"Naše zjištění ukazují, že můžeme automatizovat jeden z nejsložitějších a nejchoulostivějších úkolů v chirurgii: opětovné spojení dvou konců střeva. STAR provedl tento postup u čtyř zvířat a přinesl výrazně lepší výsledky než u lidí. provedení stejného postupu,“ řekl hlavní autor Axel Krieger, odborný asistent strojního inženýrství na Whiting School of Engineering Johnse Hopkinse.
Robot vynikal ve střevní anastomóze, což je postup, který vyžaduje vysokou úroveň opakovaných pohybů a přesnost. Spojení dvou konců střeva je pravděpodobně nejnáročnějším krokem v gastrointestinální chirurgii, který vyžaduje, aby chirurg sešil s vysokou přesností a důsledností. I sebemenší třes ruky nebo špatně umístěný steh může mít za následek únik, který by mohl mít pro pacienta katastrofální komplikace.
Ve spolupráci se spolupracovníky z Dětské národní nemocnice ve Washingtonu, D.C. a Jinem Kangem, profesorem elektrotechniky a počítačového inženýrství Johns Hopkins, pomohl Krieger vytvořit robota, zrakově řízený systém navržený speciálně pro šití měkkých tkání. Jejich současná iterace posouvá model z roku 2016, který přesně opravoval prasečí střeva, ale vyžadoval velký řez pro přístup do střeva a další vedení od lidí.
Tým vybavil STAR novými funkcemi pro lepší autonomii a vylepšenou chirurgickou přesnost, včetně specializovaných šicích nástrojů a nejmodernějších zobrazovacích systémů, které poskytují přesnější vizualizaci chirurgického pole.
Operace měkkých tkání je pro roboty obzvláště náročná kvůli její nepředvídatelnosti, která je nutí rychle se adaptovat na neočekávané překážky, řekl Krieger. STAR má nový řídicí systém, který dokáže upravit operační plán v reálném čase, stejně jako by to udělal lidský chirurg.
„To, co dělá STAR výjimečným, je to, že je to první robotický systém, který plánuje, přizpůsobuje a provádí chirurgický plán v měkkých tkáních s minimálním zásahem člověka,“ řekl Krieger.
Trojrozměrný endoskop založený na strukturálním světle a sledovací algoritmus založený na strojovém učení vyvinutý Kangem a jeho studenty vede STAR. "Věříme, že pokročilý trojrozměrný systém strojového vidění je nezbytný pro to, aby inteligentní chirurgické roboty byly chytřejší a bezpečnější," řekl Kang.
Jak se lékařská oblast posouvá směrem k laparoskopickým přístupům pro operace, bude důležité mít k dispozici automatizovaný robotický systém navržený pro takové postupy, řekl Krieger.
"Robotická anastomóza je jedním ze způsobů, jak zajistit, aby chirurgické úkony, které vyžadují vysokou přesnost a opakovatelnost, mohly být prováděny s větší přesností a precizností u každého pacienta nezávisle na dovednostech chirurga," řekl Krieger. "Předpokládáme, že to povede k demokratizovanému chirurgickému přístupu k péči o pacienta s předvídatelnějšími a konzistentnějšími výsledky pacientů."
V týmu Johnse Hopkinse byli také Hamed Saeidi, Justin D. Opfermann, Michael Kam, Shuwen Wei a Simon Leonard. Do výzkumu přispěl i Michael H. Hsieh, ředitel Transitional Urology v Dětské národní nemocnici.
Práce byla podpořena Národním institutem biomedicínského zobrazování a bioinženýrství Národního institutu zdraví pod čísly udělení 1R01EB020610 a R21EB024707.