Τι γίνεται αν η επόμενη χειρουργική επέμβαση σχεδιάστηκε και εκτελέστηκε από ένα ρομπότ; Μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins εργάζεται για να μετατρέψει αυτή την ιδέα σε πραγματικότητα.
Η έννοια της χειρουργικής επέμβασης με τη βοήθεια ρομπότ δεν είναι νέα: έχουν ήδη αναπτυχθεί διάφορα συστήματα και χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία των ανθρώπινων ασθενών. Ένα παράδειγμα είναι το χειρουργικό σύστημα Da Vinci, μια λαπαροσκοπική συσκευή με ρομποτικούς βραχίονες που ελέγχονται εξ αποστάσεως από έναν χειρουργό. Αυτό το σύστημα δεν είναι αυτόνομο-το ρομπότ δεν εκτελεί ανεξάρτητα χειρουργικά καθήκοντα. Έχουν αναπτυχθεί άλλα ρομποτικά συστήματα με υψηλότερα επίπεδα αυτονομίας, όπως το TSOLOUTION ONE ® , το οποίο χρησιμοποιεί ένα ρομπότ για να κόψει με ακρίβεια το οστό σύμφωνα με ένα προκαθορισμένο σχέδιο. Τα υπάρχοντα αυτόνομα ρομποτικά συστήματα έχουν χρησιμοποιηθεί σε μεγάλο βαθμό για να βοηθήσουν σε χειρουργικές επεμβάσεις που περιλαμβάνουν σκληρούς ιστούς, όπως η διάτρηση σε οστά για εμφυτεύματα ισχίου ή γόνατος. Αλλά αυτά τα συστήματα δεν έχουν χρησιμοποιηθεί για χειρουργικές επεμβάσεις μαλακών ιστών, οι οποίες δημιουργούν μοναδικές προκλήσεις, όπως η καταγραφή των απρόβλεπτων κινήσεων ιστών που συμβαίνουν όταν ο ασθενής αναπνέει ή περιορισμούς μεγέθους των χειρουργικών εργαλείων.
Τώρα, οι ερευνητές που χρηματοδοτούνται από το NIBIB αναπτύσσουν ένα αυτόνομο ρομπότ που μπορεί να εκτελέσει χειρουργική επέμβαση εντέρου με ελάχιστη βοήθεια από χειρουργό. Επιπλέον, το ρομπότ ξεπέρασε τους χειρουργούς εμπειρογνωμόνων όταν συγκρίθηκε το κεφάλι προς το κεφάλι σε προκλινικά μοντέλα. Μια μελέτη που περιγράφει λεπτομερώς την ανάπτυξη αυτού του ρομπότ, η οποία παρουσιάζει την πρώτη γνωστή αυτόνομη λαπαροσκοπική χειρουργική επέμβαση μαλακών ιστών, δημοσιεύθηκε πρόσφατα στη ρομποτική της Science .
Το ρομπότ, το οποίο ονομάζεται Star (για αυτόνομο ρομπότ έξυπνου ιστού), αναπτύχθηκε από τον Axel Krieger, Ph.D., και τους συναδέλφους του στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins. Μέχρι στιγμής, το ρομπότ έχει αναπτυχθεί για να εκτελέσει εντερική αναστόμωση-όπου δύο κομμάτια του λεπτού εντέρου είναι ραμμένα μαζί για να σχηματίσουν ένα ενιαίο, συνεχές τμήμα-υπό την εποπτεία και καθοδήγηση ενός χειρουργού. Ο Krieger εξήγησε πώς το ρομπότ εκτελεί τη διαδικασία: Μετά το χειροκίνητο εκθέτει χειροκίνητα τις άκρες των ιστών, το αστέρι παίρνει εικόνες και αναπτύσσει ένα σχέδιο για την τοποθέτηση ράμματος με βάση το σχήμα και το πάχος του ιστού. Μόλις ο ανθρώπινος χειριστής εγκρίνει το σχέδιο, ο αστέρας intitching intitching τον ιστό μαζί. Εάν ο ιστός παραμορφώσει ή κινείται πέρα από ένα καθορισμένο όριο, το Star ζητά από τον χειρουργό εάν πρέπει να δημιουργηθεί ένα νέο χειρουργικό σχέδιο. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται έως ότου το ρομπότ ολοκληρώσει ολόκληρη τη διαδικασία.
"Με την ενσωμάτωση νέων εργαλείων ραφής, συστήματα απεικόνισης, αλγορίθμων μηχανικής μάθησης και ρομποτικών ελέγχων, το σύστημα Star είναι εξοπλισμένο για να ξεπεράσει τις προκλήσεις της αυτόνομης λαπαροσκοπικής χειρουργικής σε μαλακούς ιστούς", δήλωσε ο Krieger. "Το Star μπορεί να απεικονίσει μια χειρουργική σκηνή, να δημιουργήσει ένα χειρουργικό σχέδιο και στη συνέχεια να εκτελέσει αυτά τα σχέδια με υψηλή ακρίβεια και ακρίβεια". Σημείωσε, ωστόσο, ότι το αστέρι δεν προορίζεται να αντικαταστήσει τους χειρουργούς. "Τα αυτόνομα ρομπότ, όπως το Star, έχουν σχεδιαστεί για να ενσωματωθούν στη χειρουργική ροή εργασίας παράλληλα με τους χειρουργούς, να ενισχύσουν την απόδοση ακριβών, επαναλαμβανόμενων εργασιών και τελικά στη βελτίωση της χειρουργικής συνέπειας από τον ασθενή στον ασθενή".
Για να αξιολογήσει πόσο καλά εκτελέστηκε το αστέρι σε σύγκριση με τους χειρουργούς εμπειρογνωμόνων, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τους "φανταστικούς" ιστούς του εντέρου ως σύστημα μοντέλου. Το συνθετικό λεπτό έντερο τοποθετήθηκε σε ένα γραμμικό στάδιο που προγραμματίστηκε για να μετακινηθεί εμπρός και πίσω, εξήγησε ο Krieger, το οποίο προσομοιώνει κινήσεις αναπνοής που θα συνέβαιναν κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης. Επίσης, κατά τη διάρκεια αυτών των πειραμάτων, ο φάντασμα ιστός περιστρέφεται τυχαία και παραμορφώθηκε, απαιτώντας από το αστέρι ή τον χειρουργό να σταματήσει, να ανασυγκροτηθεί και να ολοκληρώσει τη διαδικασία, είπε. Το Star πραγματοποίησε τη διαδικασία στους φανταστικούς ιστούς πέντε φορές και τέσσερις χειρουργοί πραγματοποίησαν τη διαδικασία δύο διαφορετικούς τρόπους-δύο φορές χρησιμοποιώντας παραδοσιακή χειροκίνητη λαπαροσκόπηση και δύο φορές χρησιμοποιώντας ένα διαφορετικό σύστημα υποβοηθούμενο από ρομπότ.
Σε σύγκριση με τους χειρούργους εμπειρογνωμόνων, το Star είχε λιγότερα λάθη και ήταν πιο συνεπής σε απόσταση και βάθος ράμματος. Επιπλέον, όταν οι ερευνητές ρέουν ιξώδες υγρό μέσω των εκτοπισμένων φάντασμα εντέρων, διαπίστωσαν ότι η ροή ήταν το πιο στρώμα (ομαλή και εξορθολογισμένη) στους ιστούς που ανακατασκευάστηκαν από το αστέρι, υποδεικνύοντας μια αναστόμωση υψηλότερης ποιότητας από εκείνους που εκτελούσαν οι χειρούργοι εμπειρογνωμόνων.
Τέλος, η απόδοση του Star αξιολογήθηκε σε ένα μεγάλο ζωικό μοντέλο. Η εντερική αναστόμωση πραγματοποιήθηκε σε πέντε χοίρους. Για τέσσερα από τα ζώα, η διαδικασία πραγματοποιήθηκε μέσω αστέρων και για το πέμπτο ζώο, η διαδικασία πραγματοποιήθηκε μέσω παραδοσιακής χειροκίνητης λαπαροσκόπησης. Παρόμοια με τα φανταστικά πειράματα, το αστέρι έκανε λιγότερα λάθη σε σύγκριση με τον χειρούργο εμπειρογνώμονα. Επιπλέον, όταν οι ερευνητές ανέλυσαν πόσο καλά τα εκκολαπτόμενα έντερα είχαν επουλωθεί επτά ημέρες μετά τη χειρουργική επέμβαση, δεν υπήρχε παρατηρήσιμη διαφορά στην επούλωση των πληγών μεταξύ των δύο διαφορετικών χειρουργικών μεθόδων.
"Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι το αστέρι είναι πιο συνεπές και ακριβές από τους χειρουργούς εμπειρογνωμόνων κατά την εκτέλεση εργασιών ραφής", δήλωσε ο Krieger. Σημείωσε ότι τα ευρήματά τους αποδεικνύουν τη δυνατότητα για αυτόνομη χειρουργική ρομποτική για τον εκδημοκρατισμό της χειρουργικής φροντίδας-που θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο προβλέψιμα και συνεπή αποτελέσματα ασθενών.
"Ενώ πολλοί μπορεί να αισθάνονται διστακτικοί για να έχουν ένα μηχάνημα να εκτελέσει ένα εξειδικευμένο έργο που παραδοσιακά εκτελείται από ένα ανθρώπινο, ρομποτικά συστήματα έχουν τη δυνατότητα να βελτιώσουν τα αποτελέσματα των ασθενών σε ιατρικά περιβάλλοντα", δήλωσε ο Krieger. "Όπως και το κοινό έχει αγκαλιάσει τη σταδιακή εισροή ελέγχου ταχύτητας, βοηθητικής λωρίδας και αυτοπεποίθησης στα αυτοκίνητα-τα οποία τελικά θα οδηγήσουν σε αυτο-οδήγηση αυτοκινήτων-νομίζω ότι θα δούμε μια παρόμοια εξέλιξη στον τομέα της ιατρικής ρομποτικής".