Роботизированная хирургия – инновационное направление, способное качественно изменить операционное лечение многих заболеваний. Роботы-хирурги снижают тремор рук и повышают точность движений хирурга, позволяют увидеть место операции с увеличением, минимизируют кровопотери и послеоперационные осложнения. Уже сейчас роботизированные хирургические комплексы, такие как Да Винчи, Senhance и Toumai, предоставляют хирургам значительную помощь, а в будущем, усиленные ИИ-инструментами, они могут стать полноценными ассистентами или даже проводить рутинные операции без участия человека. Рассмотрим, что, по мнению российских ученых, ждет отрасль в ближайшей перспективе.
Содержание:
- Направления развития роботохирургии: точки роста
- Перспективы внедрения роботохирургии в повсеместную практику
- Роботы в хирургии: юридические сложности
- Заключение
Направления развития роботохирургии: точки роста
Специалисты отмечают, что роботизированная хирургия открывает огромные возможности, способные изменить опыт как хирурга, так и пациента.[3] Развитие и прогресс роботов-хирургов связаны с несколькими направлениями, в числе которых – развитие тактильной чувствительности и обратной связи, внедрение более точных и эффективных инструментов на основе искусственного интеллекта, цифровизация и телемедицина.
Разработчики Senhance характеризуют направление развития системы как создание полноценной цифровой интервенционной платформы с распознаванием образов и искусственным интеллектом.[1] И этот принцип можно отнести ко всем современным роботизированным хирургическим комплексам. Их усложнение и усовершенствование должны предоставить врачам намного большие возможности для проведения точных и безопасных операций.
Сбор данных и оценка эффективности хирургического вмешательства, а также внедрение методов глубокого машинного обучения в области компьютерного зрения помогут хирургу интерпретировать анатомию. Системы смогут отслеживать движения хирурга, анатомические данные пациента и сопоставлять их с результатами операций для раннего предупреждения о возможных осложнениях. Уже сейчас идет сбор данных о перфузии тканей, которые помогают выбрать подходящее место для анастомоза. Молекулярные маркеры определяют границы резекции, а интеллектуальные степлеры автоматически останавливают процесс сшивания, чтобы обеспечить адекватную компрессию или посоветовать лучший выбор высоты скобок.[1]
Роботизированные сложные системы основаны на рекуррентных сверточных нейронных сетях, которые постоянно обучаются и обновляются при каждом запуске основного продукта и становятся все более эффективными. А более совершенные системы на основе дифференциального программирования, будут собирать структурированные и неструктурированные данные в режиме реального времени из различных источников, включая электронные медицинские карты, системы мониторинга анестезии, видеоизображения и данные хирурга[1], что позволит хирургам принимать более взвешенные и оправданные решения при планировании и проведении операций, избегая технических трудностей и выбирая оптимальную хирургическую тактику.[4]
Применение искусственного интеллекта во время операции должно позволить хирургу получать данные о критически важных анатомических структурах или об угрозе осложнений, что превратит хирургического робота в полноценного цифрового хирургического ассистента, повышающего пространственно-визуальную осведомленность хирурга.[4]
Развитие технологий тактильной обратной связи также является важной частью развития роботохирургии, поскольку более совершенные механизмы осязательной чувствительности обеспечивают большую точность и безопасность операций. Также ученые работают над адаптивными алгоритмами, способными снизить дрожь рук хирурга и автоматически стабилизировать положение инструментов. Более того, есть мнения о возможности создания в будущем полуавтономных хирургических роботов, способных выполнять рутинные подзадачи (например, наложение швов или управление камерой) под наблюдением хирурга, а в отдаленном будущем — возможно, и отдельные этапы операций в полностью автономном режиме.[4]
Но в ближайшем будущем ведущая роль хирурга в робот-ассистированных операциях сохранится и он получит постоянную поддержку ИИ: интеллектуальные подсказки, предупреждения и технические усиления и т. д.[4]
Важным направлением является развитие телероботической хирургии, которая должна позволить удаленно проводить операции с помощью роботохирургических инструментов. Еще на заре разработки роботов-хирургов военные США ставили перед их создателями эту задачу с целью помощи раненым на поле боя. Сейчас же телемедицина перешла в разряд наиболее перспективных направлений развития медицины в целом и робот-ассистированной хирургии в частности.[2]
Примером успешного применения телероботической хирургии может служить случай удаления почечной кисты на расстоянии между Балтимором и Мюнхеном в 2002 году. Также была проведена демонстрация телероботической гастрэктомии на свиных моделях с помощью робота Hinotori. Расстояние между хирургическими центрами составляло около 30 км. Время задержки передачи сигналов составило 125 мс. Однако, несмотря на все возможности телероботической хирургии, перед ней стоит ряд проблем, в числе которых: необходимость в высокоскоростном и надежном интернет-соединении, задержка сигнала, риски киберугроз, правовые вопросы.[2]
Что касается распространения роботохирургии в мире, то здесь наблюдается явная асимметрия: 93% всех роботохирургических систем установлены в Европе, США и Японии, тогда как на все остальное народонаселение Земли приходится всего 7%.[3]
Перспективы внедрения роботохирургии в России
В России вопросы оснащения медицинских учреждений высокотехнологичным роботизированным оборудованием могут решаться в рамках программ «Цифровая экономика», «Здравоохранение», «Борьба с онкологическими заболеваниями» и других. По данным исследователей, за весь период внедрения роботохирургии в стране было проведено около 16 500 операций.[3] На 2020 год в медицинских учреждениях России установлено 33 хирургических робота da Vinci. Операции выполняют 85 оперирующих хирургов.[3]
В статье «Роботохирургия – цифровая технология, спасающая жизни» С. А. Шептунов и соавторы привели вычисления, по которым можно с большой долей вероятности оценить перспективы рынка роботохирургии в России в ближайшем будущем. Основываясь на данных об общем количестве операций за 2018 год и проценте операций, которые можно провести малоинвазивным методом с применением робота-хирурга, и взяв данные о проведенных таким способом операциях за 2019 год, они заключили[3]:
- В 2019 году в России выполнено всего 0,1% от потенциально возможных робот-ассистированных операций (3769 из 3,5 млн);
- На одного робота-хирурга в стране ежедневно приходилось по 0,45 операций;
- Каждый подготовленный хирург (из 85) произвел в среднем за год около 44 операций, или 0,2 операции в день;
- При существующей статистике российский хирург только через 5 лет может «набить руку» и иметь должную квалификацию. (При условии, что среднее количество (экспертно) операций, которые необходимо выполнить для получения квалифицированного опыта и сноровки при работе на хирургическом роботе, ~ 200 операций).
Авторы приходят к выводу, что, несмотря на все преимущества и перспективы робот-ассистированной хирургии, ее внедрение в повсеместную клиническую практику сталкивается с рядом объективных проблем, которые не будут решены к 2030 году. Главные из них: высокая стоимость операции, ограниченный функционал хирургического робота, нехватка квалифицированных врачей, проблемы обучения. Даже в США, согласно аналогичному расчету, к 2030 году освоение роботохирургией рынка страны составит только 26%.[3]
Роботы в хирургии: юридические сложности
Высокая стоимость роботохирургических систем и операций и нехватка опыта врачей – не единственные проблемы, мешающие широкому распространению этого метода лечения. Многие исследователи задаются вопросами:
- Как робот-ассистированные системы будут участвовать в процессе принятия хирургических решений в режиме реального времени?
- Кто должен нести ответственность и возмещать причиненный ущерб, если во время операции с применением робота-хирурга с ИИ причинили вред здоровью пациента или смерть?
- Как определить юридический статус искусственного интеллекта, который в ходе операции фактически ассистирует человеку?
И т. п.
Вопросы эти будут тем острее, чем большее влияние на ход оперативного лечения будет оказывать искусственный интеллект. Российская нормативная регламентация предлагает рассматривать искусственный интеллект как комплекс технологических решений, позволяющий имитировать когнитивные функции человека (включая самообучение и поиск решений без заранее заданного алгоритма) и получать при выполнении конкретных задач результаты, сопоставимые, как минимум, с результатами интеллектуальной деятельности человека.[5] Роботохирургическое оборудование подпадает под действие ГОСТ Р 60.0.0.2-2016 «Национальный стандарт Российской Федерации. Роботы и робототехнические устройства. Классификация» (подгруппа «роботы для проведения хирургических операций»).[5]
Часть участников дискуссии на тему применения роботов-хирургов требует признать их источником повышенной опасности. Другая указывает на невозможность сделать это, поскольку роботизированные хирургические системы не соответствуют трем признакам: а) неподконтрольность человеку сил, движущих источником повышенной опасности; б) высокая вероятность причинения вреда; в) их использование в рамках общественно опасной деятельности.[5]
Роботом управляет медик, и это, казалось бы, позволяет решить вопрос однозначно. Однако в перспективе планируется применение роботизированных хирургических комплексов без участия человека. Такие операции уже проводились на свиных моделях (2022 г., система Smart Tissue Autonomous Robot). Будущая самостоятельность роботов-хирургов заставляет поставить вопрос о юридической ответственности в случае неудачи операции. При этом особую сложность составляет то, что робот не может быть субъектом уголовно-правовых отношений, поскольку субъектом в них может выступать физическое, вменяемое лицо, достигшее возраста уголовной ответственности.[5]
По этому вопросу ведутся горячие споры как в России, так и за рубежом, однако прийти к какому-то решению пока не представляется возможным.
Заключение
Перспективы развития роботохирургии связаны с более широким внедрением в оборудование инструментов на основе искусственного интеллекта, повышением качества обратной связи и искоренением недостатков существующих систем.
Темпы оснащения медицинских учреждений современными роботическими платформами недостаточны, причем 93% роботохирургических систем установлены в Европе, США и Японии.
Главные проблемы внедрения роботохирургии в России и мире: высокая стоимость систем, медленное обучение хирургов до необходимого уровня из-за недостаточного количества проводимых операций, а также неопределенность юридического статуса робота-хирурга.
