Pentru prima dată, doi roboți umanoizi teleoperați au fost folosiți pentru a realiza două intervenții chirurgicale în cadrul unui studiu preclinic, relatează cercetătorii într-un articol publicat în revista Nature.

Proiectul este rezultatul unei colaborări între o echipă de ingineri și una de chirurgi de la Universitatea California din San Diego.

În cadrul uneia dintre intervenții, o echipă mixtă om-robot, formată dintr-un robot umanoid și un chirurg care a acționat ca asistent, a realizat cu succes îndepărtarea vezicii biliare. O a doua intervenție reușită a fost efectuată de doi roboți umanoizi care au lucrat unul lângă celălalt, într-o echipă formată exclusiv din roboți.

Ambele proceduri au fost realizate pe mamifere de talie mare, din afara ordinului primatelor.

Experimentul demonstrativ reprezintă un prim pas către introducerea roboților umanoizi în sălile de operație, au afirmat cercetătorii. Acești roboți ar putea, într-o primă etapă, să asiste în timpul procedurilor, iar ulterior să efectueze intervenții chirurgicale sub controlul de la distanță al medicilor.

Există un deficit de chirurgi, în paralel cu o creștere a nevoilor pacienților, ceea ce duce la timpi mai mari de așteptare, acces redus la servicii și inegalități mai accentuate în domeniul sănătății, a declarat Michael Yip, cadru didactic în cadrul Departamentului de Inginerie Electrică și Calculatoare al UC San Diego și unul dintre autorii principali ai studiului.

„Roboții umanoizi operați de la distanță sau autonomi au un potențial real de a extinde accesul la intervenții chirurgicale esențiale, la care pacienții altfel nu ar avea acces. Acest lucru poate contribui la soluționarea crizei din sănătate nu numai în Statele Unite, ci și la nivel mondial.”

Spre deosebire de sistemele robotice chirurgicale specializate, care pot îndeplini o singură funcție, roboții umanoizi sunt versatili și ar putea fi utilizați pentru o gamă largă de proceduri și sarcini generale, au explicat cercetătorii. Acești roboți sunt, de asemenea, mai ușor de instalat în zone izolate și în alte medii dificile, unde versatilitatea este importantă.

„Acest studiu demonstrează că roboții umanoizi au un viitor viabil în domeniul chirurgiei. Ne putem imagina că acești roboți ar putea fi trimiși în comunități izolate, unde personalul este insuficient, sau în medii austere, precum operațiunile de căutare și salvare, unde este necesară desfășurarea rapidă, la scară largă, a serviciilor medicale de teren”, a declarat Yip, membru al Școlii de Inginerie Jacobs din cadrul UC San Diego.

Avantajele unui robot umanoid în sala de operație

Roboții umanoizi ar putea contribui la rezolvarea uneia dintre principalele probleme din domeniul sănătății: accesul la servicii medicale.

Sistemele chirurgicale specializate sunt echipate, de regulă, cu trei sau patru brațe robotice, instrumente speciale și programe informatice proprietare. Aceste sisteme cântăresc peste 800 de kilograme, necesită o echipă numeroasă pentru instalare și ocupă un spațiu semnificativ în sălile de operație, care trebuie adesea modificate pentru a le putea găzdui.

În schimb, roboții umanoizi sunt mobili și mai compacți. Roboții utilizați în acest studiu, denumiți Surgie, au o înălțime de aproximativ 1,5 metri și cântăresc în jur de 27 de kilograme. Acești roboți relativ ușori și compacți sunt deosebit de utili în zonele izolate și slab dotate.

Construirea unor săli de operație specializate pentru sistemele chirurgicale robotice sau formarea unor echipe numeroase pentru utilizarea unui echipament specializat ar fi extrem de costisitoare în asemenea zone, a explicat Yip.

Spre deosebire de un sistem chirurgical robotic obișnuit, roboții umanoizi se integrează cu ușurință în sala de operație. Deși cercetătorii au fost nevoiți să construiască adaptoare pentru ca Surgie să poată ține instrumentele chirurgicale tradiționale, controlarea roboților umanoizi este mai intuitivă, mai ales pentru persoanele care nu sunt instruite să utilizeze sisteme specializate.

„Am fost surprinși de cât de bine s-a integrat Surgie în spațiul și în fluxul nostru de lucru”, a declarat Nikita Thareja, medic rezident în chirurgie generală la Facultatea de Medicină a UC San Diego și coautor al studiului.

O procedură efectuată de un robot umanoid teleoperat este la fel de precisă ca una realizată cu ajutorul unui sistem chirurgical robotic controlat de la distanță, a declarat Shanglei Liu, profesor asistent de chirurgie la Facultatea de Medicină a UC San Diego și unul dintre autorii principali ai studiului. Liu a controlat robotul în timpul experimentului.

„Costă doar o fracțiune din preț și ocupă doar o fracțiune din spațiul unei săli de operație. Prin urmare, poate fi instalat cu ușurință oriunde, de la zone rurale până la câmpul de luptă și chiar în spațiu”, a spus Liu, care este afiliat și Departamentului de Bioinginerie Shu Chien-Gene Lay.

Un chirurg stă în apropierea unui robot umanoid. Un alt chirurg se află alături și privește un ecran pe care este transmisă intervenția.

În cadrul uneia dintre operații, o echipă mixtă, formată dintr-un robot umanoid și un chirurg uman care a acționat ca asistent, a realizat cu succes îndepărtarea vezicii biliare.

Ce urmează

Mai multe probleme legate de teleoperare trebuie încă rezolvate. Roboții au fost recalibrați de mai multe ori în timpul operației. Drept urmare, procedurile au durat mult mai mult decât cele realizate cu sistemele chirurgicale specializate existente.

Această situație a fost însă obișnuită și în cazul primelor sisteme robotice chirurgicale și, cel mai probabil, performanțele se vor îmbunătăți în timp, a spus Liu. Prima intervenție laparoscopică robotică a durat șase ore, în timp ce în prezent poate fi realizată în 30 de minute.

Latența, adică întârzierea dintre momentul în care chirurgul mișcă dispozitivul de control și cel în care robotul execută mișcarea, este un alt aspect care trebuie îmbunătățit, în condițiile în care echipa explorează posibilitatea efectuării unor intervenții pe distanțe mai mari, în comunități izolate.

Cercetătorii văd și un alt rol pentru Surgie. Deoarece poate merge și poate îndeplini majoritatea sarcinilor fizice pe care le poate face un om, robotul ar putea aduce instrumente chirurgilor și ar putea face curățenie în sala de operație după o procedură.

„Unul dintre obiectivele noastre este dezvoltarea unui asistent chirurgical autonom”, a declarat Yip. „Multe comunități se confruntă cu lipsa personalului necesar în echipele chirurgicale, ceea ce înseamnă că pacienții nu primesc tratament. Obiectivul nostru este crearea sălii de operație a viitorului, în care roboții umanoizi și oamenii să lucreze împreună, ca o echipă integrată, pentru a efectua intervenții în beneficiul celor care au nevoie, atât în spitalele tradiționale, cât și în scenarii medicale neconvenționale, pe teren.”

Cercetătorii au subliniat că acest proiect nu ar fi fost posibil fără colaborarea strânsă dintre ingineri și chirurgi și fără contribuția Centrului pentru Viitorul Chirurgiei al UC San Diego.

„Această realizare reflectă puterea colaborării dintre ingineri și chirurgi inovatori pentru rezolvarea unor probleme clinice importante, în cadrul laboratorului nostru de cercetare și pregătire de nivel mondial”, a declarat Ryan Broderick, director interimar al Centrului pentru Viitorul Chirurgiei și profesor asociat de chirurgie la Facultatea de Medicină a UC San Diego.

„Centrul nostru oferă cadrul necesar pentru a uni inovația inginerească și experiența clinică, permițând dezvoltarea, testarea și perfecționarea riguroasă a unor idei cu potențial de transformare”, a adăugat el.