Bedah Robot: Bedah Jaringan Lunak dengan Intervensi Manusia Minimal
Bagaimana jika bedah selanjutnya Anda direncanakan dan dilakukan oleh robot? Tim di Johns Hopkins University bekerja untuk mengubah ide ini menjadi kenyataan.
Konsep bedah yang diassistensi robot bukanlah hal baru: beberapa sistem telah dikembangkan dan sedang digunakan untuk merawat pasien manusia. Salah satu contoh adalah sistem bedah da Vinci, sebuah perangkat laparoskopik dengan lengan robot yang dikontrol jarak jauh oleh seorang bedah. Sistem ini tidak otonom — robot tidak melakukan tugas bedah apa pun secara independen.
Sistem robot lain dengan tingkat otonomi yang lebih tinggi telah dikembangkan, seperti TSolution One®, yang menggunakan robot untuk memotong tulang dengan presisi sesuai dengan rencana yang ditentukan sebelumnya.
Sistem robot otonom yang ada sebagian besar digunakan untuk membantu dalam bedah yang melibatkan jaringan keras, seperti membor tulang untuk implang pinggang atau lutut. Tetapi sistem ini belum digunakan untuk bedah jaringan lunak, yang menantang tantangan unik, seperti mengakomodasi gerakan jaringan yang tidak dapat diprediksi yang terjadi saat pasien bernapas, atau keterbatasan ukuran alat bedah.
Sekarang, peneliti yang didanai NIBIB sedang mengembangkan robot otonom yang dapat melakukan bedah usus dengan bantuan minimal dari seorang bedah. Yang lebih lagi, robot mengalahkan bedah ahli saat dibandingkan secara langsung dalam model praliklinis. Sebuah studi yang merinci pengembangan robot ini, yang menunjukkan bedah laparoskopik jaringan lunak otonom pertama yang diketahui, baru-baru ini diterbitkan di Science Robotics .
“Hasil bedah sangat tergantung pada keterampilan dan pengalaman seorang bedah, dan bahkan satu jahitan yang terlewat dalam bedah usus dapat menyebabkan kebocoran internal dan infeksi,” kata Moria Bittmann, Ph.D., Direktur Program di Divisi Ilmu Penemuan & Teknologi di National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering. “Karya praliklinis ini adalah langkah penting menuju bedah robotik otonom dalam jaringan lunak, yang dapat memberikan efektivitas dan keamanan yang meningkat pada pasien manusia, terlepas dari bedah.”
Robot, yang disebut STAR (untuk Smart Tissue Autonomous Robot), dikembangkan oleh Axel Krieger, Ph.D., dan rekan-rekannya di Johns Hopkins University. Sejauh ini, robot telah dikembangkan untuk melakukan anastomosis usus — di mana dua potong usus kecil dijahit bersama untuk membentuk bagian tunggal yang kontinu — di bawah pengawasan dan bimbingan seorang bedah. Krieger menjelaskan bagaimana robot melakukan prosedur: Setelah bedah secara manual membuka tepi jaringan, STAR mengambil gambar dan mengembangkan rencana untuk penempatan jahitan berdasarkan bentuk dan ketebalan jaringan. Setelah operator manusia menyetujui rencana, STAR secara independen menjahit jaringan bersama. Jika jaringan berubah bentuk atau bergerak melebihi ambang yang ditetapkan, STAR bertanya kepada bedah apakah rencana bedah baru harus dibuat. Proses ini diulang sampai robot menyelesaikan seluruh prosedur.
“Dengan menggabungkan alat jahitan inovatif, sistem citra, algoritma pembelajaran mesin, dan kontrol robot, sistem STAR dilengkapi untuk mengatasi tantangan bedah laparoskopik otonom dalam jaringan lunak,” kata Krieger. “STAR dapat memvisualisasikan adegan bedah, menghasilkan rencana bedah, dan kemudian mengeksekusi rencana tersebut dengan akurasi dan presisi tinggi.” Namun, ia mencatat bahwa STAR tidak dimaksudkan untuk menggantikan bedah. “Robot otonom, seperti STAR, dirancang untuk diintegrasikan ke dalam alur kerja bedah bersama para bedah, meningkatkan kinerja tugas yang presisi dan berulang dan pada akhirnya meningkatkan konsistensi bedah dari pasien ke pasien.”
Untuk mengevaluasi seberapa baik STAR berbanding dengan bedah ahli, para peneliti menggunakan “phantom” jaringan usus sebagai sistem model. Usus kecil sintetis dipasang di panggung linear yang diprogram untuk bergerak maju dan mundur, yang mensimulasikan gerakan bernapas yang akan terjadi selama bedah. Selain itu, selama percobaan ini, jaringan phantom diputar dan diubah bentuk secara acak, yang mengharuskan STAR atau bedah untuk berhenti, mengelompokkan kembali, dan menyelesaikan prosedur, katanya. STAR melakukan prosedur pada jaringan phantom lima kali, dan empat bedah melakukan prosedur dua cara yang berbeda — dua kali menggunakan laparoskopi manual tradisional, dan dua kali menggunakan sistem bedah yang diassistensi robot yang berbeda.
Ketika dibandingkan dengan bedah ahli, STAR memiliki lebih sedikit kesalahan dan lebih konsisten dalam jarak dan kedalaman jahitan. Selain itu, ketika para peneliti mengalirkan cairan viskus melalui usus phantom yang dipotong, mereka menemukan bahwa aliran paling laminar (halus dan terarah) dalam jaringan yang direkonstruksi oleh STAR, menunjukkan anastomosis yang berkualitas lebih tinggi daripada yang dilakukan oleh bedah ahli.
Terakhir, kinerja STAR dievaluasi dalam model hewan besar. Anastomosis usus dilakukan pada lima babi. Pada empat hewan, prosedur dilakukan melalui STAR, dan untuk hewan kelima, prosedur dilakukan melalui laparoskopi manual tradisional. Mirip dengan percobaan phantom, STAR membuat lebih sedikit kesalahan dibandingkan dengan bedah ahli. Selain itu, ketika para peneliti menganalisis seberapa baik usus yang dipotong telah menyembuh tujuh hari setelah bedah, tidak ada perbedaan yang terlihat dalam penyembuhan luka antara dua metode bedah yang berbeda.
“Hasil kami menunjukkan bahwa STAR lebih konsisten dan akurat daripada bedah ahli saat melakukan tugas jahitan,” kata Krieger. Ia mencatat bahwa temuan mereka menunjukkan potensi bedah robotik otonom untuk mendemokratisasi perawatan bedah — yang dapat menghasilkan hasil pasien yang lebih dapat diprediksi dan konsisten.
“Sementara banyak orang mungkin merahasiakan tentang memiliki mesin melakukan tugas spesial yang secara tradisional dilakukan oleh manusia, sistem robotik memiliki potensi untuk meningkatkan hasil pasien dalam pengaturan medis,” kata Krieger. “Sama seperti masyarakat telah meresmikan aliran bertahap dari fitur kontrol kecepatan, pembantu jalur, dan parkir mandiri dalam mobil — yang pada akhirnya akan mengarah ke mobil otonom — saya kira kita akan melihat progresi yang serupa di bidang robotik medis.”
