Robô de Inteligência Artificial realiza a primeira cirurgia sem ajuda humana da história

Um robô de inteligência artificial realizou a primeira cirurgia sem ajuda humana da história. A máquina foi treinada com vídeos de cirurgias e realizou uma remoção da vesícula biliar respondendo aos comandos de voz da equipe — como um cirurgião iniciante trabalhando com um mentor. A cirurgia foi realizada na universidade Johns Hopkins, e as descobertas foram publicadas hoje na Science Robotics no dia 7 de julho.

Segundo os autores da publicação, o robô cirúrgico hierárquico transformador (Hierarchical surgical robot transformer, SRT-H), criado pelo especialista em robótica médica Axel Krieger, teve um desempenho impecável durante os testes realizados antes da operação. Os testes envolveram cenários inesperados típicos de emergências médicas reais.

O trabalho foi financiado pelo governo dos EUA e representa um avanço transformador na robótica cirúrgica, segundo autores do estudo. À revista Hub, da John Hopkins University, Axel Krieger afirmou: “Esse avanço nos leva de robôs que podem executar tarefas específicas para robôs que realmente entendem os procedimentos cirúrgicos. Esta é uma distinção crucial que nos aproxima significativamente de sistemas cirúrgicos autônomos clinicamente viáveis, capazes de funcionar na realidade confusa e imprevisível do atendimento real ao paciente.”

Em 2022, o Robô autônomo de tecido inteligente (STAR), de Axel Krieger, realizou a primeira cirurgia robótica autônoma em um animal vivo — uma cirurgia laparoscópica em um porco. Mas esse robô exigiu tecido especialmente marcado, operou em um ambiente altamente controlado e seguiu um plano cirúrgico rígido e pré-determinado. Krieger disse que foi como ensinar um robô a dirigir por uma rota cuidadosamente mapeada.

Mas seu novo sistema, diz ele, “é como ensinar um robô a navegar em qualquer estrada, em qualquer condição, respondendo de forma inteligente a tudo o que encontrar”. O SRT-H, realmente realiza cirurgias, adaptando-se às características anatômicas individuais em tempo real, tomando decisões em tempo real e se autocorrigindo quando as coisas não saem como esperado.

Construído com a mesma arquitetura de aprendizado de máquina que alimenta o ChatGPT, o SRT-H também é interativo, capaz de responder a comandos de voz (“pegue a vesícula biliar”) e correções (“mova o braço esquerdo um pouco para a esquerda”). O robô aprende com esse feedback.

“Este trabalho representa um grande avanço em relação aos esforços anteriores, pois aborda algumas das barreiras fundamentais à implantação de robôs cirúrgicos autônomos no mundo real”, disse o autor principal, Ji Woong “Brian” Kim, ex-pesquisador de pós-doutorado na Johns Hopkins e agora na Universidade Stanford. “Nosso trabalho mostra que modelos de IA podem ser confiáveis ​​o suficiente para a autonomia cirúrgica — algo que antes parecia distante, mas agora é comprovadamente viável.”

No ano passado, a equipe de Krieger usou o sistema para treinar um robô a realizar três tarefas cirúrgicas fundamentais: manipular uma agulha, levantar tecido corporal e suturar. Essas tarefas levavam apenas alguns segundos cada. O procedimento de remoção da vesícula biliar é muito mais complexo, uma sequência de 17 tarefas com duração de alguns minutos. O robô precisava identificar artérias e capturá-las com precisão, cortar e suturar partes.

O SRT-H aprendeu a realizar o trabalho da vesícula biliar assistindo a vídeos de cirurgiões da Johns Hopkins realizando o procedimento em corpos de porcos. A equipe reforçou o treinamento visual com legendas descrevendo as tarefas. Após assistir aos vídeos, o robô realizou a cirurgia com 100% de precisão.

Embora o robô tenha levado mais tempo para realizar o trabalho do que um cirurgião humano, os resultados foram comparáveis ​​aos de um cirurgião especialista. “Assim como os residentes cirúrgicos frequentemente dominam diferentes partes de uma operação em ritmos diferentes, este trabalho ilustra a promessa de desenvolver sistemas robóticos autônomos de maneira igualmente modular e progressiva”, afirma o cirurgião Jeff Jopling, da Johns Hopkins, coautor.

O robô teve um desempenho impecável em condições anatômicas não uniformes e durante desvios inesperados — como quando os pesquisadores alteraram a posição inicial do robô e adicionaram corantes semelhantes a sangue que alteraram a aparência da vesícula biliar e dos tecidos circundantes.

“Para mim, isso realmente mostra que é possível realizar procedimentos cirúrgicos complexos de forma autônoma”, disse Krieger à revista Hub. “Esta é uma prova de conceito de que é possível e que esta estrutura de aprendizado por imitação pode automatizar procedimentos tão complexos com um alto grau de robustez.” Em seguida, a equipe afirma que gostaria de treinar e testar o sistema em mais tipos de cirurgias e expandir suas capacidades para realizar uma cirurgia completamente autônoma.