گروهی از پژوهشگران موسسه سامانه‌های هوشمند تحقیقات و نوآوری (IISRI) استرالیا در یک همکاری مشترک با پژوهشگران دانشگاه هاروارد آمریکا و دانشگاه پزشکی دیکین (Deakin) استرالیا، این ربات را با هدف افزایش دقت و ایمنی در عمل‌های جراحی ساخته‌اند.
ویژگی این ربات انتقال حس لامسه به جراح و تصاویر سه بعدی با وضوح بالاست. این روش در جراحی لاپاروسکوپی (ایجاد حفره‌ای در بدن بیمار برای وارد کردن دوربین یا ربات)، برای کاهش خطر از دست دادن خون و ابتلا به عفونت کارآمد است. سرپرست این پروژه، دکتر محسن مرادی دالوند، بیش از یک دهه روی سیستم رباتیک پزشکی و حس لامسه سیستم کار کرده است. دالوند در گفت‌وگو با جام‌جم از ویژگی‌های منحصر به فرد این ربات و نحوه عملکرد آن در اتاق عمل گفته است.
مزیت داشتن حس لامسه در رباتی که ساخته‌اید برای جراح چیست؟
این ربات نسبت به دیگر سیستم‌های رباتیک در دسترس برای جراحی مزیت‌های ویژه‌ای دارد که حس لامسه مهم‌ترین آنهاست. حس لامسه یکی از روش‌های جراحی برای تشخیص ناهنجاری‌های بافتی مثل بافت‌های سرطانی است. جراحان از طریق لمس بافت‌ها و میزان سفت بودن و ویژگی‌های دیگر ناهنجاری بافت‌ها را تشخیص می‌دهند. در جراحی رباتیک، جراح دسترسی مستقیم به بافت ندارد و فهم او از حالت بافت براساس چیزی است که در لاپاروسکوپی می‌بیند. این روش قابلیت تشخیص صحیح بافت سالم حین عمل را دارد و برای جراح افزایش دامنه حرکتی را به دنبال دارد. در حال حاضر این ربات می‌تواند برای عمل‌های جراحی با حداقل تهاجم مثل جراحی لاپاروسکوپی استفاده شود، اما نمونه‌های توسعه‌یافته این ربات در آینده می‌تواند در هر نوع جراحی که لازم باشد استفاده شود و محدودیتی وجود ندارد.
اجتناب از برخورد یکی دیگر از قابلیت‌های ربات هیروسرج است. ربات زمان‌بندی دقیقی برای اجتناب از برخورد ابزارها، لاپاروسکوپ، بازوی رباتیک و دیگر تجهیزات دارد که ایمنی جراحی را هم داخل بدن بیمار و هم برای جراح فراهم می‌کند. این دقت در تنظیمات سیستم علاوه بر این که ایمنی بیمار را تضمین می‌کند به جراح هم اطمینان خاطر می‌دهد و می‌تواند در آرامش جراحی را انجام دهد. همچنین این سیستم در زمان جراحی همه حرکت‌ها را زیر نظر دارد و حالت دستگاه را با توجه به تغییر زاویه بدن، تنظیمات تخت جراحی یا تغییر محل بافت‌ها در بدن به طور خودکار تنظیم می‌کند.
دقت این سیستم رباتیک برای عمل‌های جراحی حساس چقدر است؟
ما در سیستم ربات هیروسرج شبیه‌سازی نیروی بازخوردی را توسعه دادیم که می‌تواند نیروی عکس‌العمل بافت را به دقت اندازه‌گیری کند. همچنین سیستم اثرات جانبی مثل نیرویی که چاقوی جراحی در اثر برش ایجاد می‌کند را حذف می‌کند. حسگرها کار ابزارهای جراحی را کامل و اثرات نوک چاقو هنگام برخورد به بافت را حذف می‌کنند تا جراح نیروی عکس‌العمل در اثر ضربه به بافت را دقیق‌تر حس کند. این ابزارها کاملا دقیق درجه‌بندی شده‌اند و جهت درست انتقال نیرو را بخوبی تشخیص می‌دهند. هیروسرج می‌تواند به جراح این امکان را دهد که به طور دقیق نیروهای عکس‌العمل را بسنجد و بافت سالم را از ناسالم تشخیص دهد.
این ربات به ابزارهای دقیق لاپاروسکوپی و بازوی رباتیک مجهز است. دستورات جراح به عنوان ورودی کنترل‌کننده الگوریتم‌های ربات استفاده می‌شود. الگوریتم کنترل‌کننده می‌تواند لرزش دست و آشوب‌های غیرمرتبط را از اطلاعات ورودی که دریافت می‌کند حذف کند. همین الگوریتم در مقایسه با جراحی معمولی دقت بالاتری به وجود می‌آورد. بنابراین از این سیستم می‌توان برای عمل‌های جراحی بسیار ظریف مثل جراحی چشم هم استفاده کرد.
ربات چگونه حس لامسه را منتقل می‌کند و اپراتور آن را چطور تفسیر می‌کند؟
یکی از بخش‌های اصلی و با اهمیت ربات ناحیه اتصال بخش لامسه به دستگاه ورودی است و عکس‌العمل را به جراح منتقل می‌کند. جراح احساس می‌کند که وسیله جراحی را در دست خود گرفته و همه نیروهای ورودی و خروجی بین دستگاه و بافت بدن را احساس می‌کند.
این ربات اکنون در مرحله آزمایشگاهی قرار دارد یا وارد اتاق عمل جراحی شده است؟
سیستم ربات هیروسرج اکنون آماده استفاده تجاری است و منتظر یک شریک تجاری برای استفاده از این سیستم در اتاق عمل بیمارستان‌های جهان هستیم. اکنون تمرکز ما روی آماده کردن اتاق جراحی با سیستم خاص مناسب این ربات است که بزودی آماده می‌شود، اما در حال حاضر نمی‌توانم تاریخ دقیقی بدهم.
این ربات برای جراحی‌های از راه دور مناسب است؟ مثلا برای عمل جراحی فضانوردان در ایستگاه فضایی بین‌المللی یا مناطق دورافتاده زمین کاربرد دارد؟
از زمانی که این ربات به سیستم معماری خاصی مجهز شد که دو بخش هسته اصلی و بازوی متحرک از هم جدا شد، این کار امکان‌پذیر شده است. اکنون پردازشگر اصلی می‌تواند از بازوی رباتیک هزاران کیلومتر فاصله داشته باشد و دو بخش با یکدیگر ارتباط اینترنتی داشته باشند. در این مورد نیاز به اینترنت با سرعت خیلی بالا هم نیست. ما از تکنیکی استفاده می‌کنیم که عملکرد انتقال داده‌ها با یک شبکه 4G قابل دسترسی است. هیروسرج به شرایط خاصی متفاوت از سایر اتاق‌های عمل جراحی برای برقراری ارتباط با مرکز داده‌ها نیاز ندارد. در آینده چنین سیستمی قابلیت استفاده در جراحی از راه دور و برای مناطق صعب‌العبور و مناطق جنگی را خواهد داشت.
اگر حین عمل جراحی سیستم اینترنت قطع شود، خطری بیمار را تهدید نمی‌کند؟
اولویت این بازوی رباتیک با حفظ ایمنی و سلامت بیمار، جراح و دستیاران اتاق عمل است. سیستم ربات هیروسرج همواره در حال چک کردن ارتباط اینترنتی است و برای انجام هر حرکتی منتظر دستور و تایید جراح می‌ماند. به همین دلیل خطری از این بابت وجود نخواهد داشت. در لحظه‌ای که ارتباط اینترنتی قطع شود، بازوهای رباتیک از کار می‌افتد و ربات تا رسیدن دوباره اینترنت به کیفیت مطلوب برای برقراری ارتباط، کار نمی‌کند.
دکتر محسن مرادی دالوند
پژوهشگر آزمایشگاه بیورباتیک دانشگاه هاروارد و سرپرست پروژه ربات‌های جراح
دانشیار علوم مواد و مهندسی مکانیک دانشگاه هاروارد
پژوهشگر ربات‌های با حس لامسه در موسسه تحقیقات سیستم‌های هوشمند استرالیا (CISR) 2013
مهندس طراحی، بهینه‌سازی و شبیه‌سازی دستگاه‌های پزشکی
مهندس مکانیک طراحی شبیه‌سازی‌های دینامیک، طراحی مفهومی، شبیه‌سازی و طراحی دوبعدی و سه‌بعدی
چرا هیروسرج ربات کارآمدی است؟
جراحان به طور معمول از دستان خود برای حس کردن بافت‌ها استفاده و بافت‌های سرطانی را شناسایی می‌کنند. این ربات با حس لامسه قوی می‌تواند بافت‌های ظریفی را احساس کند که در اثر التهاب یا عفونت ضعیف شده‌اند. همچنین حسگر این سیستم رباتیک ارتعاشات حین عمل را با قدرت مانور بالا به جراح انتقال می‌دهد و به ارگونومی بهتر تجهیزات جراحی کمک می‌کند. هیروسرج می‌تواند خلأ حس لامسه در جراحی رباتیک را پر کند و بسیاری از محدودیت‌های جراح برای لمس بافت‌های ظریف را برطرف سازد.
منبع:جام جم