روبوت يجري أول عملية منظار بطني دون مساعدة بشرية
أجرى روبوت عملية منظار بطني على الأنسجة الرخوة لخنزير دون توجيه يد إنسان، وهي خطوة مهمة في مجال الروبوتات نحو العمليات الجراحية الآلية بالكامل على البشر. طوّر الروبوت الذاتي التشغيل Smart Tissue Autonomous Robot (STAR) فريق من باحثي جامعة جونز هوبكنز، ونُشر وصفه في مجلة Science Robotics.
«تُظهر نتائجنا أنه يمكننا أتمتة واحدة من أصعب المهام وأكثرها دقة في الجراحة: إعادة توصيل طرفي الأمعاء. أجرى STAR الإجراء على أربعة حيوانات، وحقق نتائج أفضل بشكل ملحوظ من نتائج البشر الذين ينفذون الإجراء نفسه»
نجح الروبوت في تحقيق وصل الأمعاء، وهو إجراء يتطلب مستوى عاليًا من الحركات المتكررة والدقة. ويُعد توصيل طرفي الأمعاء من أصعب المراحل في جراحة الجهاز الهضمي، إذ يتطلب من الجراح وضع الغرز بدقة عالية وتناسق. فحتى الارتعاش الطفيف في اليد أو الغرزة الموضوعة بشكل خاطئ قد يؤدي إلى تسرب، وهو ما قد تكون له عواقب كارثية على المريض.
بالعمل مع موظفين في مستشفى الأطفال الوطني في واشنطن العاصمة، ومع جين كانغ (أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب في جامعة جونز هوبكنز)، تمكن كريغر من تطوير الروبوت، وهو نظام موجه بالرؤية مصمم خصيصًا لخياطة الأنسجة الرخوة. ويطوّر الإصدار الحالي نموذج عام 2016، الذي أعاد توصيل أمعاء الخنزير بدقة، لكنه تطلّب شقًا كبيرًا للوصول إلى الأمعاء وتوجيهًا أكبر من البشر.
زوّد الفريق STAR بميزات جديدة لتعزيز الاستقلالية والدقة الجراحية، تشمل أدوات متخصصة للخياطة وأنظمة حديثة للرؤية الحاسوبية توفر تصورًا أدق لمجال العملية.
وبحسب كريغر، فإن عمليات الأنسجة الرخوة صعبة بشكل خاص على الروبوتات بسبب عدم قابليتها للتنبؤ، ما يستلزم منها التكيف بسرعة مع العوائق غير المتوقعة. يتمتع STAR بنظام تحكم جديد يمكنه تعديل الخطة الجراحية في الوقت الفعلي، تمامًا كما يفعل الجراح البشري.
«ما يميز STAR هو أنه أول نظام روبوتي يخطط للخطة الجراحية في الأنسجة الرخوة ويكيّفها وينفذها بأقل قدر من التدخل البشري»
يوجّه STAR منظار ثلاثي الأبعاد يعتمد على الضوء المنظم، وخوارزمية تتبع قائمة على التعلم الآلي طورها كانغ وطلابه. «نعتقد أن نظام الرؤية الآلية ثلاثية الأبعاد المتقدم ضروري لجعل الروبوتات الجراحية الذكية أكثر ذكاءً وأمانًا»، قال البروفيسور.
وبحسب كريغر، مع اتجاه الطب نحو أساليب أكثر اعتمادًا على المنظار في العمليات، سيكون من المهم امتلاك نظام روبوتي آلي مصمم لهذه الإجراءات.
«يُعد وصل الأمعاء بالروبوت إحدى الطرق لضمان إنجاز المهام الجراحية التي تتطلب دقة وقابلية تكرار عاليتين بدرجة أكبر لدى كل مريض، بصرف النظر عن مهارات الجراح. ونتوقع أن يؤدي ذلك إلى نهج جراحي أكثر ديمقراطية في علاج المرضى، بنتائج أكثر قابلية للتنبؤ واتساقًا»
«يمكن للجراحة الروبوتية المستقلة أن توفر الكفاءة والأمان والاتساق بصرف النظر عن مهارات الجراح وخبرته. ويمثل الوصل المستقل تحديًا معقدًا في جراحة الأنسجة الرخوة، لأنه يتطلب تقنيات تصوير وتتبع للأنسجة وتخطيطًا جراحيًا معقدًا، إضافة إلى تنفيذ دقيق باستخدام استراتيجيات تحكم قابلة للتكيف بسهولة، غالبًا في بيئات غير منظمة وقابلة للتشوه»، جاء في الدراسة.
في ظروف المنظار، تكون هذه العمليات أكثر تعقيدًا بسبب الحاجة إلى مناورة عالية وقابلية تكرار مع قيود على الحركة والرؤية.
تتيح استراتيجية الاستقلالية المتقدمة التي طورها الباحثون للمشغّل الاختيار بين خطط جراحية مولّدة بشكل مستقل، بينما ينفذ الروبوت بنفسه مجموعة واسعة من المهام. ثم استُخدمت استراتيجية الاستقلالية المتقدمة لتنفيذ جراحة منظار روبوتية مستقلة لوصل الأمعاء على نماذج من الخنازير خلال فترة بقاء مدتها أسبوع واحد.
قارن العلماء معايير جودة الوصل، ومنها تصحيح وضع الإبرة، والمسافة بين الغرز، وحجم الغرزة، ووقت الإنجاز، وسلامة التجويف، وضغط التسرب، بين النظام المستقل المطوَّر، والجراحة اليدوية بالمنظار، والجراحة الروبوتية (RAS).
أظهرت بيانات النموذج الوهمي أن نظامهم يتفوق على التقنية اليدوية للجراحين ذوي الخبرة وعلى تقنية RAS من حيث الاتساق والدقة. وتبيّن هذه النتائج أن الروبوتات الجراحية التي تُظهر مستوى عاليًا من الاستقلالية يمكنها تحسين الاتساق، وتحسين نتائج علاج المرضى، وإتاحة الوصول إلى التقنية الجراحية القياسية.
