Bagaimana jika pembedahan seterusnya anda dirancang dan dilakukan oleh robot? Satu pasukan di Johns Hopkins University sedang berusaha untuk menjadikan idea ini menjadi realiti.
Konsep pembedahan dibantu robot bukanlah baru: beberapa sistem telah dibangunkan dan digunakan untuk merawat pesakit manusia. Salah satu contohnya ialah Sistem Pembedahan Da Vinci, peranti laparoskopi dengan lengan robot yang dikawal oleh pakar bedah. Sistem ini tidak autonomi-; robot tidak melaksanakan sebarang tugas pembedahan secara bebas. Sistem robot lain dengan tahap autonomi yang lebih tinggi telah dibangunkan, seperti Tsolution One ® , yang menggunakan robot untuk memotong tulang dengan tepat mengikut pelan yang telah ditentukan. Sistem robot autonomi yang sedia ada sebahagian besarnya digunakan untuk membantu pembedahan yang melibatkan tisu keras, seperti penggerudian ke tulang untuk implan pinggul atau lutut. Tetapi sistem ini tidak digunakan untuk pembedahan tisu lembut, yang menimbulkan cabaran yang unik, seperti menyumbang gerakan tisu yang tidak dapat diramalkan yang berlaku apabila pesakit bernafas, atau batasan saiz alat pembedahan.
Sekarang, penyelidik yang dibiayai Nibib sedang membangunkan robot autonomi yang boleh melakukan pembedahan usus dengan bantuan minimum dari pakar bedah. Terlebih lagi, robot mengatasi pakar bedah pakar apabila dibandingkan dengan kepala ke dalam model pramatang. Satu kajian yang memperincikan perkembangan robot ini, yang mempamerkan pembedahan tisu lembut laparoskopi autonomi yang pertama, baru -baru ini diterbitkan dalam Robotik Sains .
Robot, yang dipanggil Star (untuk Robot Autonomi Tisu Pintar), telah dibangunkan oleh Axel Krieger, Ph.D., dan rakan -rakannya di Johns Hopkins University. Setakat ini, robot telah dibangunkan untuk melakukan anastomosis usus-di mana dua keping usus kecil dijahit bersama-sama untuk membentuk seksyen tunggal, berterusan-di bawah pengawasan dan bimbingan pakar bedah. Krieger menjelaskan bagaimana robot melakukan prosedur: selepas pakar bedah secara manual mendedahkan tepi tisu, bintang mengambil imej dan membangunkan rancangan untuk penempatan jahitan berdasarkan bentuk dan ketebalan tisu. Sebaik sahaja pengendali manusia meluluskan pelan itu, bintang secara bebas menjahit tisu bersama -sama. Sekiranya tisu berubah atau bergerak melampaui ambang set, Star meminta pakar bedah jika pelan pembedahan baru perlu dibuat. Proses ini diulang sehingga robot melengkapkan keseluruhan prosedur.
"Dengan menggabungkan alat suturing novel, sistem pengimejan, algoritma pembelajaran mesin, dan kawalan robot, sistem bintang dilengkapi untuk mengatasi cabaran pembedahan laparoskopi autonomi dalam tisu lembut," kata Krieger. "Bintang dapat memvisualisasikan adegan pembedahan, menghasilkan pelan pembedahan, dan kemudian melaksanakan rancangan tersebut dengan ketepatan dan ketepatan yang tinggi." Walau bagaimanapun, beliau menyatakan bahawa Star tidak dimaksudkan untuk menggantikan pakar bedah. "Robot autonomi, seperti Star, direka untuk dimasukkan ke dalam aliran kerja pembedahan bersama pakar bedah, meningkatkan prestasi tugas yang tepat, berulang -ulang dan akhirnya meningkatkan konsistensi pembedahan dari pesakit ke pesakit."
Untuk menilai sejauh mana bintang yang dilakukan berbanding dengan pakar bedah pakar, penyelidik menggunakan tisu usus "hantu" sebagai sistem model. Usus kecil sintetik dipasang ke tahap linear yang diprogramkan untuk bergerak ke belakang dan sebagainya, Krieger menjelaskan, yang menyimulasikan gerakan pernafasan yang akan berlaku semasa pembedahan. Juga semasa eksperimen ini, tisu hantu secara rawak diputar dan cacat, memerlukan bintang atau pakar bedah untuk berhenti, berkumpul semula, dan menyelesaikan prosedur, katanya. Star melakukan prosedur pada tisu hantu lima kali, dan empat pakar bedah melakukan prosedur dua cara yang berbeza-; dua kali menggunakan laparoskopi manual tradisional, dan dua kali menggunakan sistem dibantu robot yang berbeza.
Apabila dibandingkan dengan pakar bedah pakar, Star mempunyai kesilapan yang lebih sedikit dan lebih konsisten dalam jarak jahitan dan kedalaman. Di samping itu, apabila penyelidik mengalir cecair likat melalui usus hantu yang disediakan, mereka mendapati bahawa aliran itu adalah laminar yang paling laminar (licin dan diselaraskan) dalam tisu yang dibina semula oleh Star, yang menunjukkan anastomosis berkualiti tinggi daripada yang dilakukan oleh pakar bedah pakar.
Akhirnya, prestasi Star dinilai dalam model haiwan yang besar. Anastomosis usus dilakukan pada lima babi; Bagi empat haiwan, prosedur itu dilakukan melalui bintang, dan untuk haiwan kelima, prosedur itu dilakukan melalui laparoskopi manual tradisional. Sama seperti eksperimen hantu, bintang membuat kesilapan yang lebih sedikit berbanding dengan pakar bedah pakar. Di samping itu, apabila penyelidik menganalisis seberapa baik usus yang telah disembuhkan telah sembuh tujuh hari selepas pembedahan, tidak ada perbezaan yang dapat dilihat dalam penyembuhan luka antara dua kaedah pembedahan yang berbeza.
"Keputusan kami menunjukkan bahawa Star lebih konsisten dan tepat daripada pakar bedah pakar ketika melakukan tugas suturing," kata Krieger. Beliau menyatakan bahawa penemuan mereka menunjukkan potensi robotik pembedahan autonomi untuk mendemokrasikan penjagaan pembedahan-; yang boleh membawa kepada lebih banyak hasil pesakit yang dapat diramalkan dan konsisten.
"Walaupun ramai yang merasa teragak -agak untuk mempunyai mesin melakukan tugas khusus yang secara tradisinya dilakukan oleh sistem manusia, robot berpotensi untuk meningkatkan hasil pesakit dalam tetapan perubatan," kata Krieger. "Sama seperti orang ramai telah memeluk kemasukan pelayaran secara beransur-ansur, Lane Assist, dan ciri-ciri letak kereta sendiri di dalam kereta-yang akhirnya akan membawa kepada kereta memandu sendiri-saya fikir kita akan melihat perkembangan yang sama dalam bidang robotik perubatan."