Fortschritte in der autonomen Chirurgie: KI-gesteuerter Roboter entfernt Gallenblasen

Autonome Chirurgie: KI-gesteuerter Roboter entfernt Gallenblasen

Ein Team von Forschenden der Johns Hopkins University hat einen Meilenstein in der robotergestützten Chirurgie erreicht. Sie entwickelten ein KI-System, das einen Operationsroboter steuert und Gallenblasen selbstständig entfernen kann. In Laborversuchen entfernte das System, genannt „Smart Tissue Autonomous Robot - Hierarchy“ (STAR-H), erfolgreich Gallenblasen an entnommenen Schweineorganen. Dieser Erfolg könnte die Zukunft der Chirurgie grundlegend verändern.

Von Videotraining zur autonomen Operation

Das STAR-H-System basiert auf dem Da Vinci Research Kit, einer für Forschungszwecke verfügbaren Version des Da-Vinci-Operationsroboters. Die Forscher trainierten die KI des Systems mit über 17 Stunden an Videomaterial von Gallenblasenoperationen. Diese Videos zeigten Chirurgen, die die Operationsschritte mit dem Roboter demonstrierten. Das Videomaterial umfasste nahezu 16.000 Einzelbewegungen und wurde mit beschreibenden Untertiteln versehen. Um ausreichend Trainingsdaten zu generieren, verwendeten die Chirurgen wiederverwendbare Klammern und simulierten die Schnitte.

Die KI des Systems besteht aus zwei Komponenten. Die erste Komponente analysiert die Videoaufnahmen und übersetzt sie in verbale Anweisungen. Die zweite Komponente übersetzt diese Anweisungen in dreidimensionale Bewegungspfade für die chirurgischen Instrumente des Roboters. In den anschließenden Tests an acht Schweine-Gallenblasen führte der Roboter die Operation selbstständig durch. Dabei musste er die anatomischen Strukturen erkennen, Klammern platzieren und Schnitte setzen.

Selbstkorrektur und menschliche Unterstützung

Während der Operationen korrigierte sich der Roboter im Durchschnitt sechsmal pro Eingriff selbstständig. Er erkannte beispielsweise, wenn die Gallenblasenarterie aus dem Griff gerutscht war und griff sie erneut. Obwohl der Roboter einen hohen Grad an Autonomie erreichte, benötigte er noch menschliche Unterstützung. So konnte er beispielsweise keine neuen Klammern selbstständig nachladen. Er stoppte jedoch automatisch und signalisierte den Bedarf.

Ein Blick in die Zukunft der Chirurgie

Der erfolgreiche Einsatz des STAR-H-Systems ist ein bedeutender Fortschritt in der Entwicklung autonomer chirurgischer Roboter. Zukünftig könnten solche Systeme Chirurgen bei komplexen Eingriffen unterstützen und die Präzision und Sicherheit von Operationen erhöhen. Die Forscher planen als nächstes, das System an lebenden Tieren zu testen. Dabei stellen die atmungsbedingten Gewebebewegungen und Blutungen neue Herausforderungen dar.

Die Entwicklung autonomer chirurgischer Roboter wirft auch ethische und gesellschaftliche Fragen auf. Die Diskussion über die Rolle von KI im Operationssaal und die Verantwortung von Mensch und Maschine wird in den kommenden Jahren an Bedeutung gewinnen.

Bibliographie:

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9. www.techzeitgeist.de/roboter-chirurgie-durchbruch-bei-gallenblasen-ops-mit-ki/