مهندسی پزشکی-روباتیک در پزشکی

پیشگفتارخدمات روبات ها دیگر محدود به کارخانه‌ها و پژوهشکده‌های پیشرفته نبوده و می‌توان آن ها را در همه جا مشاهده کرد. یکی از عجیب‌ترین مکان‌ها برای دیدن یک ربات می‌تواند محیط یک بیمارستان باشد، خدمات روبات ها در علم پزشکی سال‌هاست که آغاز شده است.
در حوزه مهندسی پزشکی، روبات هایی اختراع شده‌اند تا با تکیه بر دقت، خستگی‌ناپذیری و خطای اندک آن ها آینده سالم‌تری به سیاره زمین اهدا شود.
علم روباتیک به کمک جراحان، پزشکان، پرستاران و از همه مهم‌تر بیماران شتافته است. روبات‌های پزشکی امروزه علاوه بر درمان در پیشگیری از بیماری‌ها نیز به کار می‌آیند. اولین بار سال ۱۳۶۴ هجری خورشیدی بود که پای روبات مکانیکی به اتاق عمل باز شد. در این سال از رباتی به نام پوما برای نمونه‌برداری در یک عمل جراحی اعصاب کمک گرفته شد. این روبات دارای یک بازوی مکانیکی ساده بود و به هیچ وجه پیچیدگی روبات های جراح امروزی را نداشت. امروزه روبات ها از مواد قابل انعطاف‌تری ساخته می‌شوند.



BMEcenter.ir



برای وارد کردن روبات در بدن تا بتواند از داخل بدن انسان عکس برداری کند، وضعیـت فیـزیـولـوژیـک بـدن را مشخص کند، دارویی را تزریق کند یا حتی بخواهد جراحی انجام دهد باید انعطاف‌پذیری آن بالا باشد تا بتواند در بدن مانور داده و به راحتی عملیات مورد نظر را انجام دهد. اندازه این میکروروبات ها باید به حدی کوچک و ظریف باشد که با کمترین بریدگی وارد بدن شود و حتی برخی مواقع بتواند در داخل شریان‌های خونی حرکت کرده و لخته‌ها را پاکسازی کند. به عنوان مثالی دیگر می‌توان به پزشکان ایتالیایی اشاره کرد که برای نخستین بار در جهان موفق شدند عمل پیوند کلیه را توسط یک ربات انجام دهند. این عمل جراحی در حالی انجام شد که پزشکان و جـراحـان نـاظـر عملیـات تـوسـط روبـات جـراح بـودند تا در صورت بروز هر مشکل کوچکی، ادامه جراحی را خود در دست گیرند.









حضور اشکال مختلف ربات ها در پزشکی
تا به امروز روبات های فراوانی در اشکال گوناگون برای خدمت در عرصه پزشکی ساخته و به کار گرفته شده‌اند که از آن میان می‌توان به روبات های جراح، روبات های بـیـمــار، روبـات هـای پـرستـار و امـداد، بیـو و نـانـوروبـاتیـک، روبـات هـای داروسـاز و داروفروش، روبات پذیرش، روبات درمانی و خیلی موارد دیگر اشاره کرد.
امروزه ربات بیمار جهت تمرین و آموزش برای دانشجویان و پزشکان جوان طراحی شده‌اند. این روبات ها می‌توانند عکس‌العمل‌هاییرا که یک بیمار واقعی در شرایط مشابه ممکن است انجام دهد شبیه‌سازی کنند. به عنوان مثال می‌توان به یک روبات بیمار اشاره کرد که در کشور ژاپن برای آموزش دندان پزشکان طراحی شده است این ربات در مقابل درمانی که دندانپزشک انجام می‌دهد واکنش‌هایی از خود نشان می‌دهد به عنوان مثال ممکن است ربات احساس خفگی کرده یا عطسه یا سرفه کند، زبانش را حـرکت دهد و حتی دچار درد در فک شود و دانشجو باید خود را با تمامی‌این شرایط انطباق دهد. زبان و دست‌های روبات از ۲ درجه آزادی حرکت برخوردارند از این‌رو روبات می‌تواند با آغاز به کار دانشجو، ناآرامی ‌را‌ که معمولا در بیماران دیده می‌شود شبیه‌سازی کند.
استفاده از روبات در جراحی مزایای فراوانی دارد که از آن‌ جمله می‌توان به مواردی همچون دقت بالا و سرعت زیاد که بالطبع آن بیمار درد کمتری تحمل می‌کند و بهبود‌سریع‌تر حاصل مــی‌شــود اشــاره کــرد. در کـنــار آن مــی‌تــوان از صرفه‌جویی در وقت، خونریزی و عفونت کمتر نیز نام برد. اما از دیگر سو جراحی به کمک علم روبـاتیـک تکنـولـوژی جـدیـدی اسـت کـه هنوز توسط بیماران به رسمیت شناخته نشده و هراس زیــادی بـرای سپـردن جـان خـود بـه دسـت یـک آدم‌آهـنـی وجـود دارد. بـه همین خاطر بیماران معمولا ترجیح می‌دهند جراحی به طور مستقیم تـوسـط پـزشـک انـجـام شـود. گران قیمت بودن روبات ها نیز یکی دیگر از معایب این فناوری نوین به حساب می‌آید.
اما یکی دیگر از کاربردهای جذاب روبات ها، موضوع جراحی روباتیک از راه دور است که اولـیـن بار توسط سازمان‌های فضایی دنیا و به منظور امدادرسانی فوری به فضانوردانی که دور از سیاره مادریشان در حال کشف فضا هستند، مورد بررسی و آزمون قرار گرفتند.
بنابراین با پیشرفت فناوری جراحی از راه دور مـی‌تـوان امـیـدوار بود که بیماران ساکن مناطق محروم بتوانند خدمات جراحی پیشرفته مورد نـیـاز خـود را در دورافـتـاده‌تـرین روستاها و در خانه‌های بهداشت، زیر تیغ جراحی یک ربات متصل به ماهواره به دست آورند.
ربات که توسط تیمی‌از پزشکان جراح مستقر در شـهــرهــای بــزرگ هـدایـت مـی‌شـود، حـکـم دستـان تـوانمنـد جراحان را خواهد داشت و با نظـارت بهیـاران و پـزشکـان عمـومی ‌مستقر در خــانــه‌هــای بـهــداشــت خــدمــات بـی‌نظیـری بـه بیماران روستایی ارائه خواهند داد.
پــیــشــــرفــــت هــــر روزه دانـــش روبـــاتــیـــک و کوچک‌تر و دقیق‌تر شدن پزشک‌های روباتیک بـاعـث شـده اسـت تـا امروزه برای تزریق دارو، عــکــــس بــــرداری از احــشــــای داخـلـــی بـــدن و نمونه‌برداری از بافت‌ها از روبات هایی استفاده ‌شود که اندازه آن ها بسیار کوچک و در حد یک یا چند سلول است که به آن ها نانوربات می‌گویند. زیست سازگاری نانوروبات ها از اهمیت بسیاری برخوردار است به عبارتی اگر نانوروباتی وارد بدن می‌شود باید از موادی تشکیل شده باشد که به اعضای داخلی بدن آسیبی نرساند، واکنش شیمیایی با محیـط اطـراف خـود نـداشتـه و در دمای بدن قادر به انجام فعالیت باشد. محیط بدن مرطوب است، بنابراین روبات ها باید از موادی ساخته شوند که کاملا با محیط بدن انطباق داشته باشند.
به عنوان مثال امروزه ربات هایی وجود دارند که اندازه آن تنها یک میلی‌متر است و در رگ‌های خونی شنا می‌کند و هر جا سلول‌های سرطانی پیدا کند، با استفاده از بازوهای روباتیک خود به دیواره رگ وصل می‌شود تا پزشکان بتوانند از طریق ردیابی مغناطیسی محل وقوع توده‌های سرطانی را به راحتی شناسایی کنند.
در ادامه آن ها می‌توانند با ارسال فرامین رادیویی از روبات بخواهند تا سلول‌های سرطانی را محاصره کرده و از بین ببرد. ساخت این میکروروبات مهاجم در مرحله تحقیق و نمونه‌سازی اولیه قرار دارد.
اتـصــال روبــات هــای پــزشــک بــه شبکـه جهـانـی اینتـرنـت و آگـاه شـدن از آخـریـن دسـتـاوردهـای دنـیای تحقیقات پزشکی، توانایی کار کردن در ۲۴ ساعت شبانه‌روز، دسـتـرسـی بـه خـدمـات پـزشـکـی در دورافتاده‌ترین مناطق مسکونی، دقت و سرعت فوق‌العاده، توانایی فیزیکی بالا در جابه‌جایی بیماران سنگین و خیلی موارد دیگر باعث می‌شود که دنیای خدمات پزشکی خود را به دستان سرد و بی‌روح روبات ها بسپارد.
استفاده از روبات در جراحی مزایای فراوانی دارد که از آن‌جمله می‌توان به مواردی همچون دقت بالا و سرعت زیاد اشاره کرد که در نتیجه آن بیمار درد کمتری تحمل می‌کند و بهبودی سریع‌تر حاصل می‌شود. استفاده از روبات ها هنگام جراحی موجب افزایش دقت جراح حین عمل می‌شود. روبات ها قادرند بدون لرزش و با دقت بالا برش‌های مورد نظر جراح را ایجاد کنند، از جهتی دیگر استفاده از این روبات ها موجب صـرفـه‌جـویـی در وقـت مـی‌شود. از مزایای این روش برای بیمار می‌توان به کاهش دردهای بعد از عمل، اسکار کمتر، خونریزی کمتر و خطر کمتر عفونت و همچنین کوتاهی دوره بستری در بیمارستان و تسریع دوره بهبودی و بازگشت سریع‌تر به فعالیت روزمره اشاره کرد. سیستم روباتیک از ۳ قسمت اصلی تشکیل شده است:
۱- روبات اصلی که درکنار بیمار قرار می‌گیرد و ۴‌‌ بازو و یک دوربین اندوسکوپ با قدرت بزرگنمایی بالا که در خدمت دست و چشم جراح هستند.
۲- محلی برای نشستن و کنترل ربات توسط جراح.
۳- یک رایانه که آنچه رادوربین می‌بیند به تصاویر سه بعدی تبدیل می‌کند.
یکی از مزایای این دستگاه این است که جراح در وضعیت نشسته و با راحتی بیشتر جراحی را دنبال می‌کند.
محققان در حال کار روی روبات های جراحی هستند که قادرند به دور از اتاق عمل و با کمک یا بدون کمک انسان کار خود را انجام دهند. از این روبات های مجهز به هوش مصنـوعـی مـی‌توان برای درمان فضانوردان استفاده کرد. همچنین این روبات ها قادر خواهند بود در میدان‌های جنگ جابه‌جا شوند و هر جا سربازی زخمی یافتند، وی را مداوا کنند. ربات آزمایشی از فناوری سونوگرافی سه بعـدی بـه همـراه یـک نـرم‌افـزار هـوش مصنوعی استفاده می‌کند. این روبات می‌تواند داخل بافت ارگان‌ها را مشاهده کند، در حالی که تــاکـنـون فقـط ظــاهــر ارگــان‌هــایــی کــه در مقــابــل دوربین قرار می‌گیرند، قابل مشاهده بودند.
ایـن ربـات دوربـیـنـی دارد که قادر است ۳۰‌‌ تـصـویر سه بعدی را در ثانیه به پردازنده رایانه ارســال کـنــد. بــه عـنــوان مـثـال هـنـگـام جـراحـی پـروستـات، رایـانه با کمک تصاویر جمع‌آوری شـــده، تـصـــاویـــری ســـه‌ بـعـــدی از پـــروسـتـــات مـی‌سـازد. سـپـس ایـن تـصاویر را برای ربات و جـراح ارسال می‌کند. پس از پردازش تصاویر رایانه دستورات لازم را به مغز ربات می‌فرستد. نـکـتــه حــائــز اهـمـیــت ایـن اسـت کـه ایـن ربـات می‌تواند جراحی را در یک دهم زمان و با دقت ۱۰ برابر نسبت به انسان جراح به پایان برساند.

جراحی روباتیک در ایران
بحث جراحی روباتیک به کمک رایانه، پدیده نسبتا جدیدی در دنیا است، اما در عین حال رشد قـــــابـــــل تـــــوجــهـــــی داشـتــــه اســــت و تـحـقـیـقـــات دانـشـکــده‌هــای مهنـدسـی پزشکی دانشگاه‌های معتبـر دنیـا بـه ایـن سمت جهت گرفته است. در ایــران نـیــز پــروژه‌ای از طــرف وزارت صـنــایع با مضمون هدف‌گذاری و تدوین استراتژی برای حــوزه تـجـهـیــزات پــزشـکــی در بخش ابزارهای جراحی توسط دکتر فرزام فرهمند انجام شد. در آ‌ن پـــروژه، طـــی مـطـــالـعـــه جــامـعـی دربـاره ابـزار جـــراحـــی، حــوزه ابــزارهـای جـراحـی و کـاربـرد روبـــاتـیـــک و سـیـسـتــم‌هــای رایــانـه‌ای بـه عـنـوان زمینــه‌ای بــرای سـوق دادن تحقیقـات آتی به آن برگزیده شد.
روبــولـنــز یـک نگهـدارنـده دوربیـن جـراحـی لاپاراسکوپیک است که به عنوان اولین محصول کـامـل ایـن آزمـایـشـگاه، وارد بخش بالینی شده است. چیزی که اهمیت دارد، این است که تولید ایـده و فکر نباید متوقف شود و این افکار باید عـمـلــی شــده و مــورد آزمــایــش قـرار گـیـرنـد تـا دستگاهی جدید ساخته و به کار گرفته شود. با توجه به پیشرفت‌هایی که تاکنون صورت گرفته است، استفاده از روبات های پیشرفته جراح در اتـاق‌هـای عمـل کشورمان در آینده‌ای نزدیک دور از انتظار نخواهد بود.

روبات هوشمند کمک جراح
جــراحــی لاپــاروسـکــوپــی یکـی از مصـادیـق جـراحـی بـا حـداقـل آسـیـب اسـت کـه در حفره شـکـمــی انـجــام مـی‌شـود. وظـیـفـه‌ ایـن روبـات نگه‌داشتن دوربین لاپاراسکوپ و قرار دادن آن در موقعیت‌های مناسب است تا دید خوبی برای جراح فراهم کند. این روبات سرعت جراحی را افزایش و زمان آن را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.
کار کردن با روبات کمک جراح لاپاراسکوپی بـسـیــار راحـت اسـت؛ در حـدی کـه کسـانـی کـه دوره‌هـــای فـــوق تـخـصـصــی لاپــاراسـکــوپــی را می‌گذرانند، می‌توانند خیلی سریع با نحوه کار ایــن روبــات آشـنــا شــونــد و کــار کـردن بـا آن را بیـامـوزنـد؛ البتـه مـراحـل طـراحـی و سـاخت این روبات تجربیات جالبی را در بردارد که در مراکز دانشگاهی فنی مهندسی قابل ارائه است.
در این روش به منظور دسترسی به ناحیه مورد نظر برای عمل جراحی در داخل شکم، از دو یا ســه شـکــاف کــوچــک ابـزارهـای جـراحـی و از شکاف دیگر دوربین یا لاپاروسکوپ وارد بدن شده و از طریق تصویر ایجاد شده، عمل جراحی انجام می شود.


BMEcenter.ir

BMEcenter.ir


کوچک ترین روبات جراحدانشمندان روباتی به شکل سوسک اختراع کرده‌اند که با ورود به بدن از طریق یک شکـاف،‌ نیـاز بـه عمـل جراحی را تا حد چشمگیری کاهش می‌دهد. این روبات دو سانتی‌متر طول و ۵ گرم وزن دارد که با دارا بودن وسایل پزشکی متنوع بسیار کوچک شامل یک دوربین کوچک، حسگرها و تزریق‌گر دارو می‌تواند از یک شکاف ایجاد شده توسط جراحان در پوست، وارد بدن شده و اقدامات پزشکی را در داخل بدن به انجام برساند.
زمان زیادی از تولید روبات‌هایی که برای عکسبرداری داخل بدن انسان ها ساخته شده است نمی‌گذرد و اکنون محققان توانسته‌اند این روبات را که مزیت‌های بسیار بیشتری دارد اختراع کنند.
چندی پیش، گروه تحقیقاتی دیگری در راستای گسترش هرچه بیشتر از روبات‌ها برای کمک به انسان‌ها در زمینه‌های پزشکی، در نمایشگاه روباتیک ژاپن روباتی را در معرض نمایش قرار دادند که به عنوان یک جراح واقعی عمل می‌کرد.
این روبات وارد رگ‌های خونی می‌شد و با هدایت این روبات، دانشجویان رشته پـزشکـی و سـایـر پـزشکـان مـی‌تـوانستند طریقه ورود به رگ‌های خونی بدن بیمار و مراقبت‌های قلبی عروقی را به صورت عملی آموزش ببینند. البته این روبات، فقط جنبه آموزشی ندارد و با آن می‌توان بدون انجام جراحی‌های باز بیمار را درمان کرد.
در تحقیقات گذشته برای انتقال سیگنال‌های مغز به روبات معمولا از عمل جراحی برای قراردادن سیم‌های رابط الکترونیکی درون بدن انسان استفاده می‌شد و در برخی دیگر نیز افراد استفاده‌کننده باید در زمینه ارسال سیگنال‌های خود به روبات آموزش می‌دیدند که نتایج کار نیز معمولا در زمینه خواندن سیگنال‌های مغزی چندان دقیق نبود.
پژوهشگران هم در راستای گسترش استفاده از روبات‌های پزشک، اعلام کرده‌اند که در حال کار روی روبات کوچکی هستند که از طریق یک شکاف وارد بدن شده و مشکـلات قلبـی را درمـان مـی‌کنـد و همـاننـد دیگر روبات‌ها به افزایش مهارت‌های پزشکان در اتاق عمل کمک می‌کند.
روبات دیگری نیز مدتی قبل با مهارت فیلمبرداری، که یک گروه از محققان در مرکز تحقیقات پزشکی آن را ساخته‌اند، معرفی شد که می‌تواند در درون معده یا شکم بیمار حرکت کند و زوایای مختلف قسمت‌هایی را که باید معالجه شوند به جراح نشان دهد. این روبات که ماه‌ها از معرفی آن می‌گذرد، همچنین مجهز به یک سوزن قابل جمع شدن است که به آن امکان می‌دهد از درون بدن بیمار نمونه‌برداری کند.
یکـی از ایـن دستـاوردهـا مـربـوط به روبات پرآوازه داوینچی می‌شود. این روبات می‌‌تواند با ایجاد یک شکاف کوچک در گردن، عمل جراحی تیروئید را با موفقیت کامل انجام دهد. ‌طی سال‌های اخیر روبات‌ها در اعمال جراحی اورولوژی و بیماری‌های زنانه حضور یافته‌‌اند، اما این نخستین باری است که از آن ها در عمل جراحی تیروئید استفاده می‌‌شود.
بیماری تیروئید در پی نوعی اختلال صورت می‌گیرد که به موجب آن در گردن فرد برجستگی به اندازه میوه کیوی ایجاد می‌شود. این بیماری تاکنون از طریق یک شکاف بزرگ در قسمت تحتانی گردن جراحی می‌شد اماجای بخیه‌ها روی گردن فرد بیمار باقی می‌‌ماند. ‌روبات جدید قادر است جراحی مورد نیاز برای درمان این بیماری را از طریق ایجاد یک شکاف کوچک در گردن به وجود آورد تا در نهایت اثری از بخیه‌های جراحی باقی نماند.
غده تیروئید میزان سوخت‌وساز بدن را کنترل می‌کند و بیماری مربوطه به ۲ حالت خوش‌ خیم و بدخیم رخ می‌دهد.
استفـاده از روبـات‌هـای جـراح در امـور پـزشکـی نظـامـی نیز در سال های اخیر با سـرمـایـه‌گـذاری‌هـای کـلانـی همراه بوده است. روبات‌ها در آینده‌ای نه چندان دور جایگزین پزشکان نظامی خواهند شد. در همین راستا گروهی از دانشمندان سیستم جــراح روبــاتــی را ابــداع کــرده اســت کــه مــی‌تــوانــد در آیـنـده‌ای نـزدیـک جـایگـزیـن بیمارستان‌های متحرک و پزشکان نظامی در میادین جنگ شود.
از این رو می‌توان پیش‌بینی کرد به‌زودی بیمارستان‌های متحرک نظامی توسط ترونا پاد یا همان جراح و پرستار روباتیک اداره شوند. این ابزار که در حال حاضر تحت آزمایش‌های اولیه قرار دارد به جراح کنترل از راه دور با ۳ بازوی روباتیک مجهز است.
روبات جراح به ۱۲ سیستم دیگر از جمله سیستم فعال‌سازی صوتی تجهیز شده است. همچنین یک تک‌بازو وظیفه حمل ابزار جراحی مورد نیاز را به جراح روباتیک داشته و در عین حال ابزاری را که نیازی به آن ها نیست جا به جا می‌کند.
روبات پرستار سیاری نیز وظیفه توزیع ابزار مناسب را در حین کنترل علائم حیاتی به عهده خواهد داشت. در حقیقت می توان دید که همه اعمالی که در یک بیمارستان صحرایی یا نظامی صورت خواهد گرفت، تحت کنترل سیستم‌های روباتیکی خواهد بود.
محققان هدف اصلی از تولید این سازه یکپارچه روباتیک جراح را ارائه خدمات درمانی سریع و مطمئن به سربازان مجروح قبل از انتقال آن ها به بیمارستان‌ها عنوان می‌کنند. در نتیجه این روبات باید توانایی انجام فرایندهای احیای افراد را نیز داشته باشد.
این سیستم روی حداقل فرایندهایی که علائم حیاتی مجروحان را به حالت پایدار خواهد رساند، تمرکز دارد. از جمله این فرایندها فراهم‌کردن مسیر جریان هوا و ارائه درمان‌های سریع برای جراحت‌ها مانند کنترل خونریزی در افراد است. روبات جراح توسط پزشکی از راه دور کنترل شده و می‌تواند با دیگر روبات‌ها ارتباط برقرار کرده و آن ها را هدایت کند.
یکی از ۳ بازوی روبات، آندوسکوپی را نگه مـی‌دارد تـا کنتـرل‌کننـده قـادر بـه مشاهده بیمار بـاشـد و ایـن در حـالـی اسـت که ۲ بازوی دیگر عملیات درمانی را بر روی فرد انجام می‌دهند.
هـمـچـنـیــن ایــن روبـات اجـازه انجـام بـرخـی عملیات ساده از قبیل بخیه‌زدن را بدون نیاز به هدایت انسان‌ها دارد.
هـمـان طـور کـه کـاملا مشخص است هزینه طراحی و ساخت این دسته از روبات‌ها بسیار قابل توجه است و معمولا شرکت‌های کوچک تحقیقاتی توان تأمین آن ها را ندارند.
در میان تمامی روبات‌های جراحی که با تکیه بر فناوری‌های نوین طراحی و ساخته می‌شوند آن دســتـــه از اهــمــیـــت و جـــذابــیـــت بــیــشـتــری بــرخــوردارنــد کــه کـمـتـریـن نـیـاز را بـه حـضـور نیـروهـای متخصـص انسـانـی داشته باشند. این روبات جراح بدون کمک گرفتن از انسان موفق بـه انجام جراحی ظریف و یافتن ترکش فلزی شده است. این فناوری می‌تواند هزینه و زمان مــورد نـیــاز بــرای نـمـونـه‌بـرداری و دیگـر انـواع جراحی را کاهش دهد.یافتن تراشه‌های فلزی آخـریـن دسـتـاورد روبـات‌هـای جراح به شمار نمی‌رود.
مـحققان معتقـدنـد سوزن موجود در روبات جراح جدید را می‌توان به‌وسیله ابزاری متعدد جایگزین کرد تا روبات بتواند در انجام عملیاتی دیگر از قبیل بیهوشی بیمار شرکت داشتـه بـاشد. دانشمندان بر این باورند گسترش کامل استفاده از روبات‌ها به عنوان جراحی قابل اطمینان تا ۱۰ سال آینده امکان‌پذیر خواهد بود که با وجود هزینه بالا، دقت بالای انجام جراحی و ایمنی آن می‌تواند استقبال از این فناوری جدید را با گسترش مواجه سازد.


ساخت دو بازوی روباتیک جراح ۵ درجه آزادی
محققـان مـوفـق بـه سـاخـت دو بـازوی روباتیک جراح ۵ درجه آزادی برای انجام جراحی‌های از راه دور شدند.
قابلیت کنترل به صورت پایه و پیرو که امکان سازی یک سیستم جراحی از راه دور را فراهم می‌کند از ویژگی‌های این بازوها است که با گرفتن فرامین از سیستم پایه و انتقال آن توسط پروتکل های اینترنتی به سیستم پیرو، قابلیت عملکرد در فواصل چندین هزار کیلومتری را فراهم می‌کند. این بازوهای روباتیک هم می‌توانند به صورت جراح اصلی برای انجام عمل جراحی و هم به صورت کمک جراح برای نگهداری دوربین های آندوسکوپ مورد استفاده قرار گیرد. این بازوهای روباتیکی با بهره گیری از یک سیستم مختصات کروی قابلیت پوشش فضای کاری مورد نظر جراحان در جراحی از راه دور را که بر پایه جراحی لاپاراسکوپی انجام می پذیرد، دارد. عملگر نهایی این روبات به راحتی در همه نقاط مورد نیاز در اختیار جراحان قرار می‌گیرد. این سیستم دارای ۵ درجه آزادی بـوده کـه ۳ درجـه آن متشکـل از دو چـرخش و یک حرکت انتقالی مربوط به قرارگیری عملگر نهایی در موقعیت مورد نظر جراح بوده، یک درجه آزادی مربوط به چرخش ابزار جراحی و یک درجه آزادی نیز مربوط به گریپر ابزار جراحی است.
استفـاده از این بازو به یک ابزار جراحی محدود نمی شود و طیف گسترده‌ای از ابزارهای جراحی را پوشش می دهد. این بازو همچنین امکان استفاده از اکثر ابزارهای جراحی که دارای قطرهای بین ۵ تا ۱۵ میلیمتر هستند را فراهم می‌کند که از جمله مزیت های مهم این بازو به شمار می‌رود.
نـرم افـزار سیستـم کنتـرلـی روبـات جـراح بـه صورت تطبیقی است، داده های حرکتی روبات پـایـه کـه تـوسـط جـراح داده می شود ابتدا وارد کـامـپـیـوتـر مـی‌شـود و سپس با اعمال الگوریتم کنترلی برای دنبال نمودن مسیر دست جراح و حذف لرزش دست به سیستم پیرو وارد می شود که یکی از اهداف مهم این پروژه بررسی عملی روش‌هـــای مــخــتــلـــف کــنــتــرلــی در عـمـلـکــرد روبات‌های جراح با کنترل از راه دور است.

حسگر لامسه در جراحی‌ روباتیک
یکی از مهم‌ترین ابزارهای تشخیص که جراح در جراحی مستقیم از آن برخوردار بوده اما در جراحی با روبات از آن بی بهره است حس لامسه و خواصی از جسم لمس شونده است که توسط لمس کردن برای جراح قابل تشخیص است.
حسگر لامسه‌ مصنوعی از یک غشای پلیمری انعطاف پذیر از جنس سیلیکون تشکیل شده است که این غشاء بر روی یک بدنه استوانه ای قرار گرفته است. معیار اصلی تعیین نیروی وارده در نقطه تماس در این حسگر، میزان تغییر شکل ایجاد شده در غشاء بر اثر اعمال نیرو بر آن است. طراحی و مدلسازی این حسگر با استفاده از روش اجزاء محدود انجام پذیرفته و بر اساس نتایج به دست آمده ساخت حسگر بر پایه استفاده از دو اصل اندازه گیری مقاومتی و خازنی در تعیین میزان تغییر شکل غشا صورت پذیرفته است.

روش‌های مدرن جراحی از جمله جراحی با حداقل تهاجم باعث دور شدن دستان جراح از بافت هدف و محل جراحی می‌شوند که در نتیجه آن، میزان درک و احساس جراح به واسطه عدم وجود حس تماس به میزان قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد.
هدف از ساخت حسگر لامسه ای، تعیین نیروی وارده در نقطه تماس بین حسگر و بافت هدف است. این حسگر همچنین قابلیت ارائه شکل کلی از بافت هدف و نیز تعیین برخی خواص مکانیکی بافت از جمله میزان سفتی و نرمی بافت را دارا است.
مزایا و ویژگی‌های اصلی طراحی و ساخت در این حسگر لامسه ای، زیست سازگاری این حسگر با توجه به مواد تشکیل دهنده آن، استحکام مکانیکی و انعطاف پذیری آن در طـراحـی جـهـت کـاربـردهـای مـخـتـلـف، عـدم پـیـچیدگی در طراحی ، ساخت و کاهش هزینه‌های ساخت به دلیل سادگی ساختار آن و قابلیت کوچک سازی این حسگر تا حد میکرون است.
استفاده از حسگر لامسه ای به عنوان انگشت در روبات‌های هوشمند با گستره پایین نیرو، به خصوص برای اهدافی از قبیل جابه‌جایی مواد شکننده یا بافت‌های بیولوژیکی است که از حساسیت خاصی برخوردار هستند. این حسگر نوین با دو جنبه تشخیصی و درمانی، کاربرد فراوانی در پزشکی به خصوص بخش تجهیزات جراحی از راه دور از جمله آندوسکوپی و لاپاراسکوپی دارد.
در دهــه ۱۹۷۰ / ۱۳۵۰ جـراحـی‌هـای کـوچـک ظهور یافت که به جراحی‌های سوراخ‌ کلیدی نیز معروف شدند. در این نوع جراحی، به جای ایجاد شکاف‌های بزرگ روی بدن بیمار، ابزار جراحی از سوراخی به کوچکی یک سانتی‌متر وارد بدن شده و با دستگیره‌های خارجی کنترل می‌شوند. امـروز جـراحـی‌هـای مـتنوعی، از شکم تا خارج کردن کیسه صفرا از این طریق انجام می‌شود و خـونریزی، درد و مدت زمان بهبودی به شدت کـاهـش یـافـتـه است. ترکیب این نوع جراحی با سیستم داوینچی بدین معناست که جراح دیگر ابزار جراحی را مستقیما به دست نمی‌گیرد. این مــوضـوع دقـت را بـالاتـر مـی‌بـرد، زیـرا حـرکـات دسـتــان بــزرگ بــه تـکـان‌هـای ظـریـف ابـزارهـای کوچک تبدیل شده است. برخی از این روبات ها در شکل۱ نشان داده شده است.

حرکت در قلبراه‌هـــــــای زیــــــادی بــــــرای آســــــان‌تــــــر کــــــردن جــراحـی‌هـای روبـاتـیـک وجـود دارد. ابـزارهـای مختلـف مار مانند برای دسترسی به بخش‌های نهفته و دشوار ساخته شده‌اند. یکی از این ابزارها بــا نــام i-Snake، تــوســط وسـیـلــه‌ای بـصـری و بـا چشمان جراح کنترل می‌شود. این وسیله احتمالا تـا چـهـار سال آینده برای آزمایش روی بیماران آماده خواهد بود.
انجام جراحی بر روی قلب همیشه با چالش‌های زیادی مواجه است. در روش‌های سنتی، ضربان قلب متوقف می‌شود؛ اما در روش‌های جدیدتر بناست سوراخ کلیدی را روی قلب در حال تپش ایجاد کنند. البته این روش مستلزم تخلیه تقریبا کامل ریه چپ است که لازمه آن، انجام بیهوشی عمومی است.
روبات هارت‌لندر برای این طراحی شده تا بتواند از یک سوراخ کوچک به قلب راه پیدا کند. در این شیوه نیازی نیست قلب متوقف شود و نیازی به خالی کردن ریه چپ هم نیست، بنابراین بیمار می‌تواند با بی حسی موضعی، به طور طبیعی نفس بکشد. کامرون ریویر، روبات‌شناس گروه دانشگاه کارنگی ملون در پیتسبورگ اظهار داشت: <جراحی قلب می‌تواند به یک عمل سرپایی در بیمارستان‌ها تبدیل شود.>


حرکت کرمی ‌شکلهارت‌لندر۲۰ میلی‌متری دارای دست‌های جلویی و عقبی است که سبب می‌شود مثل یک کرم در بدن بخزد. جراح، دستگاه را با فیلم‌های پرتوی ایکس می‌بیند و آن‌را با یک دستگیره کنترل می‌کند. در همین حال، وسیله می‌تواند در مسیری مشخص بخزد و به محل تعیین شده توسط جراح برسد.



BMEcenter.ir


هارت‌لندر کاربردهای بسیاری خواهد داشت. به عنوان مثال می‌توان آن‌را به سوزن نمونه‌گیری مجهز کرد، یا برای تزریق سلول‌های بنیادی یا ژن‌های درمانی درون ماهیچه قلب از آن استفاده کرد. وسایل بسیار دیگری مشابه این وسیله در دست ساخت است که برای بازسازی ماهیچه یا رگ‌های خونی پس از حمله قلبی طراحی شده‌‌اند. در حال حاضر، آزمایش این وسیله بر روی خوک‌ها در حال انجام است و کاملا ثابت شده که این دستگاه می‌تواند برای تزریق رنگ مخصوص به هدف برود.
یکی دیگر از کاربردها می‌تواند انتقال الکترودهای تنظیم‌کننده ضربان قلب باشد، زمانی که قلب نیاز به کمک دارد. در حال حاضر این الکترودها از درون رگ‌ها به قلب منتقل می‌شوند.
هنگامی که بتوان روبات را در قسمت‌های دیگر بدن به کار گرفت، می‌توان آن را به لطف اندازه کوچکش از طریق سوراخ‌های کلیدی به داخل انتقال داد. چنین وسیله‌ای حدود ۵ میلی‌متر طول، تنها یک میلی‌متر قطر و ۱۶ بازوی مرتعش دارد. نمونه‌های اولیه این روبات مرتعش قدرت زیادی داشت، اما سازندگان متوجه شدند که دستگاه را خیلی بزرگ ساخته‌اند. حالا قدرت این دستگاه بسیار زیاد است و با لرزش حدود ۱۰۰ بار در ثــانـیــه، بــازوهــا را بــه‌راحـتـی جلـو و عقـب مـی‌بـرد. بـازوهـای سمـت چـپ و راسـت بـه فرکانس‌های مختلف به خوبی پاسخ می‌دهند، بنابراین دستگاه به راحتی با فرکانس‌ها تطبیق پیدا می‌کند. تحقیقاتی در حال انجام است تا این دستگاه را برای شناور شدن در رگ‌های بزرگ خونی آماده کنند.
از دیـگـر کـاربـردهـای ایـن دسـتـگـاه مـی‌توان به تزریق حلزون گوش اشاره کرد. این الکترودهای کوچک که توسط افراد ناشنوا به کار گرفته می‌شوند، در قسمت حلزونی بسیار ظریف گوش قرار می‌گیرند تا اعصاب شنوایی را تحریک کنند. مسئولان معتقدند این دستگاه حتی می‌تواند حلزون را به محلی عمیق‌تر از مکان‌های کنونی تزریق کند تا شنوایی بهتری برای افراد فراهم شود. به عقیده آن‌ها هرچه در قسمت حلزونی جلوتر روید، سلول‌های بیشتری تحریک می‌شوند.
یک گروه تحقیقاتی دیگر نیز تلاش می‌کنند روبات‌های پزشک را در ابعاد نانو تولید کنند، اما هنوز در مراحل بسیار مقدماتی هستند. کوچک شدن در این ابعاد چالش‌های زیادی به همراه خواد داشت و احتمالا مدت زمانی طول خواهد کشید تا چنین ابزارهایی به کلینیک‌ها راه پیدا کنند.
مینیـاتـوری کـردن مـوتـورهـا تـاکنـون نتـوانسته اسـت بـه سرعت رشد صنعت الکترونیک پیش بــــرود، در نــتــیـجـــه ایـــن روبـــات‌هـــای ریـــزانـــدام نتوانسته‌اند آن‌گونه که انتظار می‌رفت، در بدن انسان نقشی را به عهده بگیرند.

رویای مینیاتوری
یــکـــی از مــهـــم تــریــن عــوامـلــی کــه ســا خــت روبـات‌هـای بـسـیـار کـوچـک که قابلیت نفوذ به اعضا و اندام‌های مختلف بدن را داشته باشند به تـا‌خـیـر انـداخـتـه بود عدم موفقیت دانشمندان و مــحــقــقـــان در ســـاخـــت مـــوتـــورهـــای کـــوچـــک مینیاتوری بوده است و به همین علت تا به امر وز استفاده از روبات ها در زمینه پزشکی تنها محدود به روبات‌های غول پیکر می شد، اما با موفقیت دانشمنـدان در طراحی و ساخت موتورهایی به ابعـاد بسیـار کـوچـک کـه ضخامت آن ها ۲ برابر ضخامت یک تار موی انسان است، می توان پیش بـیـنــی کــرد کــه در آیـنـده ای نـه چنـدان دور ا یـن روبات‌های مینیاتوری بتوانند نقش مهمی را در بدن انسان ها بر عهده گیرند. این روبات ها این قابلیت را دارند که به آسانی وارد بدن شده، کار مورد نظر پزشک جراح را انجام داده و در نهایت از بدن خارج شوند. با این تفاوت که برای ورود این روبـات هـا به بدن اصلا نیازی به استفاده از تیغ جراحی و ایجاد برش روی بدن فرد بیمار نخواهد بـــود. نــســـل جـــدیـــد روبــات هــای پــزشـکــی کــه روبـات‌هـای بـسـیـار کوچک هستند برای نمونه بـرداری، رسـانـدن دارو یـا اسـتـقـرار یـک سـیـستم درمــانـی از طـریـق گـوش، چـشـم یـا حـتـی ریـه یـا رگ‌های خونی وارد بدن خواهند شد.


BMEcenter.ir

‌نــــانــــو روبــــات هــــای جــــراح کــــه نـســـل اول روبات‌هایی با اندازه های بسیار کوچک هستند از طریق سیستم عروقی وارد بدن شده و به صورت برنامه ریزی شده یا در وضعیتی که از خارج بدن تحت کنترل جراح است در محل مورد نظر در نقش یک جراح کوچک مسوولیت انجام عمل جراحی را عهده دار می شود. این روبات ها علاوه بر این که بیماری را در مراحل اولیه تشخیص می دهند از همه گیر شدن بیماری جلوگیری کرده و به این ترتیب سیستم دفاعی بدن را در مقابل بیماری به میزان قابل توجهی افزایش می دهند بدون تردید با ورود این روبات ها به عرصه پزشکی در آینده ای نه چندان دور تحـولات عظیمـی در عرصه پزشکی و درمان بیمار ی ها به وجود خواهد آمد و براساس پیشرفت هایی که در این زمینه محققان به آن دست یافته اند پیش بینی می شود که نسل اول سامانه جراحی نانوروباتیک تا سال ۲۰۱۵ در بیمارستان های بزرگ سراسر دنیا مورد استفاده قرار گیرد. در حال حاضر گروه های بسیاری در سطح دنیا در تلاش هستند تا به دستاوردهای جدیدی در زمینه طراحی و ساخت نانوروبات ها دست یابند که این تحقیقات هنوز در مراحل ابتدایی است.
بـی شـک کوچک شدن روبات های جراح در این ابعاد با موانع و محدودیت های بسیاری مواجه خواهد بود و به این ترتیب مدت زمان زیادی طول خواهد کشید تا بتوان از چنین ابزارهایی در درمان بیماری ها استفاده کرد.
پژوهشگران مدت های زیادی با این رویا بسر می‌بردند که تمایل همگانی در عرصه فناوری به مینیاتوری کردن همه چیز، می‌تواند به ساخت روبات‌های مینیاتوری منجر شود که به سادگی در بدن انسان حرکت کنند. ولی تا به امروز این امر امکان‌پذیر نبود. دلیلش هم این بود که موتوری که بتواند آن‌ها را به حرکت درآورد و خود نیز ابعادی چنین ریز داشته باشد، وجود نداشت.
وقتی ابعاد موتورهای الکتریکی معمولی کم شود و نمونه‌های کوچک‌تر آن ها ساخته شود، کارایی‌شان به تدریج کاهش می‌یابد و وقتی که ابعاد این موتورها در حد و اندازه چند میلی‌متر می‌شود، توان چرخیدن را از دست می‌دهند و حتی نمی‌توانند بر مقاومت و اصطکاک روتورهای خود غلبه کنند.
این موضوع به مشکل اساسی توسعه ریزفناوری‌هایی نظیر ریزروبات‌های جراحی تبدیل شده است. اگر شما یک کاتالوگ تجهیزات الکترونیکی را ورق بزنید، با انواع و اقسام حسگر، ال.ای.دی، تراشه‌های حافظه و مواردی از این دست روبرو می‌شوید که جدیدترین‌ها را در عرصه فناوری و مینیاتوری کردن ابزارها نشان می‌دهند، ولی اگر به قسمت موتورها در کاتالوگ‌های الکتریکی یا مکانیکی نگاه کنید، تغییر چندانی نسبت به موتورهای سال ۱۹۵۰ نخواهید یافت.
برای حل این مساله، پژوهشگران در سال های اخیر به استفاده از مواد پیزوالکتریک روی آورده‌اند. پیزوالکتریک‌ها معمولا به شکل کریستال‌هایی هستند که با اعمال ولتاژ، منبسط و منقبض می‌شوند. این ویژگی سبب می‌شود که ساخت موتورهای خطی بسیار ساده شود. این موتورها برخلاف موتورهای دورانی، با سرعت زیاد و فقط به جلو و عقب حرکت می‌کنند.
ولی برای حرکت واقعی در بدن انسان، ریزموتورها باید بتوانند حرکت دورانی نیز داشته باشند. برای مثال، خیلی از انواع باکتری‌ها ساختار دم مانندی دارند که تاژک نامیده می‌شود. چرخاندن تاژک‌ها، آن‌ها را با سرعت زیاد و با حرکتی مارپیچی به چرخش در می‌آورد که سبب می‌شود باکتری در جریان مایعات بدن شنا کند.
پژوهش‌های جدید با الهام از همین روش توانسته‌اند حرکت خطی موتورهای بسیار ریـز پیـزوالکتـریـک را بـه حـرکـت دورانـی تبـدیـل کنند. این امر با وصل کردن موتور به ساختاری با برش مارپیچی انجام می‌پذیرد. چون این ساختار در امتداد شیار حلزونی نگاه داشته شده، وقتی یک انتهای آن به جلو رانده می‌شود، این حرکت تبدیل به حرکت دورانی می‌شود. این حرکت دقیقا عکس حرکتی است که در نصب لامپ‌های حبابی استفاده می‌شود. نمونه اولیه‌ای که پژوهشگران ساخته‌اند، یک چهارم میلیمتر پهنا دارد که تقریبا برابر دو تار موی انسان است و ۷۰ درصد از رکورد ثبت‌شده قبلی کوچک‌تر است.
سـادگـی و جامعیت این روش، کاربری‌های زیادی را در آینده نوید می‌دهد. تمام روش‌ها و مفاهیم دیگر برای ساخت موتورهای ریز بسیار پـیـچـیــده بــوده‌انـد. هـم‌اکنـون مـی تـوان از امـواج الکترومغناطیسی و سیم‌پیچ‌های خارجی برای چـرخـانـدن مـوتـورهـا در داخـل مـایعات استفاده کـرد، ولـی در آن صـورت نـیـاز بـه سـیـم‌پیچ‌های بزرگی در دو طرف تخت‌های جراحی خواهد بود. مزیت این شیوه این است که نیاز به تحریک اولـــیـــــه روتــــور نــــدارد و عــــلاوه بــــر آن، از ایــــن سیم‌پیچ‌های بیرونی نیز خبری نخواهد بود. این روش می‌تواند یک روبات متحرک را بدون نیاز به تجهیزات جانبی به حرکت درآورد.
ولی برخی از متخصصان سیستم‌های میکرو الـکـتـرومکانیکی، می‌گویند که علی‌رغم این‌که نـمـونـه‌هـای اولـیـه در آزمـایـشـگـاه جواب خوبی داده‌انـد و آزمـایـش‌هـا مـوفـقـیـت‌آمـیـز بـوده، ولی کارایی آن ها در داخل مایعات هنوز اثبات نشده اسـت. ایـن‌هـا مـوتورهای سبک‌وزن با فرکانس بـالا هـسـتـنـد، و این ویژگی‌ها برای روبات‌های پرنده نیز ایده‌آل محسوب می‌شوند.

جراحی چشم های بیماران با استفاده از روبات
در حــال حــاضــر بـسـیــاری از افــراد در زمـیـنـه الکترونیک و صنعت هوشمند با سیستم روباتیک جراحی داوینچی آشنا هستند. این فناوری یک سـیستـم جـراح نشستـه اسـت کـه از یـک صفحـه مانیتور سه بعدی استفاده می کند و دارای دست های کنترلی است که قادرند با استفاده از ابزار های جراحی یک عمل جراحی پزشکی را به راحتی هر چه تمام تر به انجام رسانند. این سیستم برای عمل های چشم بسیار مناسب است. این روبات می تواند به راحتی عمل‌های مربوط به نواحی شبکیه و زجاجیه را انجام دهد. از آن جایی که عمل های جراحی روی این نواحی به تسلط زیادی نیاز دارد و جراحان با پا به سن گذاشتن این مهم را از دست می دهند، این سیستم روباتیک جراح می تواند بسیار مفید باشد. با داشتن واحد کنترلی جوی استیک و ماژول روباتیک اسلیو که دارای دو بازوی روباتیک است، این محصول قادر به حذف امکان لرزش دست در حین عمل می‌شود. دقت این محصول تا حدی است که گفته می شود فعالیت های جراحی را با خطای بسیار کمتر از یک میلی متر به انجام رساند.
طراحان معتقدند سیستم روباتیک جدید جراحی اثباتی بر تلاش های آنان در ارائه راه حل های سریع و موثر برای کاهش ریسک در انجام انواع جراحی ها و کاهش زمان بهبودی نهایی بیمار خواهد بود.
عمل‌های چشمی از قبیل ترمیم شبکیه یا درمان جداشدگی (پارگی) پرده‌ شبکیه دقت زیادی را می‌طلبد. در بسیاری از موارد، جراحان تنها در بازه‌ محدودی از عمر کاری خود قادر به انجام چنین عمل‌هایی هستند. چشم ‌پزشکان معمولا زمانی شروع به انجام چنین عمل‌هایی می‌کنند که پیش از آن به سطح پیشرفته‌ای از شغل خود رسیده باشند. اما به مرور و با افزایش سن انجام چنین عمل‌های پیچیده‌ای دشوارتر می‌شود. سیستم جدید قادر است که به سادگی لرزش دستان چشم‌ پزشکان را گرفته و عمر کارکرد آنان را به طور معناداری افزایش ‌دهد.
روبات از دو بخش اصلی و پیرو تشکیل شده است. کنترل کامل روبات اصلی از طریق دو جوی استیک در اختیار چشم‌ پزشک است. آنچه که ساخته شده است شامل دو بازوی روباتیک به عنوان پیرو است که حرکات روبات اصلی را عینا کپی‌برداری می‌کند و عمل واقعی را انجام می‌دهد. ابزارهای بسیار کوچک سوزنی شکل بر روی بازوان روبات قرار دارند که تنها ۵/۰ میلی‌متر قطر دارند و شامل انبرک‌ها، قیچی‌های جراحی و زهکش‌ها هستند. روبات بگونه‌ای طراحی شده است که نقطه‌ ورود سوزن به چشم همیشه مکان ثابتی است تا از آسیب رساندن به ساختار ظریف چشم جلوگیری شود.
همچنین یک تعویض کننده‌ابزار منحصر به فرد طراحی شده است که به بازوهای روبات پیرو اجازه می‌دهد که ابزارشان را تنها در عرض چند ثانیه تعویض کنند. برای مثال جایگزینی انبرک‌ها با قیچی‌ها. این یک فاکتور مهم در کاهش زمان در این روش است. بعضی از عمل‌های چشم ممکن است که تا ۴۰ بار نیاز به تعویض ابزار داشته باشند که این خود زمان قابل ملاحظه‌ای از روال کلی عمل را به خود اختصاص می‌دهد. همچنین اندازه‌حرکات جراح نیز کاهش می‌یابد، به عنوان مثال هر سانتی‌متر حرکت در جوی استیک به صورت یک میلی‌متر حرکت در نوک ابزار ترجمه می‌شود. این امر باعث می‌شود تا دقت بطور شگرفی افزایش یابد.
همچنین روبات اصلی بازخوردی لمسی را عرضه می‌کند. چشم ‌پزشکان کنونی به علت اینکه نیروهایی که در خلال عمل معمولا بسیار کوچکتر از آن هستند که احساس شوند (مثلا نیروی لازم برای استفاده از قیچی)، کاملا بر اساس حس بینایی خود کار می‌کنند. در حالی که این روبات قادر است تا این نیروهای بسیار کوچک را اندازه‌گیری کرده و پس از تقویت به جوی استیک ها منتقل کند. این امر به جراحان این امکان را می‌دهد تا تأثیر اعمالیرا که انجام می‌دهند درک کنند که همین باعث افزایش دقت می‌شود.
این سیستم، مزایای ارگونومیک را هم به همراه دارد. جراحان عموماً مجبورند تا به طور ایستاده بر روی سر بیمار خم شوند در حالی که به زودی قادر خواهند بود تا روبات را در حالی که در وضعیت راحتی نشسته‌اند، به فعالیت وا دارند. به علاوه، روبات پیرو بسیار جمع و جور و سبک وزن است به طوری که پرسنل اتاق عمل قادرند به راحتی آن را جابجا کرده و به هنگام عمل به میز جراحی الصاق کنند.
نه تنها به این خاطر که این سیستم زمان عمل را کــــاهــــش مــــی‌دهــــد بــلــکــــه بـــه ایـــن خـــاطـــر کـــه محدودیت‌هایی را که جراحان در عمل با دست با آن‌‌مواجه‌اند از میان بر می‌دارد. روبات جراحی چـشـم، گـام بـعـدی در تکامل میکروجراحی در شــــاخــــه‌چــشــــم‌ پــــزشــکــــی اســــت و مــنــجـــر بـــه ایجاد‌روش‌های جدید و دقیق تر خواهد شد.
امروزه بیش از یک میلیون روبات خانگی و بیش از ۵/۱ میلیون روبات صنعتی در دنیا مورد استفاده قرار می گیرند. اگر چه بیشتر روبات های ساخته شده روبات هایی هستند که قابلیت های مـحــدودی دارنــد و بــه همیـن علـت تنهـا از ا یـن روبـــات‌هـــا در کـــارخـــانـــه هـــا و در خــط تــولـیــد مــحــصـــولات مـخـتـلــف اسـتـفــاده مــی شــود، امــا بـــررســـی‌هـــای انــجـــام شـــده دربــاره چـگــونـگــی وضـعـیـت صـنـعـت روبـاتیک در سال های آینده حاکی از آن است که روبات های هوشمند که با بــــرخــــورداری از فــنــــاوری‌هـــای حـــوزه هـــوش مـصـنــوعــی بــرای انـجــام فـعــالـیـت‌هـای مختلـف طراحی می شوند در آینده بیشترین سهم صنعت روباتیک را به خود اختصاص خواهند داد. آنچه مسلم است این که در دنیای امروز قابلیت ها و توانمندی‌های ربا ت ها همچنان در حال پیشرفت است و روبات ها تا رسیدن به توانمندی های انسان ها کـه قـادرنـد بـیـش از صـد تـریـلـیـون دسـتـورالعمل مختلف را در هر ثانیه انجام دهند، راهی طولانی پـیـشـرو دارنـد. اگـر چـه بـایـد پـذیـرفت که هوش سرشار انسان ها عامل اصلی در طراحی و ساخت روبات های هوشمند است.

سامانه پیشرفته در جراحی روباتیک
بـه کمـک گـروهی از دانشمندان، طراحان و نـویسنـدگان کتاب ها و مقالات علمی تخیلی تحقیقات گسترده ای در این زمینه انجام شده و در نهایت ۱۸ روبات به عنوان برترین روبات ها در صنعـت روبـاتیـک معـرفـی شـده اند. از سال ۲۰۰۳ میلادی تا سال ۲۰۱۰ میلادی این گروه از داوران کـــه مـســـوولـیـــت مـعــرفــی و تـجـلـیــل از روبات‌های تاثیرگذار بر پیشرفت فناوری را بر عهـده داشتـه انـد فهـرستـی از ایـن روبـات هـا را تدوین کرده اند و جالب این که نام روبات جراح داوینچی در رتبه اول این فهرست قرار دارد. این روبـات حـرکـت هـای یـک جراح را در ابعادی بـسـیـار کـوچکتر انجام می دهد وبه این ترتیب اعمال انجام جراحی با کمترین آسیب احتمالی برای فرد بیمار را امکان پذیر می سازد و جالب تر این که در حال حاضر بیش از ۲۰۰ سامانه جراحی روبـاتـیـک داویـنـچـی انجام جراحی های بسیار حساس مانند ترمیم دریچه قلب را بر عهده دارند و مـحـقـقـان و پـژوهـشگران در تلاش هستند با ارتـقـای سـیـسـتـم نـرم افزاری کنترل این سامانه جراحی روباتیک بتوانند امکان استفاده از داوینچی بدون نیاز به کنترل آن توسط یک جراح را نیز در آینده ای نه چندان دور امکان پذیر سازند.استفاده از ربا ت ها در هنگام جراحی نه تنها دقت عمل جراح را افزایش می دهد بلکه می تواند در صرفه جویی در وقت نیز تاثیرگذار باشد.

جایگاه جراحانمحل ویژه ای نیز برای استقرار جراحان در نظر گرفته شده است که جراح از آن محل می تواند کنترل روبات را در حین انجام عمل جراحی عهده دار شود. علاوه بر این سامانه جراحی روباتیک مجهز به رایانه ای است که تصاویر ثبت شده در دوربین آندوسکوپیک را به تصاویر سه بعدی تبدیل می کند.
بی شک اگر روبات داوینچی را درحالی که مشغول انجام عمل جراحی روی یک بیمار است نگاه کنید، تصور می کنید یک عنکبوت بزرگ و عظیم الجثه فولادی چهار بازوی خود را در بدن فرد بیمار فرو برده است که در حال جستجو ناگهان یک بافت خونی را از بدون فرد بیمار خارج می کند، اما عنکبوت همان روبات معروف یعنی داوینچی است که در سال های اخیر همراه گروه جراحی راهی بسیاری از ا تاق های عمل جراحی می‌شود و پزشک جراح به کمک آن می تواند بدون دخالت دست بسیاری از اعمال جراحی را به راحتی انجام دهد.


کاهش خونریزی با روبات
به ‌تازگی روباتی ساخته شده که به کاهش خونریزی هم کمک می‌کند، محققان با آزمایش روبات جراح توانستند میزان خونریزی بیمار در عمل جراحی را به حداقل برسانند.
این روبات جراح موسوم به Altairدر عمل جراحی کبد آزمایش شد. این روبات که با فرکانس پایین الکترونیکی کار می‌کند، باعث می‌شود تا خون فرد سفت و جامد شود. این امر به پزشکان کمک می‌کند تا برای انجام عمل جراحی نیازی به برش رگ‌های خونی نداشته باشند. این روبات با موفقیت در ۱۴ عمل جراحی کبد آزمایش شد.

روبات جراح مغز
مغز انسان مرکز اصلی هدایت و کنترل انسان است، این ساختار پیچیده و دقیق بسیار حساس است، به‌همین دلیل عمل‌های مغز و اعصاب دقت بسیار بالایی نیاز دارند. روباتی در سال‌های اخیر ساخته شده که به این جراحی‌ها کمک بسیاری کرده است. این روبات جراح مغز مبتنی بر هدایت با تصاویر (Image-Guided) بوده است.. انواع این روبات‌ها تاکنون در ۹هزار عمل جراحی به کار گرفته شده‌اند و در نوع خود تنها روباتی هستند که تأییدیه مؤسساتی نظیر سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) و استاندارد CEاروپا و تأییدیه وزارت سلامت ژاپن را دارند. این روبات تــاکـنــون در اعـمال جــراحــی گــونــاگـونـی نظیـر DBS، MCS، SEEG،endoscopy, radio-surgery، TMSبه کار گرفته شده است.

روبات جراح جایگزین متخصصان پزشکی در لحظات حساس و خطرناک
بلند پروازی های جسورانه دانشمندان در نفوذ و حضور هرچه طولانی مدت تر در اعمـاق فضـا پـایانی ندارد. ساخت روبات قابل حمل جراح که در فضا جراحی کند تازه‌ترین نقشه دانشمندان برای فضا است.
روبـاتـی کـه سـاختـه شـده اسـت از هـر حیث در دنیا بی نظیر است. هدف ارتقای مراقبت‌های پزشکی و درمانی در محیط های سخت نظیر میدان جنگ و فضاست و این پروژه با نظر ناسا انجام گرفته است.

استفاده از روبات برای بازکردن عروق
محققان به تازگی برای کاهش دادن خطرات برخی تجهیزات اتاق عمل جراحی قلب‌، شیوه ای را با استفاده از یک روبات دستیار برای کمک به پزشکان در جراحی های قلب ابداع کردند.
در حالی که پیشرفت های نوین در جراحی قلب، این شیوه درمانی را بسیار پیشرفته تر و ساده تر از نسل قبل کرده است اما در برخی از این تجهیزات از پرتو استفاده می شود که می تواند برای بیمار و تیم پزشکان و پرستاران حاضر در اتاق عمل بسیار خطرناک باشد.
این سیستم یک روبات-دستیار کاتتر برای بازکردن عروق مسدود است که به جراح عروق اجازه می دهد از یک کابین حفاظتی سرب اندود عمل فنر گذاری یا بالون گذاری در رگ را انجام دهد.
در عمل جراحی عروق (PCI) یا دستکاری عروق کرونر از راه پوست، آسیب دیدگی ها یا انسداد عروق ترمیم می شود تا آسیبی به قلب نرسد.
این کار با استفاده از فنر (استنت) و یا تزریق بالون در انتهای یک کاتتر به یکی از عروق اصلی در پا صورت می گیرد و تا قلب هدایت می‌شود. روش PCIیک روش موفق و رایج است. اما تنها مشکل آن استفاده از تصویربرداری اشعه ایکس بـرای نظـارت و کنتـرل حـرکـت کـاتتـر و مـابقی جراحی است. از آنجا که جراح درست در کنار بیمار قرار دارد، در معرض این پرتوها است. در حال حاضر جراحان از یک پیشبند و لباس سربی سنگین برای محافظت خود استفاده می کنند اما این شیوه، حفاظت کامل ایجاد نمی کند و می تواند به خاطر وزن زیاد، برای جراح مشکل زا شود. از این رو محققان به این نتیجه رسیدند اگر قـرار گرفتن در معرض پرتوها خطرناک است پس باید کنار ایستاد و کارهای خطرناک و آلوده را به روبات ها سپرد.
سـیـسـتــم CorPathنـخـستیـن سیستـم دستیـار جـراح روبـاتـیـک بـرای جـراحی های استنت و بالون گذاری عروق مسدود است. این سیستم به جراح کمک می کند تا از یک کابین سرب اندود در همان اتاق عملی که بیمار در آن قرار دارد به جـراحـی بـپردازد. در این حالت هیچ آسیبی از پرتو ایکس به جراح نمی رسد.
در این شیوه جراح از دو جوی استیک استفاده می کند که کاتر و دیگر ابزارهای مورد استفاده جـراح را کـنـترل می کنند. همچنین تعدادی از نمایشگرها در این کابین وجود دارد که جراح مـی تـوانـد از طـریـق آن هـا عـمـل را مـشـاهـده و حـرکـات روبـات را بـا دقـت کنتـرل کند. با این سیستـم جـراح کـامـلا نیـروی وارد شده به بدن بیمار را در هنگام ورود و حرکت کاتتر در رگ حس می کند.

گالری تصاویر مهندسی پزشکی-روباتیک در پزشکی



BMEcenter.ir

BMEcenter.ir

BMEcenter.ir


BMEcenter.ir

BMEcenter.ir

BMEcenter.ir


BMEcenter.ir

BMEcenter.ir

BMEcenter.ir


منبع:انجمن مهندسی پزشکی