En 2004, la Agencia de Proyectos de Investigacion Avanzada de Defensa de los Estados Unidos (DARPA, por sus siglas en ingles) ofrecio un premio de $1 millon para cualquier grupo que pudiera disenar un automovil autonomo que pudiera conducirse a si mismo a traves de 142 millas de terreno accidentado desde Barstow, California, hasta Primm, Nevada. Trece anos despues, el Departamento de Defensa anuncio otro premio, esta vez no para un automovil robot, sino para medicos roboticos autonomos.
Se han encontrado robots en el quirofano desde la decada de 1980 para cosas como mantener las extremidades de un paciente en su lugar, y mas tarde para la cirugia laparoscopica, en la que los cirujanos pueden usar brazos roboticos controlados a distancia para operar el cuerpo humano a traves de pequenos agujeros en lugar de grandes cortes. . Pero en su mayor parte, estos robots han sido, en esencia, solo versiones muy sofisticadas de los bisturies y forceps que los cirujanos han estado usando durante siglos: increiblemente sofisticados, garantizados y capaces de operar con una precision increible, pero aun herramientas en las manos del cirujano.
A pesar de muchos desafios, eso esta cambiando. Hoy, cinco anos despues del anuncio del premio, los ingenieros estan dando pasos hacia la construccion de maquinas independientes que no solo pueden cortar o suturar, sino tambien planificar esos cortes, improvisar y adaptar. Los investigadores estan mejorando la capacidad de las maquinas para navegar por las complejidades del cuerpo humano y coordinarse con medicos humanos. Pero el cirujano robotico verdaderamente autonomo que los militares pueden imaginar, al igual que los autos sin conductor, aun puede estar muy lejos. Y su mayor desafio puede no ser tecnologico, sino convencer a la gente de que esta bien usarlos.
Navegando por la imprevisibilidad
Al igual que los conductores, los cirujanos deben aprender a navegar en sus entornos especificos, algo que en principio parece facil pero que es infinitamente complicado en el mundo real. Las carreteras de la vida real tienen trafico, equipos de construccion, peatones: todas las cosas que no necesariamente aparecen en Google Maps y que el automovil debe aprender a evitar.
Del mismo modo, mientras que un cuerpo humano es generalmente como otro, las peliculas para ninos tienen razon: todos somos especiales por dentro. El tamano y la forma precisos de los organos, la presencia de tejido cicatricial y la ubicacion de los nervios o vasos sanguineos a menudo difieren de una persona a otra.
“Hay tanta variacion en los pacientes individuales”, dice Barbara Goff, oncologa ginecologa y cirujana en jefe del Centro Medico de la Universidad de Washington en Seattle. “Creo que eso podria ser un desafio”. Ella ha estado usando robots quirurgicos laparoscopicos, del tipo que no se mueven solos pero traducen los movimientos del cirujano, durante mas de una decada.
El hecho de que los cuerpos se muevan plantea una complejidad adicional. Algunos robots ya muestran cierta autonomia, siendo uno de los ejemplos clasicos un dispositivo con el nombre (quizas un poco en la nariz) ROBODOC, que se puede usar en cirugia de cadera para afeitar el hueso alrededor de la nariz. cavidad de la cadera. Pero es relativamente facil trabajar con el hueso y, una vez fijado en su lugar, no se mueve mucho. “Los huesos no se doblan”, dice Aleks Attanasio, un especialista en investigacion ahora en Konica Minolta que escribio sobre robots en cirugia para la Revision anual de control, robotica y sistemas autonomos de 2021 . “Y si lo hacen, hay un problema mayor”.
Desafortunadamente, el resto del cuerpo no es tan facil de bloquear en su lugar. Los musculos se contraen, los estomagos gorgotean, los cerebros se sacuden y los pulmones se expanden y contraen, por ejemplo, incluso antes de que un cirujano entre y comience a mover cosas. Y mientras que un cirujano humano obviamente puede ver y sentir lo que esta haciendo, ¿como podria saber un robot si su bisturi esta en el lugar correcto o si los tejidos se han movido?
Una de las opciones mas prometedoras para situaciones tan dinamicas combina el uso de camaras y un sofisticado software de seguimiento. A principios de 2022, por ejemplo, investigadores de la Universidad Johns Hopkins utilizaron un dispositivo llamado Robot autonomo de tejido inteligente (STAR, por sus siglas en ingles) para volver a unir dos extremos de intestino cortado en un cerdo anestesiado, una tarea potencialmente muy inestable, gracias a este visual. sistema.
Un operador humano marca los extremos del intestino con gotas de pegamento fluorescente, creando marcadores que el robot puede rastrear (un poco como un actor que usa un traje de captura de movimiento en una pelicula de Hollywood). Al mismo tiempo, un sistema de camara crea un modelo tridimensional del tejido utilizando una cuadricula de puntos de luz proyectados sobre el area. Juntas, estas tecnologias permiten que el robot vea lo que tiene delante.
«Lo que es realmente especial acerca de nuestro sistema de vision es que nos permite no solo reconstruir como se ve ese tejido, sino que tambien lo hace lo suficientemente rapido como para hacerlo en tiempo real», dice el codisenador del sistema STAR, Justin Opfermann, un PhD en ingenieria. estudiante en Hopkins. “Si algo se mueve durante la cirugia, puede detectarlo y seguirlo”.
Luego, el robot puede usar esta informacion visual para predecir el mejor curso de accion, presentando al operador humano diferentes planes para elegir o consultando con ellos entre suturas. En las pruebas, STAR funciono bien por si solo, aunque no a la perfeccion. En total, el 83 por ciento de las suturas se podian hacer de forma autonoma, pero el ser humano aun tenia que intervenir el otro 17 por ciento del tiempo para corregir las cosas.
“El 83 por ciento definitivamente se puede superar”, dice Opfermann. La mayor parte del problema era que el robot tenia algunos problemas para encontrar el angulo correcto en ciertas esquinas y necesitaba que un humano lo empujara al lugar correcto, dice. Los ensayos mas nuevos, aun por publicar, ahora tienen tasas de exito en los 90 altos. En el futuro, es posible que el ser humano solo necesite aprobar el plan y luego verlo funcionar, sin necesidad de intervencion.
Desde los primeros dias de los disenos de la NASA en la decada de 1970, los robots quirurgicos se han vuelto cada vez mas capaces. Eventualmente, pueden tomar y llevar a cabo decisiones por si mismos, sin la intervencion o supervision de cirujanos humanos.
Pasar la prueba de seguridad
Por ahora, sin embargo, todavia tiene que haber alguien en el asiento del conductor, por asi decirlo. Y podria ser asi por un tiempo para muchos robots autonomos diferentes: si bien teoricamente podriamos entregar la toma de decisiones completa al robot, esto plantea una pregunta, una que tambien ha afectado a los automoviles sin conductor.
La opinion general, por ahora, es que mantener a los humanos en ultima instancia en control es lo mejor, al menos en una funcion de supervision, revisando y firmando procedimientos y esperando en caso de emergencia.
Aun asi, demostrarles a los hospitales y a los reguladores que los robots autonomos son seguros y efectivos puede ser el mayor obstaculo para que los robots verdaderamente libres de humanos ingresen a la sala de operaciones. Los expertos tienen algunas opiniones sobre como evitar esto.
Por ejemplo, es probable que los disenadores deban poder explicar a los reguladores exactamente como piensan los robots y decidir que hacer a continuacion, dice Attanasio, especialmente si progresan hasta el punto en que no solo estan ayudando a un cirujano humano, sino posiblemente practicando la medicina. ellos mismos. Sin embargo, esa explicacion puede ser mas facil de decir que de hacer, ya que los sistemas de inteligencia artificial actuales pueden dejar a los observadores pocas pistas sobre como toman decisiones. Como resultado, es posible que los ingenieros deseen disenar teniendo en cuenta la «explicabilidad» desde el principio.
Pietro Valdastri, ingeniero biomedico de la Universidad de Leeds en Inglaterra y uno de los coautores de Attanasio, cree que es posible que ningun fabricante pueda resolver facilmente la cuestion reglamentaria, aunque tiene una solucion alternativa. “La solucion aqui es hacer un sistema que, incluso si es autonomo, es intrinsecamente seguro”. Esto significa que es posible que la proxima generacion de robots quirurgicos no se parezca tanto a los automoviles descapotables como a los autos de choque.
Valdastri esta trabajando en lo que se conoce como robots blandos, especialmente para colonoscopias. Tradicionalmente, una colonoscopia requiere pasar un tubo flexible con una camara, un endoscopio, a traves del intestino para buscar signos tempranos de cancer de colon. El procedimiento se recomienda para cualquier persona mayor de 45 anos, pero puede tomar mucho tiempo y mucho entrenamiento para que un operador se vuelva experto con el endoscopio. Con pocos operadores debidamente capacitados para todos, las listas de espera se han disparado.
Pero usar un robot inteligente que pueda conducirse a si mismo facilitaria mucho el trabajo, como conducir un automovil en un videojuego, dice Valdastri. Luego, el medico podria concentrarse en el asunto en cuestion: detectar signos tempranos de cancer. Y en este caso, el robot, creado a partir de materiales blandos, seria inherentemente mas seguro que los dispositivos mas rigidos. Incluso puede reducir la necesidad de anestesia o sedacion, dice Valdastri, ya que podria evitar mas facilmente empujar contra las paredes intestinales. Y sin forma de que el robot corte o elimine nada por si mismo, puede ser mas facil de aceptar para los reguladores.
A medida que se desarrolla la tecnologia, sugiere Opfermann, los robots autonomos pueden comenzar a obtener aprobacion solo para tareas mas simples, como sostener una camara. A medida que se aprueban mas y mas de estos trabajos basicos, las tareas pueden convertirse en un sistema autonomo. En los automoviles, primero tuvimos control de crucero, dice, pero ahora hay asistencia de frenado, asistencia de carril, incluso estacionamiento asistido, todo lo cual se convierte en algo sin conductor.
