пресс-центр

Автономная роботизированная хирургия становится реальностью благодаря GPU

NVIDIA Blog NVIDIA Blog
NVIDIA Blog https://blogs.nvidia.com/blog/2016/06/17/autonomous-robotic-surgery/

 

Автономная роботизированная хирургия становится реальностью благодаря GPU

 

Когда человеку предстоит операция, он хочет попасть к искусному хирургу с большим опытом и твердой рукой. Или возможно просто к хорошему роботу.

Исследователи из Национального детского медицинского центра (CNMC) в Вашингтоне работают над осуществлением этой идеи, привлекая автономного робота для операций на мягких тканях.

Руководящая «рука»

Роботизированная хирургия берет свое начало в середине 1980 годов, когда команда из Университета Британской Колумбии разработала робота, способного ассистировать в ортопедических операциях.

Спустя три десятка лет мы все еще далеки от создания роботов, которые могут выполнять более сложные операции без присутствия хирурга. Однако последние достижения, ставшие возможными благодаря GPU, могут сделать хирургические вмешательства более безопасными, доступными и менее дорогостоящими.

«Наша цель была не убрать хирургов из уравнения, а предоставить им решение на основе искусственного интеллекта, которое расширит их возможности», - сообщил Питер Ким (Peter Kim), главный хирург CNMC и ведущий исследователь проекта.

Даже когда современные роботы выполняют относительно простые процедуры с мягкими тканями, хирурги управляют каждым их движением. А это значит, что робот имеет те же ограничения, что и управляющий им хирург. Команда Кима вышла на совершенно новый уровень, разработав робота, способного автономно выполнять более сложные операции.

Роботизированная хирургия с субмиллиметровой точностью

Занимаясь разработкой своего робота (Smart Tissue Autonomous Robot), Ким и его команда использовали самые современные технологии, включая NVIDIA GeForce GTX TITAN GPU. STAR - устройство, оснащенное механической рукой, которое использует 3D камеру, машинное зрение в ближнем диапазоне инфракрасных волн и биомаркеры, необходимые, чтобы ориентироваться в расположении оперируемых тканей с субмиллиметровой точностью.

Исследователи также оснастили робота лапароскопическими инструментами для наложения швов, благодаря чему STAR может «чувствовать» давление, оказываемое на ткани. Кроме того, они запрограммировали робота таким образом, чтобы тот «знал», как хирурги выполняют самые сложные хирургические задачи.

Описание проделанной учеными работы было недавно опубликовано в журнале Science Translational Medicine.

Чтобы протестировать способности STAR, Ким, который также является профессором хирургии в Школе медицины при Университете Джорджа Вашингтона, решил провести процедуру наложения кишечного анастомоза (соединение элементов кишечника) свинье.

Команда выбрала именно эту операцию, так как это частое, но довольно сложное оперативное вмешательство. В США каждый год проводится более миллиона подобных операций, и ни одна из них не выполнялась машиной без непосредственного человеческого контроля. По своему характеру операция напоминает ремонт садового шланга: необходимо плотно сшить ткани с равными промежутками между швами, чтобы не было протечки.

Выдающийся STAR

STAR не только успешно выполнил первую полностью автономную операцию по наложению анастомоза. Его движения были настолько точными, что он сделал все лучше, чем опытные хирурги.

«Удивляет, что для выполнения подобных манипуляций роботу не требуется сложный искусственный интеллект», - заявил Ким.




GPU играют значительную роль в работе STAR. Они используются для ускорения обработки данных, полученных с камеры, фиксирующей свечение расставленных биомаркеров. Это позволяет STAR ориентироваться и наблюдать за оперируемыми тканями в реальном времени.

Ким уверен, что STAR в конечном счете станет хирургическим роботом, обладающим достаточной способностью к восприятию и интеллектом, которые необходимы для выполнения любых операций. Особенно учитывая все данные, закладываемые в интеллект STAR, а также применяемые современные вычислительные технологии, такие как параллельная обработка данных.

«Как и в случае с беспилотными автомобилями, мы начинаем с круиз-контроля, самостоятельной парковки, автоматических остановок и, в конце концов, переходим к полностью автономной работе, - сказал Ким. - Цель беспилотного вождения - спасать жизни и предотвращать несчастные случаи. Наше стремление развивать хирургию с применением технологий искусственного интеллекта, в том числе автономных роботов, имеет те же мотивы».

Фотографии предоставлены Институтом Шейха Заеда при Национальном детском медицинском центре.