E se sua próxima cirurgia fosse planejada e realizada por um robô? Uma equipe da Universidade Johns Hopkins está trabalhando para transformar essa idéia em realidade.
O conceito de cirurgia assistida por robô não é nova: vários sistemas já foram desenvolvidos e estão sendo usados para tratar pacientes humanos. Um exemplo é o sistema cirúrgico da Vinci, um dispositivo laparoscópico com braços robóticos que são controlados remotamente por um cirurgião. Este sistema não é autônomo; o robô não executa nenhuma tarefa cirúrgica de forma independente. Outros sistemas robóticos com níveis mais altos de autonomia foram desenvolvidos, como o Tsolution One ® , que usa um robô para cortar com precisão osso de acordo com um plano pré-especificado. Os sistemas robóticos autônomos existentes têm sido amplamente utilizados para ajudar em cirurgias envolvendo tecidos duros, como perfurar o osso para implantes de quadril ou joelho. Mas esses sistemas não foram usados para cirurgias de tecidos moles, que apresentam desafios únicos, como considerar movimentos de tecido imprevisíveis que ocorrem quando o paciente respira ou limitações de tamanho das ferramentas cirúrgicas.
Agora, os pesquisadores financiados por Nibib estão desenvolvendo um robô autônomo que pode realizar cirurgia intestinal com assistência mínima de um cirurgião. Além disso, o robô superou os cirurgiões especializados quando comparado a frente a frente em modelos pré-clínicos. Um estudo detalhando o desenvolvimento desse robô, que mostra a primeira cirurgia de tecidos laparoscópicos autônomos conhecidos, foi publicada recentemente na Science Robotics .
O robô, chamado Star (para robô autônomo de tecido inteligente), foi desenvolvido por Axel Krieger, Ph.D., e seus colegas da Universidade Johns Hopkins. Até agora, o robô foi desenvolvido para realizar anastomose intestinal-onde dois pedaços de intestino delgado são costurados para formar uma única seção contínua; sob a supervisão e orientação de um cirurgião. Krieger explicou como o robô executa o procedimento: depois que o cirurgião expõe manualmente as bordas do tecido, Star pega imagens e desenvolve um plano para a colocação de sutura com base na forma e espessura do tecido. Uma vez que o operador humano aprova o plano, estrela a estrela de forma independente o tecido. Se o tecido se deformar ou passar além de um limite definido, Star perguntar ao cirurgião se um novo plano cirúrgico deve ser criado. Esse processo é repetido até que o robô conclua todo o procedimento.
"Ao incorporar novas ferramentas de suturação, sistemas de imagem, algoritmos de aprendizado de máquina e controles robóticos, o sistema estelar está equipado para superar os desafios da cirurgia laparoscópica autônoma em tecidos moles", disse Krieger. "A estrela pode visualizar uma cena cirúrgica, gerar um plano cirúrgico e executar esses planos com alta precisão e precisão". Ele observou, no entanto, que a estrela não pretende substituir os cirurgiões. "Robôs autônomos, como a Star, foram projetados para serem incorporados ao fluxo de trabalho cirúrgico ao lado de cirurgiões, melhorando o desempenho de tarefas precisas e repetitivas e, finalmente, melhorando a consistência cirúrgica do paciente para o paciente".
Para avaliar o desempenho do STAR em comparação com cirurgiões especializados, os pesquisadores usaram os tecidos intestinais "Phantom" como um sistema modelo. O intestino delgado sintético foi montado em um estágio linear que foi programado para se mover para frente e para trás, explicou Krieger, que simulou movimentos respiratórios que ocorreriam durante a cirurgia. Também durante esses experimentos, o tecido fantasma foi rotacionado e deformado aleatoriamente, exigindo que a estrela ou o cirurgião pausem, se reagrupem e concluam o procedimento, disse ele. A Star realizou o procedimento em tecidos fantasmas cinco vezes, e quatro cirurgiões executaram o procedimento de duas maneiras diferentes-duas vezes usando laparoscopia manual tradicional e duas vezes usando um sistema assistido por robô diferente.
Quando comparado aos cirurgiões especializados, o Star teve menos erros e era mais consistente no espaçamento e profundidade da sutura. Além disso, quando os pesquisadores fluíram líquido viscoso através dos intestinos fantasmas ressecados, descobriram que o fluxo era o mais laminar (suave e simplificado) nos tecidos reconstruídos pela estrela, indicando uma anastomose de maior qualidade do que aqueles realizados pelos cirurgiões especializados.
Finalmente, o desempenho de Star foi avaliado em um grande modelo animal. A anastomose intestinal foi realizada em cinco porcos; Para quatro dos animais, o procedimento foi realizado via estrela e, para o quinto animal, o procedimento foi realizado por laparoscopia manual tradicional. Semelhante às experiências Phantom, o Star cometeu menos erros em comparação com o cirurgião especialista. Além disso, quando os pesquisadores analisaram o quão bem as entranhas ressecadas haviam curado sete dias após a cirurgia, não houve diferença observável na cicatrização de feridas entre os dois métodos cirúrgicos diferentes.
"Nossos resultados indicam que a Star é mais consistente e precisa do que os cirurgiões especializados ao executar tarefas de sutura", disse Krieger. Ele observou que suas descobertas demonstram o potencial de robótica cirúrgica autônoma para democratizar os cuidados cirúrgicos; o que poderia levar a resultados mais previsíveis e consistentes dos pacientes.
"Embora muitos possam se sentir hesitantes em ter uma máquina executando uma tarefa especializada que é tradicionalmente realizada por um sistema robótico humano tem o potencial de melhorar os resultados dos pacientes em ambientes médicos", disse Krieger. "Assim como o público adotou o influxo gradual de controle de cruzeiro, assistência à pista e recursos de auto-estacionamento em automóveis-que acabarão por levar a carros autônomos-acho que veremos uma progressão semelhante no campo da robótica médica".