Yavaş yavaş, Robo-Cerrahlar Ameliyathaneye Doğru Hareket Ediyor

Uzun kollu bir robottan birkaç metre uzakta bir taburede oturan Dr. Danyal Fer, parmaklarını göğsüne yakın iki metal tutacağın etrafına doladı.

Kolları yukarı ve aşağı, sola ve sağa hareket ettirirken robot, her küçük hareketi kendi iki koluyla taklit etti. Sonra, başparmağını ve işaret parmağını sıkıştırdığında, robotun minik pençelerinden biri de aynı şeyi yaptı. Dr.Fer gibi cerrahların hastaları ameliyat ederken uzun süredir robotları kullandıkları yöntem budur. Odanın karşısındaki bilgisayar konsolunda otururken hastadan prostatı çıkarabilirler.

Ancak bu kısa gösteriden sonra, Dr. Fer ve Berkeley’deki California Üniversitesi’ndeki araştırmacı arkadaşları, en son teknolojiyi nasıl ilerletmeyi umduklarını gösterdiler. Dr. Fer kolları bıraktı ve yeni bir tür bilgisayar yazılımı devraldı. O ve diğer araştırmacılar baktıkça, robot tamamen kendi kendine hareket etmeye başladı.

Makine, bir pençe ile masanın üzerindeki eşit derecede küçük bir çividen minik bir plastik halkayı çıkardı, halkayı bir pençeden diğerine geçirdi, masanın üzerinden geçirdi ve yeni bir çiviye dikkatlice taktı. Daha sonra robot, birkaç çemberle aynı şeyi yaptı ve görevi Dr. Fer’in rehberliğinde olduğu kadar çabuk tamamladı.

Eğitim alıştırması başlangıçta insanlar için tasarlandı; halkaları çividen çiviye taşımak, cerrahların Berkeley’deki gibi robotları kullanmayı nasıl öğrendiğidir. Berkeley ekibinden yeni bir araştırma makalesine göre, testi gerçekleştiren otomatik bir robot, el becerisi, hassasiyet ve hız açısından bir insanı eşleştirebilir veya hatta aşabilir.

Proje, yapay zekayı ameliyathaneye getirmek için çok daha geniş bir çabanın parçası. Araştırmacılar, sürücüsüz arabaları, otonom insansız hava araçlarını ve depo robotlarını destekleyen aynı teknolojilerin çoğunu kullanarak, cerrahi robotları da otomatikleştirmek için çalışıyor. Bu yöntemler hala günlük kullanımdan çok uzaktır, ancak ilerleme hızlanmaktadır.

Dr. Cerrah ve araştırmacı olan Danyal Fer, hastalarını ameliyat ederken uzun süredir robot kullanıyor. Kredi. . . The New York Times için Sarahbeth Maney

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

Amaç, cerrahları ameliyathaneden çıkarmak değil, yüklerini hafifletmek ve hatta ameliyatın belirli aşamalarını otomatikleştirerek – iyileştirme için yer olan yerlerde – başarı oranlarını yükseltmektir.

Robotlar, bir kemiğe iğne yerleştirmek gibi (özellikle diz ve kalça replasmanları sırasında riskli bir görev) bazı cerrahi görevlerde insan doğruluğunu aşabilir. Umut, otomatik robotların insizyonlar veya dikiş atma gibi diğer görevlere daha fazla doğruluk getirmesi ve aşırı çalışan cerrahların getirdiği riskleri azaltmasıdır.

Johns Hopkins’te bir bilgisayar bilimcisi olan Greg Hager, yakın tarihli bir telefon görüşmesi sırasında, cerrahi otomasyonun, o konuşurken Tesla’sını New Jersey Turnpike’ta yönlendiren Otopilot yazılımına çok benzer şekilde ilerleyeceğini söyledi. Araba kendi başına gidiyordu, ama bir sorun çıkarsa karısının hala ellerini direksiyonda tuttuğunu söyledi. Ve otoyoldan çıkma zamanı geldiğinde görevi devralacaktı.

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

Beş yıl önce, Washington, D.C’deki Çocukların Ulusal Sağlık Sistemi’nden araştırmacılar, ameliyat sırasında bir domuzun bağırsaklarını otomatik olarak dikebilen bir robot tasarladı. Bu, Dr. Hager tarafından tasavvur edilen türden bir geleceğe doğru kayda değer bir adımdı. Ama bir yıldız işaretiyle geldi: Araştırmacılar, domuzun bağırsaklarına yakın kızılötesi ışık yayan ve robotun hareketlerini yönlendirmeye yardımcı olan küçük işaretler yerleştirdiler.

Belirteçler kolayca implante edilemediğinden veya çıkarılmadığından yöntem pratik olmaktan uzaktır. Ancak son yıllarda, yapay zeka araştırmacıları, robotların bu tür belirteçler olmadan kendi başlarına cerrahi görevleri gerçekleştirmelerine izin verebilecek bilgisayar görüşünün gücünü önemli ölçüde geliştirdiler.

Değişiklik, büyük miktarda veriyi analiz ederek becerileri öğrenebilen matematiksel sistemler olan sinir ağları olarak adlandırılan şeyden kaynaklanıyor. Örneğin, bir sinir ağı, binlerce kedi fotoğrafını analiz ederek bir kediyi tanımayı öğrenebilir. Aynı şekilde, bir sinir ağı, cerrahi robotlar tarafından yakalanan görüntülerden öğrenebilir.

Cerrahi robotlar, her operasyonun üç boyutlu videosunu kaydeden kameralarla donatılmıştır. Video, operasyonu yönlendirirken cerrahların robotun bakış açısından izledikleri bir vizöre aktarılır.

Ancak daha sonra bu görüntüler aynı zamanda ameliyatların nasıl yapıldığını gösteren ayrıntılı bir yol haritası sağlar. Yeni cerrahların bu robotları nasıl kullanacaklarını anlamalarına yardımcı olabilirler ve görevleri kendi başlarına halletmeleri için robotları eğitmeye yardımcı olabilirler. Bir cerrahın robota nasıl rehberlik ettiğini 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. Fer ve meslektaşları, insan kontrolü altındayken plastik halkaları hareket ettiren robotun görüntülerini topluyor. Daha sonra sistemleri bu görüntülerden öğrenir, halkaları yakalamanın, onları pençelerin arasından geçirmenin ve yeni mandallara taşımanın en iyi yollarını belirler.

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

İnsan operatörleri bilinçsizce bu değişimi telafi edebilir. Ancak otomatik sistem yapamadı. Bu genellikle otomatik teknolojideki sorundur: Değişim ve belirsizlikle başa çıkmakta zorlanır. Otonom araçlar hala yaygın kullanımdan uzaktır çünkü henüz günlük dünyanın tüm kaosunu kaldıracak kadar çevik değildirler.

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. Otomatik sistem bu değişikliği hesaba katabildiğinde, robot, insan operatörlerin performansına uygun olarak plastik halkaları yakalayıp hareket ettirebilir.

Diğer laboratuvarlar farklı yaklaşımlar deniyor. 2016’da domuz dikiş projesinin bir parçası olan Johns Hopkins araştırmacısı Axel Krieger, daha az hareketli parçaya sahip olan ve Berkeley ekibi tarafından kullanılan robot türünden daha tutarlı davranan yeni bir tür robotik kolu otomatikleştirmek için çalışıyor. . Worcester Polytechnic Institute’taki araştırmacılar, kanser biyopsisi için iğne yerleştirmek veya tümörü çıkarmak için beyne yakmak gibi belirli görevleri yerine getirirken cerrahların ellerini dikkatli bir şekilde yönlendirmek için makinelerin yollarını geliştiriyorlar.

Worcester araştırmacılarından Greg Fischer, “Şerit takip etmenin otonom olduğu bir araba gibidir, ancak yine de gazı ve freni kontrol edersiniz,” dedi.

Bilim adamları, birçok engelin ileride olduğunu belirtiyor. 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, dedi. “Duman araya girdiğinde ne olur?”

Öngörülebilir bir gelecek için, otomasyon cerrahların yerini almaktan çok onlarla birlikte çalışan bir şey olacaktır. Dr. Fer, bunun bile derin etkileri olabileceğini söyledi. Örneğin, doktorlar ameliyat odasının genişliğinden çok daha uzak mesafelerde ameliyat yapabilirler – kilometrelerce veya daha uzaktan, belki de uzak savaş alanlarında yaralı askerlere yardım edebilirler.

Sinyal gecikmesi, bunu şu anda mümkün kılmak için çok büyük. Ancak bir robot, görevlerin en azından bir kısmını kendi başına halledebilirse, uzun mesafeli cerrahi uygulanabilir hale gelebilir, ”dedi:“ Yüksek düzeyde bir plan gönderebilirsin ve sonra robot bunu yapabilir. ”

Aynı teknoloji, daha da uzun mesafelerde uzaktan ameliyat için gerekli olacaktır. “Ay’daki insanları ameliyat etmeye başladığımızda, cerrahların tamamen yeni aletlere ihtiyacı olacak.” Dedi. “