Il robot è stato in grado di cucire sei punti da solo – e questo è un insegnamento per la robotica nel suo complesso.
Un robot chirurgico addestrato dall’intelligenza artificiale in grado di eseguire da solo alcuni punti di sutura è un piccolo passo avanti verso sistemi in grado di aiutare i chirurghi in compiti così ripetitivi.
Un video girato dai ricercatori dell’Università della California, Berkeley, mostra il robot a due braccia che completa sei punti di fila su una semplice ferita in finta pelle, passando l’ago attraverso il tessuto e da un braccio robotico all’altro mantenendo la tensione sul filo.
Sebbene oggi molti medici si avvalgano dell’aiuto di robot per interventi che vanno dalla riparazione di ernie ai bypass coronarici, questi vengono utilizzati per assistere i chirurghi, non per sostituirli. Questa nuova ricerca segna un progresso verso robot in grado di operare in modo più autonomo in compiti molto intricati e complicati come la sutura. Le lezioni apprese durante il suo sviluppo potrebbero essere utili anche in altri campi della robotica.
“Dal punto di vista della robotica, si tratta di un compito di manipolazione davvero impegnativo”, afferma Ken Goldberg, ricercatore dell’UC Berkeley e direttore del laboratorio che ha lavorato al robot.
Uno dei problemi è che gli oggetti lucidi o riflettenti, come gli aghi, possono disturbare i sensori di immagine dei robot. Inoltre, i computer hanno difficoltà a modellare la reazione degli oggetti “deformabili”, come la pelle e il filo, quando vengono punti. A differenza del trasferimento di un ago da una mano umana a un’altra, lo spostamento di un ago tra braccia robotiche è un’immensa sfida di destrezza.
Il robot utilizza una coppia di telecamere per osservare l’ambiente circostante. Poi, dopo essere stato addestrato con una rete neurale, è in grado di identificare la posizione dell’ago e di utilizzare un controller di movimento per pianificare tutti e sei i movimenti necessari per realizzare un punto.
Anche se siamo lontani dal vedere questo tipo di robot utilizzati in sala operatoria per ricucire ferite e organi da soli, l’obiettivo di automatizzare parte del processo di sutura ha un grande potenziale medico, afferma Danyal Fer, medico e ricercatore del progetto.
“C’è molto lavoro in un intervento chirurgico”, dice Fer, “e spesso la sutura è l’ultimo compito da svolgere”. Ciò significa che i medici hanno maggiori probabilità di essere affaticati quando suturano, e se non chiudono la ferita in modo corretto, ciò può significare un tempo di guarigione più lungo e una serie di altre complicazioni. Poiché la sutura è anche un’attività piuttosto ripetitiva, Goldberg e Fer l’hanno considerata un buon candidato per l’automazione. “Possiamo dimostrare che otteniamo effettivamente risultati migliori per i pazienti?”. Dice Goldberg. “È comodo per il medico, sì, ma soprattutto, questo porta a suture migliori, a una guarigione più rapida e a meno cicatrici?”.
Si tratta di una questione aperta, poiché il successo del robot comporta dei limiti. La macchina ha realizzato un record di sei punti di sutura completi prima dell’intervento umano, ma è riuscita a completarne solo una media di circa tre nel corso delle prove. La ferita di prova era limitata a due dimensioni, a differenza di una ferita su una parte arrotondata del corpo come il gomito o la nocca. Inoltre, il robot è stato testato solo su “fantasmi”, una sorta di pelle finta usata in ambito medico, e non su tessuti di organi o pelle di animali.
Axel Krieger, un ricercatore della Johns Hopkins University che non ha partecipato allo studio, afferma che il robot ha fatto progressi impressionanti, soprattutto nella sua capacità di trovare e afferrare l’ago e trasferirlo tra le braccia.
“È come trovare un ago in un pagliaio”, dice Krieger. “È un compito molto difficile e sono molto colpito da quanto sono riusciti a fare”.
Il laboratorio di Krieger è leader nella sutura robotica, anche se con un approccio diverso. Mentre i ricercatori di Berkeley hanno lavorato con il da Vinci Research Kit, un sistema robotico condiviso utilizzato per gli interventi laparoscopici in una lunga lista di sale operatorie, il laboratorio di Krieger ha costruito un proprio sistema, chiamato Smart Tissue Autonomous Robot (STAR).
In un documento del 2022, STAR ha dimostrato di essere in grado di mettere punti di sutura nell’intestino di un maiale. Questo risultato è stato notevole perché i robot hanno difficoltà a distinguere i colori all’interno di un campione di tessuto animale e di sangue. Ma il sistema STAR ha anche beneficiato di una tecnologia unica, come i sensori a infrarossi posizionati nel tessuto che hanno aiutato il robot a decidere dove andare e un meccanismo di sutura appositamente costruito per lanciare i punti. Il robot di Berkeley è stato invece progettato per suturare a mano, utilizzando il sistema da Vinci, meno specializzato.
Entrambi i ricercatori hanno una lunga lista di sfide che intendono sottoporre ai loro robot chirurghi in futuro. Krieger vuole rendere il robot più facile da usare per i chirurghi (le sue operazioni sono attualmente nascoste dietro un muro di codice) e addestrarlo a gestire suture molto più piccole.
Goldberg vuole che il robot del suo laboratorio riesca a ricucire ferite più complicate e a completare le operazioni di sutura in modo più rapido e accurato. Presto il laboratorio passerà dai test su imitazioni di pelle a quelli su pelle animale. È preferibile il pollo. “La cosa bella è che basta uscire e comprare del pollo al supermercato”, dice. “Non c’è bisogno di approvazione”.
