Телеуправляемый андроид Unitree G1 прооперировал свиней

Американские хирурги впервые в мире провели операцию с помощью телеуправляемого человекоподобного робота Unitree G1 и обычных хирургических инструментов. В рамках доклинических испытаний два робота и хирург в качестве ассистента лапароскопически удалили желчные пузыри двум свиньям. Отчет об эксперименте опубликован в журнале Nature.

Современные телехирургические системы, такие как da Vinci, позволяют выполнять минимально инвазивные сложные операции. Однако они занимают много места, требуют специальной операционной и подготовленного персонала, а их стоимость превышает миллион долларов. В то же время во многих странах наблюдается дефицит квалифицированных кадров, из-за чего потребность в массовых и недорогих удаленных хирургических системах, которые могут работать в обычных операционных и с базовым набором хирургических инструментов, становится все более острой. Потенциально такую возможность могут дать постоянно совершенствующиеся коммерческие андроиды.

За последние несколько лет человекоподобные роботы значительно преуспели в использовании различных предметов и работе в повседневной обстановке. Кинематика их верхних конечностей потенциально позволяет им свободно пользоваться хирургическими инструментами. Однако остается неясным, насколько современные человекоподобные роботы общего назначения соответствуют требованиям точности и безопасности хирургических процедур.

Чтобы проверить это, команда ученых под руководством Зекайа Ляна (Zekai Liang) из Калифорнийского университета в Сан-Диего оценила возможности андроида Unitree G1 для выполнения лапароскопических операций в контролируемом лабораторном эксперименте. Кинематика верхних конечностей робота позволяет не только совершать достаточные для лапароскопических операций движения, но и точно управлять ручными инструментами. Задержка между движением руки оператора и движением конечного исполнительного органа робота составила около (задержка в контуре управления — 24 миллисекунды, время вычисления обратной кинематики — 11 миллисекунд на цикл).

При лабораторной проверке точности движений, в которой нужно было перемещать резиновое кольцо и другие предметы, оказалось, что система da Vinci обеспечивает самое быстрое выполнение задачи и наименьшую ошибку, в то время как робот Unitree G1 демонстрирует среднюю точность, и ему требуется больше времени для выполнения задачи. Примечательно, что опытные хирурги совершали меньше ошибок при использовании андроида, однако скорость выполнения задачи была выше в группе da Vinci. В целом, эти результаты свидетельствовали о высокой производительности при использовании андроида и о необходимости дальнейших разработок для достижения более гибкого и точного управления.

Затем ученые провели два лапароскопических удаления желчного пузыря на живых свиньях. Процедуры проводились в соответствии со стандартным рабочим процессом лапароскопии с участием одного хирурга за пультом и одного ассистента у операционного стола, который управлял камерой, отводом тканей и настройкой инструментов (частично эти функции выполнял второй робот). Ученые количественно оценили точность управления системой, которая выражалась во времени различных этапов операции, как высокую. Однако значимым недостатком робота стали длительные (более трех минут) паузы, которые требовались для перемещения робота, его повторной калибровки или изменения положения рук относительно троакаров.

Обе операции прошли успешно (во время второй произошло незначительное выделение желчи и кровотечение, которые устранили с помощью аспирации и электрокоагуляции). Ни в одной из них не потребовалось перехода на традиционную лапароскопию или более широкий доступ. Опрос хирургов показал, что система была умеренно эффективна для решения основных оперативных задач. Однако ограничения в объеме движений и силе требуют частой смены положения и калибровки и повышенной бдительности со стороны хирурга. Среди сильных сторон системы врачи выделили компактность, интуитивно понятный интерфейс консоли и эффективное сопряжение с удаленным манипулятором.

По мнению ученых, этот опыт показывает принципиальную возможность использования человекоподобных роботов для проведения хирургических операций. Их дешевизна и компактность могут способствовать значительному распространению телехирургии в местах с острым недостатком кадров. Однако для внедрения этих систем в практику потребуются доработки кинематики верхней части робота для беспрерывного проведения хирургических манипуляций.

Ранее мы рассказывали, что Unitree G1 научили совершать кувырки через барьер и кататься на скейтборде. Многие рутинные задачи в скором времени тоже могут отойти роботам. Возможно, каждый человек научится создавать андроида под себя. В нашем тесте «Какой робот у вас получится?» можно узнать, каким будет ваше неповторимый андроид.