روبوت لأخذ عينات من تجويف الفم قد يساعد الكوادر الطبية

ما لم نتوصل إلى شيء أقل إزعاجًا، فإن أكثر الطرق موثوقية لمعرفة ما إذا كنتم تحملون حتى أصغر جزيء من COVID-19 والمتاحة حاليًا تتضمن إجراءات مزعجة لأخذ عينات من الأغشية المخاطية. ومن غير المرجح أن يحب أحد عملية فحص PCR. 

سواء كان الإجراء عبر الأنف أو عميقًا في الحلق إلى درجة أنك تحاول دفع الممرضة دون وعي، فإن أخذ عينات من المخاط المقزز لا يسر المرضى، وربما يسر الكوادر الطبية أقل، خاصة عندما يكون هناك احتمال حقيقي بأن المخاط الذي تغوص فيه حتى المرفقين يحمل فيروس COVID-19.

إجراء أخذ مسحة من البلعوم مملّ ومتسخ وخطير في الوقت نفسه، ما يجعله مهمة مثالية لروبوت، شريطة أن يتمكن هذا الروبوت من تجنب أي قوة تصدر عن الإنسان في تلك اللحظة.

في مقال نُشر في IEEE Robotics and Automation Letters، قدّم باحثون من معهد شენزين للذكاء الاصطناعي والروبوتات للمجتمع روبوتًا مصممًا لحماية سلامة الكوادر الطبية خلال عملية أخذ العينات، ولتوفير وقتهم لمهام أكثر فائدة وأقل إرهاقًا. لنكن صريحين، لا أحد يستمتع بأخذ هذه العينات.

«تسببت جائحة COVID-19 في وفيات وإصابات حول العالم. ويُستخدم أخذ مسحة من البلعوم على نطاق واسع لتشخيص COVID-19 في الدول. ولتجنب تعرض الكوادر الطبية للفيروس، طوّرنا روبوتًا بوصلة صلبة ومرنة (RFC) تتمتع بتسع درجات حرية (DOF)، يساعد في أخذ عينات المسحات. يتكون هذا الروبوت من نظام بصري، وذراع معالجة UR5، ومشغل ميكروهوائي، ونظام قياس القوة»، بحسب ما ورد في الدراسة. 

يلاحظ الباحثون أن الحلق البشري هش ويتعرض للإصابة بسهولة. فالمؤثرات النهائية المبنية على بنية هيكل صلب قد تسبب أضرارًا جسدية في تجويف الفم عند سوء الاستخدام. ولجعل الأمور أقل خطورة قليلًا، يجمع هذا النظام بين ذراع UR5 ومشغل ميكروهوائي مرن أحادي الاستخدام متصل بمستشعر قوة لتنفيذ حركة المسحة داخل الحلق فعليًا، مع مستشعر رؤية لتحديد مكان الضغط. 

يُظهر الفيديو أن الضغط المفرط على المشغل سيجعل الروبوت يتوقف عن الحركة، وأنه لن يواجه مشكلات في أخذ العينات بأمان من متطوعين بشر حقيقيين.

ومن المخاوف التي قد تُثار بشأن هذا النظام أن تصميمه يبدو أن مؤخرة رأس المريض ستقع ضمن نطاق عمل UR5، أو على الأقل ضمن نطاق المكونات الصلبة المثبتة بالذراع. 

يقف خلف هذا المشغل المشوّه مشغل خطي غير قابل للتشوه، مدعوم بذراع روبوتية قوية ذات مفاصل يمكنها التحرك بسرعة 180 درجة في الثانية. نعم، يتضمن النظام تحديد القوة الذي يفترض أن يوقف حركة الذراع إذا اصطدمت بشيء ما، لكن هذا يعتمد على البرمجيات، أليس كذلك؟ 

كان المرضى سيشعرون بأمان أكبر لو صُمّم النظام بحيث تكون الذراع والمشغل الخطي وسائر المكونات الصلبة مرتبة بطريقة لا تستطيع معها أن تسبب ضررًا جسديًا، أي عبر ترتيب الأشياء بحيث يتكيف الإنسان مع مدى بعده عن النظام، لا أن يتكيف النظام للوصول إلى المريض وتجاوز حدوده. 

يقر الباحثون بأن «التنفيذ الميكانيكي (المقيّد) عادةً ما يكون أكثر أمانًا في الجراحة الطفيفة التوغل المفتوحة»، لكنهم يرون أن الأمان البرمجي أرخص وأكثر ملاءمة. غير أنه قد يكون أقل أمانًا.

من الإنصاف القول إن الخطوة الأولى هنا هي التأكد من أن النظام قادر على أخذ العينات بموثوقية، لأنه إذا لم يكن قادرًا على ذلك، فلماذا نقلق أصلًا، أليس كذلك؟ أظهر فحص PCR (باستخدام جين مرجعي بدلًا من فيروس COVID) لاختبار فعالية طريقة أخذ العينات أن العينات التي أخذها الروبوت كانت مؤهلة بالكامل مثل العينات التي أخذها طبيب مختص. ويخطط الباحثون بعد ذلك إلى «تعزيز موثوقية النظام والانتقال إلى التجارب السريرية».

يُتوقع أن يقلل الروبوت المخاطر ويحرر الكوادر الطبية من أعمال أخذ العينات الطويلة والمتكررة. ومقارنةً بالروبوت الصلب لأخذ العينات، يمكن للجهاز الحساس للقوة الذي طوّره الباحثون أن يبسّط إجراءات أخذ المسحات بطريقة أكثر أمانًا ولطفًا. كما يُقترح، لتخطيط حركة المعالج الاحتياطي ذي التسع درجات حرية، أسلوب تحسين قائم على الشبكات العصبية مع تصفير المعاملات المتغيرة. 

جرى التحقق من النظام الروبوتي المطوّر من خلال أخذ مسحات على نماذج تشريحية لتجويف الفم وكذلك على متطوعين. وبلغ متوسط زمن أخذ المسحات من النماذج والمتطوعين 18 و20 ثانية على التوالي. وللحفاظ على تعقيم الذراع والمؤثر بين المرضى، صُمم المشغل الميكروهوائي كجهاز أحادي الاستخدام بموصل سريع الفك، يُستبدل بسهولة في الموضع الذي تُثبت فيه الغشاء الواقي أحادي الاستخدام.