STAR: il robot autonomo che si occuperà delle suture

Nel campo della robotica medica si fa largo un robot in grado di effettuare suture in modo autonomo, utilizzando la propria “vista”, utensili integrati e un’intelligenza decisamente innovativa: stiamo parlando dello Smart Tissue Autonomous Robot ( STAR), studio pubblicato nel Science Translational Medicine.

Questo dispositivo è in grado di effettuare suture di precisione, decisamente migliori dei loro “colleghi umani”, i chirurgi, messi a confronto in tempo reale su un compito identico.

Ovviamente, l’obiettivo degli inventori dello STAR non è quello di rimpiazzare l’abilità umana, sebbene sia emersa una “verifica teorica” sia per quanto riguarda le tecnologie specifiche utilizzate, sia per un concetto generale di “autonomia supervisionata” nelle sale operatorie.

Il chirurgo pediatrico Peter Kim, uno dei ricercatori che hanno fatto parte del team che ha realizzato il robot, ha esordito dicendo

“Anche se abbiamo chirurgi brillanti e orgogliosi del proprio operato, sarebbe un’enorme sicurezza per noi avere una macchina accanto che coopera con noi per migliorare i risultati”.

Inizialmente, STAR era stato progettato prevalentemente per l’anastomosi intestinale, una sutura molto complicata che unisce due visceri cavi in modo da renderli poi comunicanti.

“Un po’ come riparare un tubo da giardino”

spiega Ryan Decker, ingegnere del team

“le suture devono essere distanziate ma allo stesso tempo devono contenere eventuali “perdite” ”.

Le capacità della macchina sono state testate sia in pratiche ex vivo che in vivo, su un maiale debitamente anestetizzato, per simulare al meglio le condizioni per l’applicazione umana.
Il risultato finale delle suture del robot sono state straordinarie: infatti, sono apparse molto precise e resistenti alle perdite.

Lo STAR necessita solo di un piccolo aiuto umano: nel 40% delle prove, come si può notare anche dalla GIF, il medico è dovuto intervenire per tenere il filo per la sutura, mentre nei restanti 60% dei casi, il robot è risultato essere completamente autonomo.
Nonostante tutto, la supervisione medica non ostacola ne invalida l’autonomia del robot.

“Immaginate che qualcosa possa andar storto, la presenza umana del chirurgo deve essere comunque necessaria. Non credo che si sentirebbe così al sicuro da concedersi una pausa caffè”

spiega Decker.

La robotica medica non è sicuramente ai suoi albori: tuttora i chirurgi usufruiscono di macchine più piccole durante le operazioni, che vengono impiegate in manovre cruciali e molto precise, come ad esempio sostituzione del ginocchio, chirurgie oculari o trapianti di capelli.
Abbiamo, ad esempio, già parlato del Da Vinci System per la Intuitive Surgical, sebbene non sia un sistema totalmente automatizzato.

Si tratta, infatti, di un sistema per teleoperazione, nel quale un chirurgo siede ad una sorta di “consolle” e controlla i più piccoli movimenti che vengono replicati dal robot all’interno del paziente.

La caratteristica che hanno in comune queste pratiche chirurgiche è la natura stessa dei punti anatomici da operare, cioè la loro staticità: ossa, occhi e cranio, componenti che possono essere immobilizzate durante la procedura.
La chirurgia su tessuti cosiddetti “soffici”, o molli, risulta molto più complessa da rendere automatizzata, in quanto più viscida e scivolosa, difficile quindi da controllare.

Lo STAR risolve il problema della gestione dei tessuti molli integrando una tecnologia diversa, che riguarda la sua “vista”: integra infatti il sistema near-infrared fluorescent (NIRF) nonché i suoi “tags”, ossia punti di riferimento inseriti, in questo caso, nel tessuto intestinale.

Una speciale telecamera NIRF traccia i marcatori mentre una telecamera 3D registra immagini dell’intera area da suturare.
Combinando i dati ricavati da entrambe le telecamere, STAR riesce a ricreare il percorso da seguire, impostando un proprio piano di lavoro ed eventualmente correggendolo durante l’operazione stessa.

“Abbiamo inserito le migliori tecniche di sutura basate sulla fisica”

racconta Kim.

Blake Hannaford, un pioniere nel campo della robotica autonoma medica della University of Washington, ha fatto notare che il robot non arriverà nelle sale operatorie così presto, in quanto i tags della NIRF non sono ancora stati testati sugli esseri umani.

“Dal punto di vista tecnico, le suture semi automatiche sono una grande sfida nel campo della robotica medica, molte suture e anastomosi sono effettuare da delle sorte di cucitrici che eseguono tutto in pochi secondi; chiaramente il compito scelto non giustifica l’attrezzatura usata.”

spiega Blake.

Il team dello STAR assicura che il compito primario del robot è quello di far fronte alle complicazioni incontrate per la chirurgia dei tessuti molli.
Lo stesso Kim si augura che la tecnologia possa essere integrata in altri dispositivi negli anni venturi, anche se nel frattempo lo STAR non potrà essere presente nelle vere e proprie sale operatorie.

“Ad oggi le automobili stesse parcheggiano autonomamente senza l’intervento umano e il prossimo passo sarà una macchina in grado anche di guidare da sola. Sullo stesso esempio, i robot chirurgici potrebbero dare una mano ai chirurgi umani e magari, in un futuro, prenderanno il sopravvento. Potrebbero addirittura essere utilizzati in ambito spaziale per chirurgie di emergenza.”

conclude Kim.