V kostce
Výzkumníci z Kalifornské univerzity v San Diegu uskutečnili dvě předklinické operace odstranění žlučníku na prasatech. Při první pracoval jeden humanoidní robot společně s lidským asistentem, při druhé stáli u operačního stolu dva roboti.
Oba stroje na dálku ovládali chirurgové, nešlo tedy o autonomní operaci. Experiment měl ověřit, zda lze univerzálního humanoida využít s běžnými laparoskopickými nástroji v prostoru navrženém pro lidský personál.
Výsledek ukázal technickou proveditelnost, zároveň však odhalil pomalost, nutnost opakované kalibrace a problémy se zpožděním přenosu. K nasazení u lidských pacientů proto vede ještě dlouhá cesta.
Celý článek si můžete přečíst níže
Za ovladači stále seděli lidé. Přesto šlo o důležitý experiment, protože humanoidní stroje poprvé provedly laparoskopickou operaci na živém zvířecím modelu a ukázaly, že se běžný operační sál možná nebude muset v budoucnu přizpůsobovat robotům. Roboti se naopak mohou přizpůsobit prostředí vytvořenému pro člověka.
Dvě operace, dvě různá uspořádání týmu
Vědci pojmenovali použité roboty Surgie. Každý měřil přibližně 150 centimetrů a vážil kolem 27 kilogramů. Při první operaci pracoval jeden robot u stolu společně s člověkem, který mu asistoval. Druhý zákrok už provedla dvojice humanoidních robotů stojících vedle sebe. Chirurgové je řídili prostřednictvím teleoperačního systému a sledovali obraz z laparoskopické kamery stejně jako při jiných roboticky asistovaných výkonech.
Odstranění žlučníku, odborně cholecystektomie, patří mezi běžné laparoskopické operace. Chirurg při ní pracuje pomocí úzkých nástrojů zavedených několika malými řezy do břišní dutiny. Nástroje musí koordinovat přesně, jemně a s ohledem na omezený prostor. Právě proto tato operace představovala vhodný test toho, zda jsou pohyby univerzálního humanoidního stroje dostatečně stabilní a ovladatelné pro skutečnou živou tkáň, nikoli pouze pro tréninkový model na stole.
Studie publikovaná v časopise Nature nezahrnovala jen samotné operace. Výzkumníci nejprve zkoumali přesnost a mechanické vlastnosti systému, poté nechali uživatele s různou úrovní chirurgických zkušeností plnit laboratorní úkoly a teprve následně přešli k zákrokům na prasatech. Cílem nebylo prohlásit robota za připraveného chirurga, ale porovnat jeho možnosti a slabiny se zavedenými chirurgickými platformami.
Robot nebyl chirurgem. Byl vzdáleným tělem chirurga
Zpráva, že humanoidní roboti operovali, může snadno vyvolat dojem, že stroje samy vyhodnotily situaci, naplánovaly postup a provedly zákrok. Nic takového se nestalo. Každým jejich pohybem vedl člověk sedící u ovládací konzole. Robot zde fungoval jako fyzický prostředník, který přenášel ruce chirurga k operačnímu stolu.
Rozdíl není pouze slovní. Autonomní chirurgický systém by musel sám rozpoznávat anatomické struktury, reagovat na krvácení, upravovat plán při nečekaném nálezu a bezpečně rozhodovat v situacích, které se mohou během několika sekund změnit. Surgie nic z toho zatím nedělal. Jeho úkolem bylo dostatečně přesně napodobit pohyby vzdáleného operatéra.
Právě teleoperace však může mít sama o sobě velký význam. Chirurg by teoreticky nemusel být ve stejné budově, městě, ani dokonce na stejném kontinentu jako pacient. Zásadní podmínkou by ovšem bylo rychlé, stabilní a zabezpečené spojení. Jakékoli znatelné zpoždění mezi pohybem ovladače a reakcí stroje komplikuje jemnou manipulaci a v kritické situaci může znamenat bezpečnostní riziko. Výzkumníci proto uvádějí latenci jako jednu z překážek, které je nutné před vzdáleným klinickým využitím vyřešit.
MOHLO BY SE VÁM LÍBIT
Proč stavět robota jako člověka
Současné chirurgické roboty, z nichž nejznámější je systém da Vinci, nejsou humanoidní. Jde o velké specializované platformy s několika rameny, konzolí a vlastní sadou nástrojů. Nabízejí vysokou přesnost, stabilní obraz a velmi jemné ovládání, zároveň však zabírají značný prostor, vyžadují vyškolený tým a často také stavební nebo provozní úpravy operačního sálu.
Podle údajů UC San Diego mohou podobné systémy vážit kolem 800 kilogramů. Naproti tomu Surgie váží zhruba tolik jako větší dítě a lze jej přesunout do prostoru, který už existuje. Aby mohl uchopit běžné chirurgické nástroje, museli mu výzkumníci vyrobit speciální adaptéry. Samotný sál však nebylo nutné zásadně přestavovat.
V tom spočívá hlavní důvod humanoidní konstrukce. Nemá člověka napodobovat proto, aby vypadal působivě. Nemocnice, nástroje, dveře, pracovní plochy i rozmístění zařízení byly vytvořeny pro lidské tělo. Robot se dvěma pažemi a přibližně lidským dosahem může využívat stejný prostor, podávat nástroje, pohybovat se mezi pracovišti a vykonávat více různých úkolů.
Specializovaný chirurgický systém je vynikající v tom, k čemu byl zkonstruován. Humanoid by naopak mohl jeden den asistovat při operaci, následně převážet materiál, připravovat nástroje nebo pomoci s úklidem sálu. Právě univerzálnost by mohla vyvážit skutečnost, že v jednotlivých úkolech zatím nemusí dosahovat výkonu dražšího specializovaného zařízení.
První pokus byl daleko od dokonalosti
Úspěšné dokončení operací neznamená, že technologie je připravena vstoupit do běžných nemocnic. Roboti museli být během zákroků několikrát znovu kalibrováni, což celý proces výrazně prodloužilo. Komplikací bylo také zpoždění mezi příkazem operatéra a pohybem stroje. Výzkumníci proto současný systém popisují jako důkaz proveditelnosti, nikoli jako hotový zdravotnický výrobek.
Podobně pomalé však byly i začátky dnes zavedené robotické chirurgie. První roboticky asistovaná laparoskopická operace žlučníku trvala přibližně šest hodin, zatímco současný zákrok může s moderním systémem zabrat kolem půl hodiny. Tento historický vývoj nezaručuje, že humanoidní roboti projdou stejnou cestou, ukazuje však, že dlouhé trvání prvního experimentu samo o sobě nemusí technologii odsoudit.
Mnohem podstatnější bude spolehlivost. Robot na operačním sále nemůže občas ztratit orientaci, vyžadovat restart nebo nečekaně změnit polohu ruky. Systém musí zvládnout poruchu spojení, výpadek elektřiny, mechanickou chybu i náhlou potřebu převzít výkon člověkem. Před klinickým použitím bude nutné přesně určit, kdo nese odpovědnost za chybu stroje, softwaru, sítě nebo vzdáleného operatéra.
Skutečným cílem nejsou nemocnice plné robotů
Výzkumníci zdůrazňují především dostupnost chirurgické péče. V odlehlých oblastech může být nemocnice, základní operační vybavení i místní zdravotnický personál, ale nemusí být k dispozici specialista schopný provést konkrétní zákrok. Přenosný humanoidní systém by mohl umožnit, aby jej na dálku řídil chirurg z většího centra.
Autoři zmiňují venkovské oblasti, místa postižená katastrofou, bojiště a do budoucna také vesmírné mise. Ve všech těchto prostředích je nevýhodné přepravovat několik velkých jednoúčelových zařízení. Univerzální robot, který používá lidské nástroje a zvládne více činností, by mohl dávat větší smysl. Zatím však jde o možný směr vývoje, nikoli o ověřené řešení připravené zachraňovat pacienty v terénu.
První praktickou rolí humanoidů navíc nemusí být samotné operování. Mohli by podávat nástroje, přidržovat kameru, přemisťovat vybavení nebo vykonávat přípravné a úklidové práce. Tím by uvolnili ruce zdravotníkům v nemocnicích, kde je nedostatek personálu. Teprve po důkladném ověření by se jejich úkoly mohly postupně rozšiřovat.
Autonomie přijde až mnohem později
Tým UC San Diego chce v budoucnu vytvořit autonomního chirurgického asistenta. Slovo „asistent“ je v tomto případě důležité. Realističtější vývoj pravděpodobně nepovede od člověka rovnou k robotovi, který sám provede celý zákrok. Spíše budou postupně přibývat jednotlivé automatizované schopnosti: stabilní držení nástroje, přiblížení kamery, rozpoznání chirurgického materiálu nebo provedení přesně vymezeného opakujícího se úkonu.
Člověk by zůstával odpovědný za plán operace a rozhodování, zatímco robot by přebíral činnosti, jejichž hranice lze jasně popsat a kontrolovat. Takový model se méně podobá nahrazení chirurga a více spolupráci, při níž stroj poskytuje další pár rukou.
Experiment s roboty Surgie proto není okamžikem, kdy by medicína předala skalpel umělé inteligenci. Je prvním důkazem, že obecný robot vytvořený pro svět lidských nástrojů může vstoupit na operační sál a stát se fyzickou prodlouženou rukou člověka. Právě tato zdánlivě skromnější změna může být nakonec důležitější než představa zcela samostatného mechanického chirurga.
Věděli jste, že…
…robotická chirurgie dnes obvykle neznamená, že operuje robot? Chirurg sedí u konzole a systém převádí pohyby jeho rukou na jemnější pohyby nástrojů uvnitř těla. Robot sám nerozhoduje, co má odstranit, kde má řezat ani jak reagovat na komplikaci. Stejný princip platil také pro první operace humanoidních robotů Surgie.
VÍCE Z TECHNOLOGIÍ A Z MEDICÍNY
Další témata z vědy, historie a přírody najdete na Kód Enigma.
Zdroje: Kód Enigma [1], Nature – In vivo feasibility study of humanoid robots in surgery [2], UC San Diego – Surgeons Use Teleoperated Humanoid Robots to Perform Live Surgery – a World First [3], Popular Science – In groundbreaking first, humanoid robots performed surgery [4], img ai generated
