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Un robot aprendió a operar viendo videos y ahora extirpó una vesícula sin ayuda
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Un trabajo financiado con fondos federales, dirigido por investigadores de la Universidad Johns Hopkins (Estados Unidos) ha logrado que un robot entrenado con videos de cirugías realice una larga fase de extirpación de vesícula biliar sin intervención humana.
En concreto, el robot operó por primera vez a un paciente con características reales y, durante la operación, respondió y aprendió de las órdenes de voz del equipo, como un cirujano novato que trabaja con un mentor. Los resultados se publican en ‘Science Robotics’.
El robot funcionó sin problemas durante las pruebas y con la experiencia de un cirujano humano experto, incluso durante situaciones inesperadas típicas de las emergencias médicas de la vida real. El trabajo es un avance transformador en la robótica quirúrgica, donde los robots pueden trabajar con precisión mecánica y capacidad de adaptación y comprensión similares a las humanas.
“Este avance nos lleva de robots capaces de realizar tareas quirúrgicas específicas a robots que realmente comprenden los procedimientos quirúrgicos”, advierte el especialista en robótica médica Axel Krieger. “Esta es una distinción crucial que nos acerca significativamente a sistemas quirúrgicos autónomos clínicamente viables que puedan funcionar en la compleja e impredecible realidad de la atención al paciente”.
En 2022, el Robot Autónomo de Tejidos Inteligentes de Krieger, STAR, realizó la primera cirugía robótica autónoma en un animal vivo: una cirugía laparoscópica en un cerdo. Sin embargo, este robot requería tejido especialmente marcado, operaba en un entorno altamente controlado y seguía un plan quirúrgico rígido y predeterminado. Krieger asegura que era como enseñarle a un robot a conducir por una ruta cuidadosamente trazada.
Pero su nuevo sistema, comenta, “es como enseñar a un robot a navegar por cualquier camino, en cualquier condición, respondiendo inteligentemente a todo lo que encuentra. El robot quirúrgico Transformer-Hierarchy, SRT-H, realmente realiza cirugías, adaptándose a las características anatómicas individuales en tiempo real, tomando decisiones sobre la marcha y corrigiéndose a sí mismo cuando las cosas no salen como se esperaba.
ChatGPT ahora hace cirugías
Construido con la misma arquitectura de aprendizaje automático que impulsa ChatGPT, SRT-H también es interactivo y puede responder a comandos hablados (“agarra la cabeza de la vesícula”) y correcciones (“mueve el brazo izquierdo un poco a la izquierda”). El robot aprende de esta retroalimentación.
“Este trabajo representa un gran avance con respecto a esfuerzos anteriores, ya que aborda algunas de las barreras fundamentales para la implementación de robots quirúrgicos autónomos en el mundo real”, asegura el autor principal, Ji Woong “Brian” Kim, exinvestigador postdoctoral en Johns Hopkins y actual miembro de la Universidad de Stanford (Estados Unidos). “Nuestro trabajo demuestra que los modelos de IA pueden ser lo suficientemente fiables para la autonomía quirúrgica, algo que antes parecía lejano, pero que ahora es demostrablemente viable”.
Cómo le enseñaron al robot a operar
El año pasado, el equipo de Krieger utilizó el sistema para entrenar a un robot a realizar tres tareas quirúrgicas fundamentales: manipular una aguja, extraer tejido corporal y suturar. Cada tarea tomaba solo unos segundos. El procedimiento de extirpación de la vesícula biliar es mucho más complejo: una serie de 17 tareas que duran unos minutos. El robot tenía que identificar ciertos conductos y arterias y sujetarlos con precisión, colocar grapas estratégicamente y cortar partes con tijeras.
El SRT-H aprendió a realizar la cirugía de vesícula biliar viendo videos de cirujanos de Johns Hopkins realizándolos en cadáveres de cerdos. El equipo reforzó el entrenamiento visual con subtítulos que describían las tareas. Tras ver los videos, el robot realizó la cirugía con una precisión del 100%. Aunque el robot tardó más tiempo en realizar el trabajo que un cirujano humano, los resultados fueron comparables a los de un cirujano experto.
“Así como los residentes de cirugía a menudo dominan diferentes partes de una operación a distintos ritmos, este trabajo ilustra la promesa de desarrollar sistemas robóticos autónomos de una manera igualmente modular y progresiva”, declara el cirujano Je Jopling de Johns Hopkins, coautor.
El robot funcionó impecablemente en condiciones anatómicas que no eran uniformes y durante desvíos inesperados, como cuando los investigadores cambiaron la posición inicial del robot y cuando agregaron tintes similares a la sangre que cambiaron la apariencia de la vesícula biliar y los tejidos circundantes.
A continuación, al equipo le gustaría entrenar y probar el sistema en más tipos de cirugías y ampliar sus capacidades para realizar una cirugía completamente autónoma.
