Robot effectue une première intervention chirurgicale réaliste sans aide humaine
Un robot formé sur des vidéos de chirurgies a effectué une longue phase de retrait de la vésicule biliaire sans aide humaine. Le robot a fonctionné pour la première fois sur un patient réaliste et, pendant l'opération, a répondu et appris des commandes vocales de l'équipe – comme un chirurgien novice travaillant avec un mentor.
Le robot s'est déroulé de manière irréprochable à travers les essais et avec l'expertise d'un chirurgien humain qualifié, même dans des scénarios inattendus typiques dans les urgences médicales réelles.
L'œuvre, dirigée par des chercheurs de l'Université Johns Hopkins, est une progression transformatrice de la robotique chirurgicale, où les robots peuvent fonctionner avec une précision mécanique et une adaptabilité et une compréhension de type humain.
« Cette progression nous fait passer des robots qui peuvent exécuter des tâches chirurgicales spécifiques aux robots qui comprennent vraiment les procédures chirurgicales », a déclaré le robotique médical Axel Krieger. « Il s'agit d'une distinction critique qui nous rapproche beaucoup plus des systèmes chirurgicaux autonomes cliniquement viables qui peuvent fonctionner dans la réalité désordonnée et imprévisible des soins réels des patients. »
Les résultats sont publiés dans Robotique scientifique.
En 2022, le robot autonome des tissus intelligents de Krieger, Star, a effectué la première chirurgie robotique autonome sur un animal vivant – une chirurgie laparoscopique sur un cochon. Mais ce robot nécessitait des tissus spécialement marqués, opérés dans un environnement hautement contrôlé, et a suivi un plan chirurgical rigide et prédéterminé. Krieger a dit que c'était comme enseigner un robot à parcourir un itinéraire soigneusement cartographié.
Mais son nouveau système, dit-il, « c'est comme enseigner un robot à naviguer dans n'importe quelle route, dans n'importe quelle condition, en répondant intelligemment à tout ce qu'il rencontre. »
Le transformateur de robot chirurgical-hiérarchie, SRT-H, effectue vraiment une intervention chirurgicale, s'adaptant aux caractéristiques anatomiques individuelles en temps réel, prenant des décisions à la volée et s'auto-corriger lorsque les choses ne se déroulent pas comme prévu.
Construit avec la même architecture d'apprentissage automatique qui alimente le chatppt, SRT-H est également interactif, capable de répondre aux commandes parlées (« Saisissez la tête de la vésicule biliaire ») et des corrections (« déplacer un peu le bras gauche vers la gauche »). Le robot apprend de ces commentaires.
« Ce travail représente un saut majeur des efforts antérieurs car il aborde certaines des obstacles fondamentaux au déploiement de robots chirurgicaux autonomes dans le monde réel », a déclaré l'auteur principal Ji Woong « Brian » Kim, un ancien chercheur postdoctoral chez Johns Hopkins qui est maintenant avec l'Université de Stanford. « Nos travaux montrent que les modèles d'IA peuvent être suffisamment fiables pour l'autonomie chirurgicale – quelque chose qui se sentait autrefois éloigné mais qui est maintenant manifestement viable. »
L'année dernière, l'équipe de Krieger a utilisé le système pour former un robot pour effectuer trois tâches chirurgicales fondamentales: manipuler une aiguille, soulever des tissus corporels et suture. Ces tâches n'ont pris que quelques secondes chacune.
La procédure d'élimination de la vésicule biliaire est beaucoup plus complexe, une chaîne d'une minutes de 17 tâches. Le robot a dû identifier certains conduits et artères et les saisir avec précision, placer stratégiquement des clips et séparer les pièces avec des ciseaux.
SRT-H a appris à faire le travail de la vésicule biliaire en regardant des vidéos des chirurgiens de Johns Hopkins le faisant sur des cadavres de porcs. L'équipe a renforcé la formation visuelle avec des légendes décrivant les tâches. Après avoir regardé les vidéos, le robot a effectué la chirurgie avec une précision à 100%.
Bien que le robot ait mis plus de temps à effectuer le travail qu'un chirurgien humain, les résultats étaient comparables à un chirurgien expert.
« Tout comme les résidents chirurgicaux maîtrisent souvent différentes parties d'une opération à des taux différents, ce travail illustre la promesse de développer des systèmes robotiques autonomes de manière similaire et progressive », explique Jeff Jopling, chirurgien Johns Hopkins, un co-auteur.
Le robot s'est déroulé parfaitement à travers des conditions anatomiques qui n'étaient pas uniformes, et pendant des détours inattendus, tels que lorsque les chercheurs ont changé la position de départ du robot et lorsqu'ils ont ajouté des colorants sanguins qui ont changé l'apparence de la vésicule biliaire et des tissus environnants.
« Pour moi, cela montre vraiment qu'il est possible d'effectuer des procédures chirurgicales complexes de manière autonome », a déclaré Krieger. « Il s'agit d'une preuve de concept que c'est possible et ce cadre d'apprentissage d'imitation peut automatiser de telles procédures complexes avec un degré de robustesse aussi élevé. »
Ensuite, l'équipe souhaite s'entraîner et tester le système sur plus de types de chirurgies et étendre ses capacités pour effectuer une chirurgie autonome complète.
