Robô cirúrgico com IA alcança 90% de sucesso ao canular veias da retina em ambiente de laboratório

Um robô cirúrgico com IA foi capaz de executar, em ambiente controlado, um dos procedimentos mais exigentes da oftalmologia: a canulação de veias da retina, cuja largura varia entre 100 e 250 micrômetros. Desenvolvido por pesquisadores da Johns Hopkins University e descrito na revista Science Robotics, o sistema combinou robótica de precisão, visão computacional e aprendizado profundo para atingir 90% de sucesso em 20 olhos de porcos estáticos e 83% em olhos submetidos a movimento simulado.

Robô cirúrgico com IA: quem desenvolveu e onde o estudo ocorreu

A iniciativa partiu de um grupo multidisciplinar da Johns Hopkins University, nos Estados Unidos. O projeto contou com engenheiros mecânicos, especialistas em visão computacional e oftalmologistas, todos concentrados no Laboratório de Robótica Cirúrgica da instituição. O ambiente de pesquisa incluiu salas equipadas com microscopia cirúrgica, tomografia de coerência óptica intraoperatória (iOCT) e mecanismos para manter globos oculares de porcos em condições estáveis durante os testes.

O que é a canulação de veias da retina e por que ela importa

A condição clínica visada é a oclusão da veia da retina, um bloqueio que eleva a pressão no vaso, gera acúmulo de fluido (edema macular) e pode levar à perda permanente da visão. O tratamento padrão exige injeções repetidas de fármacos antiangiogênicos diretamente na cavidade vítrea, abordagem invasiva, custosa e periódica. A canulação direta objetiva perfundir o medicamento exatamente na veia obstruída, potencialmente reduzindo frequência de aplicações e aumentando a eficácia local.

O obstáculo reside no calibre do alvo. Veias com diâmetro menor do que um fio de cabelo humano demandam estabilidade micrométrica do cirurgião, algo limitado por tremores fisiológicos. Qualquer desvio pode rasgar a parede do vaso ou perfurar camadas mais profundas da retina.

Como o robô cirúrgico com IA executa o procedimento

O aparato robótico utilizado, batizado de Steady-Hand Eye Robot (SHER), consiste em um braço articulado de alta rigidez e mecanismos de amortecimento de tremor. O sistema integra três fontes principais de dados:

1. Microscópio cirúrgico: produz visão macroscópica do campo ocular.
2. iOCT em tempo real: gera cortes B-scan que revelam camadas internas da retina.
3. Algoritmos de aprendizado profundo: convertem imagens em comandos de movimento.

Três redes neurais independentes foram treinadas com centenas de amostras visuais para assumir etapas críticas.

• Rede 1: prevê a direção ótima da agulha a partir da posição atual.
• Rede 2: detecta o instante preciso de contato entre a ponta da cânula e a parede venosa.
• Rede 3: confirma, por análise de padrões de textura, se a perfuração se concretizou dentro do vaso.

O operador humano seleciona a veia-alvo em uma interface gráfica, aciona o sistema e supervisiona todo o processo. A movimentação fina — avanço, perfuração e recuo da agulha — fica por conta do módulo autônomo controlado pela IA, reduzindo a influência de tremores involuntários.

Resultados: desempenho do robô cirúrgico com IA em diferentes condições

Os cientistas conduziram dois conjuntos de ensaios. No primeiro, 20 olhos de porcos permaneceram fixos. O critério de êxito foi a visualização de fluxo de contraste dentro da veia, confirmada simultaneamente pelo microscópio e pela iOCT. O robô cirúrgico com IA obteve 18 acertos, equivalentes a 90% de sucesso.

O segundo bloco introduziu dificuldade extra: seis olhos foram acoplados a um suporte com movimento sinusoidal de baixa amplitude, simulando deslocamentos gerados pela respiração em pacientes vivos. Mesmo com esse desafio, o sistema acertou em cinco tentativas, resultando em taxa de 83%.

Em ambos os cenários, os investigadores destacaram a ausência de perfurações fora do vaso e a manutenção da cânula dentro da veia durante toda a infusão, indicadores de segurança e precisão.

Benefícios apontados pelos pesquisadores

Os autores listaram vantagens específicas da plataforma:

• Eliminação de tremor humano: a estrutura rígida do braço robótico amortiza microoscilações que poderiam desviar a agulha.
• Percepção de profundidade: a iOCT adiciona visão seccional em tempo real, suprindo uma limitação recorrente em cirurgias oftálmicas convencionais.
• Padronização de movimentos: algoritmos replicam trajetórias ótimas, reduzindo variabilidade entre operadores.
• Estabilidade em condições dinâmicas: os testes com movimento demonstram capacidade de adaptação a deslocamentos moderados do globo ocular.

Limitações atuais e próximos passos antes da aplicação clínica

Apesar dos números promissores, o próprio grupo de pesquisa ressalta que o estudo representa um estágio inicial. Entre as limitações documentadas estão:

• Utilização exclusiva de olhos de porcos ex vivo, sem fluxo sanguíneo ou resposta biológica regenerativa.
• Tamanho reduzido da amostra, insuficiente para estimar variabilidade estatística ampla.
• Ausência de avaliação toxicológica ou inflamatória decorrente do uso de corantes e da própria punção.

Os cientistas planejam, como próximo passo, validar o sistema em globos oculares de animais vivos, condição que introduz pulsação, pressão intraocular variável e contrações musculares. Somente após essa fase será possível propor ensaios clínicos iniciais em humanos.

Impacto potencial na prática oftalmológica

Caso futuras etapas confirmem segurança e eficácia, a tecnologia poderá reduzir a necessidade de múltiplas injeções intravítreas e oferecer uma intervenção mais localizada. Além disso, a metodologia de visão computacional empregada pelo robô cirúrgico com IA pode ser adaptada a outras microcirurgias, como reparo de membranas epirretinianas ou remoção precisa de hemorragias sub-retinianas.

Conclusão factual

O experimento da Johns Hopkins demonstrou que um robô cirúrgico com IA é capaz de canular veias retinianas de escala micrométrica com até 90% de precisão em modelos oculares de porco. O resultado estabelece uma prova de conceito potente, mas a aplicação em humanos ainda depende de testes em animais vivos e validação clínica subsequente.