Robot pokazuje, że maszyny mogą pewnego dnia zastąpić chirurgów.

Prawie cztery dekady temu Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony (DARPA) i NASA zaczęły promować projekty, które umożliwiłyby zdalną chirurgię, czy to na polu bitwy, czy w kosmosie. Z tych początkowych wysiłków wyłoniły się chirurgiczne systemy robotyczne, takie jak Da Vinci , które działają jako rozszerzenie chirurga, umożliwiając wykonywanie minimalnie inwazyjnych zabiegów za pomocą pilotów i wizji 3D. Ale to nadal tylko człowiek używający wyrafinowanego narzędzia. Teraz włączenie generatywnej sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego do sterowania systemami takimi jak Da Vinci zaczyna sprawiać, że pojawienie się autonomicznych robotów chirurgicznych staje się możliwe.

W tę środę czasopismo Science Robotics opublikowało wyniki badania przeprowadzonego przez naukowców z Johns Hopkins i Stanford Universities. Przedstawiają oni system zdolny do autonomicznego wykonywania kilku kroków chirurgicznych, ucząc się z filmów przedstawiających ludzi operujących i otrzymując polecenia w języku naturalnym, tak jak zrobiłby to stażysta medyczny.

Podobnie jak w przypadku uczenia się ludzi, zespół naukowców włączał kroki niezbędne do przeprowadzenia operacji do swojego szkolenia. W zeszłym roku zespół Johns Hopkins, kierowany przez Axela Kriegera, nauczył robota wykonywania trzech podstawowych zadań chirurgicznych: obsługi igły, unoszenia tkanki ciała i szycia. Szkolenie to odbywało się poprzez imitację i system uczenia maszynowego podobny do tego używanego przez ChatGPT, ale zastępujący słowa i tekst językiem robotycznym, który tłumaczy kąty ruchu maszyny na matematykę.

W nowym eksperymencie dwóch doświadczonych chirurgów zademonstrowało operacje usunięcia pęcherzyka żółciowego na tkance świni poza ciałem zwierzęcia. Trzydzieści cztery pęcherzyki żółciowe zostały użyte do zebrania 17 godzin danych i 16 000 trajektorii, których maszyna używała do nauki. Następnie roboty, bez ingerencji człowieka i z ośmioma pęcherzykami żółciowymi, których nigdy wcześniej nie widziały, były w stanie wykonać z 100% dokładnością niektóre z 17 zadań wymaganych do usunięcia narządu, takich jak identyfikacja niektórych przewodów i tętnic, precyzyjne ich chwytanie, strategiczne umieszczanie klipsów i cięcie nożyczkami. Podczas eksperymentów model był w stanie korygować własne błędy i dostosowywać się do nieprzewidzianych sytuacji.

W 2022 r. ten sam zespół przeprowadził pierwszą autonomiczną operację robotyczną na żywym zwierzęciu: laparoskopię na świni. Ale ten robot wymagał specjalnie oznakowanej tkanki, w kontrolowanym środowisku i zgodnie z ustalonym planem chirurgicznym. W oświadczeniu swojej instytucji Krieger powiedział, że było to jak nauczenie robota jazdy po starannie zaplanowanej trasie. Nowy eksperyment, który właśnie przedstawił, byłby — dla robota — jak jazda po nieznanej drodze oparta wyłącznie na ogólnej wiedzy o tym, jak prowadzi się samochód.

José Granell , kierownik Katedry Otolaryngologii i Chirurgii Głowy i Szyi w Szpitalu Uniwersyteckim HLA Moncloa oraz profesor na Uniwersytecie Europejskim w Madrycie, uważa, że ​​praca zespołu Johns Hopkins „zaczyna zbliżać się do czegoś, co zbliża się do prawdziwej chirurgii”. „Problem z robotyczną chirurgią tkanek miękkich polega na tym, że biologia ma dużą wewnętrzną zmienność i nawet jeśli znasz technikę, w prawdziwym świecie istnieje wiele możliwych scenariuszy”, wyjaśnia Granell. „Poproszenie robota o pracę nad kością jest łatwe, ale w przypadku tkanek miękkich wszystko jest trudniejsze, ponieważ się porusza. Nie da się przewidzieć, jak zareaguje, gdy pchniesz, jak bardzo się poruszy, czy złapie tętnicę, jeśli pociągnę za mocno”, kontynuuje ten chirurg i podkreśla: „Ta technologia zmienia sposób, w jaki trenujemy sekwencję gestów, która stanowi operację”.

Według Kriegera ten postęp przenosi nas „od robotów, które mogą wykonywać określone zadania chirurgiczne, do robotów, które naprawdę rozumieją procedury chirurgiczne”. Lider zespołu, który dokonał tego przełomu za pomocą generatywnej sztucznej inteligencji, twierdzi: „To kluczowe rozróżnienie, które znacznie przybliża nas do klinicznie wykonalnych autonomicznych systemów chirurgicznych, zdolnych do poruszania się w chaotycznej i nieprzewidywalnej rzeczywistości rzeczywistej opieki nad pacjentem”.

Francisco Clascá , profesor anatomii człowieka i embriologii na Uniwersytecie Autonomicznym w Madrycie, z zadowoleniem przyjmuje postęp, ale podkreśla, że ​​„to bardzo prosta operacja” i jest wykonywana na organach pochodzących od „bardzo młodych zwierząt, które nie mają takiego stopnia pogorszenia i powikłań jak 60- lub 70-latek, kiedy to tego typu operacja jest zazwyczaj potrzebna”. Ponadto robot jest nadal znacznie wolniejszy niż człowiek wykonujący te same zadania.

Cel, który „jest bardzo odległy”

Mario Fernández, szef oddziału chirurgii głowy i szyi w Szpitalu Uniwersyteckim Gregorio Marañón w Madrycie, uważa ten postęp za interesujący, ale wierzy, że zastąpienie chirurgów maszynami „jest jeszcze bardzo odległe”. Ostrzega przed fascynacją technologią bez brania pod uwagę jej rzeczywistych korzyści; a także jej ceny, która oznacza, że ​​nie jest dostępna dla każdego.

„Na przykład znam szpital w Indiach, w którym jest robot i który może przeprowadzać dwie sesje chirurgiczne miesięcznie, operując dwóch pacjentów. Łącznie 48 rocznie. Dla nich chirurgia robotyczna może być sposobem na zabawę i naukę, ale nie jest to rzeczywistość dla pacjentów” — mówi Fernández, który uważa, że ​​„powinniśmy doceniać” postęp technologiczny, ale chirurgia powinna być ceniona za to, co oferuje pacjentom. Jako przeciwny przykład podaje „technikę zwaną przezustną chirurgią ultradźwiękową , która została opracowana w Madrycie i jest dostępna na całym świecie, jest wykonywana u sześciu pacjentów dziennie”.

Krieger uważa, że ​​ich dowód koncepcji dowodzi, iż możliwe jest autonomiczne wykonywanie skomplikowanych zabiegów chirurgicznych oraz że ich system uczenia się przez naśladownictwo może być stosowany w przypadku większej liczby rodzajów operacji, co będą nadal testować w przypadku innych interwencji.

Patrząc w przyszłość, Granell wskazuje, że oprócz dalszego pokonywania wyzwań technicznych, proces przyjmowania robotów będzie powolny, ponieważ w chirurgii „jesteśmy bardzo konserwatywni w kwestii bezpieczeństwa pacjenta”. Podnosi również kwestie filozoficzne, takie jak przezwyciężenie pierwszego i drugiego prawa robotyki zaproponowanego przez Isaaca Asimova: „Robot nie może skrzywdzić człowieka ani, przez bezczynność, pozwolić człowiekowi na zrobienie sobie krzywdy” i „robot musi wykonywać polecenia wydane mu przez człowieka, chyba że takie polecenia byłyby sprzeczne z Pierwszym Prawem”. Ten specjalista wskazuje na pozorną sprzeczność wynikającą z faktu, że ludzcy chirurdzy „rzeczywiście wyrządzają krzywdę, szukając dobra pacjenta; i jest to dychotomia, która [w przypadku robota] będzie musiała zostać rozwiązana”.