågan att utföra gallblåsekirurgi med samma skicklighetsnivå som erfarna kirurger.

Det speciella med SRT-H är dess förmåga att gå bortom gränserna för traditionella kirurgiska robotar, inte bara utföra förprogrammerade uppgifter utan också kunna reagera och lära sig i realtid.

Kärntekniken i SRT-H är baserad på en avancerad maskininlärningsarkitektur, liknande den som används i AI-system som ChatGPT. Detta gör det möjligt för roboten att bearbeta röstkommandon från det medicinska teamet och justera sina handlingar baserat på feedback i realtid. Denna anpassningsförmåga är oerhört viktig för att hantera oväntade utmaningar som kan uppstå under operationer.

Roboten tränades med hjälp av ett AI-ramverk som kallas ”språkstyrd imitationsinlärning”, med hjälp av videor av mänskliga kirurger som utför gallblåseborttagningsoperationer på griskadaver. Genom att analysera dessa videor kunde SRT-H noggrant lära sig och replikera stegen i en gallblåseborttagningsprocedur.

I studier testades SRT-H på åtta uppsättningar gallblåsor och lever från grisar med olika anatomiska strukturer, vilket återspeglar de skillnader som vanligtvis förekommer vid mänsklig kirurgi. Att separera gallblåsan från levern är en procedur som tar flera minuter och kräver användning av en mängd olika verktyg, inklusive klämning, skärning samt beslutsfattande och anpassningsförmåga – färdigheter som är vanliga vid verkliga kirurgiska ingrepp.

Resultaten imponerade på forskarsamhället då roboten uppnådde 100 % noggrannhet i alla testoperationer. SRT-H lyckades känna igen rör och artärer, applicera pincetter och använda saxar med samma precision som en mänsklig kirurg. Roboten tog dock längre tid att slutföra jobbet än en mänsklig kirurg.

Övergången från att utföra individuella uppgifter till att faktiskt förstå kirurgiska ingrepp är ett viktigt steg, säger experten på medicinsk robotik Axel Krieger, som ledde forskningen. Han jämför roboten med en självkörande bil som kan "köra på vilken väg som helst, under alla förhållanden, och reagera intelligent på allt den möter".

Ji Woong "Brian" Kim, en nyckelfigur i utvecklingen av SRT-H, betonade att tillförlitligheten hos AI-modeller för kirurgisk automatisering nu kan demonstreras. Denna utveckling öppnar upp nya möjligheter för att förbättra kirurgisk precision och säkerhet, med potential att revolutionera patientvården genom att minska mänskliga fel och förbättra behandlingsresultaten.

Även om SRT-H har varit anmärkningsvärt framgångsrik i kontrollerade miljöer är roboten ännu inte redo att användas på faktiska patienter. Dess prestanda i tester har dock gett en glimt av framtidens kirurgi, där robotar kan utföra ingrepp med minimal mänsklig intervention.

Jämfört med befintliga kirurgiska robotar som Intuitive Surgicals da Vinci-system, som har varit FDA-godkänt sedan år 2000 och har använts i mer än 12 miljoner operationer världen över, representerar SRT-H ett teknologiskt språng framåt. Medan da Vinci-systemet är helt beroende av en kirurg för fjärrstyrning, kan SRT-H fungera helt oberoende.

Utvecklingsteamet föreställer sig en framtid där SRT-H och liknande robotar tränas att utföra en mängd olika operationer, vilket ytterligare minskar behovet av mänsklig övervakning. På lång sikt skulle autonoma kirurgiska robotar kunna bidra till att åtgärda kirurgbrist, minska mänskliga fel och ge konsekvent, högkvalitativ vård i underförsörjda områden.

Att gå från kontrollerade modeller till kirurgi på riktiga människor kommer dock att kräva strikt tillsyn och godkännande från tillsynsmyndigheter. Dessutom väcker förlitandet på automatiserade system frågor om rättsligt ansvar och mänskliga kirurgers roll i beslutsfattandet.

Denna forskning stöddes av Health Advanced Research Projects Agency, National Science Foundation och National Institutes of Health. I takt med att den kirurgiska robotindustrin – för närvarande värd nästan 10 miljarder dollar årligen, med uppskattningsvis 2,7 miljoner robotoperationer utförda år 2024 – fortsätter att växa, kommer det att vara avgörande att ta itu med dessa etiska komplexiteter för att säkerställa att tekniska framsteg är förenliga med principerna för patientsäkerhet och vård.