หุ่นยนต์อิสระทำการผ่าตัดเนื้อเยื่ออ่อนส่องกล้องด้วยความช่วยเหลือน้อยที่สุดจากศัลยแพทย์

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าการผ่าตัดครั้งต่อไปของคุณได้รับการวางแผนและดำเนินการโดยหุ่นยนต์? ทีมงานที่มหาวิทยาลัย Johns Hopkins กำลังทำงานเพื่อเปลี่ยนความคิดนี้ให้เป็นจริง

แนวคิดของการผ่าตัดหุ่นยนต์ช่วยไม่ได้ใหม่: หลายระบบได้รับการพัฒนาแล้วและถูกนำมาใช้ในการรักษาผู้ป่วยมนุษย์ ตัวอย่างหนึ่งคือระบบศัลยกรรม DA Vinci ซึ่งเป็นอุปกรณ์ส่องกล้องด้วยแขนหุ่นยนต์ที่ควบคุมโดยศัลยแพทย์จากระยะไกล ระบบนี้ไม่ได้เป็นอิสระ-หุ่นยนต์ไม่ได้ทำงานใด ๆ อย่างอิสระ ระบบหุ่นยนต์อื่น ๆ ที่มีระดับความเป็นอิสระที่สูงขึ้นได้รับการพัฒนาเช่น Tsolution One ® ซึ่งใช้หุ่นยนต์เพื่อตัดกระดูกอย่างแม่นยำตามแผนที่ระบุไว้ล่วงหน้า ระบบหุ่นยนต์อิสระที่มีอยู่ส่วนใหญ่ถูกนำมาใช้เพื่อช่วยในการผ่าตัดที่เกี่ยวข้องกับเนื้อเยื่อแข็งเช่นการเจาะเข้าไปในกระดูกสำหรับการปลูกถ่ายสะโพกหรือหัวเข่า แต่ระบบเหล่านี้ยังไม่ได้ใช้สำหรับการผ่าตัดเนื้อเยื่ออ่อนซึ่งก่อให้เกิดความท้าทายที่ไม่เหมือนใครเช่นการบัญชีสำหรับการเคลื่อนไหวของเนื้อเยื่อที่คาดเดาไม่ได้ที่เกิดขึ้นเมื่อผู้ป่วยหายใจหรือข้อ จำกัด ขนาดของเครื่องมือผ่าตัด

ตอนนี้นักวิจัยที่ได้รับการสนับสนุนจาก Nibib กำลังพัฒนาหุ่นยนต์อิสระที่สามารถทำการผ่าตัดลำไส้ด้วยความช่วยเหลือน้อยที่สุดจากศัลยแพทย์ ยิ่งไปกว่านั้นหุ่นยนต์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าศัลยแพทย์ผู้เชี่ยวชาญเมื่อเปรียบเทียบกับตัวต่อตัวในรูปแบบพรีคลินิก การศึกษาที่มีรายละเอียดเกี่ยวกับการพัฒนาของหุ่นยนต์นี้ซึ่งนำเสนอการผ่าตัดเนื้อเยื่อที่มีการผ่าตัดผ่านกล้องด้วยการส่องกล้องเป็นครั้งแรกที่รู้จักกันใหม่ได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน หุ่นยนต์วิทยาศาสตร์

หุ่นยนต์ที่เรียกว่า Star (สำหรับหุ่นยนต์อิสระเนื้อเยื่ออัจฉริยะ) ได้รับการพัฒนาโดย Axel Krieger, Ph.D. และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ Johns Hopkins University จนถึงตอนนี้หุ่นยนต์ได้รับการพัฒนาเพื่อดำเนินการ anastomosis ในลำไส้-ที่ลำไส้เล็กสองชิ้นถูกเย็บเข้าด้วยกันเพื่อจัดตั้งส่วนเดียวต่อเนื่อง-ภายใต้การดูแลและคำแนะนำของศัลยแพทย์ Krieger อธิบายว่าหุ่นยนต์ดำเนินการตามขั้นตอนอย่างไร: หลังจากศัลยแพทย์เปิดเผยขอบเนื้อเยื่อด้วยตนเองดาวจะถ่ายภาพและพัฒนาแผนสำหรับการเย็บแผลตามรูปร่างและความหนาของเนื้อเยื่อ เมื่อผู้ประกอบการมนุษย์อนุมัติแผนนี้ดาวจะเย็บเนื้อเยื่อเข้าด้วยกันอย่างอิสระ หากเนื้อเยื่อเปลี่ยนรูปหรือเคลื่อนที่เกินกว่าเกณฑ์ที่กำหนดดาวจะถามศัลยแพทย์ว่าควรสร้างแผนการผ่าตัดใหม่หรือไม่ กระบวนการนี้ซ้ำจนกว่าหุ่นยนต์จะเสร็จสิ้นขั้นตอนทั้งหมด

“ ด้วยการผสมผสานเครื่องมือการเย็บใหม่ระบบถ่ายภาพอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องและการควบคุมหุ่นยนต์ระบบดาวมีความพร้อมที่จะเอาชนะความท้าทายของการผ่าตัดผ่านกล้องด้วยการส่องกล้องในเนื้อเยื่ออ่อน” Krieger กล่าว "สตาร์สามารถเห็นภาพฉากผ่าตัดสร้างแผนการผ่าตัดแล้วดำเนินการตามแผนเหล่านั้นด้วยความแม่นยำและความแม่นยำสูง" อย่างไรก็ตามเขาตั้งข้อสังเกตว่าดาวไม่ได้หมายถึงการแทนที่ศัลยแพทย์ "หุ่นยนต์อิสระเช่นดาราได้รับการออกแบบให้รวมเข้ากับเวิร์กโฟลว์การผ่าตัดควบคู่ไปกับศัลยแพทย์เพิ่มประสิทธิภาพของงานที่แม่นยำและซ้ำซากและปรับปรุงความสอดคล้องการผ่าตัดจากผู้ป่วยต่อผู้ป่วย"

เพื่อประเมินว่าดาวดำเนินการได้ดีเมื่อเทียบกับศัลยแพทย์ผู้เชี่ยวชาญนักวิจัยใช้เนื้อเยื่อลำไส้ "Phantom" เป็นระบบแบบจำลอง ลำไส้เล็กสังเคราะห์ถูกติดตั้งอยู่ในระยะเชิงเส้นที่ตั้งโปรแกรมให้ย้ายไปมา Krieger อธิบายซึ่งจำลองการเคลื่อนไหวการหายใจที่จะเกิดขึ้นในระหว่างการผ่าตัด นอกจากนี้ในระหว่างการทดลองเหล่านี้เนื้อเยื่อปีศาจถูกหมุนแบบสุ่มและผิดรูปต้องใช้ดาราหรือศัลยแพทย์ในการหยุดชั่วคราวจัดกลุ่มใหม่และทำตามขั้นตอนเขากล่าว STAR ดำเนินการตามขั้นตอนเกี่ยวกับเนื้อเยื่อผีห้าครั้งและศัลยแพทย์สี่คนดำเนินการตามขั้นตอนสองวิธีที่แตกต่างกัน-สองครั้งโดยใช้การส่องกล้องด้วยตนเองแบบดั้งเดิมและสองครั้งโดยใช้ระบบที่ช่วยหุ่นยนต์ที่แตกต่างกัน

เมื่อเปรียบเทียบกับศัลยแพทย์ผู้เชี่ยวชาญสตาร์มีข้อผิดพลาดน้อยลงและมีความสอดคล้องกันมากขึ้นในระยะห่างของรอยประสานและความลึก นอกจากนี้เมื่อนักวิจัยไหลผ่านของเหลวที่มีความหนืดผ่านลำไส้ผีที่ได้รับการแก้ไขพวกเขาพบว่าการไหลนั้นเป็นแบบราบเรียบที่สุด (เรียบและคล่องตัว) ในเนื้อเยื่อที่สร้างขึ้นใหม่โดยดาวซึ่งบ่งบอกถึง anastomosis ที่มีคุณภาพสูงกว่าที่ทำโดยศัลยแพทย์ผู้เชี่ยวชาญ

ในที่สุดประสิทธิภาพของสตาร์ได้รับการประเมินในรูปแบบสัตว์ขนาดใหญ่ anastomosis ในลำไส้ได้ดำเนินการกับหมูห้าตัว; สำหรับสัตว์สี่ตัวขั้นตอนนี้ดำเนินการผ่าน Star และสำหรับสัตว์ที่ห้าขั้นตอนนี้ดำเนินการผ่านการส่องกล้องด้วยตนเองแบบดั้งเดิม คล้ายกับการทดลอง Phantom Star ทำผิดพลาดน้อยลงเมื่อเทียบกับศัลยแพทย์ผู้เชี่ยวชาญ นอกจากนี้เมื่อนักวิจัยวิเคราะห์ว่าลำไส้ที่ได้รับการแก้ไขได้รับการรักษาหายไปเจ็ดวันหลังการผ่าตัดไม่มีความแตกต่างที่สังเกตได้ในการรักษาแผลระหว่างวิธีการผ่าตัดที่แตกต่างกันสองวิธี

“ ผลลัพธ์ของเราระบุว่าดาวมีความสอดคล้องและแม่นยำกว่าศัลยแพทย์ผู้เชี่ยวชาญเมื่อทำงานเย็บแผล” Krieger กล่าว เขาตั้งข้อสังเกตว่าการค้นพบของพวกเขาแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของหุ่นยนต์ผ่าตัดอัตโนมัติในการดูแลการผ่าตัดเพื่อประชาธิปไตย-ซึ่งอาจนำไปสู่ผลลัพธ์ของผู้ป่วยที่คาดการณ์ได้และสอดคล้องกันมากขึ้น

“ ในขณะที่หลายคนอาจรู้สึกลังเลที่จะมีเครื่องจักรทำหน้าที่พิเศษที่ดำเนินการโดยมนุษย์ระบบหุ่นยนต์มีศักยภาพในการปรับปรุงผลลัพธ์ของผู้ป่วยในการตั้งค่าทางการแพทย์” Krieger กล่าว "เช่นเดียวกับประชาชนที่ได้รับการควบคุมการไหลเวียนของระบบควบคุมความเร็วอย่างค่อยเป็นค่อยไปการช่วยเหลือเลนและคุณสมบัติที่จอดรถในรถยนต์-ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตนเอง-ฉันคิดว่าเราจะเห็นความก้าวหน้าที่คล้ายกันในสาขาหุ่นยนต์ทางการแพทย์"