Un robot réalise la première opération chirurgicale réaliste sans aide humaine
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Un robot entraîné à partir de vidéos d'interventions chirurgicales a réalisé une longue phase d'ablation de la vésicule biliaire sans intervention humaine. Le robot a opéré pour la première fois un patient réaliste et, pendant l'opération, a réagi et appris grâce aux commandes vocales de l'équipe, tel un chirurgien débutant travaillant avec un mentor.
Le robot a fonctionné sans faille tout au long des essais et avec l'expertise d'un chirurgien humain qualifié, même lors de scénarios inattendus typiques des urgences médicales réelles.
« Cette avancée nous fait passer de robots capables d’exécuter des tâches chirurgicales spécifiques à des robots qui comprennent véritablement les procédures chirurgicales. » Axel Krieger.roboticien médical à Johns Hopkins
Les travaux financés par le gouvernement fédéral et dirigés par des chercheurs de l'Université Johns Hopkins constituent une avancée transformatrice dans la robotique chirurgicale, où les robots peuvent fonctionner à la fois avec une précision mécanique et une adaptabilité et une compréhension semblables à celles des humains.
« Cette avancée nous fait passer de robots capables d'exécuter des tâches chirurgicales spécifiques à des robots maîtrisant parfaitement les procédures chirurgicales », a déclaré Axel Krieger , roboticien médical . « C'est une distinction essentielle qui nous rapproche considérablement de systèmes chirurgicaux autonomes cliniquement viables, capables d'intervenir dans la réalité complexe et imprévisible des soins aux patients. »
Les résultats sont publiés aujourd’hui dans Science Robotics .
En 2022, le robot autonome intelligent STAR de Krieger a réalisé la première chirurgie robotique autonome sur un animal vivant : une chirurgie laparoscopique sur un porc. Mais ce robot nécessitait des tissus spécialement marqués, opérait dans un environnement hautement contrôlé et suivait un plan chirurgical strict et prédéterminé. Selon Krieger, c'était comme apprendre à un robot à conduire sur un itinéraire soigneusement tracé.
Explication de l'intervention sur la vésicule biliaire réalisée par le robot chirurgical Transformer-Hierarchy. Crédit : Université Johns Hopkins
Mais son nouveau système, dit-il, « revient à apprendre à un robot à naviguer sur n’importe quelle route, dans n’importe quelle condition, en réagissant intelligemment à tout ce qu’il rencontre ».
Le robot transformateur chirurgical hiérarchique, SRT-H , effectue véritablement des interventions chirurgicales, s'adaptant aux caractéristiques anatomiques individuelles en temps réel, prenant des décisions à la volée et s'autocorrigeant lorsque les choses ne se passent pas comme prévu.
Construit avec la même architecture d'apprentissage automatique que ChatGPT, SRT-H est également interactif et capable de répondre aux commandes vocales (« attraper la tête de la vésicule biliaire ») et aux corrections (« déplacer légèrement le bras gauche vers la gauche »). Le robot apprend grâce à ces retours.
« Ces travaux représentent une avancée majeure par rapport aux travaux précédents, car ils s'attaquent à certains des obstacles fondamentaux au déploiement de robots chirurgicaux autonomes dans le monde réel », a déclaré l'auteur principal, Ji Woong « Brian » Kim , ancien chercheur postdoctoral à Johns Hopkins et désormais à l'Université Stanford. « Nos travaux démontrent que les modèles d'IA peuvent être suffisamment fiables pour assurer l'autonomie chirurgicale, un objectif autrefois lointain, mais désormais manifestement viable. »
L'année dernière, l'équipe de Krieger a utilisé ce système pour entraîner un robot à effectuer trois tâches chirurgicales fondamentales : manipuler une aiguille, soulever des tissus et suturer. Ces tâches ne prenaient que quelques secondes chacune.
L'ablation de la vésicule biliaire est une procédure beaucoup plus complexe : elle consiste en 17 étapes qui durent quelques minutes. Le robot devait identifier certains canaux et artères, les saisir avec précision, placer des clips stratégiquement et sectionner des parties avec des ciseaux.
Le SRT-H a appris à manipuler la vésicule biliaire en visionnant des vidéos de chirurgiens de Johns Hopkins effectuant cette opération sur des cadavres de porcs. L'équipe a renforcé la formation visuelle par des légendes décrivant les tâches. Après visionnage des vidéos, le robot a réalisé l'opération avec une précision de 100 %.
Bien que le robot ait mis plus de temps à effectuer son travail qu'un chirurgien humain, les résultats étaient comparables à ceux d'un chirurgien expert. « De même que les internes en chirurgie maîtrisent souvent les différentes parties d'une intervention à des rythmes différents, ces travaux illustrent le potentiel du développement de systèmes robotiques autonomes de manière modulaire et progressive », déclare Jeff Jopling , chirurgien à Johns Hopkins et co-auteur.
Le robot a fonctionné parfaitement dans des conditions anatomiques qui n'étaient pas uniformes et lors de détours inattendus, comme lorsque les chercheurs ont modifié la position de départ du robot et lorsqu'ils ont ajouté des colorants semblables au sang qui ont modifié l'apparence de la vésicule biliaire et des tissus environnants.
« Pour moi, cela démontre clairement qu'il est possible de réaliser des interventions chirurgicales complexes de manière autonome », a déclaré Krieger. « C'est une preuve de concept, et ce cadre d'apprentissage par imitation permet d'automatiser des procédures aussi complexes avec une grande robustesse. »
L’équipe souhaite ensuite former et tester le système sur davantage de types d’interventions chirurgicales et étendre ses capacités pour réaliser une intervention chirurgicale entièrement autonome.
https://hub.jhu.edu/2025/07/09/robot-performs-first-realistic-surgery-without-human-help