São necessários anos de estudo intenso e mão firme para que os humanos realizem uma cirurgia, mas os robôs podem ter mais facilidade em aprender isso com a tecnologia de IA atual.
Pesquisadores da Universidade Johns Hopkins (JHU) e da Universidade de Stanford ensinaram um sistema cirúrgico robótico a realizar uma série de tarefas cirúrgicas tão habilmente quanto os médicos humanos, simplesmente treinando-o em vídeos desses procedimentos.
A equipe aproveitou um Sistema Cirúrgico da Vinci para este estudo. É um sistema robótico normalmente controlado remotamente por um cirurgião com braços que manipulam instrumentos para tarefas como dissecção, sucção e corte e selagem de vasos. Sistemas como esses proporcionam aos cirurgiões muito maior controle, precisão e uma visão mais detalhada dos pacientes na mesa de operação. A versão mais recente é estimado em mais de US$ 2 milhõese isso não inclui acessórios, equipamentos de esterilização ou treinamento.
Intuitivo
Usando um método de aprendizado de máquina conhecido como aprendizagem por imitaçãoa equipe treinou um Sistema Cirúrgico da Vinci para realizar sozinho três tarefas envolvidas em procedimentos cirúrgicos: manipular uma agulha, levantar tecido corporal e suturar. Dê uma olhada.
Demonstração de transformador de robô cirúrgico
O sistema cirúrgico não apenas os executou tão bem quanto um ser humano, mas também aprendeu a corrigir seus próprios erros. “Se deixar cair a agulha, ele irá pegá-la automaticamente e continuar. Isso não é algo que eu ensinei a fazer”, disse Axel Krieger, professor assistente da JHU e coautor um papel nas descobertas da equipe apresentadas na Conferência sobre Aprendizagem de Robôs desta semana.
Os pesquisadores treinaram um modelo de IA combinando o aprendizado de imitação com a arquitetura de aprendizado de máquina com a qual chatbots populares como o ChatGPT são construídos. No entanto, embora esses chatbots sejam projetados para trabalhar com texto, este modelo utiliza cinemática – uma linguagem usada para descrever movimentos com elementos matemáticos como números e equações – para direcionar os braços do sistema cirúrgico.
Intuitivo
O modelo foi treinado usando centenas de vídeos gravados por câmeras de pulso colocadas nos braços dos robôs da Vinci durante procedimentos cirúrgicos.
A equipe acredita que seu modelo poderia treinar um robô para realizar qualquer tipo de procedimento cirúrgico de forma rápida e muito mais fácil do que o método tradicional de codificação guide de cada etapa necessária para direcionar as ações de um robô cirúrgico.
Universidade Johns Hopkins / Universidade Stanford
De acordo com Krieger, isso poderia ajudar a tornar a cirurgia automatizada uma realidade mais cedo do que poderíamos conceber anteriormente. “A novidade aqui é que só precisamos coletar a aprendizagem por imitação de diferentes procedimentos, e podemos treinar um robô para aprender isso em alguns dias”, disse ele. “Isso nos permite acelerar até a meta de autonomia, ao mesmo tempo em que reduzimos erros médicos e alcançamos cirurgias mais precisas”.
Esse poderia ser um dos maiores avanços no mundo da cirurgia assistida por robô nos últimos anos. Existem alguns dispositivos automatizados para uso em operações complexas, como Sistema CorPath da Corindus para procedimentos cardiovasculares. No entanto, suas capacidades são normalmente limitadas apenas a certas etapas das cirurgias nas quais ajudam.
Além disso, Krieger destacou que codificar cada etapa de um sistema robótico pode ser muito lento. “Alguém pode passar uma década tentando modelar a sutura”, disse ele. “E isso é sutura para apenas um tipo de cirurgia.”
Krieger também trabalhou anteriormente em uma abordagem diferente para automatizar tarefas cirúrgicas. Em 2022, sua equipe de pesquisadores desenvolveu o Robô autônomo de tecido inteligenteou STAR, na JHU. Guiado por um endoscópio tridimensional baseado em luz estrutural e um algoritmo de rastreamento baseado em aprendizado de máquina, o robô suturou intrinsecamente duas extremidades do intestino de um porco, sem intervenção humana.
Os pesquisadores da JHU estão agora trabalhando no treinamento de um robô com seu método de aprendizagem por imitação para realizar uma cirurgia completa. Provavelmente levará anos até que os robôs assumam totalmente o controle dos cirurgiões, mas inovações como essa podem tornar tratamentos complexos mais seguros e acessíveis para pacientes em todo o mundo.
Fonte: Universidade Johns Hopkins