Автономна хірургічна система SRT-H/Juo-Tung Chen/PA
Американские исследователи из Университета Джонса Хопкинса, Стэнфорда и Колумбийского университета представили автономного робота хирурга под руководством ИИ, способного абсолютно самостоятельно проводить сложные хирургические операции.
Уже более 2 десятилетий роботизированные хирургические системы помогают реальным хирургам в проведении операций. Они способны с чрезвычайной точностью резать, зашивать и проводить зондирование. Однако обычно все это происходит под контролем реальных врачей. Однако созданная американскими исследователями роботизированная хирургическая система под руководством ИИ способна самостоятельно мыслить, подстраиваться и проводить необходимое хирургическое вмешательство.
«Мы смогли провести хирургическую операцию с очень высокой степенью автономности. То, что мы сделали, это фактически полноценная операция», — отмечает исследователь с кафедры машиностроения в Университете Джонса Хопкинса Аксель Кригер.
Отмечается, что роботизированная система SRT-H под руководством ИИ успешно изъяла желчные пузыри из трупов свиней в течение 8 отдельных операций. Каждая операция была проведена со 100% точностью без вмешательства человека. SRT-H распознал артерии и протоки, осторожно перерезав их и отделив хирургическими ножницами.
Удаление желчного пузыря — одна из самых распространенных малоинвазивных операций в мире. Только в США проводится до 700 тыс. подобных операций в год. В процессе операции хирурги должны найти желчный проток и артерию и пережать их в определенных местах. Затем необходимо сделать разрезы, чтобы удалить орган. Ошибки могут привести к разлитию желчи и повреждению внутренних тканей.
Система SRT-H справилась с этой задачей, используя сочетание языкового обучения с имитацией и двухслойный искусственный интеллект. Высокоуровневый планировщик инструктировал, используя обычный язык. Контроллер низкого уровня трансформировал инструкции в реальные действия.
«Это достижение позволяет нам отказаться от роботов, способных выполнять конкретные хирургические задачи, и перейти к системам, которые действительно понимают хирургические процедуры», — подчеркнул Аксель Кригер.
В каждом из 8 хирургических вмешательств SRT-H без ошибок выполнил все 17 этапов, которые включали в себя захват, наложение клипс, разрезание, смену инструмента и самокоррекцию. Роботизированная система обучалась на соответствующих базах данных. Исследователи предоставили ей более 16 тыс. демонстрационных хирургических операций на десятках свиных желчных пузырей.
Камеры, установленные на запястьях робота, и эндоскоп на его верхней части головы снимали крупным планом взаимодействие инструментов с тканями. В отличие от других систем, SRT-H обучалась с учетом увиденного. Это позволило инструктору высокого уровня впоследствии давать необходимые рекомендации. Робот понимал, когда ему нужен новый зажим. Он даже просил смену инструмента.
Роботизированная система проводила операцию медленнее людей-хирургов, однако точнее. SRT-H делал менее резкие движения, траектория движения инструментов была короче. SRT-H — это система высокого уровня автономности под контролем человека. Полная автономность будет предусматривать выполнение всех операций, от разреза до зашивания раны, без участия людей
Вместе с тем исследователи признают, что их роботизированная система пока практикуется, удаляя органы у мертвых свиней. Это позволяет избежать непредсказуемых моментов, связанных с реальными хирургическими операциями, включая кровотечение, дыхание, различные анатомические особенности и запотевание объективов камер.
Для перехода к проведению операций на людях необходимы дополнительные исследования. На данный момент SRT-H использует довольно громоздкие камеры, которые не прошли бы через лапароскопические порты. И хотя SRT-H мог требовать смену инструментов, ему по-прежнему требовался человек для перезарядки клипс и смены инструментов.
Сейчас исследователи изучают способы повышения безопасности своей системы. Они планируют расширить оценку системой ряда неопределенностей, которые будут сигнализировать о вероятной ошибке и позволять реальным хирургам вмешаться в ситуацию. SRT-H уже можно выключить с помощью голосовых команд или команд с сенсорного экрана.
Результаты опубликованы в Science Robotics
Источник: ZMEScience