Un robot chirurgical piloté par l'IA réalise sa première intervention chirurgicale réaliste sans aide humaine : le système, entraîné à partir de vidéos, fonctionne comme un chirurgien expert

Un robot chirurgical piloté par l'IA réalise sa première intervention chirurgicale réaliste sans aide humaine : le système, entraîné à partir de vidéos, fonctionne comme un chirurgien expert

Un robot entraîné à partir de vidéos d'opérations chirurgicales a réalisé une longue phase d'ablation de la vésicule biliaire sans aide humaine. Le robot a opéré pour la première fois sur un patient réaliste et, pendant l'opération, il a répondu aux commandes vocales de l'équipe et en a tiré des enseignements, à l'instar d'un chirurgien novice travaillant avec un mentor. Le robot a fonctionné sans faille tout au long des essais et avec l'expertise d'un chirurgien humain expérimenté, même dans des situations imprévues typiques des urgences médicales réelles.

L'idée de mettre un ordinateur aux commandes d'un robot chirurgical n'est pas entièrement nouvelle, mais ces derniers reposaient principalement sur des actions préprogrammées. « Le programme indiquait au robot exactement comment bouger et quoi faire. Cela fonctionnait comme ces bras robotiques Kuka qui soudent des voitures dans les usines », explique Ji Woong Kim, chercheur en robotique qui a dirigé l'étude sur la chirurgie autonome.

Pour améliorer cela, une équipe dirigée par Axel Krieger, professeur adjoint de génie mécanique à l'université John Hopkins, a construit STAR : le Smart Tissue Autonomous Robot (robot autonome intelligent pour les tissus). En 2022, il a réussi à opérer un cochon vivant. Mais même STAR ne pouvait pas le faire sans tissus spécialement marqués et sans plan prédéterminé. La principale différence de STAR était que son IA pouvait ajuster ce plan en fonction des images fournies par les caméras.

Le nouveau robot est capable de faire beaucoup plus. « Notre travail actuel est beaucoup plus flexible », explique Kim. « Il s'agit d'une IA qui apprend à partir de démonstrations. » Le nouveau système s'appelle SRT-H (Surgical Robot Transformer) et a été développé par Kim et ses collègues, a ajouté Axel Krieger.

Le premier changement qu'ils ont apporté concernait le matériel. Au lieu d'utiliser un robot personnalisé comme STAR, le nouveau système s'appuie sur le robot DaVinci, qui est devenu la norme de facto dans le domaine des chirurgies téléopérées, avec plus de 10 000 unités déjà déployées dans les hôpitaux du monde entier. Le deuxième changement concernait le logiciel qui pilote le système.

Il s'appuyait sur deux modèles de transformateurs, la même architecture que celle qui alimente ChatGPT. L'un était un module de politique de haut niveau, chargé de planifier les tâches et de veiller au bon déroulement de la procédure. Le module de bas niveau était chargé d'exécuter les tâches émises par le module de haut niveau, en traduisant ses instructions en trajectoires spécifiques pour les bras robotiques. Une fois le système prêt, l'équipe de Kim l'a soumis à une phase de formation qui ressemblait un peu au mentorat d'un médecin novice.


Bien que le robot ait mis plus de temps à effectuer le travail qu'un chirurgien humain, les résultats étaient comparables à ceux d'un chirurgien expert. « Tout comme les résidents en chirurgie maîtrisent souvent différentes parties d'une opération à des rythmes différents, ce travail illustre la promesse de développer des systèmes robotiques autonomes d'une manière similaire, modulaire et progressive », explique Jeff Jopling, chirurgien à Johns Hopkins et coauteur de l'étude.

Le robot a fonctionné sans faille dans des conditions anatomiques non uniformes et lors de détours imprévus, par exemple lorsque les chercheurs ont modifié la position de départ du robot et lorsqu'ils ont ajouté des colorants ressemblant à du sang qui ont modifié l'apparence de la vésicule biliaire et des tissus environnants. « Pour moi, cela montre vraiment qu'il est possible d'effectuer des procédures chirurgicales complexes de manière autonome », a déclaré Axel Krieger. « C'est une preuve de concept qui montre que c'est possible et que ce cadre d'apprentissage par imitation peut automatiser des procédures aussi complexes avec un degré de robustesse aussi élevé. »

L'équipe souhaite ensuite former et tester le système sur d'autres types de chirurgies et étendre ses capacités afin de réaliser une chirurgie entièrement autonome.

Voici un extrait de l'étude :

Source : "SRT-H: A hierarchical framework for autonomous surgery via language-conditioned imitation learning"

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