Isaac Asimov immaginava robot umanoidi al servizio dell'uomo già negli anni Quaranta, ma sarebbero trascorsi altri sei decenni prima che il frutto della sua fantasia varcasse i confini della fantascienza per approdare al mondo reale.
I primi modelli sono stati sviluppati nei primi anni Duemila, soprattutto come piattaforme di ricerca e dimostratori tecnologici, con applicazioni limitate nell'educazione, nell'accoglienza e nella sperimentazione. Da allora la ricerca ha continuato a fare progressi e, a luglio di quest'anno, per la prima volta, i robot umanoidi sono entrati in sala operatoria per condurre un intervento chirurgico.
Un team di ricercatrici e di ricercatori dell'Università della California di San Diego (UC San Diego) ha dimostrato che robot umanoidi controllati a distanza da chirurghi esperti sono in grado di eseguire un intervento di colecistectomia laparoscopica – la rimozione della cistifellea – su animali vivi.
A differenza dei sistemi robotici oggi utilizzati in chirurgia, progettati esclusivamente per questo scopo e per operare all'interno di spazi dedicati, gli umanoidi impiegati nello studio sono macchine in grado di svolgere compiti generici e, soprattutto, di muoversi e operare negli stessi ambienti costruiti per le persone.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature, rappresenta una prova di fattibilità che apre scenari finora inesplorati: robot umanoidi capaci di assistere i chirurghi, operazioni condotte a distanza e interventi in ambienti dove la presenza umana è difficile o impossibile, dalle aree più isolate della Terra fino alle future missioni spaziali.
40 anni di chirurgia robotica
Il primo impiego documentato di un sistema robotico in ambito chirurgico risale al 1985, quando il robot PUMA 560 venne utilizzato per guidare una biopsia cerebrale con elevata precisione. Negli anni Novanta seguirono piattaforme come AESOP, il primo assistente robotico approvato dalla FDA per controllare la telecamera laparoscopica, e successivamente ZEUS, che contribuì allo sviluppo della telechirurgia.
All’inizio degli anni Duemila,venne introdotto il da Vinci Surgical System, tuttora la piattaforma robotica più diffusa al mondo, destinata a rivoluzionare il settore. In questo sistema il chirurgo opera da una console controllando bracci robotici altamente specializzati che riproducono con estrema precisione i movimenti della mano umana.
I robot impiegati nello studio di UC San Diego appartengono però a una categoria completamente diversa: robot umanoidi progettati per svolgere compiti di carattere generale, dotati di due braccia, due gambe e di una struttura pensata per muoversi e interagire negli ambienti costruiti per gli esseri umani.
Lo studio: due robot umanoidi in sala operatoria
L'obiettivo delle ricercatrici e dei ricercatori era testare la capacità dei robot umanoidi di affrontare una procedura di chirurgia mini-invasiva su un animale vivo. Per questo è stato prima sviluppato un sistema di teleoperazione che consente a un chirurgo di controllare il robot da una console utilizzando i normali strumenti laparoscopici.
Inizialmente i robot hanno affrontato esercizi di manipolazione di oggetti e strumenti chirurgici in laboratorio per verificare precisione, destrezza e coordinazione motoria. Successivamente sono stati coinvolti in sessioni di addestramento con chirurghi di diversa esperienza e, solo dopo aver superato questi test, impiegati in due interventi di colecistectomia laparoscopica su suini anestetizzati.
Durante gli interventi il robot era controllato da un chirurgo esperto mentre un secondo medico forniva assistenza al tavolo operatorio. In una delle procedure è stato persino impiegato un secondo robot umanoide come assistente. Entrambi gli interventi sono stati completati con successo.
I risultati pubblicati su Nature indicano che la tecnologia ha già raggiunto un livello di precisione sufficiente per affrontare procedure di chirurgia mini-invasiva, pur presentando ancora alcuni limiti simili a quelli delle prime tecnologie operatorie robotiche, come la latenza nei comandi, le possibili collisioni tra gli strumenti e la necessità di frequenti ricalibrazioni.
Cosa aggiunge un robot umanoide?
I moderni robot chirurgici sono piattaforme dedicate, costose, ingombranti e installate stabilmente in sale operatorie appositamente progettate. Un robot umanoide, invece, può svolgere un’ampia varietà di compiti e lavorare negli stessi ambienti costruiti per gli esseri umani.
Proprio per questo potrebbe utilizzare strumenti e infrastrutture già presenti negli ospedali, senza richiedere sale operatorie dedicate. Inoltre, potrebbe spostarsi autonomamente tra diversi reparti, assistere il personale in molteplici attività oltre all'intervento chirurgico e occupare meno spazio rispetto ai sistemi robotici tradizionali.
Le possibili applicazioni: dalla Terra allo spazio
Le applicazioni potrebbero essere molto più ampie della semplice chirurgia ospedaliera, aprendo la strada alla telechirurgia in luoghi geograficamente isolati o in scenari estremi.
Grazie alle dimensioni contenute e alla facilità di trasporto, i robot umanoidi potrebbero essere impiegati in aree dove i sistemi robotici tradizionali sarebbero difficili da installare. Inoltre, il chirurgo non dovrebbe necessariamente trovarsi nella stessa stanza – o addirittura nello stesso Paese – del paziente, ma potrebbe operare a distanza in piccoli ospedali rurali, basi militari, aree colpite da disastri naturali e persino contesti ad alto rischio come ambienti contaminati, aree con rischio biologico o missioni di soccorso dove la presenza umana potrebbe essere pericolosa.
Lo studio cita anche una prospettiva destinata ad attirare l'attenzione delle agenzie spaziali: la chirurgia nello spazio. Durante future missioni di lunga durata verso la Luna o Marte potrebbe non essere possibile avere a bordo un'équipe chirurgica completa. Robot umanoidi teleoperati, eventualmente supportati da sistemi di intelligenza artificiale, potrebbero consentire l'esecuzione di interventi salvavita anche a milioni di chilometri dalla Terra.
Cover Foto di Aideal Hwa su Unsplash.