El cirurgià robot l’atendrà ara mateix

Nova YorkAssegut en un tamboret a poca distància d’un robot de braços molt llargs, Danyal Fer agafa fermament les dues nanses metàl·liques que té a l’altura del pit. Mentre les mou -cap amunt i cap avall, cap a l’esquerra i cap a la dreta-, el robot n’imita amb els braços tots els moviments, per petits que siguin. Després, quan ajunta el polze i l’índex fent una pinça, un dels diminuts prensors del robot repeteix el gest. Així és com el doctor Fer i altres cirurgians duen a terme operacions quirúrgiques des de fa temps amb l’ajuda de robots. A un pacient li poden treure la pròstata asseguts davant la consola de l’ordinador a l’altra banda de l’habitació.

Després d’aquesta breu demostració, Fer i els seus col·legues de la Universitat de Califòrnia (Berkeley) ens ensenyen com preveuen fer avançar encara més aquesta tecnologia punta. El doctor Fer deixa anar les nanses i aleshores entra en funcionament un nou tipus de software. El robot comença a moure’s tot sol sota la seva mirada i la dels altres investigadors. La màquina, amb un dels prensors, treu una diminuta anella de plàstic d’un bastonet, també diminut, que hi ha sobre la taula; aleshores passa l’anella d’un prensor a l’altre, la mou per la taula i l’encaixa amb molta cura en un altre bastonet. Tot seguit, el robot repeteix l’operació, amb unes quantes anelles més, tan de pressa com si l’hagués guiat el doctor Fer. Aquest exercici es va pensar en un principi per als humans: els cirurgians aprenen a manejar robots com el de Berkeley passant les anelles d’un bastonet a l’altre. Ara, segons un nou estudi de l’equip de Berkeley, un robot automatitzat pot fer aquesta prova i igualar o fins i tot superar els humans en destresa, precisió i velocitat.

Intel·ligència artificial al quiròfan

Aquest projecte forma part d’una iniciativa de molt més abast que vol introduir als quiròfans la intel·ligència artificial. Els investigadors, basant-se en moltes de les tecnologies utilitzades per als cotxes i drons autònoms i per als robots dels magatzems, també treballen en l’automatització dels robots quirúrgics. Aquests mètodes encara queden molt lluny de la pràctica quotidiana, però els avenços s’estan accelerant. “És un moment apassionant”, afirma Russell Taylor, professor de la Universitat Johns Hopkins i antic investigador d’IBM conegut al món acadèmic com el pare de la cirurgia robòtica. “Hem arribat allà on jo esperava que arribaríem fa vint anys”. L’objectiu no és apartar els cirurgians del quiròfan, sinó treure’ls càrrega de feina i, fins i tot, fer créixer els índexs d’èxit -allà on hi hagi marge per millorar- mitjançant l’automatització de determinades fases de la cirurgia.

Fa cinc anys, uns investigadors del Sistema Nacional de Salut Infantil de Washington van dissenyar un robot capaç de suturar automàticament els intestins d’un porc durant una intervenció quirúrgica. Va ser un pas endavant considerable en direcció al futur que s’imaginava fa vint anys. Però s’ha de fer una puntualització: els científics van implantar als intestins del porc uns petits marcadors que emetien una llum gairebé infraroja i que ajudaven a guiar els moviments del robot.

El mètode no és pràctic, ni de bon tros, perquè no és fàcil implantar ni eliminar els marcadors. Però aquests últims anys els investigadors en intel·ligència artificial han millorat considerablement la potència de la visió per ordinador, cosa que potser permetrà als robots fer tasques quirúrgiques tot sols, sense aquests marcadors. Els canvis els impulsen les anomenades xarxes neuronals, sistemes matemàtics que poden adquirir determinades habilitats després d’analitzar grans quantitats de dades. Per exemple, mitjançant l’anàlisi de milers de fotos de gats una xarxa neuronal pot aprendre a reconèixer un gat. De la mateixa manera, una xarxa neuronal pot aprendre de les imatges capturades per robots quirúrgics.

Aquests robots estan equipats amb càmeres capaces de gravar vídeos tridimensionals de cada operació. El vídeo es transmet al visor, que els cirurgians miren mentre guien la intervenció des del punt de vista del robot. Però després aquestes imatges també constitueixen un full de ruta detallat que ensenya com es fan les intervencions quirúrgiques. Poden ajudar els nous cirurgians a entendre com han de fer servir aquestes màquines i, a més, contribuiran a entrenar els robots perquè aprenguin a fer les tasques tot sols. Una xarxa neuronal que analitzi les imatges d’un cirurgià guiant un robot pot aprendre les mateixes habilitats.

Això és el que han fet els investigadors de Berkeley per automatitzar el seu robot, que es basa en el Sistema Quirúrgic Da Vinci, una màquina de dos braços que ajuda els cirurgians a dur a terme més d’un milió d’operacions a l’any. El doctor Fer i els seus col·legues recopilen imatges del robot movent les peces de plàstic sota control humà. Aleshores el seu sistema aprèn d’aquestes imatges i identifica quina és la millor manera d’agafar les anelles i moure-les amb els prensors per encaixar-les en uns altres bastonets.

Robots encarcarats

De tota manera, aquest procés tenia un inconvenient. Quan el sistema li deia al robot cap on s’havia de moure, moltes vegades la màquina no encertava el lloc exacte per uns mil·límetres. Després de mesos i anys d’ús, els nombrosos cables metàl·lics que hi ha dins els braços bessons del robot s’han estirat i recargolat, i això fa que els seus moviments no siguin prou precisos.

Els humans són capaços de compensar aquesta diferència d’una manera inconscient. Però el sistema automatitzat no. Sol ser el problema d’aquest tipus de tecnologia: li costa gestionar el canvi i la incertesa. Als vehicles autònoms encara els falta molt per generalitzar-se, perquè encara no són prou àgils a l’hora d’afrontar el caos del món quotidià.

L’equip de Berkeley va decidir construir una nova xarxa neuronal que analitzés els errors del robot i esbrinés el grau de precisió que anava perdent dia a dia. Com diu Brijen Thananjeyan, estudiant de doctorat de l’equip: “Aprèn com evolucionen les articulacions del robot a mesura que passa el temps”. Quan el sistema automatitzat va ser capaç d’incorporar aquest canvi, el robot va ser capaç d’agafar les anelles de plàstic i moure-les amb una eficàcia com la dels humans.

Altres laboratoris estan provant estratègies diferents. Axel Krieger, investigador de la Universitat Johns Hopkins que va formar part del projecte del 2016 en què es van suturar els intestins d’un porc, treballa en l’automatització d’un nou tipus de braç robòtic. Es tracta d’un giny que té menys parts mòbils i un comportament més coherent que el tipus de robot utilitzat per l’equip de Berkeley.

I científics de l’Institut Politècnic de Worcester estan desenvolupant un sistema perquè les màquines guiïn amb precisió les mans dels cirurgians mentre fan tasques concretes, com ara clavar una agulla per fer una biòpsia o cremar un tumor cerebral. “És com un cotxe que circula per un carril de manera autònoma, però tu continues controlant-ne l’accelerador i el fre”, diu Greg Fischer, un dels investigadors de Worcester.

Operar a distància

Com assenyalen els científics, encara hi ha molts obstacles al davant. Moure unes peces de plàstic és una cosa; tallar, canviar de lloc i suturar carn n’és una altra. “Què passa quan l’angle de la càmera canvia? -pregunta Ann Majewicz Fey, professora associada a la Universitat de Texas, a Austin-. Què passa quan s’hi interposa fum?”

En un futur pròxim, l’automatització col·laborarà amb els cirurgians en lloc de substituir-los. Tot i que sembli un pas petit, segons Fer això ja podria tenir profundes repercussions. Per exemple, els metges podrien operar des de distàncies molt superiors a la de l’interior del quiròfan, potser des de quilòmetres o fins i tot més lluny; això permetria, per exemple, ajudar soldats ferits en camps de batalla remots. En aquests moments encara no és possible a causa del retard del senyal, excessiu. Però, segons Fer, si un robot fos capaç de dur a terme tot sol com a mínim unes quantes tasques, la cirurgia a llarga distància seria viable: “S’enviaria un pla força detallat, que el robot podria aplicar”.

La mateixa tecnologia seria essencial per a la cirurgia remota a distàncies encara més grans: “Quan comencem a operar persones que siguin a la Lluna, els cirurgians necessitaran eines totalment noves”.

Copyright The New York Times

Traducció Lídia Fernández Torrell