O echipă de cercetători a dezvoltat un ac robotic care se poate deplasa autonom prin corpul uman pentru a realiza diverse intervenții medicale. Această dovadă de concept fascinantă demonstrează importanța tot mai mare a roboților în medicină.
Primul ac autonom
Pentru prima dată, o echipă de cercetători a reușit să demonstreze viabilitatea unui robot cu totul special: un ac autonom, capabil să se miște prin țesuturile umane fără asistență umană pentru a ajunge la ținta sa, evitând cu abilitate obstacolele anatomice.
Roboții chirurgicali joacă deja un rol tot mai important în spitale, oferind chirurgilor un nivel extraordinar de precizie și reducând necesitatea unor incizii mari. Aceasta se traduce printr-o recuperare mai rapidă și un protocol postoperator mai puțin solicitant pentru pacienți, dar și printr-un risc redus de infecții și complicații. Această abordare a deschis calea unor proceduri chirurgicale extrem de delicate, care depășesc capacitățile celor mai pricepuți chirurgi.
Cu toate acestea, această revoluție tehnică depinde încă în mare măsură de oameni. De cele mai multe ori, fiecare mișcare a acestor mașini este controlată de un specialist uman, dar asta ar putea să se schimbe odată cu dezvoltarea inteligenței artificiale.
Era medicinei autonome
Dacă ideea unui robot medical complet autonom părea de domeniul științifico-fantasticului până nu demult, situația se schimbă rapid datorită progreselor în învățarea automată. Tot mai mulți ingineri lucrează la roboți capabili să identifice țesuturile în timp real și să navigheze prin labirintul corpului uman pentru a opera fără intervenție umană.
Pe hârtie, ideea are sens, chiar dacă poate părea înfricoșătoare la început. Există deja domenii medicale în care sistemele bazate pe IA au depășit abilitățile umane, cum ar fi diagnosticul unor forme de cancer. Ne putem imagina că, odată ce această tehnologie va deveni matură, roboții autonomi ar putea efectua operații complexe cu o precizie imposibil de atins de oameni.
Pentru a ajunge acolo, cercetătorii fac progrese mici, începând cu sisteme minim invazive. Ultimele lor lucrări, realizate de Universitatea din Chapel Hill și publicate în revista Science Robotics, se încadrează exact în această categorie.
Un ac autonom alimentat de inteligența artificială
Cercetătorii au dezvoltat un ac autonom care poate naviga prin corpul uman pentru a ajunge în zone greu accesibile, fără a fi nevoie de incizii mari. Odată ajuns la destinație, acul ar putea realiza biopsii, administra tratamente sau trata tumori prin radiații fără a deteriora țesuturile din jur.
Chiar dacă ideea în sine pare simplă, tehnologia din spatele acestui dispozitiv este extrem de complexă. Pentru a dezvolta acest ac, universitatea a format o echipă de specialiști în medicină, învățare automată și inginerie de precizie.
Pentru a dovedi viabilitatea sistemului, cercetătorii și-au propus o țintă dificilă: un nodul situat pe un plămân în mișcare. „Este ca și cum ai trage într-o țintă aflată în mișcare constantă”, explică Jason Akulian, chirurg și coautor al studiului. Plămânul este un organ foarte delicat, care se extinde și se contractă în mod constant, ceea ce face provocarea cu atât mai mare.
Primul obstacol a fost navigarea. Pentru a ajunge la locul intervenției, acul trebuie să știe exact unde merge. Cercetătorii au realizat o serie de scanări ale pacientului, care au fost folosite pentru a crea un model 3D detaliat al cavității toracice, inclusiv căile respiratorii, vasele de sânge și ținta intervenției.
Echipa a dezvoltat apoi un model de inteligență artificială, care a fost antrenat cu informații despre diferitele tipuri de țesuturi, pentru a determina traseul sigur. De exemplu, era crucial să evite venele și arterele mari.
O dovadă de concept promițătoare
În ciuda complexității proiectului, primele teste au avut succes. „Acul autonom pe care l-am dezvoltat este foarte compact, dar sistemul este dotat cu multe tehnologii care îi permit să navigheze autonom și în timp real”, explică Ron Alterovitz, coordonatorul proiectului. „Este ca o mașină autonomă”, rezumă el, dar în loc să navigheze pe drumuri, acest ac se deplasează printr-un mediu tridimensional fragil, unde orice greșeală ar putea duce la complicații grave.
După această reușită, cercetătorii intenționează să continue dezvoltarea tehnologiei, astfel încât să poată fi testată pe scară largă în cadrul unor studii clinice. „Mai avem mult de lucru, dar sunt foarte entuziasmat”, a concluzionat Akulian.