Автономная роботизированная хирургия и ее значение для медицины

Эта история является частью серии о современном прогрессе в регенеративной медицине. В этой статье обсуждаются достижения в использовании искусственного интеллекта в медицинской робототехнике.

В 1999 году я определил регенеративную медицину как совокупность вмешательств, которые восстанавливают нормальное функционирование тканей и органов, которые были повреждены болезнью, травмой или изношены временем. Я включаю полный спектр химических, генных и белковых лекарств, клеточной терапии и биомеханических вмешательств, которые достигают этой цели.

Автономные медицинские роботы рано или поздно смогут проводить полноценные медицинские операции. В предыдущей статье серии регенеративной медицины я обсуждал предстоящее распространение медицинских роботов с искусственным интеллектом в нашей системе здравоохранения. Одним из таких примеров использования этих роботов является хирургические процедуры. Я обсуждал полуавтономную роботизированную систему Да Винчи, которая помогает врачам во время сложных процедур, но совсем недавно появилась новая полностью автономная роботизированная хирургия.

В статье для НаукаДоктор Алан Кунц и его коллеги из Университета Юты и других стран описывают нового автономного медицинского робота, который может проводить иглу через живые ткани. Точнее, было показано, что система быстро перемещается по легкому свиньи, не вызывая повреждений, направляя иглу в заданное целевое место. Это может стать первым из многих подобных роботов в ближайшем будущем. Здесь я обсуждаю робота с управлением иглой Кунца и его коллег и его влияние на будущее регенеративной медицины.

По мере того, как наше понимание медицины и хирургических процедур развивается, растут и трудности и запутанность самой хирургии. То, что когда-то одновременно проводилось в парикмахерских, теперь является одной из самых сложных профессий среди рабочей силы. Некоторые хирургические процедуры требуют огромной точности, и малейшая ошибка может привести к смерти пациента.

В этом и заключается вариант использования робототехники в хирургических условиях. Если бы можно было устранить непроизвольные движения рук даже самого опытного хирурга, то можно было бы устранить и риск травмирования пациента.

Хотя полуавтономные роботы являются типичными, если не обычным явлением, в современной системе здравоохранения, Кунц и его коллеги разработали медицину, чтобы заполнить пустоту полностью автономных роботов-хирургов. В частности, системы направления иглы, управляемые полностью автономными роботами, еще не были созданы.

В их роботизированной системе используется очень гибкая управляемая игла с лазерным рисунком. Хотя большинство игл жесткие и негибкие, эта игла идеально подходит для прохождения изогнутых путей, типичных в хирургических условиях, чтобы снизить риск повреждения близлежащих тканей.

Робот использует три метода, чтобы оставаться полностью автономным и избегать повреждения близлежащих тканей: перепланирование, контроль и безопасное время введения.

Перепланирование — это корректировка заранее установленного хирургического плана в режиме реального времени с учетом анатомии пациента или других неожиданных событий во время операции. Управление — это способность робота контролировать свои движения без вмешательства хирурга, что позволяет роботу корректировать курс на основе предыдущего этапа перепланирования. Временные окна безопасного введения — это фазы дыхательного цикла пациента, во время которых иглы можно безопасно вводить и перемещать, и которые одновременно постоянно контролирует робот.

В тесте биопсии легкого на органе свиньи автономная система достигла ошибок нацеливания, меньших, чем радиус клинически значимых узелков в легких, то есть у живого пациента-человека не было бы нанесено заметного повреждения тканям легких. Кроме того, Кунц и его коллеги обнаружили, что их роботизированная система более точна, чем стандартные методы ручной бронхоскопии, что позволяет предположить, что автономные роботы могут оказаться более эффективными при таких сложных процедурах, чем люди.

Преимущества автономных медицинских роботов для выполнения сложных процедур очевидны. Повышенная точность позволит значительно уменьшить количество ошибок пользователя в хирургических условиях, а роботы, вероятно, выполнят процедуру гораздо быстрее, сэкономив драгоценное время больницы, врача и пациента.

Однако есть и недостатки во внедрении этих процедур в нашу систему здравоохранения. В первую очередь – это неисправность робота. Ни одна когда-либо построенная машина не была лишена недостатков, будь то ошибка в кодировании или регулярный износ с течением времени. В какой-то момент один из этих аппаратов выйдет из строя во время операции, что может привести к серьезным осложнениям для пациента.

Еще одна проблема, которую следует отметить, — это стоимость. Эти роботы не будут дешевыми; в условиях больницы можно с уверенностью предположить, что часть этих затрат будет переложена на пациента. Хотя те, кто может себе это позволить, могли бы получить выгоду от внедрения этих систем, для тех, у кого нет качественной медицинской страховки, эти процедуры будут недоступны в финансовом отношении в течение многих лет.

Однако в конечном итоге я вижу большие перспективы во внедрении автономных медицинских роботов в хирургические учреждения. Это будущее, к которому мы идем, поэтому мы должны гарантировать, что эти системы будут самого высокого качества, когда они поступят в наши больницы.

Чтобы прочитать больше об этой серии, посетите сайт www.williamhaseltine.com.