KI-gestützte Roboterchirurgie: Fortschritte im autonomen Betrieb

In einem großen Durchbruch für die Medizintechnik haben Forscher der Universitäten Johns Hopkins und Stanford die Fähigkeiten der Roboterchirurgie weiterentwickelt und es Robotern ermöglicht, komplexe chirurgische Aufgaben selbstständig durchzuführen. Diese von NVIDIA gemeldete Entwicklung markiert einen möglichen Wandel in der Art und Weise, wie Operationen auf der ganzen Welt durchgeführt werden.

Integration von KI in die Roboterchirurgie

Das Team integrierte ein visuelles Sprachmodell (VLM), das anhand umfangreicher chirurgischer Videoaufnahmen trainiert wurde, in das robotergestützte Chirurgiesystem da Vinci. Durch diese Integration können die Roboterhände des Systems selbstständig kritische chirurgische Aufgaben ausführen, darunter Gewebemanipulation, Nadelmanipulation und Nähen.

Traditionell erforderten Robotersysteme eine detaillierte Programmierung für jede Bewegung. Das neue Modell nutzt jedoch Nachahmungslernen, wodurch der Roboter Aktionen wiederholen kann, die in Operationsvideos gezeigt werden. Dieser Ansatz stellt einen Paradigmenwechsel in der Robotik dar, wie Ji Woong „Brian“ Kim, ein Postdoktorand an der Johns Hopkins, betonte, der das Potenzial für Nachahmungslernen in Maschinen – künstliche autonome Chirurgie – betonte.

Technische Erfolge und Tests

Die Forscher verwendeten NVIDIA GeForce RTX 4090-GPUs, PyTorch und CUDA-X-Bibliotheken, um ihr Modell zu trainieren. Die Ergebnisse wurden auf der Konferenz zum Roboterlernen in München vorgestellt und unterstrichen die Fähigkeiten des da Vinci-Chirurgiesystems, das weltweit häufig für laparoskopische Operationen eingesetzt wird.

Für das Training wurden kleine Kameras an den Roboterarmen angebracht, um mehr als 20 Stunden chirurgischer Eingriffe festzuhalten. Zu diesen Daten gehörten detaillierte kinematische Informationen, die für das Training des VLM unerlässlich waren. Die Tests wurden mit Tierfleisch durchgeführt und der Roboter zeigte in einer zufälligen Umgebung nahezu fehlerfreie Leistung und löste sogar unerwartete Herausforderungen selbstständig.

Zukünftige Ergebnisse und Entwicklungen

Der Erfolg dieser Versuche deutet auf eine Zukunft hin, in der autonome Roboteroperationen an der Tagesordnung sein könnten. Kim und sein Team arbeiten bereits an weiteren Experimenten mit Tierkadavern und erweitern die Trainingsdaten, um die Fähigkeiten von Robotersystemen zu verbessern.

Diese Entwicklungen werden wahrscheinlich zukünftige chirurgische Praktiken beeinflussen, möglicherweise die Genauigkeit verbessern und das Risiko menschlicher Fehler verringern. Weitere Informationen zu dieser bahnbrechenden Forschung finden Sie im NVIDIA-Blog.

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