ماذا لو تم التخطيط لعملية الجراحة التالية وتنفيذها بواسطة روبوت؟ يعمل فريق في جامعة جونز هوبكنز على تحويل هذه الفكرة إلى حقيقة واقعة.
مفهوم الجراحة بمساعدة الروبوت ليس جديدًا: تم بالفعل تطوير العديد من الأنظمة ويتم استخدامها لعلاج المرضى البشر. أحد الأمثلة على ذلك هو نظام Da Vinci الجراحي ، وهو جهاز بالمنظار مع أذرع آلية يتم التحكم فيها عن بُعد بواسطة الجراح. هذا النظام ليس مستقلًا-لا يقوم الروبوت بأي مهام جراحية بشكل مستقل. تم تطوير أنظمة روبوتية أخرى ذات مستويات أعلى من الحكم الذاتي ، مثل Tsolution One ® ، والتي تستخدم روبوتًا لخفض العظام بدقة وفقًا لخطة محددة مسبقًا. تم استخدام الأنظمة الآلية المستقلة المستقلة إلى حد كبير للمساعدة في العمليات الجراحية التي تنطوي على الأنسجة الصلبة ، مثل الحفر في عظام لزراعة الورك أو الركبة. لكن هذه الأنظمة لم يتم استخدامها في عمليات جراحية الأنسجة الرخوة ، والتي تشكل تحديات فريدة ، مثل حساب حركات الأنسجة غير المتوقعة التي تحدث عندما يتنفس المريض ، أو قيود حجم الأدوات الجراحية.
الآن ، يقوم الباحثون الممولين من NIBIB بتطوير روبوت مستقل يمكنه إجراء جراحة الأمعاء بأقل مساعدة من الجراح. والأكثر من ذلك ، أن الروبوت يتفوق على الجراحين الخبراء عند مقارنته وجهاً لوجه في النماذج قبل السريرية. تم نشر دراسة توضح بالتفصيل تطور هذا الروبوت ، الذي يعرض أول جراحة الأنسجة الرخوة المعروفة بالمنظار ، في علوم الروبوتات .
تم تطوير الروبوت ، الذي يطلق عليه Star (للأنسجة الذكية الروبوت المستقل) ، من قبل أكسل كريجر ، دكتوراه ، وزملاؤه في جامعة جونز هوبكنز. حتى الآن ، تم تطوير الروبوت لأداء مفاغرة الأمعاء-حيث يتم خياطة قطعتين من الأمعاء الدقيقة معًا لتشكيل قسم واحد مستمر ؛ تحت إشراف وتوجيه الجراح. أوضح كريجر كيف يقوم الروبوت بإجراء الإجراء: بعد أن كشف الجراح يدويًا عن حواف الأنسجة ، يلتقط النجم الصور ويطور خطة لخطوط الخياطة بناءً على شكل وسمك الأنسجة. بمجرد أن يوافق المشغل البشري على الخطة ، يقوم ستار بشكل مستقل بخياطة الأنسجة معًا. إذا كانت الأنسجة تشوه أو تتحرك إلى ما وراء عتبة مجموعة ، فإن ستار يسأل الجراح إذا كان ينبغي إنشاء خطة جراحية جديدة. تتكرر هذه العملية حتى يكمل الروبوت الإجراء بأكمله.
وقال كريجر: "من خلال دمج أدوات خياطة جديدة وأنظمة التصوير وخوارزميات التعلم الآلي والضوابط الآلية ، تم تجهيز نظام النجوم للتغلب على تحديات الجراحة التنظيرية المستقلة في الأنسجة الرخوة". "يمكن للنجمة تصور مشهد جراحي ، وتوليد خطة جراحية ، ثم تنفيذ تلك الخطط بدقة ودقة عالية." ومع ذلك ، أشار إلى أن النجم لا يُقصد منه استبدال الجراحين. "تم تصميم الروبوتات ذاتية الحكم ، مثل Star ، لإدماجها في سير العمل الجراحي إلى جانب الجراحين ، مما يعزز أداء المهام الدقيقة والمتكررة وتحسين الاتساق الجراحي في النهاية من المريض إلى المريض."
لتقييم مدى أداء النجوم مقارنة مع جراحين الخبراء ، استخدم الباحثون أنسجة الأمعاء "الوهمية" كنظام نموذجي. وأوضح كريجر أن الأمعاء الدقيقة الاصطناعية تم تركيبها على مرحلة خطية تمت برمجتها للتنقل ذهابًا وإيابًا ، والتي قامت بمحاكاة حركات التنفس التي قد تحدث أثناء الجراحة. وأيضًا خلال هذه التجارب ، تم تدوير أنسجة الوهمية بشكل عشوائي وتشوهها ، مما يتطلب من النجوم أو الجراح إيقاف التشغيل وإكمال المجموعة. أجرى Star الإجراء على أنسجة الفانتوم خمس مرات ، وأجرى أربعة جراحين الإجراء بطريقتين مختلفتين-مرتين باستخدام تنظير البطن اليدوي التقليدي ، ومرتين باستخدام نظام مختلف بمساعدة الروبوت.
عند مقارنتها بالجراحين الخبراء ، كان لدى Star أخطاء أقل وكان أكثر اتساقًا في تباعد الخياطة والعمق. بالإضافة إلى ذلك ، عندما تدفق الباحثون سائلًا لزجًا من خلال الأمعاء الوهمية المستقيمة ، وجدوا أن التدفق كان الأكثر صفحًا (سلسًا ومبسطًا) في الأنسجة التي أعيد بناؤها بواسطة Star ، مما يشير إلى وجود مفاغرة عالية الجودة من تلك التي يؤديها جراحي الخبراء.
أخيرًا ، تم تقييم أداء Star في نموذج حيواني كبير. تم إجراء مفاغرة الأمعاء على خمسة خنازير. بالنسبة لأربعة من الحيوانات ، تم تنفيذ الإجراء عبر Star ، وللحيوان الخامس ، تم إجراء الإجراء عبر تنظير البطن اليدوي التقليدي. على غرار تجارب الوهمية ، ارتكب Star أخطاء أقل مقارنة مع جراح الخبراء. بالإضافة إلى ذلك ، عندما قام الباحثون بتحليل مدى شفاء الأمعاء المكتظة بعد سبعة أيام من الجراحة ، لم يكن هناك فرق يمكن ملاحظته في التئام الجروح بين الطريقتين الجراحيين المختلفين.
وقال كريجر: "تشير نتائجنا إلى أن النجمة أكثر اتساقًا ودقيقة من الجراحين الخبراء عند أداء مهام الخياطة". وأشار إلى أن النتائج التي توصلوا إليها تظهر احتمال حدوث روبوتات جراحية مستقلة لإضفاء الطابع الديمقراطي على الرعاية الجراحية-والتي يمكن أن تؤدي إلى نتائج مزيد من المريض القابلة للتنبؤ بها.
وقال كريجر: "على الرغم من أن الكثيرين قد يشعرون بالتردد تجاه وجود آلة تؤدي مهمة متخصصة تؤديها تقليديًا من قبل أنظمة الإنسان ، إلا أن الأنظمة الآلية لديها القدرة على تحسين نتائج المرضى في البيئات الطبية". "تمامًا مثلما تبنّر الجمهور التدفق التدريجي لمكافحة التطواف ، ومساعدة الممرات ، والميزات الذاتية في السيارات-والتي ستؤدي في النهاية إلى سيارات ذاتية القيادة-أعتقد أننا سنرى تقدمًا مماثلًا في مجال الروبوتات الطبية".