Em cirurgias com pouco espaço de intervenção, como em procedimentos no nariz, cérebro ou em bebês, os médicos precisam superar uma série de desafios para que a tarefa seja realizada com sucesso. Devido à complexidade do trabalho, existem riscos de colisões entre os instrumentos cirúrgicos e tecidos ou órgãos do corpo humano. Para auxiliar profissionais da saúde a desempenhar esse trabalho, pesquisadores da UFMG e da Universidade de Tóquio desenvolveram um código computacional (algoritmo) que poderá guiar robôs para que eles executem essas operações com mais segurança e precisão. 

“Além do espaço ser restrito e a visão do médico limitada, nem sempre o profissional tem uma boa noção de profundidade. O que nós desenvolvemos ajuda a aumentar a segurança do procedimento porque o robô pode desviar de regiões sensíveis, mesmo que elas estejam fora do campo de visão de quem realiza o procedimento”, explica um dos autores da pesquisa, Bruno Vilhena Adorno, professor da UFMG e pesquisador do INCT de Sistemas Autônomos Cooperativos (InSAC).  

Segundo o profissional, “a precisão é muito elevada, pois é possível mudar a escala da manipulação. Conseguimos, por exemplo, garantir que um movimento de 10 centímetros na mão do médico se traduza em um movimento de poucos milímetros na garra do robô, permitindo que o profissional da saúde faça procedimentos em estruturas bastante reduzidas”.

Para testar o algoritmo, diversos experimentos foram realizados nos laboratórios da Universidade japonesa, onde os pesquisadores utilizaram um par de robôs equipados com ferramentas cirúrgicas para simular movimentos e incisões nas narinas de um boneco, explorando diferentes possibilidades de controle. Em uma delas, os cientistas programaram os robôs para realizarem tarefas e trajetórias totalmente autônomas, fazendo com que eles realizassem ações sem colidirem com qualquer parte da anatomia nem um com o outro, mesmo quando seus caminhos se cruzavam.

No entanto, vale ressaltar que, para realizar o procedimento em um paciente de verdade, outros cuidados deveriam ser tomados, como a incorporação de sensores e alguns algoritmos de percepção. 

Outro teste realizado pelos cientistas envolveu a teleoperação, procedimento no qual o médico controla as garras dos robôs como se fossem suas próprias mãos para realizar suturas e incisões. Neste caso, os robôs seguiram com um sistema autônomo ativado para desviar de colisões. Ou seja, mesmo que o cirurgião force uma ferramenta na direção da outra, elas não se chocam, garantindo a segurança da operação. Quando isso ocorre, o médico sente forças artificiais nos controles que segura em cada uma das mãos, que ficam cada vez mais intensas na medida em que os instrumentos se aproximam um do outro.  

Segundo Adorno, os resultados alcançados nos testes são promissores. “Em um dos nossos experimentos, mostramos algumas evidências de que o sistema desenvolvido pode, em princípio, ser usado em exames endoscópicos e em cirurgias que demandam intervenções por entre as costelas de bebês recém-nascidos, o que atualmente é inviável com o robô cirúrgico mais avançado existente no mercado, o robô Da Vinci”, diz o docente.

De acordo com o especialista, algumas das técnicas que foram desenvolvidas já poderiam ser aplicadas de imediato, enquanto outras devem ser incorporadas pouco a pouco nos robôs atualmente disponíveis.

O professor explica ainda que essa área de pesquisa tem se tornado bastante atrativa, principalmente pelo fato de os robôs modernos estarem mais complexos e atuando cada vez mais próximos aos seres humanos, exigindo que os algoritmos de controle tenham mais garantias de bom funcionamento.

Os resultados obtidos no trabalho geraram três artigos. São eles: Dynamic Active Constraints for Surgical Robots Using Vector-Field Inequalities, publicado na IEEE Transactions on Robotics; Active Constraints Using Vector Field Inequalities for Surgical Robots, apresentado na IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) 2018; e A Unified Framework for the Teleoperation of Surgical Robots in Constrained Workspaces, apresentado na ICRA 2019.

(Texto de Henrique Fontes - Assessoria de Comunicação do InSAC)