Twój chirurg-robot przyjmie cię teraz
Oprócz udoskonalania techniki szycia STAR, Krieger uczy robota innej umiejętności: usuwania guzów3. Tak jak poprzednio, Krieger i jego koledzy używają markerów podczerwieni, ale tym razem do oznaczania obszarów tkanki nowotworowej. Następnie robot selektywnie wycina te części za pomocą podgrzewanej końcówki elektrody. Wczesne testy na tkance świńskiej wykazały, że STAR może usuwać guzy i ciąć tkankę tak precyzyjnie, jak chirurdzy – jest to kluczowa umiejętność, ponieważ pozostawienie nawet kilku komórek nowotworowych może pozwolić na powrót raka. „Trzeba być niewiarygodnie precyzyjnym, aby nie pozostawić za sobą guza i nie wyciąć zdrowej tkanki” – mówi Krieger.
Naprawa zastawki serca również wystawia na próbę nawet doświadczonych chirurgów, częściowo z powodu wyzwania, jakim jest prawidłowe ustawienie narzędzi chirurgicznych w ograniczonej przestrzeni. To właśnie ta trudność skłoniła Duponta i jego zespół do opracowania autonomicznego robota do tego zadania. Jak twierdzi Dupont, krzywa uczenia się dla inżynierów projektu była bardzo stroma. Aby zminimalizować ryzyko operacji, mały robot zespołu musiałby przebyć precyzyjną drogę od podstawy serca do uszkodzonej zastawki w czasie, gdy serce danej osoby bije, co oznacza poruszanie się w środowisku, które jest w ciągłym, energicznym ruchu.
Zespół przekazał robotowi szczegółową mapę typowego serca, zawierającą lokalizację poszczególnych naczyń i zastawek. Robot wykorzystuje te informacje jako przybliżone wskazówki podczas każdej procedury. Urządzenie jest jednak również bardzo elastyczne, wykorzystując dane z wbudowanych czujników dotykowych i wizyjnych do lokalizowania nieszczelności zastawek w każdym sercu. Aby precyzyjnie określić jego położenie, robot wielokrotnie delikatnie dotyka ściany serca, „jak karaluchy dotykające swoimi czułkami” – mówi Dupont. W tegorocznych testach na zwierzętach, robot z powodzeniem nawigował od punktu wejścia do uszkodzonego obszaru zastawki w 95% przypadków4.
Powolna, stała rewolucja
Badacze mają nadzieję, że autonomiczna chirurgia sprawi, że specjalistyczne procedury staną się dostępne dla znacznie większej liczby osób. W Stanach Zjednoczonych „rozmieszczenie chirurgów w całym kraju nie jest jednolite” – mówi urolog Kirsten Greene z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco. „Jest wiele obszarów, gdzie ludzie nie mają dostępu”. Podobnie jest w krajach na całym świecie. Autonomiczne-robot pomoc, zauważa, może pomóc wypełnić niektóre z tych luk w wiedzy chirurgicznej. Technologia ta mogłaby również skrócić czas potrzebny aspirującym chirurgom na nauczenie się swojego fachu, mówi Garg. Roboty mogłyby pozwolić im na wykonywanie skomplikowanych procedur przy mniejszej liczbie lat szkolenia.
Chirurdzy-roboty nie potrafią jeszcze wykonać całej procedury od początku do końca. „Dekadę później niektóre regularne procedury mogą zostać zautomatyzowane” – mówi Garg. Na przykład „operacje o bardzo dużej objętości – usuwanie pęcherzyka żółciowego, appendektomia”. Ale to jeszcze daleka przyszłość, ponieważ chirurdzy są nadal o wiele lepsi od robotów w ważeniu swoich wcześniejszych doświadczeń, aby dokonać złożonych ocen chirurgicznych, takich jak to, co zrobić, gdy naczynie krwionośne znajduje się w innym miejscu niż oczekiwano. „Kiedy potrzebne jest zrozumienie kontekstu, roboty bardzo szybko zaczynają zawodzić” – mówi Garg. Najprawdopodobniej autonomiczne urządzenia chirurgiczne będą wchodzić do praktyki klinicznej stopniowo, podobnie jak takie funkcje jak tempomat, a później systemy utrzymywania pasa ruchu, które pojawiły się w samochodach przed wprowadzeniem pełnej zdolności do samodzielnej jazdy. Oprócz dobrze znanych asystentów robotów, takich jak Da Vinci, Krieger wskazuje, że roboty są również wykorzystywane do procedur, takich jak cięcie kości i dostarczanie promieniowania w leczeniu raka.
Samoprowadzące roboty mogą być zbudowane na narzędziach chirurgicznych, które niektóre systemy szpitalne już posiadają, co może pomóc w przyspieszeniu automatyzacji. Niektóre z projektów Garg, na przykład, mogą być dołączone do systemu robotycznego Da Vinci, który został wykorzystany do ponad sześciu milionów operacji prowadzonych przez człowieka na całym świecie. „Jeśli masz ustaloną platformę robotyczną” – mówi Dupont – „możesz powoli dodawać te warstwy autonomii”. Jednak na każdym etapie badacze będą musieli udowodnić, że ich urządzenia są gotowe do użytku klinicznego. Jedną rzeczą jest połączenie kawałków ciała w naczyniu, a nawet u zwierzęcia na stole operacyjnym, ale zupełnie inną jest zrobienie tego samego u ludzi, mówi Garg – tolerancja niepowodzenia jest znikoma.
Możliwość większej automatyzacji już teraz rodzi pytania o to, jak rola chirurga będzie ewoluować, jeśli inteligentne roboty przejmą najtrudniejsze manewry. Większość osób w tej dziedzinie nadal widzi miejsce dla chirurgów – chociaż będą oni musieli stać się doskonałymi menedżerami, udowadniającymi swoje umiejętności nie tylko w zakresie konkretnych procedur, ale także w korzystaniu z całej gamy zautomatyzowanych narzędzi w celu osiągnięcia jak najlepszego efektu. „Nie uważam, że ludzie stają się przestarzali. Przenosi się ich na wyższy poziom, gdzie działają bardziej jak dyrygent” – mówi Hoyte. Garg zgadza się z tym: „Aby uzyskać duży obraz, potrzebujesz człowieka w kontroli.”
Taki jest ich plan na razie, przynajmniej. Ale jeśli autonomiczni chirurdzy-roboty zostaną wdrożeni na dużą skalę, mogą zacząć ewoluować w nieoczekiwany sposób. Garg, na przykład, opracowuje samokierujące się roboty, które uczą się na podstawie swoich porażek i sukcesów w taki sam sposób, jak ludzie, zmniejszając przewagę człowieka. Ostatecznie roboty mogłyby dzielić się spostrzeżeniami zebranymi podczas setek operacji ze wszystkimi innymi robotami w rozległej sieci, co zwiększyłoby ich wydajność. „Można połączyć wszystkie te systemy razem, więc jeśli wystąpi nietypowa anatomia, która jest leczona, wiedza o tym przypadku będzie dostępna gdzie indziej” – mówi Dupont. Jednak taki rodzaj wymiany informacji jest jeszcze bardzo odległy. Na razie, podkreśla Dupont, autonomiczne roboty mają za zadanie pomagać ludzkim chirurgom, a nie ich przyćmiewać. „Jeśli mamy system, który może przyspieszyć proces uczenia się klinicystów i pomóc im w wykonaniu części zabiegu, będzie to prawdziwa korzyść.”