Учёные из Университета Джонса Хопкинса разработали автономную роботизированную систему, способную выполнять хирургические манипуляции внутри мельчайших кровеносных сосудов глаза с большей точностью, чем человек.
Окклюзия вен сетчатки (Retinal Vein Occlusion, RVO) — тяжёлое заболевание, приводящее к потере зрения. Одним из наиболее перспективных методов его лечения является канюляция — введение микроскопической иглы в закупоренную вену. Однако вены сетчатки тоньше человеческого волоса, а допустимая погрешность составляет менее 100 микрон. Такой уровень точности выходит за пределы физиологических возможностей человека.
Как работает роботизированная система?
Новая система, подробно описанная в научном журнале Science Robotics, состоит из нескольких взаимосвязанных высокотехнологичных компонентов, каждый из которых играет ключевую роль в обеспечении безопасности процедуры.
Основой системы является робот Steady-Hand Eye Robot. Эти специализированные роботы управляют микроскопическими иглами и другими хирургическими инструментами. Их главная задача — устранить естественный тремор человеческой руки и стабилизировать движения, позволяя выполнять манипуляции с микронной точностью.
Важную роль в управлении процессом играют алгоритмы машинного обучения. Искусственный интеллект в реальном времени анализирует визуальные данные, поступающие с хирургического микроскопа и системы оптической когерентной томографии (OCT). Благодаря OCT система «видит» слои тканей глаза и глубину расположения кровеносных сосудов, на основе чего алгоритм точно рассчитывает траекторию движения иглы.
Одной из самых впечатляющих особенностей системы является её автономность. Робот способен самостоятельно, без вмешательства человека, определить точный момент соприкосновения иглы с веной и её проникновения внутрь. Это гарантирует, что инструмент остановится на необходимой глубине и не повредит другие чувствительные структуры сетчатки.
Результаты исследования
Новая технология уже была успешно протестирована в серии экспериментов на глазах свиней, где робот продемонстрировал впечатляющие результаты. Исследователи проверяли систему в двух различных сценариях:
В первом случае, когда глаз оставался полностью неподвижным, робот идеально выполнил 9 из 10 операций (90%).
Во втором случае условия были усложнены за счёт движения глаза, имитирующего дыхание пациента. Даже в этих сложных условиях робот продемонстрировал точность 83%, что свидетельствует о его способности адаптироваться к микродвижениям, вызванным дыханием, в реальной клинической среде.
Эта технология представляет собой огромный шаг вперёд для медицины. Система позволит даже менее опытным хирургам выполнять сложнейшие операции с тем же высоким качеством, что и ведущие специалисты. Это существенно снизит нагрузку на врачей, минимизирует человеческий фактор и сделает подобные методы лечения значительно более доступными.
