Категории
Сменить пароль!
Сброс пароля!
Робот-хирург, разработанный в Университете Джонса Хопкинса, провел операцию по удалению желчного пузыря самостоятельно, без управления со стороны хирурга-человека. Пока настоящего пациента роботу не доверили, но холецистэктомия была проведена в условиях, максимально приближенным к реальным.
Кратко
Команда исследователей из Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University, США) представила свои работы по разработке, созданию и обучению робота-хирурга SRT-H (Surgical Robot Transformer-Hierarch). Операции, которые он провел – уникальны, аналогичных по точности хирургических роботизированных вмешательств пока провести не удалось. Этой операции предшествовало обучение робота по видеороликам, а также использование технологий искусственного интеллекта и машинного обучения.
История и прогресс
Роботизированная хирургия применяется в современной медицине достаточно давно, но даже самые современные и инновационные устройства остаются лишь инструментом в руках человека, а проведение операций без опытного врача, имеющего специальные навыки, невозможно. Действия роботов действительно впечатляют. Среди самых известных примеров (1), продемонстрировавших возможности наиболее, пожалуй, известного робота-хирурга – робота Да Винчи, стало вышедшее в 2010 году видео, на котором можно было наблюдать за хирургом, оперировавшим пациента с помощью такого устройства. А также ролик 2016 года, запечатлевший, как робот смог зашить кожицу на поверхности виноградинки. Эти видео продемонстрировали, что действия «бездушной машины» могут быть точными даже там, где требуются мельчайшие движения.
Сегодня роботизированная хирургия достигла невероятных высот. Так, например, в конце 2024 года американским врачам удалось пересадить (2) с помощью робота оба легких. Операция прошла успешно и была признана более аккуратной, чем при проведении «традиционным» способом – без привлечения роботизированных технологий. Трансплантацию удалось провести минимально инвазивным методом – через небольшие разрезы мягких тканей, сквозь которые извлекались спавшиеся легкие пациента и вводились донорские органы. В 2023 году подобную операцию с одним легким провели в Испании.
Однако внедрение роботов, даже самых современных и инновационных, в медицину по всему миру не исключало из процесса врача. И именно от мастерства того врача, который «руководил» механическим ассистентом, во многом зависел результат операции и прогноз для пациента. Управляющий роботом врач находился в другом помещении, другом городе, стране, а однажды, в 2024 году, врачи смогли провести (3) роботизированную операцию на борту Международной космической станции, управляя прибором spaceMIRA с Земли. Космические операции были модельными и проводились не на людях или животных, а на резиновых лентах, которые требовалось натягивать, а затем рассекать. Однако без участия человека все равно обойти не удавалось. Сейчас же роль врача или ассистента получилось свести к минимуму.
Робот из института Джона Хопкинса
Работы по созданию робота SRT-H, кажется, ведут к тому, что единственным человеком, участвующим в процессе, окажется сам пациент. Пока совсем автономных операций проведено не было, но то, чего удалось достичь в Университете Джонса Хопкинса, – важный шаг на пути к автономности таких устройств. Конечно, прежде чем доверить роботу пациента, нужно быть абсолютно уверенным в том, что он сделает все, как нужно, не навредит и сможет «принять» верное решение в сложной ситуации.
Робот не просто был обучен проводить операцию, но и был способен реагировать на голосовые команды, которые он получал в режиме реального времени. Ранее команда этих же ученых представляла другие свои результаты (4): робот Krieger Smart Tissue в 2022 году автономно провел лапароскопическую операцию на подопытной свинье. Со стороны медперсонала он получил минимальные указания, но они были – как минимум ему указали, где именно находится операционное поле. Робот сшил две части кишечника, сформировав кишечный анастомоз. Это одна из сложнейших манипуляций, требующих высокой точности. Роботу удалось провести операцию 4 раза - на четырех разных животных – это подтвердило тот факт, что успех не случаен. Авторы отметили, что робот справился лучше, чем некоторые хирурги, сумев адаптироваться к меняющейся конфигурации мягких тканей кишечника.
В 2016 году, почти 10 лет назад – тот же робот уже учился (5) накладывать кишечный анастомоз. Однако в то время он еще не был способен провести лапароскопическую операцию, для проведения хирургического вмешательства требовалось сделать больший надрез, а контроль со стороны человека был более значительным.
Обучение и достижения
Операция, которая состоялась в 2025 году, отличается максимальным из описанных к настоящему моменту уровнем автономности робота-хирурга. Использование технологий машинного обучения позволило создать не просто робота, действовавшего по заранее описанному алгоритму, а устройство, способное менять запланированную тактику в зависимости от условий, с которыми оно сталкивалось.
В ходе обучения робот анализировал видеозаписи, демонстрировавшие операции по удалению желчного пузыря, а также получал данные об этапах холецисэктомии в текстовом виде. Все это позволило ему получить информацию о действиях, которые нужно предпринимать в зависимости от того или иного сценария развития событий. Он был способен использовать зажимы, накладывать швы, делать разрезы. Даже в нестандартных условиях, когда в операционное поле попадал краситель, имитировавший кровь, он сориентировался и довел начатое до конца.
Всего робот провел 8 операций по удалению желчного пузыря, используя для этого реалистичную модель, максимально напоминающую организм человека. Всего ему нужно было провести 17 хирургических этапов, каждый из которых длился по несколько минут. Скорость проведения операции была ниже, чем у высококвалифицированного хирурга, но все этапы были выполнены корректно. За операцией следили настоящие врачи, которые, однако, поправляли робота лишь с помощью голосовых команд, прося его, например, сдвинуться правее. Это заставляло робота исправлять положение, а также стимулировало дальнейшее обучение.
Ключевым навыкам, которые были необходимы роботу для проведения операции по удалению желчного пузыря, он обучился годом ранее (6). Тогда – также по видео – он освоил манипуляции с помощью иглы и автономное накладывание швов.
Перспективы
Не исключено, что сами пациенты откажутся ложиться под нож бездушного робота, а потому внедрить такую технику и методы в реальную клиническую практику может быть очень непросто. Авторы, однако, отмечают, что робот-хирург продемонстрировал гибкость и адаптивность, что указывает на его способность к обучению. И полученные результаты позволяют предположить принципиальную возможность использования автономных роботов в медицине.
Источники:
1. Самый известный пример роботизированной хирургии, породивший мемы
2. Зашитая виноградинка и пересадка легких
3. Операция в космосе: симуляция процедуры под управлением с Земли
4. Робот осуществил лапароскопию без участия человека
5. Ученые из университета Джона Хопкинса программируют робота для проведения операций на мягких тканях
6. Робот, насмотревшись обучающих роликов, демонстрирует навыки хирурга
Иллюстрации созданы с применяем нейросетей с ИИ
Ксения Скрыпник, кандидат биологических наук
Комментарии (0)