Roboti operují jako lidscí chirurgové pouhým sledováním videí

V průlomovém vývoji vědci z Johns Hopkins University (JHU) a Stanfordské univerzity úspěšně vycvičili robotický chirurgický systém k provádění komplexních úkolů s dovednostmi lidských lékařů.

Tento úspěch představuje významný krok směrem k autonomní robotické chirurgii, která by mohla potenciálně transformovat budoucnost lékařských zákroků.

Tým použil chirurgický systém da Vinci, robotickou platformu obvykle dálkově ovládanou chirurgy. Pomocí techniky strojového učení zvané imitační učení vycvičili systém k provádění tří kritických chirurgických úkolů: manipulace s jehlou, zvedání tělesné tkáně a šití.

To, co tento přístup odlišuje, je metoda výcviku. Místo zdlouhavého programování každého pohybu se robot učil sledováním stovek videí zaznamenaných z kamer namontovaných na zápěstí robotů da Vinci během skutečných chirurgických zákroků. Tato metoda umožňuje robotovi učit se z kolektivní zkušenosti mnoha zkušených chirurgů, čímž potenciálně překonává schopnosti jakéhokoli jednotlivého lidského operátora.

Výzkumníci vyvinuli model umělé inteligence, který kombinuje imitační učení s architekturou strojového učení používanou v populárních jazykových modelech, jako je ChatGPT. Tento model však pracuje v jazyce robotiky – kinematice – a přenáší vizuální vstup do přesných robotických pohybů. Tento sofistikovaný přístup umožňuje systému chápat a napodobovat komplexní chirurgické manévry s pozoruhodnou přesností.

Chirurgický systém nejenže prováděl úkoly stejně zdatně jako lidscí chirurgové, ale také prokázal schopnost opravovat vlastní chyby. Jak poznamenal Axel Krieger, asistent profesora na JHU: „Například pokud upustí jehlu, automaticky ji zvedne a pokračuje. To jsem ho nenaučil.“ Tato úroveň autonomie a přizpůsobivosti je v chirurgických podmínkách, kde mohou nastat neočekávané situace, klíčová. Schopnost robota řešit problémy a upravovat své akce v reálném čase by mohla potenciálně snížit komplikace a zlepšit výsledky pro pacienty.

Tento průlom by mohl výrazně urychlit vývoj autonomních chirurgických robotů. Tradiční metody programování robotů pro chirurgii jsou časově náročné a omezené v rozsahu. S tímto novým přístupem, jak vysvětluje Krieger, „musíme pouze shromáždit imitační učení různých postupů a můžeme vycvičit robota, aby se je naučil za pár dní.“ Tato rychlá schopnost učení otevírá možnosti rychlého přizpůsobování chirurgických robotů novým postupům nebo technikám, což by mohlo potenciálně revolučním způsobem změnit oblast robotické chirurgie.

Tým JHU nyní pracuje na rozšíření této technologie o výcvik robotů k provádění kompletních chirurgických zákroků. I když plně autonomní robotická chirurgie může být ještě vzdálená, tato inovace otevírá cestu k bezpečnějším a dostupnějším komplexním léčebným postupům po celém světě. Schopnost trénovat roboty na celé chirurgické procedury by mohla vést ke standardizované, vysoce kvalitní chirurgické péči i v oblastech s nedostatkem specializovaných chirurgů.

Využíváním síly AI a imitačního učení jsme svědky vzniku chirurgických robotů, kteří se dokáží učit a přizpůsobovat podobně jako lidscí chirurgové. Jak se tato technologie bude nadále vyvíjet, slibuje snížení lékařských chyb, zvýšení chirurgické přesnosti a potenciálně zpřístupnění pokročilých chirurgických zákroků více pacientům po celém světě. I když je stále třeba překonat výzvy, včetně etických úvah a schvalování regulačních orgánů, budoucnost AI asistované a autonomní robotické chirurgie vypadá stále slibněji.