Roboter lernten aus Videos, wie sie Menschen operieren

Roboter, die im Krankenhaus bei Operationen assistieren, sind nichts Neues. Schon 1985 half der Roboter PUMA 560 bei einer Gehirnoperation. Zugelassen wurden erste Systeme dann in den 1990er-Jahren.

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Diese Geräte werden in der Regel von einem Menschen ferngesteuert. Dank jüngster Entwicklungen im Bereich Künstlicher Intelligenz sind jedoch Möglichkeiten entstanden, dass OP-Roboter auch autonom, ohne Zutun eines menschlichen Chirurgen, operieren können. 

Amerikanische Forscher haben Robotern nun beigebracht, verschiedene medizinische Operationstechniken wie Wundnähte und das Binden von Knoten selbstständig durchzuführen. Die Grundlage dafür waren Videos, aus denen die OP-Roboter vom Typ „da Vinci“ lernten.

Videos mit Positionsdaten

Das Training der Roboter kann man sich ähnlich vorstellen wie bei Sprachmodellen wie ChatGPT. Während ChatGPT aus gewöhnlichen Texten lernt, nutzt der Roboter als Basis eine Sprache, die die Position von Geräten wie Greifern im Raum beschreibt. Diese räumlichen Informationen fügten die Forscher zu hunderten von Videos hinzu, die Operationstätigkeiten aus Sicht von Chirurgen wiedergeben. Diese zeigten sie den Robotern, die daraus lernten, zu operieren. Diese Trainingsmethode heißt in der Fachsprache „Imitation Learning“.

„Wir haben unser Trainingsmodell mit Videomaterial von Robotern erstellt, die chirurgische Tätigkeiten auf Übungspads für Nähte durchführen“, erklärte der leitende Forscher Axel Krieger von der Johns Hopkins University der Washington Post. „Jedes Bild im Video wird in numerische Daten umgewandelt, die das KI-Modell dann in Roboteraktionen übersetzt.“

Ärzte können mit Robotern reden

Die Roboter können so selbstständig operieren. Sie demonstrierten ihre Fähigkeiten bereits an toten Schweinen und Hühnern. Während der Arbeit sind die Roboter für ihre menschlichen Kollegen auch ansprechbar. „Mit unserem entwickelten System kann man mit dem Roboter sprechen wie mit einem chirurgischen Assistenzarzt“, erklärte der Forscher Ji Woong „Brian“ Kim. „Man kann Dinge sagen wie: ‚Erledige diese Aufgabe‘ oder ‚Bewege dich nach links‘ und ‚Bewege dich nach rechts‘.“

Allzu bald dürfte man die Roboter in echten Krankenhäusern allerdings nicht sehen. Der Grund dafür ist, dass die Geräte noch nicht perfekt funktionieren und erst noch einige Probleme ausgeräumt werden müssen. Etwa gibt es große anatomische Unterschiede, und einzelne Krankheiten verhalten sich verschieden.  Weil es um Menschenleben geht, deren Schicksal man in die Hände der Roboter legen würde, gelten im Medizinbereich besonders strenge Regeln. Trotzdem sind sie ein vielversprechender Ersatz für derzeitige OP-Roboter, bei denen jede Bewegung programmiert werden muss.

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Die Forscher von der Johns Hopkins University und der Stanford University präsentierten ihre Ergebnisse im November bei der Konferenz für Robotisches Lernen (CoRL) in München. Die Forscher wollen mit ihren Robotern keine menschlichen Chirurgen ersetzen, sondern sie angesichts drohender Personalengpässe unterstützen.