- Отримати посилання
- X
- Електронна пошта
- Інші додатки
- Отримати посилання
- X
- Електронна пошта
- Інші додатки
Американські вчені представили доповідь про першу лапароскопічну операцію зі зшивання кишківника, проведену роботом самочинно, без втручання орудника. Роботу STAR довірили злучення частин кишки живим свиням під наркозом через невеликі отвори у тілі. STAR за допомогою інфрачервоних міток відстежував становище тканин, самостійно планував нанесення швів, відповідав на зміщення тканин, наприклад, при диханні тварини, і таким чином успішно провів операцію. У його роботу втручалися лише якщо робот повідомляв про помилку у нанесенні шва — наприклад, пропускав його. Результати роботи STAR оприлюднили у часописі Science Robotics.
Як можна довірити роботу операцію?
Насправді у хірургічних відділеннях роботи з'явилися давно — вони, наприклад допомагають лікарям, які керують механізованими руками, спостерігаючи за хворим за камерами. Точність таких втручань росте щонайменше завдяки тому, що руки у робота не трясуться. Таке втручання дає змогу добитися мізинного поранення, знижує загрозу заражень і так скорочує час відновлення, а також забезпечує дієвість, безпеку та узгодженість дій незалежно від навичок та досвіду окремих хірургів.
Рівні самоврядування лікарських роботів різняться: від простого віддаленого управління з неперервним наглядом з боку людини до самоперевірки обраних роботом рішень та повністю самочинної роботи без втручання знавців. Найбільш відомим прикладом є хірургічний роботизований устрій da Vinci, яка робить під наглядом лікаря. А першим показом самочинності роботів стала проведена на свині in vivo ще 2016 року операція з проведення анастомозу кишківника (операція зі з'єднання частин кишківника накладанням швів), де втручання людини було мізинним. Однак досі про лапароскопічні операції, тобто втручання через невеликі роблені отвори у тілі, за участі роботів відомо лише на моделях у лабораторіях.
У цій роботі вчені з університету Джонса Гопкінса, які першими і дали роботу прооперувати свиню у 2016, вперше показали робота STAR (Smart Tissue Autonomous Robot) за лапароскопічною операцією, де він провів анастомоз кишківника живій свині під наркозом.
Що мав зробити робот?
У такому виді втручання як анастомоз кишківника, дуже важливі такі показники як відстань між швами, їхній розмір та натяг, які безпосередньо впливають на якість анастомозу, що, у свою чергу, покращує висліди лікування хворих та знижує частоту ускладнень після операції. Також складність операції полягає у тому, що крім потрібної для накладання швів вивертости та повторюваности рухів, вона проводиться на м'яких тканинах кишечника, які створюють великі труднощі для хірургів через непередбачувані пружні та пластичні зміни. Отже, на відміну від інших втручань, і хірурги, і роботи повинні постійно пристосовуватися до випадкових змін. А тому це найкраще завдання для медичних роботів, щоб перевірити їхню умілість.
Як можна довірити роботу операцію?
Насправді у хірургічних відділеннях роботи з'явилися давно — вони, наприклад допомагають лікарям, які керують механізованими руками, спостерігаючи за хворим за камерами. Точність таких втручань росте щонайменше завдяки тому, що руки у робота не трясуться. Таке втручання дає змогу добитися мізинного поранення, знижує загрозу заражень і так скорочує час відновлення, а також забезпечує дієвість, безпеку та узгодженість дій незалежно від навичок та досвіду окремих хірургів.
Рівні самоврядування лікарських роботів різняться: від простого віддаленого управління з неперервним наглядом з боку людини до самоперевірки обраних роботом рішень та повністю самочинної роботи без втручання знавців. Найбільш відомим прикладом є хірургічний роботизований устрій da Vinci, яка робить під наглядом лікаря. А першим показом самочинності роботів стала проведена на свині in vivo ще 2016 року операція з проведення анастомозу кишківника (операція зі з'єднання частин кишківника накладанням швів), де втручання людини було мізинним. Однак досі про лапароскопічні операції, тобто втручання через невеликі роблені отвори у тілі, за участі роботів відомо лише на моделях у лабораторіях.
У цій роботі вчені з університету Джонса Гопкінса, які першими і дали роботу прооперувати свиню у 2016, вперше показали робота STAR (Smart Tissue Autonomous Robot) за лапароскопічною операцією, де він провів анастомоз кишківника живій свині під наркозом.
Що мав зробити робот?
У такому виді втручання як анастомоз кишківника, дуже важливі такі показники як відстань між швами, їхній розмір та натяг, які безпосередньо впливають на якість анастомозу, що, у свою чергу, покращує висліди лікування хворих та знижує частоту ускладнень після операції. Також складність операції полягає у тому, що крім потрібної для накладання швів вивертости та повторюваности рухів, вона проводиться на м'яких тканинах кишечника, які створюють великі труднощі для хірургів через непередбачувані пружні та пластичні зміни. Отже, на відміну від інших втручань, і хірурги, і роботи повинні постійно пристосовуватися до випадкових змін. А тому це найкраще завдання для медичних роботів, щоб перевірити їхню умілість.
Крім цього, робота вирішили випробувати в умовах лапароскопічної операції, а не відкритого хірургічного втручання. У таких умовах видимість обмежена тим, що видить камера, а доступ — отворами в кілька сантиметрів. Щоб виконати операцію, STAR повинен був відстежувати стан тканин, вимірювати дихання хворого, взаємодію знаряддя з тканинами, повідомляти орудника про намічені дії, зміну намітків та, звичайно, помилки.
У цьому STAR допомагали його власне програмне забезпечення та машинний зір через позачервоні камери та одноцвітний 3D-ендоскоп. Устрій камер дозволяє STAR самочинно відстежувати нанесені хірургами на тканини мітки, видимі в позачервоних межах, незалежно від умов освітлення, а так намічати свої дії. Двовимірне зображення камери також використовувалося як зоровий зворотний зв'язок для орудника.
Як пройшла операція?
За допомогою алгоритму, який допомагав відстежувати стан тканини, STAR самочинно оцінював, коли хворий не дихав, а отже його тканини не рухалися. Обираючи мить, робот створював два плани на накладання швів, які мали з'єднати дві позачервоні мітки, та питав в орудника, який йому обрати. Тільки-но якусь намітку дій затверджували, робот приступав до накладення швів, а потім знову оцінював стан тканин. Так, якщо він помічав відхилення більш як на три міліметри, він питав орудника, чи є необхідність змінювати встановлену раніше намітку, або продовжувати діяти за нею. Якщо ж накласти шов роботу не вдавалося і він, наприклад, не проходив крізь два шари тканини, то орудник через користувацьку інтерфейс самостійно накладав його, а потім STAR продовжував оруду операцію.
За словами дослідників, хоча оруднику і доводилося втручатися у разі пропуску шва чи помилці при його накладанні, понад 83 відсотки завдань робот виконав самостійно. Основним заміром цієї роботи було знизити навантаження на орудника завдяки додатковим самоладним діям. У попередньому подібному досліді, де втручання було відкритим, самочинно робот наклав менш як 60 відсотків швів та не мав можливості оцінити дихання та пропонувати кілька варіантів дій. Тому представлений у цій роботі варіант STAR забезпечує помітно більшу самоладність і точність.
Чи замінить цей робот хірургів?
Операції провели на чотирьох свинях, та у середньому робот справився за 62 хвилини. Загально STAR наніс 86 швів. Через тиждень після операції тваринам провели розтин, щоб оцінити якість зробленої роботом роботи та порівняти її з перевірчою твариною, якій операцію провели вручну. Тканинне дослідження не засвідчив помітної різниці між дослідницькою і перевірчою групами, а шви виявилися однаково щільними при перевірці тиском.
Однак поки STAR має деякі значні обмеження. Його робота все ще залежить від зручного йому положення тканин, обмежень устроїв машинного зору та його можливості оцінювати взаємодію знаряддя з тканинами. Щоб отримати повну оцінку роботи STAR, вчені також провели низку дослідів на роблених тканинах, де порівнювали робота з ручною роботою хірургів та операціями, проведеними роботом (da Vinci) під орудуванням людини. І хоча поки цього недостатньо, щоб мати повне уявлення про роботу STAR in vivo, проведена операція є доказом роботоздатности нового устрою, який забезпечить роботу лікарську самостійність.
У майбутньому STAR може допомогти стандартизувати деякі операції, які не залежатимуть від людського чинника, та знизити навантаження на хірургів і передати їм наглядову роль, щоб гарантувати безпеку операції загалом.
У цьому STAR допомагали його власне програмне забезпечення та машинний зір через позачервоні камери та одноцвітний 3D-ендоскоп. Устрій камер дозволяє STAR самочинно відстежувати нанесені хірургами на тканини мітки, видимі в позачервоних межах, незалежно від умов освітлення, а так намічати свої дії. Двовимірне зображення камери також використовувалося як зоровий зворотний зв'язок для орудника.
Як пройшла операція?
За допомогою алгоритму, який допомагав відстежувати стан тканини, STAR самочинно оцінював, коли хворий не дихав, а отже його тканини не рухалися. Обираючи мить, робот створював два плани на накладання швів, які мали з'єднати дві позачервоні мітки, та питав в орудника, який йому обрати. Тільки-но якусь намітку дій затверджували, робот приступав до накладення швів, а потім знову оцінював стан тканин. Так, якщо він помічав відхилення більш як на три міліметри, він питав орудника, чи є необхідність змінювати встановлену раніше намітку, або продовжувати діяти за нею. Якщо ж накласти шов роботу не вдавалося і він, наприклад, не проходив крізь два шари тканини, то орудник через користувацьку інтерфейс самостійно накладав його, а потім STAR продовжував оруду операцію.
За словами дослідників, хоча оруднику і доводилося втручатися у разі пропуску шва чи помилці при його накладанні, понад 83 відсотки завдань робот виконав самостійно. Основним заміром цієї роботи було знизити навантаження на орудника завдяки додатковим самоладним діям. У попередньому подібному досліді, де втручання було відкритим, самочинно робот наклав менш як 60 відсотків швів та не мав можливості оцінити дихання та пропонувати кілька варіантів дій. Тому представлений у цій роботі варіант STAR забезпечує помітно більшу самоладність і точність.
Чи замінить цей робот хірургів?
Операції провели на чотирьох свинях, та у середньому робот справився за 62 хвилини. Загально STAR наніс 86 швів. Через тиждень після операції тваринам провели розтин, щоб оцінити якість зробленої роботом роботи та порівняти її з перевірчою твариною, якій операцію провели вручну. Тканинне дослідження не засвідчив помітної різниці між дослідницькою і перевірчою групами, а шви виявилися однаково щільними при перевірці тиском.
Однак поки STAR має деякі значні обмеження. Його робота все ще залежить від зручного йому положення тканин, обмежень устроїв машинного зору та його можливості оцінювати взаємодію знаряддя з тканинами. Щоб отримати повну оцінку роботи STAR, вчені також провели низку дослідів на роблених тканинах, де порівнювали робота з ручною роботою хірургів та операціями, проведеними роботом (da Vinci) під орудуванням людини. І хоча поки цього недостатньо, щоб мати повне уявлення про роботу STAR in vivo, проведена операція є доказом роботоздатности нового устрою, який забезпечить роботу лікарську самостійність.
У майбутньому STAR може допомогти стандартизувати деякі операції, які не залежатимуть від людського чинника, та знизити навантаження на хірургів і передати їм наглядову роль, щоб гарантувати безпеку операції загалом.