Après l’émergence de l’intelligence artificielle ces dernières années, la robotique est postulée comme la prochaine révolution à l’échelle mondiale. La combinaison des deux technologies peut représenter un avant et un après en médecine, comme le démontre le robot chirurgien espagnol doté de quatre bras capables de tenir différents outils et de les faire pivoter à 360 degrés. L’appareil le plus avancé au monde en ce sens est le système chirurgical da Vinci, conçu pour qu’un chirurgien puisse contrôler et effectuer à distance tâches très précises telles que disséquer, aspirer, couper et sceller des vaisseaux sanguins.
Ces robots ne sont pas infaillibles, mais ils ont quand même un immense potentiel dans le secteur, malgré leur prix élevé, qui peut atteindre 2 millions d’euros dans leur version la plus actualisée. À ce jour, plus de 10 millions d’interventions chirurgicales ont été réalisées avec les 7 000 systèmes Da Vinci répartis dans le monde, et 55 000 chirurgiens ont été formés pour les opérer. Cependant, il y a ceux qui cherchent à faire un pas de plus vers l’automatisation : ils veulent les former pour qu’ils puissent fonctionner de manière autonome et économiser du travail aux médecins (quand ils ne les mettent pas directement à la retraite) pour qu’ils puissent s’occuper des tâches les plus délicates.
C’est ce que propose une équipe de chercheurs de l’université Johns Hopkins (JHU) dans le Maryland (USA) et de l’université de Stanford, qui ont montré comment ils pouvaient être entraîner ces appareils à partir de vidéos d’autres opérations effectuer “les mêmes procédures chirurgicales avec autant d’habileté que les médecins humains”, selon le communiqué de presse de l’université.
“C’est vraiment magique d’avoir ce modèle et tout ce que nous faisons, c’est lui transmettre les données de la caméra et il peut prédire les mouvements robotiques nécessaires à la chirurgie”, a déclaré Axel Krieger, auteur principal de l’enquête et professeur agrégé au Département de génie mécanique de JHU. “Nous pensons que cela signifie un pas en avant important vers une nouvelle frontière de la robotique médicale“.
Krieger et ses collègues ont démontré avec succès la possibilité d’apprendre par imitation, sans nécessiter de corrections ultérieures. Ainsi, à travers plusieurs expériences, ont permis aux systèmes Da Vinci d’apprendre efficacement des tâches chirurgicales complexes et sont capables de s’adapter à des scénarios imprévus.
Apprendre par imitation
La société Intuitive Surgical a introduit ces robots sur le marché pour la première fois en 2000 et a depuis publié différentes versions et mises à jour. La plupart ont une console chirurgicale centrale à partir de laquelle le chirurgien obtient des images détaillées de la zone à opérer et contrôle le robotéquipé de divers bras et outils.
Dans ce cas, les chercheurs du JHU et de Stanford ont utilisé deux bras terminés par de petites pinces, couramment utilisées pour réaliser des sutures. Grâce à une méthode d’apprentissage automatique, Krieg et son équipe ont réussi à entraîner le système à effectuer de manière autonome trois tâches courantes dans un abdomen simulé (avec des échantillons de porc et de poulet). interventions chirurgicales : manipulation d’une aiguille, soulèvement de tissus corporels et suture.
Démonstration de robot-chirurgien de l’Université Josh Hopkins
Jusqu’à présent, ce type de « programmation » des fonctions autonomes des robots chirurgicaux reposait sur un entraînement individuel aux actions, ce qui pouvait prendre un temps inabordable et donner des résultats assez imprécis. “Quelqu’un Vous pourriez passer une décennie à essayer de modéliser la suture. Et cela ne concerne qu’un seul type de chirurgie”, explique Krieger.
Pour résoudre le problème et réduire les erreurs médicales, ces ingénieurs ont combiné l’apprentissage par imitation avec une architecture d’apprentissage automatique sur lesquelles sont basées les IA comme ChatGPT. Si l’intelligence artificielle générative d’OpenAI fonctionne avec des mots et du texte, le modèle des ingénieurs de Johns Hopkins le fait avec la cinématique, décomposant en formules mathématiques les angles sous lesquels les robots peuvent déplacer leurs bras et leurs outils.
caméras de poignet
Afin que le système da Vinci exécute parfaitement les tâches tout seul, avec une dextérité et une aisance similaires à celles des médecins humains, l’IA a été alimentée par près de 1 000 vidéos des différentes tâches. Ce matériel, habituellement utilisé pour l’analyse postopératoire et enregistré avec de minuscules caméras de poignet montées sur des bras robotiquesconstitue désormais une base de données précieuse pour alimenter le modèle.
“Tout ce dont nous avons besoin c’est d’une image et ce système d’intelligence artificielle trouve la bonne action“, explique un autre des principaux auteurs de l’étude, Ji Woong ‘Brian’ Kim. “Nous avons constaté que même avec quelques centaines de démonstrations, le modèle est capable d’apprendre la procédure et de généraliser de nouveaux environnements qu’il n’a pas rencontrés.”
Une opération avec un système chirurgical da Vinci
Chirurgical intuitif
Omicrono
En effet, tout au long des expériences le système s’est avéré capable de corriger ses propres erreurs à la volée. “Par exemple, s’il laisse tomber l’aiguille, il la reprend automatiquement et continue. Ce n’est pas quelque chose que je lui ai appris à faire”, explique Krieger.
Les conclusions, présentées lors de la prestigieuse Conférence sur l’apprentissage des robots qui a eu lieu cette semaine à Munich, nous amènent à penser que L’apprentissage par imitation permettra d’entraîner ces robots chirurgicaux en quelques jours (au lieu de mois ou d’années) afin qu’ils puissent à l’avenir réaliser des interventions chirurgicales complexes sans intervention humaine.