Um robô treinado em IA realiza a primeira operação em um paciente real sem assistência humana: ele removeu uma vesícula biliar.

Um robô treinado com vídeos de procedimentos cirúrgicos realizou uma longa fase de remoção da vesícula biliar sem assistência humana. O robô operou um paciente real pela primeira vez e, durante o procedimento, respondeu aos comandos de voz da equipe e aprendeu com eles , como um cirurgião iniciante trabalhando com um mentor.

O robô teve um desempenho impecável em todos os testes e com a perícia de um cirurgião humano experiente , mesmo em situações inesperadas típicas de emergências médicas da vida real.

O trabalho, financiado pelo governo federal e liderado por pesquisadores da Universidade Johns Hopkins , representa um avanço transformador no campo da robótica cirúrgica , no qual robôs podem atuar tanto com precisão mecânica quanto com adaptabilidade e compreensão humanas. Os resultados foram publicados na Science Robotics .

"Este avanço nos leva de robôs que podem realizar tarefas cirúrgicas específicas para robôs que realmente entendem procedimentos cirúrgicos", disse o especialista em robótica médica Axel Krieger. "Esta é uma distinção fundamental que nos aproxima muito mais de sistemas cirúrgicos autônomos clinicamente viáveis, capazes de operar na realidade confusa e imprevisível do atendimento ao paciente."

Em 2022, o robô autônomo Smart Tissue (Star) da Krieger realizou o primeiro procedimento cirúrgico robótico autônomo em um animal vivo: uma laparoscopia em um porco . Mas esse robô exigiu tecidos especialmente marcados, operou em um ambiente altamente controlado e seguiu um plano cirúrgico rígido e pré-determinado. Krieger disse que foi como ensinar um robô a dirigir por uma rota cuidadosamente traçada.

Mas seu novo sistema, ele diz, "é como ensinar um robô a navegar em qualquer estrada, em quaisquer condições, respondendo de forma inteligente ao que encontra".

O robô cirúrgico SRT-H (Surgical Robot Transformer-Hierarchy) realiza procedimentos cirúrgicos autênticos, adaptando-se às características anatômicas individuais em tempo real, tomando decisões rapidamente e se autocorrigindo quando as coisas não saem como esperado.

Construído com base na mesma arquitetura de aprendizado de máquina do ChatGPT, o SRT-H também é interativo, capaz de responder a comandos de voz ('pegue a cabeça da vesícula biliar') e correções ('mova o braço esquerdo um pouco para a esquerda'). O robô aprende com esse feedback.

"Este trabalho representa um avanço significativo em relação aos esforços anteriores, pois aborda algumas das barreiras fundamentais à implantação de robôs cirúrgicos autônomos no mundo real", afirma o autor principal, Ji Woong "Brian" Kim, ex-pesquisador de pós-doutorado na Johns Hopkins, agora na Universidade Stanford. "Nosso trabalho demonstra que modelos de IA podem ser confiáveis ​​o suficiente para a autonomia cirúrgica, algo que antes parecia distante, mas agora é comprovadamente viável."

No ano passado, a equipe de Krieger usou o sistema para treinar um robô a realizar três tarefas cirúrgicas fundamentais: manipular uma agulha, levantar tecido corporal e suturar. Cada tarefa levava apenas alguns segundos.

O procedimento de remoção da vesícula biliar é muito mais complexo, uma cadeia de 17 tarefas que leva apenas alguns minutos. O robô precisava identificar ductos e artérias específicos e agarrá-los com precisão, posicionar clipes estrategicamente e cortar partes com tesoura.

O SRT-H aprendeu a realizar cirurgias de vesícula biliar assistindo a vídeos de cirurgiões da Johns Hopkins realizando o procedimento em cadáveres de porcos. A equipe reforçou o treinamento visual com legendas descrevendo as tarefas. Após assistir aos vídeos, o robô realizou a operação com 100% de precisão.

Embora o robô tenha demorado mais para realizar o trabalho do que um cirurgião humano, os resultados foram comparáveis ​​aos de um cirurgião especialista.

"Assim como os residentes cirúrgicos geralmente dominam diferentes partes de uma operação em ritmos diferentes, este trabalho ilustra a promessa de desenvolver sistemas robóticos autônomos de forma igualmente modular e incremental", disse o cirurgião Jeff Jopling, da Johns Hopkins, coautor do artigo.

O robô teve um desempenho perfeito em condições anatômicas irregulares e durante desvios inesperados, como quando os pesquisadores mudaram a posição inicial do robô e quando adicionaram corantes semelhantes ao sangue que mudaram a aparência da vesícula biliar e dos tecidos ao redor.

"Para mim, isso realmente demonstra que é possível realizar procedimentos cirúrgicos complexos de forma autônoma", diz Krieger. "É uma prova de conceito de que isso é possível e de que essa estrutura de aprendizado por imitação pode automatizar um procedimento tão complexo com um alto grau de robustez."

Em seguida, a equipe planeja treinar e testar o sistema em mais tipos de cirurgia e expandir suas capacidades para realizar cirurgias totalmente autônomas.

Com informações da Universidade Johns Hopkins