Robotinės chirurgijos dabartis ir ateitis – kada ir kaip sudėtingos mašinos perims operacijų valdymą (Foto, Video)

Deja, likusią kūno dalį nėra taip lengva užfiksuoti. Pavyzdžiui, raumenys susitraukia, skrandis gurgia, smegenys virpa, o plaučiai plečiasi ir susitraukia, net prieš tai, kai chirurgas ten „patenka“. Ir nors žmogus chirurgas akivaizdžiai mato ir jaučia, ką daro, kaip robotas gali žinoti, ar jo skalpelis yra tinkamoje vietoje, ar audiniai pasislinko?

Vienas iš perspektyviausių variantų tokioms dinamiškoms situacijoms yra fotoaparatų ir sudėtingos stebėjimo programinės įrangos naudojimas. Pavyzdžiui, 2022 m. pradžioje Johnso Hopkinso universiteto (JAV) mokslininkai panaudojo įrenginį, pavadintą „Smart Tissue Autonomous Robot“ (sutrumpintai STAR), kad sujungtų du nupjauto žarnyno galus anestezuotoje kiaulėje – tai gali būti labai sudėtinga užduotis.

Žmogus operatorius pažymi žarnyno galus fluorescencinių klijų lašeliais, sukurdamas žymeklius, kuriuos robotas gali sekti (šiek tiek panašus į Holivudo filmo aktorių, vilkintį judesio fiksavimo kostiumą). Tuo pačiu metu kamerų sistema sukuria 3D audinio modelį, naudodama šviesos taškų tinklelį, projektuojamą ant srities. Kartu šios technologijos leidžia robotui „pamatyti“, kas yra priešais jį.

„STAR regėjimo sistema ypatinga tuo, kad ji leidžia ne tik atkurti, kaip tas audinys atrodo, bet ir pakankamai greitai, kad galėtumėte tai padaryti realiu laiku“, – sako STAR sistemos programuotojas, Hopkinso universiteto inžinerijos mokslų doktorantūros studentas Justinas Opfermannas. „Jei kas nors juda operacijos metu, galite tai aptikti ir sekti“.

Tada robotas gali naudoti šią vaizdinę informaciją, kad numatytų geriausią veiksmų eigą, pateikdamas žmogui operatoriui skirtingus planus, iš kurių galima pasirinkti tinkamiausią. Atliekant bandymus, STAR veikė gerai, nors ir ne tobulai. Iš viso 83 procentus laiko STAR veikė savarankiškai, tačiau žmogus vis tiek turėjo įsikišti 17 procentų laiko, kad ištaisytų klaidas.

„83 procentus tikrai galima įveikti“, – sako Opfermannas. Didžiausia problema buvo ta, kad robotas turėjo šiek tiek problemų rasti tinkamą kampą tam tikrose situacijose ir reikėjo žmogaus, kuris jį nustumtų į reikiamą vietą, sako Hopkinso studentas. Naujesnių, dar nepaskelbtų bandymų sėkmės rodikliai dabar viršija 90 procentų. Ateityje žmogui gali tekti tik patvirtinti planą, o tada stebėti, kaip jis vyksta, įsikišimo nereiks.

Išlaikyti saugos testą

Tačiau kol kas, savavaldžiame automobilyje, vairuotojo vietoje vis tiek kažkas turi būti. Taip gali būti kurį laiką ir daugeliui skirtingų autonominių robotų: nors teoriškai galėtume visą sprendimų priėmimą perduoti robotui, tai iškelia klausimą, kuris taip pat kankina automobilius be vairuotojų.

„Kas nutiks, jei kas nors nutiks blogo?“, - sako „Konica Minolta“ tyrimų specialistas Attanasio. „O jei automobilis pateks į avariją?“.

Bendra nuomonė šiuo metu yra tokia, kad geriausia yra išlaikyti žmonių kontrolę – bent jau atliekant priežiūros funkcijas, peržiūrint ir pasirašant procedūras bei budint nelaimės atveju.

Nepaisant to, įrodyti ligoninėms ir reguliavimo institucijoms, kad autonominiai robotai yra saugūs ir veiksmingi, gali būti didžiausia kliūtis tikrai savarankiškiems robotams. Ekspertai turi keletą patarimų, kaip tai įveikti.

Pavyzdžiui, robotų projektuotojai tikriausiai turės sugebėti reguliuotojams tiksliai paaiškinti, kaip robotai mąsto ir nuspręsti, ką daryti toliau, ypač jei jie pažengs iki taško, kai jie ne tik padės žmogui chirurgui, bet, atliks procentūras savarankiškai. Tačiau tai gali būti lengviau pasakyti nei padaryti, nes dabartinės dirbtinio intelekto sistemos kartais priima sprendimus ir mokslininkai nežino kai jos tai padaro. Dėl to inžinieriai gali norėti projektuoti „lengviau nuspėjamus“ robotus.

Pietro Valdastri, biomedicinos inžinierius iš Lidso universiteto Anglijoje ir vienas iš Attanasio bendradarbių, mano, kad gali būti, kad joks gamintojas negalės lengvai išspręsti reguliavimo klausimo. „Sprendimas yra sukurti sistemą, kuri, net jei ji būtų savarankiška, būtų saugi“.

Valdastri dirba su vadinamaisiais minkštaisiais robotais, ypač skirtais kolonoskopijai. Tradiciškai kolonoskopijos metu reikia įkišti lankstų vamzdelį – endoskopą – per žarnyną, kad būtų galima ieškoti ankstyvųjų gaubtinės žarnos vėžio požymių. Procedūra rekomenduojama visiems, vyresniems nei 45 metų amžiaus žmonėms, tačiau gali prireikti daug laiko ir daug treniruočių, kol operatorius įgyja įgūdžių dirbti su endoskopu.

Tačiau naudojant išmanųjį robotą, kuris gali laviruoti žmogaus kūne savarankiškai, darbas būtų daug lengvesnis. Tada gydytojas galėtų susitelkti ties ankstyvaus vėžio požymių paieška. Ir šiuo atveju robotas, sukurtas iš minkštų medžiagų, iš prigimties būtų saugesnis nei standesni įrenginiai. Tai netgi gali sumažinti anestezijos ar sedacijos poreikį, sako Valdastri, nes taip būtų lengviau išvengti spaudimo prie žarnyno sienelių.

Tobulėjant technologijai, teigia Opfermannas, autonominiai robotai gali pradėti gauti institucijų patvirtinimą tik paprastesnėms užduotims atlikti, pavyzdžiui, laikyti fotoaparatą. Patvirtinus vis daugiau šių pagrindinių darbų, užduotys gali susiformuoti į savarankišką sistemą. Jis sako, kad automobiliuose pirmiausia buvo įdiegta pastovaus greičio palaikymo sistema, bet dabar yra stabdžių pagalbinė priemonė, eismo juostos pagalbinė sistema ir netgi pagalbinė parkavimo sistema – visa tai sukurta taip, kad šias funkcijas būtų galima atlikti be vairuotojo įsikišimo.

„Manau, kad tai bus panašu, – sako Opfermannas, – kai matome mažas, savarankiškas užduotis, kurios galiausiai susijungia į visą sistemą“.