První laparoskopická operace provedená robotem  
Robot výzkumníků z Johns Hopkins University exceloval v jednom z nejsložitějších a nejjemnějších zákroků v břišní chirurgii - sešívání dvou konců tenkého střeva.

Kurt Karl Stephan Semm (*1927 † 2003) na obrázku vlevo, je považován otce laparoskopie. (Kredit: Stadtarchiv Kiel, CC BY-SA 3.0.).
Kurt Karl Stephan Semm (*1927 † 2003) na obrázku vlevo, je považován otce laparoskopie. (Kredit: Stadtarchiv Kiel, CC BY-SA 3.0.).

Laparoskopie je technika dovolující provádět operační zákrok pomocí nástrojů uvnitř dutiny břišní, aniž by pacient odcházel z nemocnice s dlouhými řezy na břiše.  První takový výkon nejspíš provedl německý gynekolog Kurt Semm. Bylo to před čtyřiceti lety, kdy se mu „klíčovou dírkou“ podařilo odstranit „slepé střevo“. Později se přidávali další průkopníci a techniku laparoskopie rozšířili na operace žlučníku, kýly,... Dnes k osobnostem jako jsou Erich Mühe, Phillipe Murett, kteří se významně zapsali do análů břišní chirurgie, připíšeme další jméno: STAR (celým jménem Smart Tissue Autonomous Robot).

 

Axel Krieger, absolvent university v Karlsruhe, autor 20 patentů a vedoucí robotického týmu na Johns Hopkins. (Kredit: Johns Hopkins Univ.).
Axel Krieger, absolvent university v Karlsruhe, autor 20 patentů a vedoucí robotického týmu na Johns Hopkins. (Kredit: Johns Hopkins Univ.).

Včera v časopise Science Robotics zveřejnil tým z Johns Hopkins University (Baltimore, Maryland) informace o laparoskopických operacích prováděných robotem. Vedoucí týmu Axel Krieger schopnost techniky komentoval slovy: „Robot dosáhl výrazně lepších výsledků než lidé provádějící stejný zákrok".


Pravdou je, že jde zatím jen o čtyři operace a že všechny robot prováděl na modelu (praseti). Na druhé straně to jejako my všežravec, anatomie je takřka shodná, a mnohdy se toho společného najde i víc.  I proto prestižní časopis Science ve svém  úvodu referuje o provedených střevních anastomózách. Konkrétně jde o spojování přestřiženého střeva. Spojování konců střeva se řadí k nejnáročnějším zákrokům  v gastrointestinální chirurgii. Důvod je prostý - sebemenší nepřesnost v šití, třeba kvůli třesoucí se ruce operatéra, která má za následek ponechání, byť malé dírky mezi sousedními stehy, vede po naplnění střeva a obnovení peristaltiky, ke katastrofě. Spolu s pronikající stolicí se totiž do dutiny břišní dostávají patogeny a ty přivodí zánět blány, kterou je dutina vystlána – říká se jí pobřišnice. Zánět zvaný peritonitida,  je až příliš často smrtelný. Je to proto, že imunitní systém je stavěn na to, aby se vypořádal s patogeny dorážejícími z vnitřku střeva.  Nikoli ve směru opačném. V přírodě se nestává často, že by musel hasit maléry s rupturou střeva, proto je jeho schopnost zvládat rozsáhlé infekce spojené s únikem stolice do dutiny břišní značně limitovaná. I pomoc antibiotik bývá v těchto případech krátká. Proto také špatně umístěné stehy, málo utažené stehy, ale stejně tak i ty až moc dotažené, které tenkou střevní stěnu proříznou, mají na hřbitovech hodně pomníčků.

 

STAR (celým jménem Smart Tissue Autonomous Robot) při laparoskopickém výkonu v útrobách pacienta (ztím jen prasete). (Kredit: Johns Hopkins Univ.).
STAR (celým jménem Smart Tissue Autonomous Robot) při laparoskopickém výkonu v útrobách pacienta (ztím jen prasete). (Kredit: Johns Hopkins Univ.).

Pokud se tedy nyní inženýrům podařilo sestavit robota, o němž tvrdí, že operaci spočívající v napojení střeva prováděl sám, podařil se jim husarský kousek. Znamená to, že dali dohromady řídicí systém, který je natolik „schopný“, že dokáže pomocí algoritmů (jak jinak) upravovat operační plán v reálném čase - tak jako to dělá chirurg. Příkladem je odezírání pohybů tkáně. Robot čeká na příhodný okamžik, kdy pacient na krátkou dobu nedýchá a až tehdy provede úkon.

Ukázka sutury provedené robotem. Jde o začátek našívání dvou konců tenkého střeva k sobě. Pravidelnost stehu (rovnoměrnost v utahování, tkáň se nekrabatí,...) svědčí o tom, že jde o dílo zkušené švadleny. (Kredit:  Saeidy, et al, 2022, Johns Hopkins Univ.).
Ukázka sutury provedené robotem. Jde o začátek našívání dvou konců tenkého střeva k sobě. Pravidelnost stehu (rovnoměrnost v utahování, tkáň se nekrabatí,...) svědčí o tom, že jde o dílo zkušené švadleny. (Kredit: Saeidy, et al, 2022, Johns Hopkins Univ.).

Vlastně to již všechno robot zvládá lépe než chirurg. Když po operacích porovnávali kvalitu anastomózy (místa, kde bylo střevo sešito), tak charakteristiky, jako jsou rozteče stehů, zabrané množství tkáně do stehu, doba trvání výkonu, výsledná průchodnost střeva v místě našití i tlak, při kterém dochází k úniku v místech spojení obou konců střev, dopadly všechny ve prospěch robota.

Výsledek je o to cennější, že se jednalo o zákroky prováděné in vivo (při operaci uvnitř žijícího prasete). Nic na tom neubírá fakt, že operatér (přesnější by už asi bylo říkat operátor) stále ještě musí být přítomen a robotu vybrat plán šití, schvalovat provedení stehu,… Inu, pomalu se blíží doba, kdy preciznost a opakovatelnost výkonu přestane záviset na lidské zručnosti a dovednostech a kdy z chirurgů budou asistenti.

 

Závěr
Celému osmičlennému týmu - H. Saeidy, J. D. Opfermann, M. Kam, S. Leonard, M.H. Hsieh, J. U. Kangand a A. Krieger, a vlastně i tomu devátému jménem STAR: „Komu čest, tomu čest!“.


Literatura

H. Saeidy, et al.: Autonomous robotic laparoscopic surgery for intestinal anastomosis, SCIENCE ROBOTICS  26 Jan 2022,  Vol 7, Issue 62 , DOI: 10.1126/scirobotics.abj2908

 

Video z práce robota nám nedovolují převzít autorská práva, nicméně pod tímto obrázkem se Vám otevře možnost si ho přehrát na stránce Science:


 


Datum: 27.01.2022
Tisk článku

Související články:

3D tištěné vaječníky daly vznik zdravým potomkům     Autor: Josef Pazdera (17.05.2017)
Náprava infarktového srdce prošitím vodivými nanovlákny     Autor: Josef Pazdera (30.08.2019)
Budeme nosit oblečení ze svalových vláken?     Autor: Josef Pazdera (01.09.2021)



Diskuze:

Údiv

Igor Němeček,2022-01-28 10:50:34

Patřím k technologickým nadšencům, ale když si přečtu o robotické operaci, tak stejně žasnu. V této souvislosti mně pak připadá neuvěřitelná obecná nedůvěra v autonomní systémy. Nedůvěřuje se nějakým stanoveným postupem otestovanému stroji, ale důvěřuje se věčně chybujícímu člověku. Zatímco v prvním případě je to preventivní opatření ke snížení škod, ve druhém se se škodami prakticky počítá a jen se pomocí zákonů řeší kdo jakou část zaplatí. V případě operací bude kvalita robotického zákroku opakovatelná a tím dojde i ke snížení míry pooperačních potíží. Naproti tomu u člověka záleží jak se vyspí, co jedl, jestli se zrovna nepohádal s partnerem/partnerkou, jestli je ochoten si přiznat, že už na to vzhedem k věku nestačí.

Odpovědět


Re: Údiv

Jan Přibyl,2022-01-28 12:26:28

Z vašeho příspěvku není patrné o jaké obecné nedůvěře v autonomní systémy mluvíte. Já si žádné nejsem vědom. Naopak lidi z práce strojů těží každý den.

Nevybavuji si, že by mě někdy někdo říkal, že bojí létat, protože většinu trasy řídí autopilot.
Nebo že by někdo nechtěl řídit auto, protože podstatnou část výroby a kontroly odvedli stroje.
Nebo že by někdo nedůvěřoval robotickému vysavači či sekačce.
Například některé operace očí už dlouho dělají prakticky celé také stroje a lidé na ně chodí.

Vybavují se mě snad jen autonomní zbraně, kde se řeší morálnost a spolehlivost systému, který má rozhodovat o životě člověka a dále autonomní vozy. Tam ale zatím nikdo neuvedl na trh systém, který by byl dotažený do produkční podoby, takže se o zatím nemá smysl bavit o tom, zda je nějaká důvěra či nedůvěra opodstatněná.

Odpovědět


Re: Re: Údiv

Vojtěch Kocián,2022-01-28 14:04:02

Zrovna u těch plně automatických vozů je uvedení na trh dost brzděno právními předpisy s určováním odpovědnosti. Testovací provoz probíhá už spoustu let a celkem úspěšně, autonomní auta se prodávají, jen tam pořád musí být řidič, aby na to dohlížel a případně převzal odpovědnost. Před pár lety autonomní vozidlo zvládlo i reálný test autoškoly a hlavní výtkou bylo to, že je občas příliš opatrné. Přesto zatím není povolen plně autonomní provoz snad nikde.
Po pravdě to není tak úplně opatrnost, ale spíš problém, kdo zaplatí za případnou chybu. Myslím si, že to nakonec rozseknou pojišťovny, až se rozhodnou takové auto pojistit i pro plně autonomní provoz. Vývojáři řídícího SW pak budou z právního hlediska v pozici výrobců brzd nebo jiných mechanických součástí, které při selhání mohou způsobit nehodu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Údiv

Vladimír Bzdušek,2022-01-28 18:46:13

Pripomeniem ešte jeden parameter pre autonómne autá.
Ak sa testujú v slnečnej Kalifornii na kvalitných cestách, tak OK. Ale čo to spraví na našej zasneženej okreske? Resp. kde bude pre to auto hranica toho, čomu sa právnicky povie "neprispôsobil jazdu tomu a tomu..." ? Právnici budú mať žatvu!

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Údiv

Igor Němeček,2022-01-28 19:40:53

Nemám pocit, že by právníci dnes neměli co dělat.
Výhodou strojového učení je to, že nasbíraná data se dají sdílet, tedy jednou projetá trasa jedním autem znamená, že ostatní ji budou znát taky. Musí to být gigantické množství dat co už má Tesla na serverech o silnicích, kde některá z nich projela. A takto to sbírají už od počátku. Tomuto člověk nemůže konkurovat, ten svou zkušenost začíná sbírat nově vždy jen od narození.
Když se začala zkoušet AI v leteckých soubojích, kdekdo se smál. A munici měl, protože na prvních kláních AI zapomněla, že je v souboji. Jenže za rok už to byly vyrovnané souboje a za ten další si lidský pilot ani neškrtl a pochybuji, že by nasadili nějakého začátečníka. No a ti co se smáli se už smát přestali.
Tady pěkný článeček na technetu https://www.idnes.cz/technet/vojenstvi/darpa-pocitac-sestrel-vzdusny-souboj-umela-inteligence.A200902_095118_vojenstvi_mla

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Údiv

Jan Přibyl,2022-01-28 22:02:22

Na druhou stranu strojové učení potřebuje neskutečně času. Má to naštěstí řešení. Může se učit reálné situace v komprimovaném čase "zrychleně" a ne jen v reálném jako my a může se učit paralelně.

Na druhou stranu strojové učení má ohromný problém s řekněme aproximací. Kdysi jsem četl článek o tom, jak google učil jejich systém rozpoznávat zvířata na fotkách.

Člověku ukážete od každého zvířete třeba tři fotky a už je dokáže poznat. Z různých směrů, v různých situacích atd. Možná si na fotce za určitých okolností člověk splete třeba kočku s rysem, ale to je asi tak všechno.

Stroj ale potřebuje třeba i tisíce fotografií od každého zvířete v různých pozicích, aby se je naučil rozpoznat. A když mu pak ukážete fotku kočky, tak vám řekne že s pravděpodobností 78% je to kočka, s pravděpodobností 13% slon a s pravděpodobností 5% krokodýl a po 1% myš, had, kůň, nebo velryba.

Ten algoritmus hledá podrobnosti a souvislosti v datech, které my nevidíme a může se natrénovat na něco i chybně.

Je to třeba vidět i právě na tom systému Tesly. Ono se dá na televizi na palubce koukat na to co si o svém okolí systém myslí. Je tam mapa, okrajce cesty, chodci, překážky, atd.. A někdy je vidět, jak se lidé a objekty na mapě objevují a mizí či mění na něco úplně jiného. V jednu chvíli jste chodec, pak jste popelnice a pak tam třeba vůbec nejste atd...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Údiv

Igor Němeček,2022-01-28 22:42:35

Ano je to tak, žádné zázraky se nekonají, začátky jsou těžké. Já sice použil pojem AI, ale sám to nemám rád, je to zavádějící. Lepší je pojem strojové učení. Ale jak to člověk naučí základní pojmy, pak se už projeví síla stroje. Nejenom zrychleně, ale i samotný výkon se dá navyšovat a výsledky pak sdílet.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Údiv

Jan Přibyl,2022-01-28 21:46:54

No zrovna tak dva týdny dozadu jsem koukal na netu na nějaká videa jak řídí Tesla s tou poslední testovací verzí SW na sněhu a bylo to naprosto nepoužitelný. Auto povětšinou netušilo, kde je silnice. Opakovaně se snažilo sjet ze silnice, nabourat poštovní schránky u cesty atd.

Co mě na tom překvapilo bylo to, že se ten systém nevypnul, ale snažil se jet dál místo toho, aby řidiči oznámil že neví a předal mu to.

Já si obecně myslím, že tyto systémy bychom měli začít produkčně používat až budou schopny řídit za jakýchkoliv okolností.

Ten přístup, že až si to nebude vědět rady, tak to převezme řidič, který tam stále musí být a hlídat to podle mě nebude fungovat a to minimálně ze dvou důvodů.

1) Řidiči to nebudou hlídat. Ty automobilky s tím mají problém už teď, kdy jim to pořádně nehlídají ani testovací řidiči, kteří sedí za volantem auta s plným vědomím, že to je systém v testu a že jsou placení za to, aby na to dávali pozor. Přesto si u toho koukají do mobilu atd. Co až to dáme lidem s tím, že je to hotové, ale že to mají hlídat?
Znám lidi co mají Teslu v ČR. Nemají dokonce ani ten nejvyšší stupeň autonomie co se nabízí snad jen v USA. A jsou schopní se chlubit tím, že ráno cestou do práce na D1 píšou emaily, protože se naučili obelstít auto, aby nemuseli držet volant...

2) I za normálních okolností tu je spousta podprůměrných a špatných řidičů, kteří mají s řízením plné ruce. Když jim dáme systém, který za ně bude řídit řekněme v 99% času a v to zbylém 1% jim bude chtít předat řízení, protože si třeba ve vánici nebude vědět rady, tak oni to už taky nedají. Tím že jim sebereme řízení v 99% času, nebudou vyježdění a jejich schopnost řídit se ještě prohloubí a ty situace co nezvládne auto nezvládnou ani oni.

Ideální by bylo, kdyby autonomní řízení zvládlo řídit kdykoliv, případně mohlo převzít řízení od člověka, pokud ten to nezvládá. Bohužel ten přístup je spíše obrácený.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Údiv

Igor Němeček,2022-01-29 11:34:43

Ideální by bylo kdyby vše hned fungovalo dle přání. Bohužel tento přístup funguje jen v pohádkách, ve filmech a proto se musí po krůčcích, které jsou lemovány nedůvěrou. Naštěstí ne u všech a proto se za vhodných okolností v těch krůčcích může pokračovat. Výsledek je po 50-ti letech vychvalován, že takto je to správně. A bude se to týkat i autonomních systémů, které jsou dnes na počátku této cesty. S každým dalším příspěvkem jen zdůvodňujete svou nedůvěru v nějaký autonomní systém a právě o této nedůvěře byl můj první příspěvek. Tímto Vám děkuji za spolupráci.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Údiv

Z Z,2022-01-29 20:17:14

Stále tu opakujete nejakú vraj "nedôveru" v autonómny systém a vraj tu "úplne autonómne" autá už už za krátky čas budú.
Takže ak trebárs niekto "ošidí" ochranu súčasného auta, že pôjde aj bez vodiča a ponúkne vám odvoz, že sa na ňom máte odviezť sám z jedného konca mesta na druhý na zadnom sedadle, tak to s "dôverou" využijete?
Bez šoféra vraj fungujú niektoré metrá, tam je však zabezpečená trať, že tam nie je nikto, kto tam nepatrí.
Prečo ešte nefungujú "plne autonómne" vlaky idúce cez voľnú krajinu?
Veď taký systém musí byť voči autu maličkosť, keďže vlak môže ísť len po koľajach, má automaticky prednosť a pod.
Nejaké "plne automatické" autá sú možné za špeciálnych okolností, napríklad, kde nie sú ľudia, zvieratá.
Alebo ak budú pracovníci v nejakej výrobe zaškolení, že majú byť voči taký autám v strehu a keď ich zrazí, bude to ich vina.
"Plne autonómne autá" idúce cez mesto a krajinu medzi ľudmi, zvieratami, policajtmi, cestármi, s často chybným značením, je niečo výrazne iné než špeciálne použitia "autonómnych systémov".

Odpovědět


Re: Re: Údiv

Igor Němeček,2022-01-28 16:39:54

V podstatě jste si sám odpověděl. Nad robotickou operací se nepozastavíte, ale u autonomního řízení zmíníte nedotaženost. To je přesně ta nedůvěra. Ani ta robotická operace není v produkční podobě, operují se čuníci, operatér je zatím stále rozhodující element a sám zhodnotí, jestli pustí stroj dál. Stejně jako se to děje třeba v tom autonomním řízení. Taky jsem nenarazil na lidi, co by protestovali proti robotickému vysavači, jenže ten je v podstatě jen hračkou. Když se ale už takto zásadně v těle šťourá stroj, to už je jiný level. Žádný investor nedá peníze do vývoje produktu, kde nebudou vidět průběžné a tedy i limitované výsledky. I první lidský pacient bude operován pod bedlivým dozorem člověka a to rozhodně nebude považováno za produkční fázi. Jak bude zkušeností přibývat, role lékaře při operaci bude klesat a jednoho dne bude nulová, tak jak jsem to kdysi četl v nějakém sci-fi od Clarka.

Odpovědět


Re: Re: Re: Údiv

Vojtěch Kocián,2022-01-28 16:52:57

Hodně jde o zkušenost a masové nasazení. Píšete "Když se ale už takto zásadně v těle šťourá stroj, to už je jiný level." Oproti robotickému vysavači určitě, ale ani s implantovanými kardiostimulátory a defibrilátory nikdo velký problém nemá. Přitom to jsou přístroje, které mohou člověka při závažnější chybě zabít několika různými způsoby. Podobně přístroje dávkující léky a udržující životní funkce na ARO nebo na operačním sále.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Údiv

Igor Němeček,2022-01-28 19:03:22

Nepovažuji za relevantní porovnávat přijímání aktuálního kardiostimulátoru, který má za sebou přes 50 let vývoje, s přijímáním technologických novinek. Možná jste tu dobu zažil, že víte jak byl přijímán, ale spíše to tak není. Samozřejmě, že dnes je to běžná věc a za 50 let bude stejně tak běžná robotická operace a autonomní řízení.

Odpovědět


Re: Re: Re: Údiv

Jan Přibyl,2022-01-28 22:14:23

Myslím že neodpověděl, protože s vámi nesouhlasím.

Jak jsem psal výše, některé operace dělají už delší dobu téměř jen stroje.
Například laserové refrakční operace očí. Tam už dělá doktor minimum. Prakticky jen zafixuje víčka a kape do očí. Postup operace předem vypočte počítač, zaměří si oko, přisaje k němu ve vhodný okamžik laser, seřízne epitel, provede operaci... Když pominu fakt, že lékař mačká start, tak ze zákroku samotného má pak už jen na starost na konci usadit odklopený epitel zpátky a nasadit ochranou kontaktní čočku.

Z podstaty věci to člověk ani dělat nemůže. Jsou to tisíce pulzů laseru během pár vteřin, které ablací upraví mohutnost rohovky podle 3D mapy a to na pohybujícím se oku.

Ono záleží, jak si tu autonomitu definujeme. Pokud bychom trvali na tom, že pokud u toho dohlíží člověk co má zasáhnout a který mačká start, tak to není autonomita, tak pak zatím jako lidstvo žádný plně autonomní systém asi nemáme.

Autonomní řízení zatím v produkci není. Není to zřejmě ještě nikde právně upraveno a žádná automobilka neprodává systém o kterém by tvrdila, že je plně autonomní.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Údiv

Igor Němeček,2022-01-28 23:16:01

Je třeba srovnávat srovnatelné. Nelze srovnávat přijímání technologie, která má za sebou 30 let a která má za sebou jen pár let. Psal jsem o obecné nedůvěře pod článek o robotické operaci a sám jste uvedl dva relevantní příklady. U jednoho jste projevil nedůvěru z důvodu morálněetického, u druhého z důvodu předprodukční fáze. Byla to vaše volba, který příklad uvedete a k autonomnímu řízení jste přihodil zbraň. To mě napadá spousta dalších oborů, např. genetika je vděčné téma.
Já se naopak setkávám s takovou nedůvěrou běžně a často slyším, že "to nikdy nebude".

Odpovědět

Pokrok v medicíně prospívá

Pavel Trávník,2022-01-28 09:37:59

Profesora Semma pamatuji. Byli jsme spolu s prof. Pilkou někdy v 80. létech na jeho přednášce o laparoskopických operacích. Většina publika vrtěla hlavami a bylo slyšet hlasy, že se jedná o hokus pokus a že se to neujme. Nás to hned zaujalo a věřili jsme, že to bude brzo běžná praxe a to se také stalo. Pokud jde o semiautonomní robotické operace, jako je ta v článku, dovedu si představit, že v nejbližších létech se uplatní zejména právě při šití dutých orgánů, případně cév. A dál uvidíme ...

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace