En robot har utfört laparoskopisk kirurgi på mjukvävnaden hos en gris utan en människas vägledande hand - ett betydande steg i robotik mot hela automatiserad kirurgi på människor. Den smarta autonoma roboten (STAR) är designad av ett team av Johns Hopkins University -forskare och beskrivs idag inom Science Robotics .
Roboten utmärkte sig vid tarmanastomos, en procedur som kräver en hög nivå av repetitiv rörelse och precision. Att ansluta två ändar av en tarm är utan tvekan det mest utmanande steget i gastrointestinal kirurgi, vilket kräver att en kirurg ska suturera med hög noggrannhet och konsistens. Till och med den minsta handskakningen eller felplacerad söm kan resultera i en läcka som kan ha katastrofala komplikationer för patienten.
I samarbete med kollaboratörer på Children's National Hospital i Washington, DC och Jin Kang, en Johns Hopkins professor i elektroteknik och datateknik, hjälpte Krieger hjälpte till att skapa roboten, ett visionstyrt system utformat specifikt för att suturmjuk vävnad. Deras nuvarande iteration avancerar en 2016 -modell som reparerade en gris tarm exakt, men krävde ett stort snitt för att få tillgång till tarmen och mer vägledning från människor.
Teamet utrustade stjärnan med nya funktioner för förbättrad autonomi och förbättrad kirurgisk precision, inklusive specialiserade sutureringsverktyg och toppmoderna avbildningssystem som ger mer exakta visualiseringar av det kirurgiska fältet.
Mjukvävnadskirurgi är särskilt svårt för robotar på grund av dess oförutsägbarhet och tvingar dem att kunna anpassa sig snabbt för att hantera oväntade hinder, sade Krieger. Stjärnan har ett nytt kontrollsystem som kan justera den kirurgiska planen i realtid, precis som en mänsklig kirurg skulle göra.
"Det som gör stjärnan speciell är att det är det första robotsystemet som planerar, anpassar och genomför en kirurgisk plan i mjukvävnad med minimal mänsklig ingripande," sade Krieger.
En strukturell ljusbaserad tredimensionell endoskop och maskininlärningsbaserad spårningsalgoritm utvecklad av Kang och hans elever guider stjärna. "Vi tror att ett avancerat tredimensionellt maskinvisionssystem är avgörande för att göra intelligenta kirurgiska robotar smartare och säkrare," sade Kang.
När det medicinska området rör sig mot mer laparoskopiska tillvägagångssätt för operationer, kommer det att vara viktigt att ha ett automatiserat robotsystem utformat för sådana procedurer för att hjälpa, sade Krieger.
"Robotanastomos är ett sätt att säkerställa att kirurgiska uppgifter som kräver hög precision och repeterbarhet kan utföras med mer noggrannhet och precision hos varje patient oberoende av kirurgförmåga," sade Krieger. "Vi antar att detta kommer att resultera i en demokratiserad kirurgisk inställning till patientvård med mer förutsägbara och konsekventa patientresultat."