Apakah Anda mempercayakan tubuh Anda ke ahli bedah robot?

Di gua merah berkilau di rongga perut pasien, ahli bedah Michael Stifelman dengan hati-hati memandu dua lengan robot untuk mengikat simpul di sekitar benang. Dia mengontrol tangan ketiga dengan jarum, menjahit lubang di ginjal pasien di mana tumor itu dulu berada. Manipulator lain memegang endoskop yang mengirim video ke tampilan Steifelman. Setiap lengan robot memasuki tubuh melalui sayatan kecil selebar 5 milimeter.

Menyaksikan prosedur yang rumit ini berarti mengagumi apa yang dapat dicapai dengan bekerja bersama robot bersama-sama. Styelman, Direktur, Pusat Bedah RobotikLangon di Universitas New York, setelah melakukan beberapa ribu operasi bedah dengan robot, memanipulasi manipulator menggunakan panel kontrol. Memutar pergelangan tangannya dan menyatukan jari-jarinya, dia memaksa instrumen di dalam tubuh untuk mengulangi gerakan yang sama, hanya pada skala yang jauh lebih kecil. "Robot itu menyatu denganku," kata Steifelman, sementara pelengkap mekanisnya mengikat simpul lain.

Tetapi beberapa robot, mengamati pergerakan cerdas ini, tidak akan melihat keajaiban, tetapi potensi yang hilang. Steifelman adalah pakar terlatih dengan keterampilan dan pengalaman berharga dalam pengambilan keputusan. Tapi dia menghabiskan waktunya yang berharga menjahit, memperbaiki setelah operasi bedah utama. Jika robot itu sendiri dapat melakukan prosedur monoton ini, ahli bedah akan bebas untuk hal-hal yang lebih penting.



Robot hari ini memperluas kemampuan ahli bedah; mereka menyaring gemetar di tangan dan memungkinkan Anda untuk melakukan gerakan yang tidak akan dilakukan oleh dokter terbaik selama laparoskopi dengan instrumen yang panjang dan tipis (dijuluki "sumpit"). Tetapi pada saat yang sama, robot hanyalah alat yang lebih canggih di bawah kendali langsung seseorang. Dennis Fowler, Wakil Presiden Eksekutif Robosurgeons, sebuah perusahaan Titan Medical , percaya kedokteran akan lebih baik jika robot menjadi otonom, membuat keputusan dan menyelesaikan tugas yang ditugaskan secara mandiri. "Peningkatan teknologi ini harus menambah keandalan dan mengurangi jumlah kesalahan yang terjadi karena orang," kata Fowler, yang bekerja sebagai ahli bedah selama 32 tahun sebelum pindah ke industri ini.

Memberi robot promosi seperti itu bukanlah prospek yang sangat jauh. Sebagian besar teknologi dikembangkan secara aktif di laboratorium ilmiah dan industri. Saat bekerja dengan model karet orang, robot eksperimental menjahit dan membersihkan luka, memotong tumor. Beberapa kompetisi antara mereka dan orang-orang telah menunjukkan bahwa robot bekerja lebih akurat dan efisien. Bulan lalu, sistem robot di rumah sakit Washington menunjukkan hasil ini dengan menjahit jaringan nyata yang diambil dari usus babi. Para peneliti membandingkan pekerjaan bot otonom dan ahli bedah, dan menemukan bahwa jahitan bot lebih seragam dan lebih padat untuk menutupi sayatan.

Meskipun sistem ini sama sekali tidak siap untuk penggunaan manusia, mereka mungkin mewakili masa depan operasi. Topiknya licin, karena menyiratkan hilangnya pekerjaan oleh ahli bedah. Tetapi di ruang operasi, itu seperti pada jalur perakitan: jika otomatisasi meningkatkan hasil, Anda tidak akan menghentikannya.



Gutan Ashrafian , seorang ahli bedah untuk menghilangkan bagian-bagian dari sistem pencernaan untuk menurunkan berat badan dan seorang profesor di Imperial College London, sedang mempelajari hasil-hasil perampokandan sering menulis tentang potensi AI dalam layanan kesehatan: "Saya memikirkannya sepanjang waktu," akunya. Dia percaya bahwa kedatangan robot bedah tidak bisa dihindari, tetap, bagaimanapun, hati-hati dalam pemilihan formulasi. Di masa mendatang, Ashrafian mengharapkan ahli bedah robot untuk melakukan tugas-tugas sederhana atas perintah seorang ahli bedah. “Tujuan kami adalah meningkatkan hasil operasi. Jika menggunakan robot akan menyelamatkan nyawa dan mengurangi risiko, maka kita akan diminta untuk menggunakan perangkat ini. "

Ashrafian juga melihat ke masa depan: menurutnya, sangat mungkin bahwa robot generasi selanjutnya akan muncul dalam dunia kedokteran, yang akan dapat membuat keputusan sendiri menggunakan AI nyata. Mesin seperti itu tidak hanya dapat melakukan tugas-tugas rutin, tetapi juga untuk melakukan operasi sepenuhnya. Ini tampaknya tidak mungkin, menurut Ashrafian, tetapi jalur inovasi teknis dapat membawa kita ke sana. “Ini adalah proses selangkah demi selangkah, dan masing-masing langkah kecil itu tidak sebesar itu,” katanya. "Tapi seorang ahli bedah dari tahun 1960 tidak akan tahu apa-apa di ruang operasi saya hari ini." Dan dalam 50 tahun, menurut saya, dunia operasi akan berbeda. "

Robosurgeons sudah membuat keputusan dan bertindak secara mandiri lebih sering daripada yang Anda bayangkan. Dengan koreksi penglihatansistem otomatis memotong flap kornea dan menghasilkan serangkaian pulsa laser untuk mengubah bentuk lapisan dalam. Saat mengganti lutut, robot memotong tulang dengan akurasi lebih besar dari ahli bedah manusia. Di klinik transplantasi rambut yang mahal, robot mengidentifikasi folikel rambut yang sehat di kepala, mengumpulkannya dan menyiapkan area botak untuk implan, membuat lubang kecil di kepala sesuai dengan pola tertentu, menyelamatkan dokter dari berjam-jam rutin.

Operasi jaringan lunak di dada, perut, dan daerah panggul masih menjadi masalah. Anatomi manusia sedikit berbeda, dan robot yang otonom harus sangat memahami jaringan internal lunak dan pembuluh serpentine. Selain itu, organ-organ internal pasien dapat bergerak selama operasi, sehingga robot harus terus-menerus menyesuaikan rencana operasi.

Dia juga harus berperilaku andal dalam situasi kritis. Tugas ini diperlihatkan di Pusat Bedah di Universitas New York, di mana Steifelman merilis klem arteri yang menghalangi aliran darah ke ginjal selama pengangkatan tumor. "Sekarang kita perlu memastikan bahwa kita tidak berdarah," katanya, mengendalikan endoskop di sekitar organ. Sebagian besar jahitan terlihat bagus, tetapi tiba-tiba muncul air mancur merah di layar. “Wow, apa kamu sudah melihatnya? Mari kita cari utas lain, ”katanya kepada asisten. Dengan memblokir utas dengan jahitan cepat, Steifelman dapat menyelesaikan operasi.

Baginya, ini adalah bagian dari pekerjaannya sehari-hari, tetapi bagaimana seorang ahli bedah robotik akan menghadapi situasi yang tidak terduga? Sistem penglihatan komputernya perlu mengenali masalah serius dalam sumber darahnya. Kemudian pembuat keputusan harus memutuskan bagaimana mengisi kesenjangan. Kemudian alat akan mulai beroperasi, di antaranya akan ada jarum dan benang. Akhirnya, evaluator akan mengevaluasi hasil dan menentukan apakah tindakan tambahan diperlukan. Menyiapkan robot untuk melakukan setiap langkah ini dengan sempurna - mengukur data, membuat keputusan, bertindak dan mengevaluasi - adalah tugas rekayasa yang besar dan sulit.

Steifelman , sekarang bekerja di Pusat Medis Universitas Hackensack di New Jersey, melakukan operasi di Universitas New York menggunakan robot da Vinci . Mobil ini dari perusahaanBedah Intuitif berharga hingga $ 2,5 juta, dan merupakan satu-satunya sistem robot jaringan lunak yang disetujui di Amerika Serikat. Sementara Da Vinci mendominasi pasar, 3.600 perangkat ini sudah beroperasi di seluruh dunia. Tetapi jalan menuju sukses tidak selalu mulus. Pasien menggugat karena masalah di atas meja operasi, satu studi mengklaim bahwa insiden ini tidak selalu dilaporkan. Beberapa ahli bedah berdebat apakah robosurgeons membawa keuntungan nyata dalam operasi laparoskopi, mengutip studi yang saling bertentangan mengenai hasil operasi dalam berbagai kasus. Terlepas dari kontroversi ini, banyak rumah sakit telah menjadi tuan rumah teknologi Intuitive, dan banyak pasien sangat menginginkannya.

"Da Vinci" sepenuhnya dikendalikan oleh ahli bedah, manipulatornya yang terbuat dari plastik dan logam tetap tidak bergerak sampai dokter mengambil tuas pada kendali jarak jauh. Intuitive ingin meninggalkan segalanya seperti itu untuk saat ini, seperti yang dijelaskan oleh Simon Dimayo, manajer departemen penelitian dan pengembangan sistem canggih perusahaan. Tetapi, ia menambahkan, para ahli robotik sudah semakin dekat ke masa depan di mana ahli bedah akan beroperasi dengan "peningkatan tingkat bantuan dan arahan dari komputer."

Dimao membandingkan penelitian di bidang ini dengan desain kendaraan robot awal. "Langkah pertama adalah mengenali tanda, hambatan, mobil, dan pejalan kaki," katanya. Insinyur kemudian membuat mobil untuk membantu pengemudi mengenali lingkungan - misalnya, mobil yang tahu tentang lokasi mobil di sekitarnya dapat memperingatkan pengemudi ketika mencoba mengubah jalur ketika itu tidak diinginkan. Untuk mengeluarkan komentar yang sama kepada ahli bedah robotik - memperingatkan seseorang yang instrumennya menyimpang dari jalur tipikal - seseorang harus menjadi jauh lebih pintar. Untungnya, banyak mobil sudah belajar.

Seorang ahli bedah robotik di sudut laboratorium Universitas California di Berkeley belum dapat mengikat simpul, tetapi ia sudah menjahit dengan baik. Ketika bekerja dengan emulator daging, satu manipulator menggambar jarum kuning melengkung melalui tepi "luka". Yang kedua menarik jarum yang muncul dari "daging" untuk mengencangkan benang. Tangan manusia tidak mengarahkannya, dan otak tidak menghitung jalannya. Robot yang berdiri sendiri kemudian melewati jarum kembali dan semuanya dimulai lagi.

Sementara robot terus bekerja, Ken Goldberg, yang terlihat seperti profesor dari Muppets, berlari di sekitar laboratorium. Goldberg, kepala laboratorium Berkeley untuk otomatisasi dan penelitian teknik, seorang profesor di empat bidang, termasuk teknik listrik dan seni, memiliki reputasi karena mampu mencapai hasil luar biasa dari robot. Di dinding laboratorium tergantung potret yang dilukis oleh salah satu robot awalnya, di mana wajah dan tubuhnya ditarik oleh goresan biru dan merah yang canggung.

Sejauh ini, "daging" yang dijahit oleh robot itu hanyalah karet merah muda. Namun teknologinya sudah cukup nyata. Pada 2012, Intuitives mulai memberikan sistem Da Vinci yang disumbangkan kepada para peneliti di universitas di seluruh dunia. Dan ketika Goldber mengajarkan Da Vinci bagaimana melakukan operasi secara mandiri, algoritma yang sama secara teoritis dapat mengontrol sistem nyata dalam operasi pada pasien yang hidup. "Untuk saat ini, kami berkendara di sepanjang lokasi uji," kata Goldberg, "tapi suatu hari kami akan berkendara ke jalan." Dia percaya bahwa operasi sederhana akan otomatis dalam 10 tahun ke depan.

Untuk menyelesaikan tugas menjahit secara otonom, Goldberg da Vinci menghitung titik masuk dan keluar yang optimal dari setiap jahitan dan jalur jarum, melacak pergerakannya menggunakan sensor dan kamera. Jarum dicat kuning cerah agar komputer dapat mengenalinya dengan lebih baik. Dan masih tugasnya tetap sulit. Hasil penelitian yang dipublikasikan mengatakan bahwa robot menyelesaikan hanya 50% dari prosedur untuk membuat empat jahitan, biasanya manipulator kedua tidak dapat mengambil jarum atau menjeratnya di dalam benang.

Profesor tersebut mengklarifikasi bahwa meskipun robot belajar melakukan operasi sederhana dengan baik, ia masih menganggap perlu memiliki ahli bedah hidup sebagai pengamat. Dia melihat "otonomi di bawah pengawasan." "Dokter bedah masih bertanggung jawab atas operasi," katanya, "tetapi aspek tingkat rendah dari prosedur dilakukan oleh robot." Jika robot melakukan pekerjaan monoton berat dengan presisi dan kualitas konstan - "bandingkan pekerjaan mesin jahit dengan jahitan manual" - menggabungkan mesin dengan seseorang dapat membuat ahli bedah super.

Segera, menurut Goldberg, robot akan mencapai kualitas yang diperlukan untuk rumah sakit, ketika mereka mulai belajar sendiri. Dalam percobaan terakhiruntuk pelatihan melalui pengamatan, Da Vinci mencatat data operasi yang dilakukan oleh delapan ahli bedah dari berbagai kelas, ketika mereka menerapkan empat jahitan dengan bantuan manipulator. Algoritma pembelajaran mengekstraksi data visual dan kinematik, membagi operasi menjadi langkah-langkah (menempatkan jarum, tekanan pada jarum, dan lainnya) untuk melakukannya secara berurutan. Dengan demikian, da Vinci pada prinsipnya dapat mempelajari prosedur bedah apa pun.



Goldberg yakin bahwa belajar melalui observasi adalah satu-satunya pendekatan yang efektif. "Kami pikir pembelajaran mesin adalah topik yang paling menarik saat ini," katanya, "karena penciptaan algoritma dari bawah ke atas tidak dapat diskalakan." Tentu saja, ada banyak tugas, dan tugas kompleks akan membutuhkan robot untuk memproses data dari ribuan operasi. Tapi cukup data. Setiap tahun, ahli bedah melakukan 500.000 operasi menggunakan Da Vinci. Bagaimana jika mereka akan berbagi data dari semua operasi (sambil menjaga privasi pasien), memungkinkan AI untuk belajar? Setiap kali seorang ahli bedah menggunakan robot bantu untuk berhasil menjahit ginjal, misalnya, AI dapat meningkatkan pemahaman mereka tentang prosedur ini. "Sistem dapat mengekstraksi data, meningkatkan algoritma, dan memperbaiki masalah," kata Goldberg. Kita semua akan lebih pintar bersama. ”



Otomasi di ruang operasi tidak harus memasukkan jarum, pisau bedah, atau sesuatu yang tajam dan berbahaya. Dua perusahaan yang memperkenalkan ahli bedah robo ke pasar telah mengembangkan kamera yang secara otomatis bergerak, memberikan ahli bedah gambaran operasi yang nyaman, seolah membaca pikirannya. Saat ini, ahli bedah yang menggunakan mesin da Vinci masih berhenti untuk memindahkan kamera atau meminta asisten.

TransEnterixdari Morrisville, berjuang untuk bersaing dengan Da Vinci dengan sistem Alf-X-nya, sudah tersedia di Eropa. Sistem ini mencakup pelacakan mata yang terpasang pada panel kontrol dan mengontrol endoskop - kamera serat optik tipis yang menembus tubuh pasien. Ketika ahli bedah melihat gambar di layar, Alf-X menggerakkan kamera sehingga apa yang diminati ahli bedah tetap di tengah layar. "Mata ahli bedah menjadi mouse komputer," kata Anthony Fernando, Direktur Teknologi TransEnterix.

Sistem Sport Bedah sistemdari Titan Medical dari Toronto mengambil pendekatan berbeda untuk otomatisasi gambar. Sistem ini memperkenalkan kamera kecil ke dalam rongga tubuh, dan mereka berputar dan mengarah tergantung pada posisi instrumen ahli bedah. Jenis otomatisasi ini merupakan langkah pertama yang nyaman bagi para ahli bedah robek, kata Fowler, juru bicara perusahaan. Dan kemungkinan besar, regulator tidak akan keberatan. Fowler yakin bahwa ketika perusahaan mengajukan permohonan untuk persetujuan peralatannya di Eropa tahun ini, dan di Amerika Serikat tahun depan, sistem kamera tidak akan mengajukan pertanyaan. "Tetapi jika otomatisasi berarti bahwa komputer mengendalikan pemotong, maka sistem seperti itu akan membutuhkan pengujian tambahan," katanya.



Intuitif sedang menunggu tantangan dari rival utama. Medtronic, salah satu produsen alat kesehatan terbesar di dunia, sedang mengembangkan sistem bedah robos , yang masih belum diberitahukan kepada siapa pun. Google bekerja sama tahun lalu dengan Johnson & Johnson untuk meluncurkan Verb Surgical , sebuah sistem dengan "kemampuan robot canggih," menurut siaran pers. Analis yang didasarkan pada aktivitas semacam itu memprediksi booming di pasar. Dalam baru-baru ini laporan Wintergreen Research mengatakan bahwa pasar dunia untuk robot melakukan operasi di perut ( "Da Vinci" dan para pesaingnya) akan tumbuh dari $ 2,2 miliar pada tahun 2014 menjadi $ 10,5 miliar pada 2021.

Jika ramalan itu menjadi kenyataan, dan ahli bedah robos menjadi hal biasa di ruang operasi, tentu saja, kami akan mempercayai mereka dengan tugas yang semakin kompleks. Dan jika mereka menunjukkan bahwa mereka dapat diandalkan, peran ahli bedah manusia dapat berubah secara dramatis. Suatu hari, ahli bedah akan dapat bertemu dengan pasien dan mengembangkan program perawatan, dan kemudian hanya menonton bagaimana robot memenuhi perintah mereka.

Gutan Ashrafian, seorang ahli bedah untuk menghilangkan bagian-bagian dari sistem pencernaan untuk menurunkan berat badan, mengatakan profesional bersedia menerima perubahan ini. Sejarah kedokteran menunjukkan bahwa ahli bedah "selalu dengan antusias meningkatkan efektivitasnya," katanya, dan menambahkan bahwa mereka siap untuk menerima alat yang berguna. "Tidak ada yang sudah beroperasi hanya dengan pisau bedah," kata Ashrafian dengan ironi. Jika robot independen belajar melakukan tugas bedah dengan cukup baik, prinsip yang sama akan berhasil. Dalam mencari kesempurnaan, suatu hari ahli bedah dapat melepaskan operasi sama sekali.

Source: https://habr.com/ru/post/id394805/