ربات‌های جراحی مجهز به هوش مصنوعی چین می‌توانند زمان انتظار برای عمل‌ها را کاهش ‌دهند؟

به گزارش ساوت چاینا مورنینگ پست، تیمی به رهبری دانشگاه چینی هنگ‌کنگ (CUHK) یک سامانه هوش مصنوعی توسعه داده که یک بازوی رباتیک را خودکار می‌کند تا در وظایف روزمره‌ای چون کنار زدن بافت‌ها، برداشتن گاز و کلیپس‌گذاری رگ‌های خونی به جراح کمک کند. این بازوی خودکار به‌مثابه دست سوم جراح عمل می‌کند، در حالی‌که جراح دو بازوی دیگر را از طریق کنسول کنترل هدایت کرده و همزمان تصاویر زنده آندوسکوپی را مشاهده می‌کند.

گام‌های آینده شامل تضمین ایمنی و دقت «همراهان هوش مصنوعی» در جراحی رباتیک، ترغیب پژوهشگران بیشتر به پیشبرد این فناوری برای کاربردهای بالینی، و ترویج مقررات استفاده از هوش مصنوعی در محیط‌های جراحی خواهد بود.

این پژوهشگران نتایج خود را در مقاله‌ای منتشر کردند که ماه ژوئیه در مجلهScience Robotics  در شماره ویژه‌ای درباره خودمختاری و هوش مصنوعی در ربات‌های پزشکی چاپ شد. آن‌ها نوشتند: «روند پیرشدن جمعیت باعث افزایش تقاضای بالینی می‌شود و فشار بیشتری بر جراحانی وارد می‌کند که باید بیماران بیشتری را مدیریت کنند. ربات‌های جراحی نسل بعدی با اتکای بیشتر به خودمختاری می‌توانند کارایی عملیاتی، ثبات و بهره‌وری انسانی را افزایش دهند.»

در همان شماره، تیمی از دانشگاه جانز هاپکینز ایالات متحده گزارشی منتشر کرد که در آن یک ربات بخشی از عمل برداشت کیسه صفرا را بدون کمک انسان انجام داد. این ربات توانست مجراها و سرخرگ‌های خاصی را شناسایی کند، به‌طور دقیق آن‌ها را بگیرد، کلیپس‌ها را در جای مناسب قرار دهد و بخش‌هایی را با قیچی جدا کند. به گفته این تیم، ربات پس از مشاهده ویدئوهای جراحان که روی لاشه خوک عمل می‌کردند، توانست این عمل را با دقت صددرصدی انجام دهد.

انتشار همزمان دو مقاله از دو تیم مستقل نشان‌دهنده پیشرفت جهانی در توسعه هوش مصنوعی برای کاربردهای جراحی است. هر دو به طور مستقل کار می‌کردند. می‌دانستند که در مسیرهای مشابه تحقیق می‌کنند، اما هیچ اطلاعی از روش‌ها یا سناریوهای یکدیگر نداشتند. با این حال، هنگام انتشار متوجه شدند نتایج بسیار مشابه بوده‌اند – هر دو شامل انجام خودکار وظایفی مانند کلیپس‌گذاری رگ‌ها. این همگرایی نشان می‌دهد که پیشرفت‌های بنیادی در این حوزه اکنون به بلوغ رسیده‌اند.

سیستم توسعه‌یافته توسط CUHK تصاویر آندوسکوپی را در زمان واقعی تحلیل کرده و صحنه جراحی را تفسیر می‌کند تا نیازهای جراح را تشخیص دهد. بازوی تحت کنترل هوش مصنوعی وظایف کمکی را انجام می‌دهد تا جراح مجبور نباشد برای کنترل بازوی سوم وقت صرف کند. در این مطالعه، یک جراح دستگاه گوارش عمل جداسازی معده یک خوک از اتصالات اطرافش را با کمک ربات انجام داد.

یکی از وظایف خودکار، برداشتن گازی بود که کنار معده خوک قرار داشت. این کار در شش تلاش، پنج بار موفق و تنها یک بار با شکست همراه شد. پژوهشگران نوشتند: «از آنجا که رنگ گاز آغشته به خون شباهت زیادی به بافت نرم اطراف دارد، الگوریتم‌های بینایی باید فراتر از ویژگی‌های رنگی عمل کرده و درک سطح بالایی از صحنه داشته باشند.

سخت‌ترین وظیفه برای بازوی رباتیک، کلیپس‌گذاری رگ‌های خونی بود. به گفته پژوهشگران، ظاهر متفاوت رگ‌ها و نیاز به دقت بالا چالش‌برانگیز بود. ربات در شش تلاش، چهار بار موفق عمل کرد. پژوهشگران نوشتند: «جراح ابتدا بافت‌های اطراف را جدا کرده و سپس سرخرگ معده‌ای-گوشته‌ای راست خوک را با دو ابزار تثبیت کرد. سپس بازوی رباتیک به‌طور خودکار یک کلیپس را روی رگ قرار داد، البته تحت نظارت دقیق انسان.» آن‌ها افزودند: «حرکات تنفسی محل‌یابی رگ و برنامه‌ریزی ربات را دشوار می‌کرد، زیرا بافت‌های نرم اطراف پیوسته در حال حرکت بودند. برای جلوگیری از خطا، حفظ دقت و پایداری کالیبراسیون دست-چشم رباتی ضروری بود، زیرا این وظیفه تحمل خطا نداشت.»

آن‌ها همچنین تأکید کردند: «معمولاً جراحان نیاز دارند هر دو سر کلیپس را ببینند تا مطمئن شوند که کاملاً از رگ عبور کرده و سپس آن را محکم ببندند. اجرای خودکار ما این مرحله تأییدی را در نظر نگرفته بود، که می‌تواند خطر کلیپس‌گذاری ناقص را به همراه داشته باشد.» این تجربه اهمیت همسویی حرکات رباتیک با رفتار انسانی برای ملاحظات ایمنی را برجسته کرد.

این سامانه هوش مصنوعی روی سیستمی آزمایش شد که توسط استارتاپ هنگ‌کنگی Cornerstone Robotics –  به بنیان‌گذاری پروفسور ساموئل او کواک-وای از CUHK – ساخته شده است. این شرکت اعلام کرد نسخه اصلی سامانه جراحی، بدون ادغام هوش مصنوعی، بیش از ۳۰۰ عمل جراحی را با موفقیت انجام داده و بیش از ۱۰۰ جلسه آموزش بالینی در چین برگزار کرده است.

تا چند سال پیش، جراحی خودکار برای بسیاری دور از ذهن بود. اما اکنون روشن است که زودتر از انتظار به واقعیت خواهد پیوست. در حال حاضر از خودکارسازی برای پشتیبانی جراحان استفاده می‌شود، اما با پیشرفت فناوری، وظایف پیچیده‌تر و در نهایت عمل‌های طولانی‌تر را هم به عهده خواهد گرفت.

ایمنی، اولویت اصلی در افزایش اعتماد بیماران به جراحی خودکار است. به فناوری‌ای نیاز است که هم قدرتمند و هم ایمن باشد تا بیماران بتوانند به آن اعتماد کنند. همچنین باید مقررات لازم برای رسیدگی به مشکلات احتمالی تدوین شوند.

زمانی که ربات‌های هوش مصنوعی قابل اعتماد، مقررات مؤثر و اجماع میان ذی‌نفعان برقرار شود، می‌توان آزمایش‌های بالینی را آغاز کرد تا ایمنی و اثربخشی آن‌ها تضمین شود. همان‌طور که آشنایی مردم با توانایی خودرو در رانندگی خودکار باعث افزایش پذیرش این فناوری شد، همین امر درباره جراحی خودکار نیز صادق است.

جراح همچنان کاملاً مسئول عمل است، درست مانند راننده، و می‌تواند در صورت عملکرد نادرست هوش مصنوعی بلافاصله کنترل را در دست بگیرد. بازوی خودکار هوش مصنوعی مانند یک دستیار در عمل است.

در آینده، جراحان کار آسان‌تری خواهند داشت، زیرا بخشی از عمل را هوش مصنوعی انجام خواهد داد و به شکل چشمگیری به فرایند کمک خواهد کرد.

منبع: scmp