Robotik cerrahınız sizi şimdi görecek

Uzun kollu bir robottan birkaç metre uzakta bir sandalyede oturan Dr. Daniel Fair, parmaklarını göğsüne yakın iki metal tutacağın etrafına doladı.

Kolları yukarı, aşağı, sola ve sağa hareket ettirirken, robot kollarıyla her küçük hareketi simüle etti. Sonra, başparmağını ve işaret parmağını sıkıştırdığında, minik robotun pençelerinden biri de aynısını yaptı. Bu, Dr. Veer gibi cerrahların kullandığı yöntemdir. Hastalar üzerinde çalışırken robotlar uzun süredir kullanılmaktadır. Odanın karşısındaki bir bilgisayar konsolunda otururken bir hastadan prostatı çıkarabilirler.

Ancak bu kısa sunumdan sonra, Dr. Veer ve Berkeley’deki California Üniversitesi’ndeki araştırmacı arkadaşları, en son teknolojiyi nasıl ilerletmeyi umduklarını açıklıyorlar. Dr. Veer ellerini bıraktı ve yeni bir tür bilgisayar programını devraldı. O ve diğer araştırmacılar baktığında, robot tamamen kendi kendine hareket etmeye başladı.

Makine, pençelerden birini kullanarak küçük bir plastik halkayı masanın üzerindeki küçük mandaldan kaldırdı, halkayı bir pençeden diğerine geçirdi, masanın üzerinden hareket ettirdi ve yavaşça yeni bir kelepçeye taktı. Daha sonra robot, diğer birkaç devrede de aynısını yaptı ve görevi Dr. Veer’in rehberliğinde olduğu kadar çabuk tamamladı.

Egzersiz başlangıçta insanlar için tasarlandı; Halkaları dübelden dübele aktarın Cerrahlar, Berkeley’deki gibi robotları kullanmayı nasıl öğreniyor?. Berkeley ekibinden yeni bir araştırma makalesine göre, testi gerçekleştiren robotik robot, el becerisi, doğruluk ve hız açısından bir insana denk veya üstün olabilir.

Proje, yapay zekayı ameliyathaneye getirmek için çok daha kapsamlı bir çabanın parçası. Birçoğu onlarla aynı teknolojileri kullanıyor Kendi kendine giden arabalarVe Otonom uçaklar Ve Depo robotları, Araştırmacılar cerrahi robotları otomatikleştirmek için de çalışıyorlar. Bu yöntemler hala günlük kullanımdan uzaktır, ancak ilerleme hızlanmaktadır.

Johns Hopkins Üniversitesi’nde profesör ve akademik dünyada robotik cerrahinin babası olarak bilinen IBM’de eski bir araştırmacı olan Russell Taylor, “Heyecan verici bir zaman” dedi. “Burası 20 yıl önce olmamızı umduğum yer.”

Amaç cerrahları ameliyathaneden çıkarmak değil, üzerlerindeki yükü azaltmak ve muhtemelen başarı oranlarını artırmaktır. İyileştirme için yer olan yer Ameliyatın belirli aşamalarını otomatikleştirerek.

Robotlar, bir kemiğe iğne yerleştirmek gibi bazı cerrahi görevlerde (özellikle diz ve kalça replasmanları sırasında riskli bir görev) insan hassasiyetini aşabilir. Umut, robotik robotların kesikler veya dikişler gibi diğer görevlerde daha fazla doğruluk elde edebilmesi ve yorgun cerrahlarla ilişkili riskleri azaltabilmesidir.

Johns Hopkins Üniversitesi’nde bir bilgisayar bilimcisi olan Greg Hager, yakın tarihli bir telefon görüşmesi sırasında, cerrahi otomasyonun, Tesla arabasını New Jersey Paralı Yolu’ndan aşağıya doğru yönlendiren otopilot programı kadar gelişeceğini söyledi. Arabanın kendi başına gittiğini söyledi, ancak bir şeyler ters giderse diye karısının elleri hala direksiyon simidindeydi. Ve otoyoldan çıkma zamanı geldiğinde devralacaksınız.

“En azından insan gözetimi olmadan tüm süreci otomatikleştiremeyiz” dedi. “Ancak bir cerrahın hayatını biraz daha kolaylaştıran otomasyon araçları oluşturmaya başlayabiliriz.”

Beş yıl önce, Washington DC’deki Çocuk Ulusal Sağlık Sisteminden araştırmacılar, ameliyat sırasında bir domuzun bağırsağını otomatik olarak dikebilen bir robot tasarladı. Dr. Hajar’ın öngördüğü geleceğe doğru kayda değer bir adımdı. Ancak bir yıldız işaretiyle geldi: Araştırmacılar, domuzun bağırsağına yakın kızılötesi ışık yayan ve robotun hareketlerini yönlendirmeye yardımcı olan küçük işaretler yerleştirdiler.

Bu yöntem pratik olmaktan uzaktır çünkü işaretler kolayca ekilip çıkarılamaz. Ancak son yıllarda, AI araştırmacıları bunu yaptı Bilgisayarın görme gücünü önemli ölçüde iyileştirinBu, robotların bu tür işaretler olmadan kendi başlarına cerrahi görevleri gerçekleştirmesine izin verebilir.

Değişim, denen şey tarafından yönlendirilir Nöral ağlar, Büyük miktarda veriyi analiz ederek becerileri öğrenebilen matematiksel sistemlerdir. Örneğin, bir sinir ağı, binlerce kedi resmini analiz ederek bir kediyi tanımayı öğrenebilir. Kabaca aynı şekilde, bir sinir ağı, cerrahi robotlar tarafından yakalanan görüntülerden öğrenebilir.

Cerrahi robotlar, her prosedürün 3D videosunu kaydeden kameralarla donatılmıştır. Video, cerrahların prosedürü yönlendirirken baktıkları ve robotun bakış açısından görüntüledikleri bir vizöre akar.

Ancak bu resimler aynı zamanda ameliyatların nasıl gittiğini gösteren ayrıntılı bir yol haritası da sağlıyor. Yeni cerrahların bu robotları nasıl kullanacaklarını anlamalarına yardımcı olabilirler ve görevleri kendi başlarına halletmeleri için robotları eğitmeye yardımcı olabilirler. Bir cerrahın bir robotu nasıl yönettiğini gösteren görüntüleri analiz ederek, bir sinir ağı aynı becerileri öğrenebilir.

Berkeley araştırmacıları, cerrahların yılda bir milyondan fazla prosedür gerçekleştirmesine yardımcı olan iki kollu bir makine olan Da Vinci Cerrahi Sistemine dayanan robotlarını otomatikleştirmek için bu şekilde çalışıyorlar. Dr. Veer ve meslektaşları, insan kontrolü altındayken plastik halkaları hareket ettiren bir robotun resimlerini topladılar. Daha sonra sistemleri bu görüntülerden öğrenir, halkaları yakalamanın en iyi yollarını belirler, onları pençelerin arasından geçirir ve yeni mandallara aktarır.

Ancak bu süreç kendi yıldız işaretiyle geldi. Sistem robota nereye hareket edeceğini söylediğinde, robot genellikle noktayı milimetre cinsinden kaçırdı. Aylarca ve yıllarca kullanıldıktan sonra, robotun kollarının içindeki metal kabloların çoğu gerildi ve küçük şekillerde büküldü, bu nedenle hareketleri gerektiği kadar doğru değildi.

İnsan operatörleri bilinçaltında bu değişimi telafi edebilir. Ancak otomatik sistem yapamadı. Bu genellikle otomatik teknolojinin sorunudur: değişim ve belirsizlikle başa çıkmakta zorlanır. Otonom araçlar, günlük dünyanın tüm kaosuyla başa çıkacak kadar akıllı olmadıkları için hala yaygın kullanımdan uzaktır.

Berkeley ekibi, robotun hatalarını analiz eden ve her geçen gün ne kadar hassasiyet kaybettiğini öğrenen yeni bir sinir ağı kurmaya karar verdi. Ekipte bir doktora öğrencisi olan Brijen Thananjeyan, “Robotun eklemlerinin zaman içinde nasıl geliştiğini öğreniyor” dedi. Robotik sistem bu değişikliği hesaba kattıktan sonra, robot, insan operatörlerin performansıyla orantılı olarak plastik halkaları yakalayabilir ve hareket ettirebilir.

Diğer laboratuvarlar farklı yöntemler dener. 2016’da domuz dikme projesinin bir parçası olan Johns Hopkins’te bir araştırmacı olan Axel Krieger, biri daha az hareketli parçaya sahip olan ve Berkeley ekibinin robot türünden daha kararlı davranan yeni bir tür robotik kolu otomatikleştirmek için çalışıyor. kullanarak. . Worcester Polytechnic Institute’taki araştırmacılar, makinelerin cerrahların ellerine belirli görevleri yerine getirirken dikkatli bir şekilde yönlendirmeleri için yöntemler geliştiriyorlar. Kanser biyopsisi için iğne sokulması veya Tümörü çıkarmak için beyinde yanma.

Worcester’daki araştırmacılardan Greg Fisher, “Otonom olarak şerit takibine sahip olduğunuz ancak yine de gazı ve frenleri kontrol ettiğiniz bir araba gibi,” dedi.

Bilim adamları, önümüzde birçok engel olduğunu belirttiler. Plastik mandalları hareket ettirmek bir şeydir; Eti kesmek, hareket ettirmek ve dikmek başka bir şeydir. Kamera açısı değiştiğinde ne olur? Austin, Texas Üniversitesi’nde Doçent olan Ann Majewicz Fey. Duman araya girdiğinde ne olur?

Öngörülebilir gelecek için, otomasyon cerrahların yerini almaktan çok onlarla birlikte çalışan bir şey olacaktır. Dr. Veer, bunun bile derin sonuçları olabileceğini söyledi. Örneğin, doktorlar bir ameliyathanenin genişliğinden çok daha uzak mesafelerde ameliyat yapabilirler – belki de uzaktaki savaş meydanlarında yaralı askerlere yardım etmek için.

Bunu şu anda mümkün kılmak için sinyal gecikmesi çok büyük. Ancak robot en azından bazı görevleri kendi başına halledebilirse, o zaman uzun menzilli cerrahi uygulanabilir hale gelebilir, dedi Dr. Veer: “Üst düzey bir plan gönderebilirsiniz ve sonra robot bunu yapabilir.”

Daha uzun mesafelerde uzaktan ameliyat için aynı teknoloji gerekli olacaktır. “Ay’da insanlar üzerinde çalışmaya başladığımızda, cerrahların tamamen yeni araçlara ihtiyacı olacak” dedi.