Roma – Un robot addestrato con video di interventi chirurgici ha eseguito una lunga fase di rimozione della cistifellea senza l’aiuto umano. Il robot ha operato per la prima volta su un paziente reale e, durante l’operazione, ha risposto e imparato dai comandi vocali del team, come un chirurgo alle prime armi che lavora con un mentore. Il robot ha dimostrato di avere un comportamento imperturbabile durante tutte le prove e con la competenza di un abile chirurgo umano, anche durante gli scenari inaspettati tipici delle emergenze mediche della vita reale. I risultati sono pubblicati oggi su Science Robotics .
Il lavoro finanziato a livello federale, guidato dai ricercatori della Johns Hopkins University, rappresenta un progresso rivoluzionario nel campo della robotica chirurgica, grazie al quale i robot possono operare con precisione meccanica e con un’adattabilità e una comprensione simili a quelle umane.
“Questo progresso ci porta da robot in grado di eseguire compiti chirurgici specifici a robot che comprendono veramente le procedure chirurgiche”, ha affermato il robotista medico Axel Krieger . “Questa è una distinzione fondamentale che ci avvicina significativamente a sistemi chirurgici autonomi clinicamente validi, in grado di operare nella caotica e imprevedibile realtà dell’assistenza effettiva al paziente”. Nel 2022, il robot autonomo per tessuti intelligenti di Krieger, STAR, ha eseguito il primo intervento chirurgico robotico autonomo su un animale vivo: un intervento laparoscopico su un maiale. Ma quel robot richiedeva tessuti appositamente marcati, operava in un ambiente altamente controllato e seguiva un piano chirurgico rigido e predeterminato. Krieger ha affermato che era come insegnare a un robot a guidare lungo un percorso accuratamente tracciato.
Ma il suo nuovo sistema, dice, “è come insegnare a un robot a percorrere qualsiasi strada, in qualsiasi condizione, rispondendo in modo intelligente a tutto ciò che incontra”. Il robot chirurgico Transformer-Hierarchy, SRT-H, esegue davvero interventi chirurgici, adattandosi alle caratteristiche anatomiche individuali in tempo reale, prendendo decisioni al volo e autocorreggendosi quando le cose non vanno come previsto. Costruito con la stessa architettura di apprendimento automatico che alimenta ChatGPT, SRT-H è anche interattivo, in grado di rispondere a comandi vocali (“afferra la testa della cistifellea”) e correzioni (“muovi il braccio sinistro leggermente a sinistra”). Il robot impara da questo feedback. “Questo lavoro rappresenta un grande passo avanti rispetto ai lavori precedenti, perché supera alcuni degli ostacoli fondamentali all’implementazione di robot chirurgici autonomi nel mondo reale”, ha affermato l’autore principale Ji Woong “Brian” Kim, ex ricercatore post-dottorato presso la Johns Hopkins, ora alla Stanford University. “Il nostro lavoro dimostra che i modelli di intelligenza artificiale possono essere resi sufficientemente affidabili per l’autonomia chirurgica, un obiettivo che un tempo sembrava lontano, ma che ora è dimostrabilmente realizzabile”. L’anno scorso, il team di Krieger ha utilizzato il sistema per addestrare un robot a svolgere tre compiti chirurgici fondamentali: manipolare un ago, sollevare tessuti e suturare. Ciascuno di questi compiti richiedeva solo pochi secondi. La procedura di rimozione della cistifellea è molto più complessa, una sequenza di 17 azioni della durata di alcuni minuti. Il robot doveva identificare determinati dotti e arterie e afferrarli con precisione, posizionare strategicamente le clip e recidere alcune parti con le forbici. SRT-H ha imparato a eseguire interventi sulla cistifellea guardando video di chirurghi della Johns Hopkins che lo facevano su cadaveri di maiale. Il team ha rafforzato l’addestramento visivo con didascalie che descrivevano le attività. Dopo aver guardato i video, il robot ha eseguito l’intervento con una precisione del 100%. Sebbene il robot abbia impiegato più tempo di un chirurgo umano per eseguire il lavoro, i risultati sono stati paragonabili a quelli di un chirurgo esperto. “Proprio come gli specializzandi in chirurgia spesso padroneggiano diverse parti di un’operazione a ritmi diversi, questo lavoro illustra la promessa di sviluppare sistemi robotici autonomi in modo altrettanto modulare e progressivo”, afferma il chirurgo Jeff Jopling della Johns Hopkins, coautore. Il robot ha funzionato in modo impeccabile in condizioni anatomiche non uniformi e durante deviazioni inaspettate, come quando i ricercatori hanno modificato la posizione di partenza del robot e quando hanno aggiunto coloranti simili al sangue che hanno modificato l’aspetto della cistifellea e dei tessuti circostanti. “Per me, dimostra davvero che è possibile eseguire procedure chirurgiche complesse in modo autonomo”, ha affermato Krieger. “Questa è una dimostrazione concreta che è possibile e che questo framework di apprendimento imitativo può automatizzare procedure così complesse con un livello di robustezza così elevato”. Successivamente il team vorrebbe addestrare e testare il sistema su più tipi di interventi chirurgici ed espandere le sue capacità per eseguire un intervento chirurgico completamente autonomo.(30Science.com)
