Sztuczna inteligencja całkowicie zmienia chirurgię [Prof. Jacques MARESCAUX]
Sztuczna inteligencja w chirurgii pozwala wcześniej wykrywać zmiany nowotworowe, dokładniej planować zabiegi i rozwijać mniej obciążające metody leczenia. Prof. Jacques Marescaux, pionier chirurgii robotycznej i założyciel strasburskiego IRCAD, w rozmowie z „The European Scientist” przedstawia medycynę, w której specjalistyczna wiedza może docierać do pacjentów ponad granicami państw. Wyjaśnia również, dlaczego nie podziela zapowiedzi szybkiego zastąpienia chirurgów przez całkowicie samodzielne roboty.
.„Sztuczna inteligencja całkowicie zmienia chirurgię, zwłaszcza w dziedzinie, którą znam szczególnie dobrze: chirurgii układu pokarmowego” – mówi prof. Jacques Marescaux w wywiadzie opublikowanym przez „The European Scientist”. Za tą oceną stoi ponad trzydzieści lat pracy nad łączeniem medycyny, informatyki i robotyki. Francuski chirurg założył w 1994 roku IRCAD, instytut badań nad nowotworami układu pokarmowego, który stał się międzynarodowym ośrodkiem rozwoju i nauczania chirurgii małoinwazyjnej.
Jego nazwisko wiąże się z operacją Lindbergh, przeprowadzoną 7 września 2001 roku: zespół chirurgów znajdujący się w Nowym Jorku operował pacjentkę w Strasburgu. Dokumentacja IRCAD opisuje ten zabieg jako pierwszą transatlantycką operację chirurgiczną na odległość. Marescaux przypomina, że sama interwencja trwała 45 minut, lecz dojście do niej wymagało wieloletnich badań oraz współpracy z przedsiębiorstwami telekomunikacyjnymi i producentami robotów. Koszt wynajęcia infrastruktury połączeń transkontynentalnych mógł wówczas sięgać miliona dolarów, co uniemożliwiało upowszechnienie takiego leczenia.
Sztuczna inteligencja w chirurgii zmienia leczenie nowotworów
Najważniejszą zmianę Marescaux dostrzega już na etapie rozpoznania choroby. Systemy sztucznej inteligencji włączane do niektórych urządzeń endoskopowych potrafią zwrócić uwagę lekarza na niewielkie zmiany, trudne do zauważenia gołym okiem. Dotyczy to diagnostyki nowotworów przełyku, żołądka, okrężnicy i odbytnicy, a konsekwencje mogą wykraczać daleko poza poprawę samej wykrywalności.
„To zasadniczy postęp, ponieważ im wcześniej wykryje się nowotwór, tym większe są możliwości zaproponowania ograniczonego leczenia, bez konieczności usuwania znacznej części narządu” – podkreśla rozmówca „The European Scientist”. W określonych sytuacjach zmianę można usunąć bezpośrednio podczas zabiegu endoskopowego, bez pozostawiania zewnętrznej blizny. Podobną zależność między wczesną diagnozą a zakresem leczenia opisuje w odniesieniu do niektórych guzów wątroby, nerki czy płuca. Jeśli zostaną wykryte odpowiednio wcześnie, ich rodzaj i położenie mogą pozwalać na zniszczenie zmiany ciepłem lub zimnem zamiast chirurgicznego wycinania fragmentu narządu.
Marescaux przedstawia tę ewolucję jako kolejne etapy przechodzenia od chirurgii otwartej przez laparoskopię i robotykę do coraz szerszego wykorzystania metod przezskórnych oraz zabiegowych. „Cel pozostaje ten sam: leczyć pacjenta z maksymalną skutecznością i przy minimalnej ingerencji w organizm” – wyjaśnia. Przewiduje przy tym zmianę kształcenia lekarzy, ponieważ granice między pracą chirurga, gastroenterologa i radiologa interwencyjnego będą stawały się coraz bardziej płynne. Każdy z tych specjalistów będzie potrzebował umiejętności wcześniej kojarzonych z innymi dziedzinami.
Ważnym doświadczeniem pozostaje program Anubis, w którym badano możliwość operowania przez naturalne otwory ciała, bez widocznego nacięcia skóry. Po około 800 zabiegach eksperymentalnych zespół przeszedł do pierwszych operacji u pacjentek, ale stwierdził również, że część takich procedur trwa dłużej i jest bardziej skomplikowana od klasycznych metod małoinwazyjnych. W niektórych wskazaniach niewielka blizna okazała się lepszym kompromisem. Badania przyniosły jednak nowe narzędzia i rozwój giętkich robotów endoskopowych, otwierając drogę między innymi do mniej obciążającego leczenia niektórych guzów odbytnicy.
Cyfrowy bliźniak pozwala przećwiczyć operację
Kolejny obszar zmian zaczyna się przed wejściem na blok operacyjny. Marescaux opisuje cyfrowego bliźniaka jako trójwymiarową reprezentację narządu konkretnego pacjenta, odtworzoną na podstawie obrazów medycznych. Przy nowotworze wątroby taki model pozwala zobaczyć położenie guza względem tętnic, żył i otaczających struktur, co może być trudne podczas oglądania kolejnych dwuwymiarowych przekrojów tomografii. Chirurg otrzymuje możliwość porównania różnych strategii oraz przećwiczenia planowanego zabiegu.
„Możemy zasymulować ruch, obserwować jego konsekwencje, cofnąć się, a następnie zacząć od nowa, aż wskażemy najlepszą strategię” – tłumaczy Marescaux. Przypomina, że IRCAD pracuje nad tym podejściem od końca lat dziewięćdziesiątych, a rozwijane między innymi ze spółką Visible Patient rozwiązania służą tworzeniu spersonalizowanych modeli anatomicznych. Długofalową ambicją pozostaje przekazanie takiego planu robotowi zdolnemu do automatycznego wykonania zaplanowanych czynności. Szersze zastosowania modeli pacjenta i personalizacji leczenia omawialiśmy w materiale „Medycyna jest najważniejszym testem dla AI”.
Następnym krokiem mają być rekonstrukcje trójwymiarowe tworzone bezpośrednio na podstawie ultrasonografii. Jak wskazuje chirurg, USG może być wykorzystywane podczas zabiegu, a sztuczna inteligencja mogłaby rozpoznawać wewnętrzne struktury narządu i nakładać obraz naczyń oraz guza na widok dostępny operatorowi. Chodzi o możliwość swoistego patrzenia przez tkanki, zwiększającego precyzję działania. Równolegle Marescaux opisuje systemy rozpoznające struktury anatomiczne, które mogłyby ostrzegać przed zbliżeniem się do nerwu, naczynia o nietypowym przebiegu lub innej szczególnie wrażliwej okolicy.
Specjalistyczna wiedza może przekraczać granice
Po blisko ćwierćwieczu od operacji Lindbergh telechirurgia zaczyna, zdaniem Marescaux, otwierać znacznie szersze możliwości praktyczne. Najbardziej obiecujący model polega jednak według niego na aktywnym zdalnym wspieraniu miejscowego zespołu, określanym jako teleproctoring. Lekarze przy pacjencie wykonują operację z wykorzystaniem robota, a połączony z nimi ekspert doradza, wskazuje dalsze działania i w razie potrzeby może czasowo przejąć sterowanie instrumentami.
„To ogromny postęp, ponieważ pacjent korzysta z wiedzy międzynarodowego specjalisty, a miejscowy zespół stopniowo się szkoli. Leczymy i przekazujemy umiejętności jednocześnie” – mówi Marescaux. W takim modelu pomoc udzielona jednemu choremu może zarazem rozwijać kompetencje zespołu potrzebne przy kolejnych zabiegach. Międzynarodowy kierunek tych prac dokumentuje również komunikat WHO o inicjatywie rozwijanej wspólnie z Society of Robotic Surgery, obejmującej telechirurgię, zdalny mentoring oraz wzmacnianie miejscowych kadr.
Szczególne nadzieje rozmówca „The European Scientist” wiąże z leczeniem udarów mózgu. Przywołuje zabieg zdalnego usunięcia skrzepu u pacjenta przebywającego w wiejskim regionie Panamy, około 200 kilometrów od stolicy kraju. Według jego relacji procedurę udało się rozpocząć bardzo szybko, a dalszy przebieg leczenia był pomyślny. Możliwość docierania z taką pomocą do chorych oddalonych od wielkich ośrodków uważa za jedno z najcenniejszych zastosowań telechirurgii.
Warunkiem pozostaje odpowiednie połączenie telekomunikacyjne, w którym liczy się zarówno małe opóźnienie, jak i przewidywalność transmisji. Marescaux wskazuje próg około 200 milisekund i podkreśla, że nagłe pogorszenie parametrów może wymagać przerwania zdalnego sterowania oraz przejęcia zabiegu przez miejscowy zespół. „W chirurgii nie wystarczy mieć szybkie połączenie: musi być ono idealnie stabilne” – zaznacza. Dlatego obecnie za najbardziej odpowiednią uznaje kombinację światłowodu i 5G, a w przypadku połączeń satelitarnych zwraca uwagę na potrzebę wykazania niezawodności w tak wymagającym zastosowaniu.
Dlaczego Marescaux nie podziela prognozy Elona Muska
Rozwój telechirurgii i sztucznej inteligencji nie oznacza w ocenie francuskiego badacza, że roboty szybko zaczną samodzielnie przeprowadzać wszystkie operacje. Dzisiejsze urządzenia przeważnie pozostają pod bezpośrednią kontrolą chirurga, którego ruchy są przez system precyzowane, między innymi przez eliminowanie drżenia. Kolejnym etapem ma być robotyka częściowo autonomiczna, przejmująca określone, powtarzalne czynności po ustaleniu parametrów przez lekarza. Przywoływane przez Marescaux eksperymentalne systemy automatycznego szycia pokazują kierunek badań, lecz opisywane rozwiązania nie są jeszcze wykorzystywane w praktyce klinicznej.
„Kiedy Elon Musk twierdzi, że wkrótce wszystkie zabiegi chirurgiczne będą wykonywane automatycznie przez roboty, sądzę, że znacznie nie docenia złożoności czynności chirurgicznych oraz regulacji, którym one podlegają” – ocenia Marescaux. Każdy pacjent ma odmienną anatomię, choroba może przebiegać w szczególny sposób, a podczas operacji pojawiają się nieprzewidziane sytuacje. Przygotowanie systemu zdolnego sobie z nimi radzić wymagałoby ogromnych zbiorów danych, opisanych i sprawdzonych przez najlepszych specjalistów. „Nie wierzę więc w upowszechnienie całkowicie autonomicznej chirurgii w ciągu najbliższych dwudziestu lat” – stwierdza.
Marescaux przypisuje istotną rolę zarówno lekarzom proponującym odważne rozwiązania, jak i bardziej zachowawczym chirurgom, którzy oceniają ryzyko i czuwają nad ostrożnym wdrażaniem nowych metod. „Innowacja jest niezbędna, ale bezpieczeństwo pacjenta musi zawsze pozostawać priorytetem” – podkreśla. Zagadnienie wspomagania lekarza przez algorytmy oraz granic ich samodzielności podejmował na łamach „Wszystko co Najważniejsze” także prof. Michał Kleiber w tekście o korzyściach i ryzykach sztucznej inteligencji w ochronie zdrowia.
Koszt robota to dopiero początek rachunku
Rozmowa prowadzi również do pytania o szpital publiczny i dostępność innowacyjnego leczenia. Marescaux wskazuje, że nowe technologie wymagają kosztownego wyposażenia, podczas gdy finanse francuskich placówek stają się coraz trudniejsze. Zestawia dwa roboty dostępne w swoim szpitalu uniwersyteckim z dziesiątkami urządzeń, którymi mogą dysponować niektóre wielkie amerykańskie grupy szpitalne. „Ze swojej strony uważam, że zdrowie powinno zajmować znacznie ważniejsze miejsce w decyzjach dotyczących inwestycji publicznych” – mówi.
Oceniając opłacalność technologii, proponuje spojrzeć poza cenę zakupu urządzenia. Powikłania mogą oznaczać kolejną operację, dłuższą hospitalizację, dodatkowe leczenie i długotrwałą niezdolność pacjenta do powrotu do pracy. Jeżeli nowa metoda pozwala ich uniknąć, korzyść medyczna oraz ekonomiczna może być znaczna. Równie istotny pozostaje trafny wybór leczenia: „Można wykonać zabieg technicznie doskonale, a mimo to uzyskać zły wynik, jeśli początkowa strategia terapeutyczna nie była właściwa”.
W tym ostatnim obszarze Marescaux widzi ważne przyszłe zadanie sztucznej inteligencji, która mogłaby zestawiać międzynarodowe zalecenia z dokumentacją medyczną oraz cechami konkretnego pacjenta. Takie wsparcie miałoby pomagać zespołom w wyborze odpowiedniej terapii i unikaniu części interwencji niepotrzebnych lub niewłaściwie dobranych. Upowszechnienie nowych metod wymaga jednak także kształcenia: według danych podanych przez niego w wywiadzie IRCAD przeszkolił w 2025 roku ponad 13 tysięcy chirurgów ze 150 państw, około 7 tysięcy na miejscu i 6 tysięcy zdalnie. Założony w 2000 roku bezpłatny uniwersytet internetowy WebSurg skupia natomiast około 600 tysięcy użytkowników.
Niezbędne są również partnerstwa przemysłowe, których przykładem jest współpraca IRCAD z Kawasaki. „W badaniach medycznych nie wystarczy wynaleźć znakomitej technologii. Trzeba także móc ją rozwijać, certyfikować, produkować i wprowadzać na rynek” – zaznacza Marescaux. Instytut może tworzyć prototypy, ale przejście do produkcji i szerokiego zastosowania klinicznego wymaga zasobów oraz kompetencji dużych przedsiębiorstw. Chirurg łączy więc dalszy postęp ze współdziałaniem publicznej ochrony zdrowia, nauki i przemysłu, opartym na przejrzystości, zaufaniu oraz zachowaniu niezależności naukowej.
Andrzej F. Litwiński
