Wie KI-gestützte chirurgische Robotik eine echte personalisierte Chirurgie ermöglichen könnte

Die Integration chirurgischer Roboter mit KI der nächsten Generation kann die Praxis sicher verbessern, wenn ethische und regulatorische Fragen geklärt werden, sagen Experten, die heute in Frontiers in Science schreiben.

Ein Team bahnbrechender Chirurgen und Forscher vom King’s College London sagt, dass KI-gestützte chirurgische Robotik eine „echte personalisierte Chirurgie“ ermöglichen und die Leistung, das Situationsbewusstsein, die Entscheidungsfindung und die Effektivität von Operationsteams verbessern könnte.

Ihre Analyse befasst sich auch mit regulatorischen Fragen, einschließlich der Reduzierung von Risiken durch Systeme, die nach der Genehmigung weiter lernen und sich ändern. Außerdem geht es darum, wie wir verhindern können, dass durch Datensätze verzerrte Ungleichheiten verstärkt werden, und wie wir mit der Konzentration von Forschung und Industrie in ressourcenreichen Ländern umgehen.

Der Hauptautor und robotergestützte urologische Chirurg Prof. Prokar Dasgupta, ehemals am King’s College London und am Guy’s Hospital in London, der kürzlich die erste Langstrecken-Roboteroperation in Großbritannien durchgeführt hat, sagte: „Der Einsatz fortschrittlicher KI und Robotik im Operationssaal ist sehr aufregend. In den nächsten Jahren werden intelligente Roboter alle Phasen der Operation beeinflussen – einschließlich Techniken, Notfallmaßnahmen, Teamrollen, Arbeitsabläufe und unterstützende Funktionen.“

Die Autoren warnen, dass KI die Operationssäle aufrechterhalten und nicht stören muss und Fortschritte und Verfeinerungen bei chirurgischen Fähigkeiten, Verfahren und Technologie unterstützen sollte, warnen sie. Am wichtigsten ist, dass seine Verwendung durch eine strenge menschliche und behördliche Aufsicht sichergestellt wird, wobei die Chirurgen weiterhin die Hauptentscheidungsträger bleiben.

Das Versprechen der KI bringt tiefgreifende Auswirkungen auf die klinische Praxis und die weiterhin sichere Funktion von Operationsteams mit sich. Diese erfordern eine Diskussion mit mehreren Interessengruppen, um eine klare Haftung, die Minimierung von Vorurteilen, die Integration autonomer Robotersysteme in Operationsteams, globale Gerechtigkeit und eine solide Produktregulierung sicherzustellen.“

Prof. Prokar Dasgupta, Hauptautor und robotergestützter urologischer Chirurg

Echte personalisierte Chirurgie

Zu den erwarteten Fortschritten gehört die in chirurgische Roboter eingebettete KI, die sogenannte „verkörperte KI“, die mit mit Sensoren ausgestatteten Operationssälen verbunden ist und räumliches Verständnis, adaptives Lernen, Leistungsbenchmarking, autonome chirurgische Assistenz und Feedback an Teams während der Operation generiert.

Zukünftige chirurgische KI wird auch neue Datenströme nutzen, die von Patienten, Operationsteams und Sensoren in Robotern gesammelt werden, um während der Operation in Echtzeit Führung und Entscheidungsunterstützung zur Optimierung chirurgischer Maßnahmen bereitzustellen.

Prädiktive KI könnte es Chirurgen auch ermöglichen, die Ergebnisse verschiedener Maßnahmen genau zu visualisieren, bevor sie diese ergreifen, was als Ursache-Wirkungs-Erkennung bezeichnet wird. Dies könnte in Zukunft dazu beitragen, die Patientenergebnisse zu verbessern.

Erstautor Dr. Alejandro Granados vom King’s College London sagte: „Die Chirurgie steht vor einem tiefgreifenden Wandel, bei dem Technologie nicht nur dabei helfen wird, Ergebnisse vorherzusagen, sondern Ärzte auch dabei unterstützen wird, für jeden Patienten die optimale, individuellste Behandlung zu finden.“

Regulierung adaptiver Systeme

Derzeit genehmigen die Aufsichtsbehörden medizinische Technologien auf der Grundlage ihres eingereichten Formulars. KI-gestützte Operationsroboter stellen jedoch aufgrund ihrer Fähigkeit, nach der Zulassung zu lernen, sich anzupassen und Änderungen vorzunehmen, eine Herausforderung dar.

Um dieser Herausforderung zu begegnen, fordern die Autoren regulatorische Reformen, einschließlich Änderungen der Lizenzierungswege, Geräteklassifizierungen, Überwachung nach dem Inverkehrbringen und Compliance-Standards, um dem höheren Risikoprofil sich ändernder Systeme besser gerecht zu werden.

Dr. Granados sagte: „Die Lernfähigkeit von KI stellt ein beispielloses Rätsel dar. Wir befinden uns in einer entscheidenden Zeit in der Chirurgie, in der wir mit der Beantwortung dieser Fragen beginnen müssen, um sicherzustellen, dass Patienten von den zahlreichen Vorteilen KI-gestützter Operationssäle profitieren können.“

Klinische Studien, so heißt es in dem Papier, sollten standardisierte Metriken zur Bewertung von KI-Software und zur Bewertung von Mensch-KI- und Mensch-Roboter-Interaktionen verwenden. Außerdem wird empfohlen, dass die Regulierungsbehörden mit Berufsverbänden zusammenarbeiten, um die chirurgische Ausbildung zu überwachen, während die Praxis von klinischer Expertise zu datengesteuerten Ansätzen übergeht.

Darüber hinaus werden neue Modelle der Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft, Industrie und Gesundheitssystemen in Ländern mit niedrigerem Einkommen empfohlen, um kostengünstige KI- und Roboterökosysteme aufzubauen, von denen alle profitieren können.

Prof. Dasgupta sagte: „Wir benötigen eine Reihe neuer Rahmenbedingungen – die Regulierung und Compliance, Versuchsmethoden, Berichtsstandards und Schulungsansätze umfassen –, um die dauerhafte Sicherheit und Wirksamkeit von Robotik und KI in der Chirurgie zu gewährleisten.“

Dr. Granados sagte: „Die Verwirklichung dieser Vision auf globaler Ebene erfordert eine sorgfältige Verwaltung. Wir müssen sicherstellen, dass medizinisches Fachpersonal und Patienten überall gleichermaßen von dem überzeugenden Potenzial der kommenden KI- und Robotik-Innovationen profitieren können.“

Menschliche Entscheidungsträger

Die Autoren erwarten, dass zukünftige Iterationen der Robotik mit immer größerem Grad an Autonomie arbeiten und gleichzeitig die wesentliche menschliche Kontrolle behalten.

Sie beschreiben, wie sich die Rolle des Chirurgen in Richtung Überwachung, Koordination und Entscheidungsfindung auf hoher Ebene verlagern wird, während Krankenschwestern, Anästhesisten und Assistenten damit rechnen können, zusätzliche Fähigkeiten zu erwerben. Sie erwarten außerdem, dass die chirurgischen Teams durch klinische Datenwissenschaftler sowie Ingenieure für KI und Roboterintegration ergänzt werden.

Prof. Dasgupta sagte: „Menschliche Chirurgen müssen weiterhin die Hauptentscheidungsträger sein, und Erkenntnisse aus KI-Modellen müssen den Mitgliedern des Operationsteams je nach Rolle unterschiedlich präsentiert werden, wenn wir die klare Autoritätskette aufrechterhalten wollen, die für eine sichere chirurgische Praxis erforderlich ist.“

Dr. Granados sagte: „KI und Robotik, strategisch im Operationssaal eingesetzt, werden die Grundlage für den Wandel hin zu Systemen bilden, die aus jedem Eingriff lernen, Operationsteams in Echtzeit unterstützen und möglicherweise sicherere, präzisere und bessere Ergebnisse für Patienten liefern.“

„Wir müssen jedoch sicherstellen, dass das menschliche Urteilsvermögen weiterhin im Mittelpunkt steht, während wir uns gleichzeitig mit den heute ungedeckten chirurgischen Bedürfnissen und den Ungleichheiten bei der Frage befassen, wer vom Zugang profitiert.“

Quellen: