Новости
Создан первый медицинский робот, самостоятельно ориентирующийся внутри тела

Создан первый медицинский робот, самостоятельно ориентирующийся внутри тела

Создан первый медицинский робот, самостоятельно ориентирующийся внутри тела Инженеры продемонстрировали первого робота, который перемещается в живом организме без помощи человека. Искусственный интеллект позволил устройству точно и быстро отыскать дорогу вдоль стенок бьющегося сердца.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Science Robotics группой во главе с Пьером Дюпоном (Pierre Dupont) из Бостонской детской больницы.

В медицине давно применяются зонды, которые погружаются в человеческое тело через небольшой разрез и движутся к внутренним органам. Однако до сих пор все они управлялись оператором-хирургом.

Система автономного управления такой техникой могла бы взять на себя те же функции, что и автопилот в авиации. Если компьютер самостоятельно выполняет рутинные операции, человек может сохранить все свои силы для более сложных ситуаций. От врача, как и от лётчика, зависят человеческие жизни, и очень важно, чтобы он как можно меньше уставал. Новая разработка поможет приблизиться к ситуации, когда у каждого хирурга будет электронный помощник.

Чтобы продемонстрировать потенциал своего детища, авторы выбрали весьма сложную медицинскую процедуру: устранение паравалькулярной утечки аортального клапана.

Поясним, что в норме этот клапан не даёт вытолкнутой сердцем крови стечь из аорты обратно в левый желудочек. Однако, когда естественный клапан заменяется протезом, тот иногда подтекает. Это и называется паравалькулярной утечкой. С такой проблемой, чреватой серьёзными последствиями, сталкиваются от 5 до 17% всех пациентов с механическими клапанами (не только аортальными). В данном случае задачей зонда было самостоятельно подобраться к проблемной точке клапана. Далее хирург брал управление на себя и проводил операцию.

Идею навигационной системы инженеры позаимствовали у усиков насекомых и вибрисс ("усов") млекопитающих. У животных это органы осязания, позволяющие им ориентироваться в пространстве. Известно, например, что благодаря вибриссам кошка выходит из лабиринта даже с завязанными глазами.

Правда, робот пользовался не осязанием, а зрением. Он нёс на наконечнике крошечную камеру, снимающую только его непосредственное окружение (и в этом принципе "знать лишь о том, чего касаешься" проявлялось сходство с осязанием). Искусственный интеллект обрабатывал изображения и решал, к чему прикоснулся наконечник – к потоку крови, стенке сердца или клапану.

Кроме того, устройство было оснащено датчиком давления. Он не только помогал ориентироваться, но и "предостерегал" робота от излишне сильного давления на стенку сердца, которое могло бы её повредить.

Испытания проводились на функционирующем сердце свиньи. Проникнув внутрь сердца через прокол в его нижней части, устройство самостоятельно нашло дорогу вдоль стенки левого желудочка и вокруг протекающего клапана, оказавшись точно у места утечки. Роботу понадобилось на это лишь немного больше времени, чем опытному хирургу.

"[Количество] времени, [необходимого для] ориентирования, было статистически эквивалентно для обоих (робота и врача – прим. ред.). Что, на наш взгляд, впечатляет, учитывая, что вы находитесь в наполненном кровью бьющемся сердце и пытаетесь достичь цели миллиметрового масштаба на конкретном клапане", – говорит Дюпон.

По словам учёного, у технологии есть ещё одно достоинство. Собственное компьютерное зрение зонда может устранить необходимость в потенциально вредном для здоровья рентгеновском просвечивании, которое обычно используется для таких операций.

Иллюстрация Fagogenis et al., Sci. Robot. 4, eaaw1977 (2019)


Оригинальный материал: nauka.vesti.ru / 25.04.2019