برای نخستین بار در دنیا: ربات های انسان نما روی حیوانات زنده جراحی انجام دادند - مجله آی سیب

مدتی بود که در جهانی پزشکی بحث استفاده از بازوهای مکانیکی داغ بود، اما جراحی به یاری یک ربات انسان نما که ساختاری شبیه به بدن خود ما دارد، شبیه به داستان های علمی تخیلی به نظر می رسید. حالا پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو (UCSD) این رویای دوردست را به واقعیت تبدیل نموده اند. آن ها پیروز شده اند با راهنمایی از راه دور این ربات ها، عمل جراحی خارج کردن کیسه صفرا را با پیروزیت روی خوک های زنده انجام دهند. این دستاورد بزرگ که گزارش آن در مجله معتبر نیچر (Nature) منتشر شده، نه تنها مسیر نوی را برای درمان بیماران در منطقه ها محروم باز می نماید، بلکه می تواند کلید نجات فضانوردان در سفرهای طولانی فضایی باشد.

ورود ربات های دوپا به قلمرو جراحی لاپاراسکوپی

برای درک عظمت این رویداد، ابتدا باید بدانیم که جراحی لاپاراسکوپی (laparoscopic surgery) یا همان جراحی سوراخ کلید چیست. در این روش، پزشکان به جای ایجاد شکاف های بزرگ روی بدن بیمار، چند سوراخ کوچک ایجاد می نمایند و به وسیله لوله های باریک، دوربین و ابزارهای جراحی را وارد بدن می نمایند. این روش به علت دوره نقاهت کوتاه تر و درد کمتر، سال هاست که به یک استاندارد طلایی در پزشکی تبدیل شده است.

پیش از این، سیستم های معروفی مانند ربات جراح داوینچی (da Vinci) در این حوزه پادشاهی می کردند. داوینچی سیستم عظیمی است که چندین بازوی مکانیکی دارد و پزشک پشت یک کنسول می نشیند و این بازوها را کنترل می نماید. اما سیستم های سنتی مانند داوینچی یک مشکل بزرگ دارند؛ آن ها بسیار سنگین، گران قیمت و غول پیکر هستند و جابه جایی آن ها غیرممکن یا بسیار سخت است. اینجاست که ایده استفاده از ربات های انسان نما مطرح می گردد. این ربات ها ساختاری منعطف تر دارند، فضای بسیار کمتری اشغال می نمایند و می توانند در محیط هایی که برای انسان طراحی شده است، به راحتی حرکت نمایند.

در این پژوهش پیشگامانه، تیمی متشکل از مهندسان و جراحان برجسته آستین همت بالا زدند تا ببینند آیا این سازه های فلزی دوپا می توانند ظرافت و دقت لازم برای کار با بافت های زنده و حساس بدن را داشته باشند یا خیر. آن ها کار خود را با سنجش دقیق مهارت های حرکتی ظریف ربات آغاز کردند؛ یعنی کارهایی مثل جابه جا کردن اجسام بی جان و کار با ابزارهای استاندارد اتاق عمل روی میز آزمایشگاه. پس از جلب اطمینان کامل، زمان آزمون بزرگ فرا رسید: جراحی روی خوک های زنده ای که تحت بیهوشی کامل بودند.

جزئیات شگفت انگیز از اولین جراحی واقعی انسان نماها

در جریان این آزمایش علمی فوق العاده، خبرنگاران جراح در پشت کنسول راهنمایی از راه دور نهاده شد و آغاز به کنترل حرکات ربات انسان نما کرد. در همین حال، پزشک دیگری به عنوان دستیار در کنار تخت جراحی مستقر شد تا بر روند کار نظارت داشته باشد و در صورت احتیاج یاری کند. جالب اینجاست که در بخشی از فرآیند سخت جراحی، حتی پای یک ربات یاریی دوم نیز به میان آمد تا کار با هماهنگی بیشتری جلو برود.

هدف اصلی این عمل، خارج کردن کیسه صفرا (cholecystectomy) بود که یکی از رایج ترین و در عین حال حساس ترین عمل های شکمی به شمار می رود. ربات با پیروزیت توانست بافت های مورد نظر را برش دهد و عمل را به خاتمه برساند. هرچند در طول جراحی یک خونریزی جزئی رخ داد، اما تیم جراحی توانست با راهنمایی سریع ربات، خونریزی را بلافاصله کنترل و متوقف کند. این موضوع نشان داد که ربات های انسان نما نه تنها در شرایط ایده آل کارایی دارند، بلکه در مواجهه با چالش های پیش بینی نشده اتاق عمل نیز می توان به آن ها تکیه کرد.

یکی از جراحان حاضر در این پروژه در این باره می گوید که تجربه کار با این ربات، حسی شبیه به روزهای آغازین معرفی سیستم های جراحی رباتیک سنتی داشت. او به بعضی محدودیت های فعلی نظیر برخورد ابزارها به یکدیگر، تاخیر در انتقال سیگنال ها و احتیاج مداوم به کالیبره کردن و تغییر موقعیت ربات اشاره نمود. با این حال، او روی یک نکته بسیار کلیدی دست گذاشت: توسعه سیستم های جراحی رباتیک اولیه چندین دهه طول کشید تا بتوانند اولین جراحی پیروزیت آمیز خود را روی حیوان انجام دهند، اما این پروژه نو تنها در عرض 9 ماه از مرحله ایده اولیه به جراحی واقعی روی موجود زنده رسید! این سرعت توسعه نشان می دهد که ما با یک رشد نمایی در حوزه فناوری های پزشکی روبرو هستیم.

چرا جراحان از کار با همکاران فلزی خود هیجان زده هستند؟

پزشکانی که شجاعت به خرج داده و کنترل این ربات ها را در دست گرفتند، معتقدند که این تجربه فراتر از حد انتظار آن ها بوده است. به گفته آن ها، کار با ربات انسان نما احساسی بسیار شبیه به کار با ربات های جراحی تجاری موجود در بازار دارد. با وجود بعضی تاخیرهای اندک در پاسخ دهی سیستم که برای نسخه های اولیه کاملاً طبیعی است، این ابزار نو توانسته است دقت جراح را به شدت افزایش دهد و مقدار خستگی فیزیکی او را در طول عمل های طولانی کاهش دهد.

اما مزیت طلایی ربات های انسان نما نسبت به غول های جراحی سنتی چیست؟ پاسخ در دو کلمه خلاصه می گردد: ابعاد و قابلیت حمل. این سیستم های نوین به علت طراحی شبیه به انسان، فضای بسیار کمتری در اتاق عمل اشغال می نمایند و به راحتی می توان آن ها را بسته بندی کرد و به نقاط مختلف فرستاد. این ویژگی بی نظیر بازتاب های گسترده ای در آینده درمان خواهد داشت:

-امکان ارسال ربات به منطقه ها محروم و روستایی که دسترسی به پزشکان متخصص ندارند.

-استفاده در منطقه ها جنگی یا محیط های پرخطر که حضور فیزیکی جراح در آن ها غیرممکن است.

-قابلیت به کارگیری در اتاق های عمل کوچک با کادر درمان محدود، به طوری که یک جراح بتواند به تنهایی و با یاری ربات عمل را مدیریت کند.

-امکان انجام جراحی های اورژانسی در ایستگاه های فضایی یا سفرهای طولانی مدت به مریخ.

تاریخچه جراحی از راه دور و مسیری که تا امروز پیموده ایم

ایده جراحی از راه دور (telesurgery) موضوع نوی نیست. برای سال ها، دانشمندان در کوشش بوده اند تا فاصله جغرافیایی میان پزشک و بیمار را از بین ببرند. یکی از مشهورترین نمونه های تاریخی این کوشش، عملی موسوم به عملیات لیندبرگ در سال 2001 بود؛ جایی که جراحان در نیویورک پیروز شدند کیسه صفرای یک بیمار را در بیمارستانی در فرانسه بردارند. با این حال، آن موقع زیرساخت های ارتباطی بسیار ضعیف بود و هزینه های خطوط پرسرعت اختصاصی سر به فلک می کشید.

امروز با معرفی فناوری های ارتباطی نوین مانند اینترنت نسل پنجم (5G) و اینترنت ماهواره ای، مشکل تاخیر شبکه تا حد زیادی حل شده است. ادغام این شبکه های پرسرعت با ربات های انسان نما که می توانند به راحتی در هر محیطی مستقر شوند، این امکان را فراهم می نماید که برترین جراحان جهان بدون خروج از دفاتر خود در شهرهای بزرگ، جان بیماران را در دورافتاده ترین جزایر یا کوهستان ها نجات دهند.

چالش بزرگ فضا و جراحی در جاذبه صفر

یکی از هیجان انگیزترین کاربردهایی که برای ربات های انسان نما متصور می شوند، استفاده از آن ها در مأموریت های فضایی است. وقتی فضانوردان به مأموریت های طولانی مدت فرستاده می شوند، بروز هرگونه بیماری حاد مانند آپاندیسیت یا مسائل کیسه صفرا می تواند مرگبار باشد. امکان بازگرداندن سریع فضانورد به زمین وجود ندارد و حضور یک جراح متخصص در تمام مأموریت ها نیز غیرممکن است.

یک ربات انسان نمای سبک وزن و قابل حمل می تواند به عنوان یک جراح همه فن حریف در فضاپیما مستقر گردد. جراح روی زمین کنترل ربات را به دست می گیرد و عمل را انجام می دهد. البته در این میان چالش بزرگی به نام تاخیر زمانی (latency) ناشی از فواصل نجومی وجود دارد. ارسال سیگنال از زمین به ماه یا مریخ ثانیه ها یا حتی دقیقه ها طول می کشد. برای حل این مشکل، دانشمندان در حال توسعه سیستم های هوش مصنوعی خودمختار هستند تا ربات بتواند بخش هایی از عمل جراحی را بدون احتیاج به دستور لحظه ای پزشک و به صورت کاملاً مستقل انجام دهد.

آیا ربات ها جایگزین پزشکان جراح خواهند شد؟

با تماشا این پیشرفت ها، یک سوال مهم و گاهی ترسناک در فکر مخاطبان شکل می گیرد: آیا روزی می رسد که ربات ها به طور کامل جای جراحان انسان را بگیرند؟ پاسخ کوتاه و واقع بینانه به این سوال خیر است. جراحی فقط برش دادن بافت ها نیست؛ جراحی هنر تصمیم گیری در شرایط بحرانی، درک آناتومی منحصر به فرد هر بیمار و داشتن حس همدلی است.

هدف از توسعه ربات های انسان نما، حذف جراحان نیست؛ بلکه هدف، دادن یک ابزار قدرتمندتر به آن هاست. این فناوری به جراحان اجازه می دهد تا دسترسی خود را به فراتر از دیوارهای بیمارستان ها توسعه دهند. ربات ها خسته نمی شوند، لرزش دست ندارند و می توانند در مقیاس های میکرومتری کار نمایند. همکاری میان مغز متفکر انسان و بازوهای خستگی ناپذیر ربات، ایمنی جراحی ها را به سطحی بی سابقه خواهد رساند.

آینده ای روشن اما احتیاجمند احتیاط و قوانین سخت گیرانه

اگرچه نتایج اولیه این پژوهش فوق العاده امیدوارنماینده است، اما هنوز راه درازی تا تماشا این ربات ها در بیمارستان های انسانی پیش رو داریم. انجام جراحی روی نمونه های حیوانی تازه اولین قدم است. سیستم های رباتیک نو باید مراحل آزمایشگاهی بسیار سخت گیرانه ای را طی نمایند تا تاییدیه سازمان های نظارتی مانند سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) را به دست آورند.

مسائلی مانند امنیت سایبری ربات ها (جلوگیری از هک شدن ربات در حین عمل)، پایداری اتصالات اینترنتی و بعلاوه مسئولیت های حقوقی در صورت بروز خطا، از جمله موضوعاتی هستند که باید در سال های آینده به دقت آنالیز شوند. با این حال، این فناوری نشان داد که مرزهای میان تخیل و واقعیت روزبه روز باریک تر می شوند و شاید زودتر از آنچه فکرش را بکنیم، یک ربات انسان نما ناجی جان ما یا عزیزانمان گردد.

منبع: Nature