Você confia seu corpo a um cirurgião robô?

Na caverna vermelha e brilhante da cavidade abdominal do paciente, o cirurgião Michael Stifelman guia cuidadosamente os dois braços robóticos para dar um nó em volta dos fios. Ele controla uma terceira mão com uma agulha, suturando um buraco no rim do paciente onde o tumor costumava estar. Outro manipulador segura um endoscópio que envia vídeo para a tela Steifelman. Cada braço do robô entra no corpo através de uma pequena incisão de 5 milímetros de largura.

Observar esse procedimento complexo significa maravilhar-se com o que pode ser alcançado trabalhando com o robô em conjunto. Styelman, Diretor, Centro de Cirurgia RobóticaLangon, na Universidade de Nova York, tendo realizado vários milhares de operações cirúrgicas com um robô, está manipulando manipuladores usando o painel de controle. Girando o pulso e juntando os dedos, ele força o instrumento dentro do corpo a repetir os mesmos movimentos, apenas em uma escala muito menor. "O robô é um comigo", diz Steifelman, enquanto seus apêndices mecânicos dão outro nó.

Mas alguma robótica, observando esses movimentos hábeis, não veria um milagre, mas um potencial perdido. Steifelman é um especialista treinado com habilidades e experiência valiosas na tomada de decisões. Mas ele passa seu precioso tempo costurando, afinando após a operação cirúrgica principal. Se o próprio robô pudesse realizar esse procedimento monótono, o cirurgião estaria livre para coisas mais importantes.



Os robôs de hoje expandem as capacidades do cirurgião; eles filtram tremores nas mãos e permitem que você faça movimentos que o melhor médico não teria realizado durante a laparoscopia com seus instrumentos longos e finos (apelidados de "pauzinhos"). Mas, ao mesmo tempo, o robô é apenas uma ferramenta mais sofisticada sob o controle direto de uma pessoa. Dennis Fowler [Dennis Fowler], vice-presidente executivo da Titan Medical , fabrica robohirurgov, acredita que a medicina seria melhor se os robôs se tornarem autónomos, começou a tomar suas próprias decisões e realizar suas tarefas de forma independente. "Esse aprimoramento tecnológico deve adicionar confiabilidade e reduzir o número de erros que ocorrem por causa das pessoas", diz Fowler, que trabalhou como cirurgião por 32 anos antes de se mudar para esse setor.

Dar a esses robôs uma promoção não é uma perspectiva muito distante. A maioria das tecnologias é ativamente desenvolvida em laboratórios científicos e industriais. Enquanto trabalham com modelos de borracha, robôs experimentais costuram e limpam feridas, cortam tumores. Algumas competições entre eles e as pessoas já mostraram que os robôs trabalham com mais precisão e eficiência. No mês passado, um sistema robótico em um hospital de Washington mostrou esse resultado suturando o tecido real retirado do intestino do porco. Os pesquisadores compararam o trabalho de um bot autônomo e de um cirurgião, e descobriram que os pontos do bot eram mais uniformes e mais densos para cobrir a incisão.

Embora esses sistemas não estejam totalmente preparados para o uso humano, eles podem representar o futuro da cirurgia. O tópico é escorregadio, pois implica em perda de trabalho dos cirurgiões. Mas na sala de operações, é como uma linha de montagem: se a automação melhorar os resultados, você não a interromperá.



Gutan Ashrafian , cirurgião que remove partes do sistema digestivo para perder peso e professor do Imperial College London, está estudando os resultados da robocirurgiae costuma escrever sobre o potencial da IA ​​na área da saúde: "penso nisso o tempo todo", ele admite. Ele acredita que a vinda de robo-cirurgiões é inevitável, permanecendo, no entanto, cuidadosa na escolha das formulações. Num futuro previsível, Ashrafian espera que cirurgiões robóticos realizem tarefas simples sob o comando de um cirurgião. “Nosso objetivo é melhorar os resultados das operações. Se o uso de um robô salvar vidas e reduzir riscos, seremos obrigados a usar esses dispositivos. ”

Ashrafian também olha para o futuro: segundo ele, é bem possível que os robôs da próxima geração apareçam na medicina, que será capaz de tomar decisões usando IA real. Essas máquinas serão capazes não apenas de executar tarefas de rotina, mas também de realizar operações inteiramente. Isso parece improvável, segundo Ashrafian, mas o caminho da inovação técnica pode nos levar até lá. "Este é um processo passo a passo, e cada um dos pequenos passos não é tão grande", diz ele. "Mas um cirurgião de 1960 não saberia nada na minha sala de operações hoje." E em 50 anos, na minha opinião, o mundo da cirurgia será diferente. ”

Os robôs-cirurgiões já tomam decisões e agem de forma independente com mais frequência do que você imaginava. Com correção da visãoum sistema automático corta uma aba da córnea e gera uma série de pulsos de laser para mudar a forma da camada interna. Ao substituir os joelhos, os robôs cortam os ossos com maior precisão do que os cirurgiões humanos. Em clínicas caras de transplante de cabelo, o robô identifica folículos capilares saudáveis ​​na cabeça, os coleta e prepara uma área careca para implantes, fazendo pequenos orifícios na cabeça de acordo com um determinado padrão, poupando o médico de muitas horas de rotina.

A cirurgia de tecidos moles no peito, abdômen e região pélvica ainda é um problema. A anatomia das pessoas varia um pouco, e um robô autônomo precisará entender muito bem os tecidos internos moles e os vasos serpentinos. Além disso, os órgãos internos do paciente podem se mover durante as operações, portanto o robô precisará ajustar constantemente o plano de operação.

Ele também deve se comportar de maneira confiável em situações críticas. Essa tarefa foi demonstrada no Centro de Cirurgia da Universidade de Nova York, onde Steifelman liberou a pinça arterial que bloqueava o fluxo sanguíneo para o rim durante a remoção do tumor. "Agora precisamos ter certeza de que não estamos sangrando", diz ele, controlando o endoscópio ao redor do órgão. A maioria das costuras parece boa, mas de repente uma fonte vermelha aparece na tela. “Uau, você viu? Vamos pegar outro tópico - ele diz ao assistente. Ao bloquear a linha com um ponto rápido, a Steifelman pode concluir a operação.

Para ele, isso faz parte do seu trabalho diário, mas como um cirurgião robótico lidará com uma situação inesperada? Seu sistema de visão por computador precisará reconhecer um problema sério em sua fonte de sangue. Então o tomador de decisão terá que decidir como preencher a lacuna. Em seguida, as ferramentas entrarão em operação, entre as quais haverá uma agulha e uma linha. Por fim, o avaliador avaliará os resultados e determinará se ações adicionais são necessárias. Configurar um robô para executar cada uma dessas etapas perfeitamente - medir dados, tomar decisões, agir e avaliar - é uma tarefa de engenharia grande e difícil.

Steifelman , agora trabalhando no Centro Médico da Universidade Hackensack em Nova Jersey, realizou operações na Universidade de Nova York usando o robô da Vinci . Este carro é da empresaA cirurgia cirúrgica intuitiva custa até US $ 2,5 milhões e é o único sistema robótico de tecidos moles aprovado nos Estados Unidos. Enquanto a Da Vinci domina o mercado, 3.600 desses dispositivos já estão operando em todo o mundo. Mas seu caminho para o sucesso nem sempre foi tranquilo. Pacientes processados ​​devido a problemas nas mesas de operação, um estudo alegou que esses incidentes nem sempre eram relatados. Alguns cirurgiões argumentam se os robocirurgiões trazem vantagens reais nas operações laparoscópicas, citando estudos conflitantes sobre os resultados das operações em vários casos. Apesar dessas controvérsias, muitos hospitais hospedaram a tecnologia intuitiva e muitos pacientes estão ansiosos por isso.

"Da Vinci" é completamente controlado pelo cirurgião, seus manipuladores de plástico e metal permanecem imóveis até o médico pegar as alavancas no controle remoto. A Intuitive deseja deixar tudo dessa maneira por enquanto, conforme explicado por Simon Dimayo, gerente do departamento de pesquisa e desenvolvimento dos sistemas avançados da empresa. Mas, ele acrescenta, os especialistas em robótica já estão se aproximando de um futuro em que os cirurgiões operarão com "níveis crescentes de ajuda e orientação do computador".

Dimao compara a pesquisa nessa área com os primeiros projetos de veículos robóticos. “Os primeiros passos são reconhecer marcas, obstáculos, carros e pedestres”, observa ele. Os engenheiros então criaram carros para ajudar os motoristas a reconhecer o meio ambiente - por exemplo, um carro que conhece a localização dos carros ao redor pode alertar o motorista ao tentar mudar de faixa quando for indesejável. Para emitir as mesmas observações aos cirurgiões robóticos - alertando uma pessoa cujos instrumentos se desviaram do caminho típico - é preciso se tornar muito mais inteligente. Felizmente, muitos carros já estão aprendendo.

Um cirurgião robótico em um canto do laboratório da Universidade da Califórnia em Berkeley ainda não é capaz de dar um nó, mas ele já costura bem. Ao trabalhar com o emulador de carne, um manipulador desenha uma agulha amarela curva através das bordas da “ferida”. O segundo puxa a agulha que sai da "carne" para apertar o fio. As mãos humanas não as direcionam, e o cérebro não calcula seu caminho. O robô autônomo passa a agulha de volta e tudo começa de novo.

Enquanto o robô continua trabalhando, Ken Goldberg, que parece um professor dos Muppets, está correndo pelo laboratório. Goldberg, chefe do laboratório de Berkeley para pesquisas em automação e engenharia, professor em quatro áreas, incluindo engenharia elétrica e arte, tem reputação de conseguir resultados surpreendentes com robôs. Na parede do laboratório, há um retrato pintado por um de seus primeiros robôs, onde o rosto e o tronco são desenhados por traços desajeitados de azul e vermelho.

Até agora, a "carne" costurada pelo robô é apenas borracha rosa. Mas a tecnologia já é bastante real. Em 2012, a Intuitives começou a doar sistemas Da Vinci doados a pesquisadores de universidades de todo o mundo. E quando Goldber ensina a seu Da Vinci como executar operações independentemente, os mesmos algoritmos poderiam teoricamente controlar sistemas reais em operações em pacientes vivos. "Por enquanto, estamos dirigindo pelo local do teste", diz Goldberg, "mas um dia vamos dirigir para a estrada". Ele acredita que operações simples serão automatizadas nos próximos 10 anos.

Para realizar a tarefa de costura autônoma, o Goldberg da Vinci calcula os pontos ideais de entrada e saída de cada ponto e o caminho da agulha, rastreando seu movimento usando sensores e câmeras. A agulha é pintada de amarelo brilhante para que o computador a reconheça melhor. E ainda a tarefa continua difícil. Os resultados publicados do trabalho dizem que o robô executou apenas 50% dos procedimentos para a criação de quatro pontos, geralmente o segundo manipulador não conseguiu pegar a agulha ou enredar nos fios.

O professor esclarece que, mesmo que os robôs aprendam a executar bem operações simples, ele ainda considera necessário ter cirurgiões vivos como observadores. Ele vê "autonomia sob supervisão". "O cirurgião ainda é responsável pela operação", diz ele, "mas os aspectos de baixo nível do procedimento são executados pelo robô". Se os robôs fazem um trabalho monótono pesado com precisão e qualidade constante - “compare o trabalho de uma máquina de costura com uma costura manual” - combinar a máquina com uma pessoa pode criar um super cirurgião.

Em breve, de acordo com Goldberg, os robôs alcançarão a qualidade necessária para os hospitais, quando começarem a aprender por conta própria. Na última experiênciapara o treinamento através da observação, da Vinci registrou os dados das operações realizadas por oito cirurgiões de várias classes, quando aplicaram quatro pontos com a ajuda de manipuladores. O algoritmo de aprendizado extraiu dados visuais e cinemáticos, dividiu a operação em etapas (colocação da agulha, pressão na agulha e outras) para executá-las sequencialmente. Assim, da Vinci pode, em princípio, aprender qualquer procedimento cirúrgico.



Goldberg está convencido de que o aprendizado através da observação é a única abordagem eficaz. "Acreditamos que o aprendizado de máquina seja o tópico mais interessante no momento", diz ele, "já que a criação de algoritmos de baixo para cima não é escalável". Obviamente, existem muitas tarefas, e tarefas complexas exigirão que os robôs processem dados de milhares de operações. Mas dados suficientes. A cada ano, os cirurgiões realizam 500.000 cirurgias usando Da Vinci. E se eles compartilhassem dados de todas as operações (mantendo a privacidade do paciente), permitindo que a IA aprendesse? Cada vez que um cirurgião usa um robô auxiliar para suturar com sucesso um rim, por exemplo, a IA pode melhorar sua compreensão desse procedimento. "O sistema pode extrair dados, melhorar algoritmos e corrigir o problema", diz Goldberg. Todos seríamos mais espertos juntos.



A automação na sala de cirurgia não precisa incluir uma agulha, um bisturi ou qualquer outra coisa afiada e perigosa. Duas empresas que lançaram robo-cirurgiões no mercado desenvolveram câmeras que se movem automaticamente, dando ao cirurgião uma imagem conveniente da operação, como se estivesse lendo sua mente. Hoje, os cirurgiões que usam a máquina da Vinci ainda param para mover a câmera ou pedem um assistente.

TransEnterixde Morrisville, lutando para competir com a Da Vinci com seu sistema Alf-X, já disponível na Europa. O sistema inclui rastreamento ocular embutido no painel de controle e controla o endoscópio - uma câmera de fibra óptica fina que penetra no corpo do paciente. Quando o cirurgião visualiza a imagem na tela, o Alf-X move a câmera para que o interesse do cirurgião permaneça no centro da tela. "Os olhos do cirurgião se tornam um mouse de computador", disse Anthony Fernando, diretor de tecnologia da TransEnterix.

Sistema Sistema Cirúrgico Esporteda Titan Medical de Toronto adota uma abordagem diferente para automação de imagem. Este sistema introduz pequenas câmeras na cavidade do corpo, e elas giram e apontam dependendo da posição dos instrumentos do cirurgião. Esse tipo de automação é um primeiro passo conveniente para os cirurgiões-cirurgiões, diz Fowler, porta-voz da empresa. E provavelmente, os reguladores não se importarão. Fowler está confiante de que, quando a empresa enviar uma solicitação de aprovação de seus equipamentos na Europa este ano e nos Estados Unidos no próximo ano, o sistema de câmeras não fará perguntas. "Mas se a automação significa que o computador controla o cortador, esse sistema exigirá testes adicionais", diz ele.



Intuitivos aguardam desafios dos principais rivais. Medtronic, um dos maiores fabricantes de dispositivos médicos do mundo, está desenvolvendo um sistema robocirúrgico , sobre o qual ainda não conta a ninguém. O Google se uniu no ano passado à Johnson & Johnson para lançar o Verb Surgical , um sistema com "recursos robóticos avançados", de acordo com um comunicado de imprensa. Analistas baseados em tal atividade prevêem um boom no mercado. Um relatório recente da WinterGreen Research disse que o mercado global de robôs abdominais (Da Vinci e seus rivais) crescerá de US $ 2,2 bilhões em 2014 para US $ 10,5 bilhões até 2021.

Se a previsão se realizar, e os robocirurgiões se tornarem comuns nas salas de cirurgia, naturalmente confiaremos nelas tarefas cada vez mais complexas. E se eles mostrarem que podem confiar, o papel dos cirurgiões humanos pode mudar drasticamente. Algum dia, os cirurgiões poderão se encontrar com os pacientes e desenvolver um curso de tratamento, e depois apenas observar como os robôs cumprem seus comandos.

Gutan Ashrafian, cirurgião que remove partes do sistema digestivo para perder peso, diz que o profissional está disposto a aceitar essas mudanças. A história da medicina mostra que os cirurgiões "sempre entusiasticamente aprimoram sua eficácia", diz ele, e acrescenta que estão prontos para aceitar qualquer ferramenta útil. "Ninguém já está operando com apenas um bisturi", diz Ashrafian com ironia. Se robôs independentes aprenderem a executar tarefas cirúrgicas o suficiente, o mesmo princípio funcionará. Em busca da perfeição, um dia os cirurgiões podem liberar a cirurgia completamente.

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