Ein Forschungsteam der University of California San Diego hat in einem präklinischen Versuch erfolgreich humanoide Roboter eingesetzt, um Gallenblasen von lebenden Schweinen zu entfernen. Die Roboter wurden dabei nicht autonom, sondern von erfahrenen Chirurgen ferngesteuert (teleoperiert). Die Ergebnisse dieser Studie wurden im Fachjournal Nature veröffentlicht.
Potenzial für kostengünstige Fernchirurgie
Das Experiment umfasste zwei minimalinvasive Operationen an lebenden Schweinen. Ziel ist es, die Machbarkeit von teleoperierten humanoiden Robotern für chirurgische Eingriffe zu testen. Sollte sich dieser Ansatz als klinisch tauglich erweisen, könnten Chirurgen solche Roboter nutzen, um robotergestützte Operationen auch in kleineren Kliniken und Krankenhäusern durchzuführen, die nicht über die Ressourcen für teure spezialisierte Operationsroboter verfügen.
Shanglei Liu, Assistenzprofessor für Chirurgie an der UC San Diego School of Medicine, hob hervor, dass diese Roboter deutlich kostengünstiger und platzsparender seien. Dies erleichtere ihren Einsatz in verschiedenen Umgebungen, von ländlichen Gebieten über Schlachtfelder bis hin zum Weltraum.
Eingesetzte Technologie und Kostenvergleich
Für den Versuch kam ein Unitree G1 humanoider Roboter des chinesischen Unternehmens Unitree zum Einsatz. Ein Basismodell des G1 ohne funktionsfähige Hände kostet ab 13.500 US-Dollar, während essenzielle Upgrades wie geschickte Roboterhände den Preis auf über 67.000 US-Dollar anheben können. Diese Kosten sind jedoch erheblich geringer als die von spezialisierten Operationsrobotern wie dem da Vinci Surgical System von Intuitive Surgical, dessen Anschaffung zwischen einer halben Million und mehreren Millionen US-Dollar liegen kann. Zudem wiegt der Unitree G1 nur etwa 27 Kilogramm bei einer Größe von 1,5 Metern, verglichen mit den rund 816 Kilogramm schwereren und raumgreifenderen da Vinci Systemen. Die Roboter wurden von den Forschenden liebevoll „Surgie“ genannt.
Ablauf der Operationen und Systemanpassungen
Die Forschenden entwickelten spezielle physische Adapter, damit die humanoiden Roboter chirurgische Instrumente halten konnten. Zudem wurde Software erstellt, die intuitive Handbewegungen der Chirurgen reibungslos in die Steuerung der am Roboterarm befestigten Werkzeuge übersetzt. Die Chirurgen nutzten eine Steuerkonsole mit PC, ein Stereobrillen-Display für die visuelle Rückmeldung und ein Fußpedal, um die Handbewegungen mit den Roboterwerkzeugen zu koppeln oder zu entkoppeln. Die erste Operation an einem Schwein wurde von einem menschlichen Chirurgen assistiert, während bei der zweiten Operation zwei ferngesteuerte Roboter zusammenarbeiteten.
Aktuelle Limitationen und Herausforderungen
Der Versuch zeigte auch die aktuellen Grenzen des Einsatzes humanoider Roboter in der teleoperierten Chirurgie auf. Während der Operationen waren längere Pausen für Rekalibrierungen und manuelle Neupositionierungen der Roboterarme erforderlich, was die Operationsdauer im Vergleich zu etablierten Systemen erheblich verlängerte. Die Armspannweite des Unitree G1 von 450 Millimetern ist zudem deutlich geringer als die eines erwachsenen Menschen (1,6 bis 1,8 Meter), was die Reichweite der Operateure einschränkte. Weitere Einschränkungen im Bewegungsbereich der Roboter und die Notwendigkeit häufiger Rekalibrierungen erhöhten die kognitive und operative Arbeitslast für das chirurgische Team. Die Latenz der Steuerung, oft im Bereich von Hunderten von Millisekunden, überstieg zudem den für chirurgische Roboter als ideal geltenden Wert von unter 150 Millisekunden. Übungsaufgaben wurden sowohl von neuen als auch erfahrenen Chirurgen mit der Hardware des da Vinci Research Kit – einem Standard für telerobotische Chirurgie – schneller ausgeführt als mit den humanoiden Robotern.
Ausblick auf die Zukunft
Trotz dieser Limitationen arbeitet das Forschungsteam weiter an der Verbesserung des teleoperierten humanoiden Robotersystems. Michael Yip, Professor für Elektrotechnik und Computertechnik an der UC San Diego, beschreibt das Ziel, einen „autonomen chirurgischen Assistenten“ zu entwickeln, der menschliche Chirurgen bei allgemeinen Aufgaben wie dem Bereitstellen von Werkzeugen oder der Reinigung des Operationssaals unterstützen könnte. Yip sieht ein erhebliches Potenzial für ferngesteuerte und autonome humanoide Roboter, den Zugang zu kritischen Operationen weltweit zu verbessern und somit zur Bewältigung der Gesundheitskrise beizutragen. Führende Robotik-Forschende sind sich jedoch einig, dass vollautonome Roboter, die ohne menschliches Eingreifen sicher in der Nähe von Menschen agieren können, noch in ferner Zukunft liegen.
Thema: Technologie / KI allgemein. Quelle/Inspiration: Ars Technica.