באבן דרך שיכולה לסלול את הדרך לניתוח רובוטי בבני אדם, רובוט ביצע בהצלחה ניתוחים בארבעה חזירים. הממצאים מפורטים במחקר שפורסם ביום רביעי.

ההתקדמות הזו ברובוטיקה באה באדיבות צוות יוזם של מנתחים וחוקרים ממערכת הבריאות הלאומית לילדים בוושינגטון הבירה ואוניברסיטת ג'ונס הופקינס בבולטימור, מרילנד, שבנו בהצלחה מערכת רובו-כירורגית חדשה ותכנתו אותה לתפור מעיים זה לזה.

עבודת הצוות והתוצאות מאירות העיניים מפורטים במחקר חדש, שכותרתו "ניתוח רקמות רכות אוטונומיות בפיקוח"פורסם ביום רביעי בכתב העתמדע רפואה מתרגמת.

מלבד העובדה שזרוע רובוט מבצעת ניתוח באופן אוטונומי, פריצת הדרך הגדולה ביותר כאן עשויה להיות שהרובוט, שהם מכנים "רובוט אוטונומי של רקמות רכות" או "STAR", התמודד עם רקמות רכות.

"אף אחד מעולם לא עשה ניתוח רקמות רכות בצורה רובוטית - ניהול רקמה הניתנת לעיוות וניידות", אמר מחבר המחקר והמנתח ד"ר פיט CW Kim, שהוא פרופסור לכירורגיה במכון שייח זאיד (SZI) במרכז הלאומי לרפואת ילדים בוושינגטון.

כלים מסורתיים לניתוח רובוטים כמו זה של Intuitive Surgicalמערכת ניתוח דה וינצ'יו-Applied Dexterity'sעוֹרֵבלהסתמך על מפעילי טלפון אנושיים השולטים במערכת מבוססת כבלים. דה וינצ'י לא מקבל החלטות בעצמו, אם כי הוא מייצב את הכלים ואף מונע ממפעילי טלפונים לחתוך במקום הלא נכון.

למרות זאת, עד כה איש לא ניסה לתת לרובוט לבצע ניתוח באזורי הרקמה דמויי שדה המוקשים הללו ללא התערבות אנושית. ומסיבה טובה, קים אמרה שבסביבה של רקמות רכות כמו הבטן האנושית, "הכל בגוונים שונים של ורוד ומבריק".

כדי שרובוט אמיתי יתמודד באופן אוטונומי עם סוג זה של סביבה, החוקרים היו צריכים לבנות מנתח רובוט משלהם.

רובו-מנתח

ה-STAR מורכב מחזק, אך מדוייקמי רובוט זרועעם שבע דרגות חופש ומערכת ראייה של הדור הבא המורכבת מתת-אדום קרוב וגםשדה אורמצלמות תלת ממדיות (או פלנופטיות).

בצד האחורי יש תכנות שבמידה מסוימת היא כמו ההצלחה הכי גדולה של שיטות אפשריות לחיבור מחדש של מעיים, ורידים ועורקים מפורקים (בסופו של דבר למערכת יהיה בסיס ידע עצום של פרוצדורות כירורגיות, אומרים החוקרים). תהליך החיבור מחדש ידוע לרוב בתור הליך אנסטומוזיס. על פי המחקר, בערך מיליון ניתוחים כאלה מבוצעים מדי שנה בארצות הברית.

ליד אינפרא אדום ... רואה מעבר למה שאדם יכול לראות

"תכנתנו את טכניקות המנתחים הטובות ביותר - בהתבסס על קונצנזוס - לתוך המכונה... והמכונה בוחרת באופן עצמאי את הדרכים הטובות ביותר לביצוע המשימה", אמר קים.

הזרוע בנויה עם מערכת כוח, למדידת מתח התפרים, ו-STAR מטפל במיאזמה של ורוד עם ראיית העל שלו.

כדי לעזור לרובוט לראות, המנתח האנושי מסמן חלקים מרכזיים של אזור הניתוח בסמנים תואמים ביו, כך שמצלמת האינפרא אדום הקרובה תוכל לראות אותם. זה בשילוב עם העוצמהשדה אורמצלמה לצפייה בניתוח שאדם לא יכול היה לשכפל.

"ההבטחה לחופשי ידיים חמקה מרקמות רכות, במיוחד בגלל שהרקמה ניתנת לעיוות", אמרמדע רפואה מתרגמתהעורכת הבכירה מייגן פריסק, במהלך מסיבת עיתונאים. "זה מייצג עידן חדש של ניתוחים רובוטיים."

תחת עין פקוחה

למרות שניתוח רובוטי, זעיר פולשני או לפרוסקופי נפוץ למדי כיום, הוא לא, לדברי קים, שיפר באופן קיצוני את תוצאות הניתוח. "אפילו עם טכניקות זעיר פולשניות, שיעורי הסיבוכים לא ממש ירדו", אמר ד"ר קים.

המוטיבציה לבניית STAR היא למעשה לשפר את התוצאות, הוא אמר, וחלק מזה מגיע מרובוט המשתמש בשיטות הניתוחיות הטובות ביותר, גם כשהמנתח ששכלל אותן לא נמצא שם.

חוקרים ביצעו למעשה שני סוגים של ניתוחי רובוט. סט אחד לקח רקמת מעי חזיר ואבטח אותה בטבעת מיוחדת, תוך ביצוע הניתוח הרובוטי מחוץ לגוף חי. האחרים בוצעו על החזירים החיים.

למרות שהרובוט ביצע את הניתוח, וייצר כל תפר מושלם באופן שלמעשה עלה על אלה שנעשו על ידי מערכות ומנתחים אחרים, החוקרים החזיקו שם מנתח אנושי כדי לשמש כזרוע אחרת שהרחיקה תפרים תועים (אדם המנתח אכן יכול להשתמש בשתי ידיים) וכאמצעי הגנה.

"הרעיון הוא לא ליצור יצור חי שמסיים ניתוחים."

"זו הייתה אוטונומיה מפוקחת", אמר ריאן דקר, מחבר שותף במחקר.

"מנתח מפקח ויש לו הזדמנות בכל עת... לעצור את הרובוט ולהוציא אותו מהמקום - במרחק לחיצת אצבע מהוצאתו מהניתוח."

המציאות היא, עם זאת, התפרים של רובוט STAR היו כל כך מדויקים, שבבדיקות שלאחר הניתוח, הם החזיקו מעמד טוב יותר מאלה שנעשו בידי אדם.

החוקרים ביצעו סדרה של בדיקות לחץ פרוץ או דליפה שבהן לקחו כל מעי תפור - בעצם צינור - ושאבו אותו מלא באוויר עד שהוא דלף. תפרי הרובוט החזיקו מעמד בלחצים גבוהים יותר מאלה שנעשו על ידי מנתחים אנושיים.

כמה זה חכם

הטכניקה של הרובוט, עם זאת, מונעת על ידי מיומנויות שבני אדם מפתחים, ולמרות ש-STAR בוחר את השיטה הטובה ביותר לביצוע משימה, מחליף שיטות תוך כדי, הוא לא יכול ללמוד שיטות חדשות ללא תכנות נוסף.

"יש לו אינטליגנציה, אבל לא אינטליגנציה של רשת עצבית לומדת עמוק", אמר קים. "הרעיון הוא לא ליצור יצור חי שמסיים ניתוחים."

הצוות לא רוצה להחליף מנתחים.

"לא משנה היכן אתה נמצא, יש לך גישה לטכניקות ולמנתחים הטובים ביותר", אמר קים. "מנקודת המבט של המנתח, למה שלא תרצה שיהיה לך כלי שעושה אותך טוב יותר ממה שאתה?"

ועדיין, המטרה נותרה בעינה: ניתוחי רובוט ללא סיוע.

"אנחנו יכולים, בפרק זמן קצר יחסית, להיות מסוגלים לבצע כריתת תוספתן, עור לעור, באמצעות אלגוריתמים עדכניים והדור הבא של כלים", אמר קים.

מנתח רובוט המתנשא מעל מטופל ללא אדם בקרבת מקום כדי לסייע או ללחוץ על כפתור העצירה עשוי להפחיד חלק, אבל יש כמה יתרונות ברורים, מרחיקי לכת.

כדי להמחיש את הנקודה הזו, קים דיבר על העניין המתמשך של מייסד SpaceX אילון מאסק בנסיעה למאדים, טיול שיכול לקחת 18 חודשים לכל כיוון.

טיול כזה יוציא את מאסק אל מעבר לגבולות התפעול הטלפוני. אין ספק שהאסטרונאוטים של נאס"א של היום הנוסעים לתחנת החלל הבינלאומית או אפילו חוקר שעומד להיות מוצב באנטארקטיקה למשך שישה חודשים עשויים לראות את היתרון של רובוט ניתוח המוצב בתרמיל מדיאלי סטרילי, רק מחכה לבצע את כריתת התוספתן החירום הבא.

האם אנחנו יכולים להרשות זאת לעצמנו?

למרות שצוות המחקר לא יציע שום פרטים על כמה עולה מערכת STAR, הם אמרו שהיא אמורה להיות זולה משמעותית מדה וינצ'י, המשמש לביצוע ניתוחים זעיר פולשניים (הוא שולט בכלים באמצעות חתכים קטנים, בעצם יציאות, שנעשו לגוף) ועולה מיליונים לקנייה ולתחזוקה. כמו כן, בניגוד לדה וינצ'י, האיפור ההיברידי של STAR פירושו שניתן יהיה להחליף בקלות רכיבים כמו זרוע קוקה, במיוחד כאשר זרועות רובוט אינטליגנטיות יותר ופוטנציאליות זולות יותר הופכות לזמינות.

עם זאת, החיסכון הגדול ביותר יכול להגיע באמצעות טיפול מבוסס ערך, אמר קים, שציין כי ניתוח רובוט יכול "להפחית סיבוכים ולחסוך כסף לכל מערכת הבריאות".

למרות ש-STAR זקוק כרגע לאדם שיציב, למשל, את הסמנים הביולוגיים, דקר אמר שהם כבר עובדים על שדרוג מערכת הראייה כך שהרובוט יוכל לעשות זאת גם בעצמו.

הניסויים הכירורגיים של STAR אמנם ארכו הרבה יותר מאלו של בני אדם, אבל קים אמר שהם לא התמקדו במהירות בשביל הוכחת הרעיון הזה.

"אנחנו יכולים להפעיל את הרובוט ממש ממש מהר. במחקר הזה התמקדנו בפיקוח ובתוצאה", אמר אקסל קריגר, שגם עבד על המחקר.

גם אם בתי חולים ומנתחים לא מוכנים לשלב מערכת רובוט שלמה כמו STAR במחלקות הכירורגיות שלהם, החוקרים מאמינים שהפתרון הרובו-כירורגי הזה יעבור במהירות ממחקר למסחור.

"עם השותף הנכון, ניתן לשלב חלק מהטכנולוגיה הזו או את כולה בכלים הזמינים כעת מבחינה קלינית תוך שנתיים-שלוש", אמר קים.

ד"ר בנדיקט סי נוומה, מנתח ילדים שהשתמש במערכת דה וינצ'י בשלוש השנים האחרונות בחן את המחקר עבורניתן למעוךוהציע את ההערות האלה:

אין ספק שזו עבודה פורצת דרך בתחום הכירורגיה, אבל במובנים מסוימים היא לא התפתחות מפתיעה לחלוטין בעידן של תוכניות מנווטות אוטומטיות ומכוניות נהיגה עצמית.

אני מברך את המחברים על כך שהם מקפידים מאוד לציין שמערכות רובוטיות אלו אינן מיועדות להחליף מנתחים אלא להרחיב ולשפר את הקיבולת והיכולת שלהם באמצעות חדשנות טכנולוגית. פעולה כירורגית (למשל הסרת סרטן המעי הגס) היא תהליך הרבה יותר מורכב, ואני מאמין שניתן לתכנת רק מספר מוגבל של משימות בדידות (למשל אנסטומוזיס במעי) באופן המתואר במחקר זה. הרוב המכריע של ההיבטים הקוגניטיביים והטכניים של ההליך הניתוחי ימשיכו לדרוש השתתפות פעילה של מנתח.