В історії світової медицини пройдено найважливіший рубіж: дослідники успішно застосували дистанційно керованих роботів-гуманоїдів для проведення двох складних хірургічних втручань у рамках доклінічного випробування. Про це повідомляє американське видання UC San Diego Today.
Результати цієї воістину революційної роботи було опубліковано у престижному науковому журналі Nature 8 липня. Експеримент, що став плодом тісної міждисциплінарної колаборації інженерів та практикуючих хірургів Каліфорнійського університету в Сан-Дієго (UCSD), довів принципову можливість інтеграції універсальних антропоморфних платформ до стерильного простору операційних.
Практична частина дослідження складалася з двох принципово різних сценаріїв. У рамках першого експерименту злагоджена гібридна команда, що складається з робота-гуманоїда під телеуправлінням і асистуючою людиною-хірургом, успішно провела операцію з видалення жовчного міхура (холецистектомію). Другий етап виявився ще більш амбітним: аналогічне лапароскопічне втручання виконали пліч-о-пліч два гуманоїдних робота в повністю роботизованому тандемі, взагалі без фізичної присутності людини біля операційного столу. Обидві високотехнологічні операції проводилися на великих живих тварин, що не належать до приматів (випробування проходили на поросятах 11 та 16 тижнів).
Автори дослідження заявляють, що цей успішний експеримент є фундаментальним підтвердженням концепції (proof-of-concept). Він закладає міцну основу для поступового впровадження людиноподібних платформ у повсякденну клінічну практику. Передбачається двоетапний еволюційний шлях: спочатку універсальні роботи виконуватимуть функції багатозадачних асистентів хірургів, а в середньостроковій перспективі зможуть самостійно здійснювати повноцінні хірургічні маніпуляції під віддаленим телеуправлінням кваліфікованих фахівців.
Найважливішим стимулом для розвитку цієї технології є гострий кадровий голод у світовій медицині, про що відкрито кажуть автори проекту:
«Дефіцит хірургів при постійно зростаючій потребі пацієнтів у медичній допомозі призводить до збільшення часу очікування, зниження доступності лікування та посилення нерівності в охороні здоров'я, — зазначає Майкл Йіп , професор кафедри електротехніки та комп'ютерної інженерії Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, один із старших авторів дослідження. — Дистанційно керовані та автономні гуманоїдні роботи здатні реально розширити доступ до критично важливих операцій, які інакше були б недоступні багатьом пацієнтам. Це може зробити свій внесок у подолання кризи охорони здоров'я не тільки в США, а й у всьому світі».
На відміну від вузькоспеціалізованих медичних систем, заточених під виконання строго певних механічних процедур, антропоморфні платформи мають колосальну перевагу — універсальність. Вони застосовні для широкого спектру операцій та допоміжних процедур. Ця гнучкість робить їх незамінними для розгортання в ізольованих населених пунктах та зонах екстремальних ситуацій.
«Це дослідження підтвердило перспективність застосування гуманоїдних роботів у хірургії, – каже Йіп. — Їх можна задіяти у віддалених точках, де складно знайти персонал, або в екстремальних умовах — наприклад, під час пошуково-рятувальних операцій, коли потрібне швидке розгортання польової медичної допомоги»
Чому гуманоїди перевершують класичні системи
Щоб зрозуміти масштаб технологічного прориву, необхідно зіставити параметри інноваційних антропоморфних систем із характеристиками традиційних хірургічних роботів (таких як класичні комплекси da Vinci ).
Традиційні роботизовані системи зазвичай оснащені трьома або чотирма маніпуляторами, спеціалізованими інструментами та закритим програмним забезпеченням, яке не можна модифікувати. Вони важать близько 820 кілограмів, вимагають участі великої бригади фахівців з їхньої установки та займають багато місця в операційній, яку часто доводиться переобладнати під їхнє розміщення.
Гуманоїдні роботи, навпаки, мобільні та компактні. Зростання роботів, що використовувалися в дослідженні та отримали прізвисько Surgie (базуються на антропоморфній платформі Unitree G1), становить близько 152 сантиметрів, а вага - всього 27 кілограмів. Завдяки відносній легкості та компактності вони особливо ефективні у віддалених та малозабезпечених регіонах, де будівництво спеціалізованих операційних чи залучення великих команд для обслуговування складного обладнання були б надто дорогими, зазначає Йіп.
На відміну від традиційних хірургічних роботизованих систем, гуманоїдні роботи органічно вписуються в операційну. Хоча дослідникам довелося оснастити Surgie спеціальними кріпленнями-адаптерами, щоб вони могли утримувати стандартні хірургічні інструменти, управління ними відчувалося природним — особливо для лікарів, які не мають досвіду роботи зі спеціалізованими системами.
Співавтор дослідження Микита Тхареджа , хірург-ординатор Медичної школи Каліфорнійського університету в Сан-Дієго зазначив:
"Ми були здивовані тим, наскільки органічно Surgie вписався в наш робочий простір і робочий процес"
Процедура, виконана дистанційно керованим гуманоїдним роботом, не поступається за точністю операції з використанням спеціалізованої роботизованої системи з телеуправлінням, вважає Шанглей Лю , доцент кафедри хірургії Медичної школи Каліфорнійського університету в Сан-Дієго та один із старших авторів статті. Він особисто керував роботом під час експерименту.
«Робот обходиться значно дешевше і потребує набагато менше місця в операційній. Тому його легко застосовувати будь-де — від сільських районів до поля бою і навіть космосу», — підкреслив Лю, який також є співробітником кафедри біоінженерії імені Шу Цяня та Джина Лея.
Перешкоди та горизонти майбутнього
Розробники чесно вказують на низку технічних нюансів, які потребують обов'язкового усунення перед початком клінічних випробувань на людях. Головна складність поточного етапу — необхідність періодичного ручного перекалібрування роботів безпосередньо в процесі операції, через що загальна тривалість процедур поки що помітно перевищує стандарти традиційної роботизованої хірургії. Крім того, зберігаються певні затримки (latency) при передачі сигналу від пульта управління до приводів робота, що є критичним для трансконтинентальних операцій.
Однак подібні труднощі були характерні і для ранніх систем, і згодом ситуація покращає, зазначає Лю. Перша роботизована лапароскопічна операція тривала шість годин, сьогодні вона займає лише близько 30 хвилин.
Паралельно вченими поступово усувається затримка між рухом хірурга на пульті керування та фізичним відгуком робота. Команда вже продовжує експерименти з операціями на наддалеких відстанях для роботи в ізольованих географічних точках.
При цьому спектр застосування Surgie виходить далеко за межі безпосереднього виконання надрізів або накладання швів. Оскільки робот вміє пересуватися пішки і виконувати більшість фізичних завдань, доступних людині, він міг би виконувати функції санітара: подавати інструменти хірургам, транспортувати витратні матеріали або прибирати операційну після завершення процедури.
«Одна з наших цілей – розробити автономного хірургічного асистента, – каже Йіп. — У багатьох регіонах у хірургічних бригадах не вистачає персоналу, через що пацієнти залишаються без необхідного лікування. Ми прагнемо створити операційну майбутнього, де людиноподібні роботи і люди будуть працювати пліч-о-пліч як єдина команда. Вони проводитимуть втручання як у традиційних лікарнях, так і в умовах польової медицини»
Дослідники наголосили, що ця історична робота була б неможлива без тісної співпраці інженерів та хірургів, а також без Центру хірургії майбутнього Каліфорнійського університету у Сан-Дієго.
Райан Бродерик , тимчасово виконуючий обов'язки директора Центру хірургії майбутнього та доцент кафедри хірургії Медичної школи Каліфорнійського університету в Сан-Дієго впевнений, що цей експеримент з'явився завдяки ефективному співробітництву лікарів та інженерів
«Це досягнення відображає ефективність співпраці інженерів та хірургів-новаторів, які разом вирішують реальні клінічні завдання у нашій лабораторії світового рівня Наш центр створює середовище, де інженерні інновації та клінічний досвід об'єднуються, дозволяючи розробляти, тестувати та вдосконалювати проривні ідеї»