هل تعهد جسدك لجراح آلي؟

في الكهف الأحمر اللامع لتجويف البطن للمريض ، يوجه الجراح مايكل ستيفلمان بعناية ذراعي روبوتين لربط عقدة حول الخيوط. يسيطر على يد ثالثة بإبرة ، يخيط ثقبًا في كلية المريض حيث كان الورم. مناور آخر يحمل منظارًا داخليًا يرسل الفيديو إلى شاشة Steifelman. يدخل كل ذراع آلي إلى الجسم من خلال شق صغير بعرض 5 مليمترات.

إن مشاهدة هذا الإجراء المعقد يعني التعجب مما يمكن تحقيقه من خلال العمل مع الروبوت في نفس الوقت. ستيلمان ، مدير مركز الجراحة الروبوتيةلانغون في جامعة نيويورك ، بعد أن قام بعدة آلاف العمليات الجراحية باستخدام الروبوت ، يتلاعب بالملاعبين باستخدام لوحة التحكم. بتدوير معصمه وجمع أصابعه معًا ، يجبر الجهاز داخل الجسم على تكرار نفس الحركات ، على نطاق أصغر بكثير. يقول Steifelman: "الروبوت واحد معي" ، بينما تربط ملحقاته الميكانيكية عقدة أخرى.

لكن بعض الروبوتات ، مع ملاحظة هذه الحركات الرائعة ، لن ترى معجزة ، بل إمكانات ضائعة. Steifelman هو خبير مدرب يتمتع بمهارات وخبرات قيمة في صنع القرار. لكنه يقضي وقته الثمين في الضبط الدقيق بعد العملية الجراحية الرئيسية. إذا تمكن الروبوت نفسه من تنفيذ هذا الإجراء الرتيب ، فسيكون الجراح حرا لأشياء أكثر أهمية.



تعمل الروبوتات اليوم على توسيع قدرات الجراح. يقومون بتصفية الارتعاش في اليدين ويسمحون لك بعمل الحركات التي لم يكن لأفضل طبيب القيام بها أثناء تنظير البطن بأدواته الطويلة والرقيقة (الملقبة "عيدان الأكل"). ولكن في الوقت نفسه ، يعد الروبوت مجرد أداة أكثر تعقيدًا تحت السيطرة المباشرة للشخص. يعتقد دنيس فاولر ، نائب الرئيس التنفيذي لشركة Robosurgeons ، وهي شركة Titan Medical ، أن الطب سيكون أفضل إذا أصبحت الروبوتات مستقلة ، وتتخذ القرارات وتستكمل المهام الموكلة إليها بشكل مستقل. يقول فاولر ، الذي عمل كجراح لمدة 32 عامًا قبل الانتقال إلى هذه الصناعة: "يجب أن يضيف هذا التحسين التكنولوجي الموثوقية ويقلل عدد الأخطاء التي تحدث بسبب الأشخاص"

لإعطاء الروبوتات مثل هذا الترويج ليس بعيد المنال. يتم تطوير معظم التقنيات بنشاط في المختبرات العلمية والصناعية. أثناء العمل مع نماذج مطاطية من الناس ، تقوم الروبوتات التجريبية بخياطة وتنظيف الجروح ، وقطع الأورام. أظهرت بعض المسابقات بينهم وبين الناس بالفعل أن الروبوتات تعمل بشكل أكثر دقة وكفاءة. أظهر نظام روبوتي في مستشفى في واشنطن الشهر الماضي هذه النتيجة عن طريق خياطة أنسجة حقيقية مأخوذة من أمعاء الخنازير. قارن الباحثون عمل بوت مستقل وجراح ، ووجدوا أن غرز البوت كانت أكثر اتساقًا وكثافة لتغطية الشق.

على الرغم من أن هذه الأنظمة غير مستعدة تمامًا للاستخدام البشري ، فقد تمثل مستقبل الجراحة. الموضوع زلق ، لأنه ينطوي على فقدان عمل الجراحين. ولكن في غرفة العمليات ، الأمر يشبه خط التجميع: إذا أدت الأتمتة إلى تحسين النتائج ، فلن توقفها.



جوتان أشرفان ، جراح لإزالة أجزاء من الجهاز الهضمي لفقدان الوزن وأستاذ في إمبريال كوليدج لندن ، يدرس نتائج جراحة الروبوتوكثيرا ما يكتب عن إمكانات الذكاء الاصطناعي في الرعاية الصحية: "أعترف بذلك طوال الوقت" ، يعترف. يعتقد أن مجيء جراحي الروبوتات أمر لا مفر منه ، ومع ذلك ، يبقى حذرًا في اختيار التركيبات. في المستقبل المنظور ، يتوقع الأشرفي من الجراحين الروبوتيين أداء مهام بسيطة تحت قيادة الجراح. هدفنا هو تحسين نتائج العمليات. إذا كان استخدام الروبوت سينقذ الأرواح ويحد من المخاطر ، فسوف يُطلب منا استخدام هذه الأجهزة ".

يتطلع الأشرفي أيضًا إلى المستقبل: وفقًا له ، من الممكن تمامًا ظهور الجيل الجديد من الروبوتات في الطب ، والذي سيكون قادرًا على اتخاذ القرارات بأنفسهم باستخدام الذكاء الاصطناعي الحقيقي. لن تكون هذه الآلات قادرة على أداء المهام الروتينية فحسب ، بل ستتمكن أيضًا من إجراء العمليات بالكامل. يبدو هذا مستبعدًا ، وفقًا للأشرفي ، لكن مسار الابتكار التقني يمكن أن يقودنا إلى هناك. يقول: "إنها عملية خطوة بخطوة ، وكل خطوة من الخطوات الصغيرة ليست كبيرة". "لكن الجراح من عام 1960 لم يكن ليعرف أي شيء في غرفة العمليات الخاصة بي اليوم." وفي خمسين سنة ، في رأيي ، سيكون عالم الجراحة مختلفًا ".

يتخذ جراحو Robos بالفعل قرارات ويتصرفون بشكل مستقل أكثر مما تتخيل. مع تصحيح الرؤيةيقوم نظام أوتوماتيكي بقطع رفرف القرنية ويولد سلسلة من نبضات الليزر لتغيير شكل الطبقة الداخلية. عند استبدال الركبتين ، تقطع الروبوتات العظام بدقة أكبر من الجراحين البشريين. في عيادات زراعة الشعر الباهظة الثمن ، يحدد الروبوت بصيلات الشعر الصحية على الرأس ، ويجمعها ويجهز منطقة صلعاء للزرع ، مما يجعل ثقوبًا صغيرة في الرأس وفقًا لنمط معين ، مما يحفظ الطبيب من ساعات عديدة من الروتين.

لا تزال جراحة الأنسجة الرخوة في الصدر والبطن ومنطقة الحوض مشكلة. يختلف تشريح الأشخاص قليلاً ، وسيتعين على الروبوت المستقل أن يفهم جيدًا الأنسجة الداخلية الرخوة والأوعية السربنتينية. علاوة على ذلك ، يمكن للأعضاء الداخلية للمريض أن تتحرك أثناء العمليات ، لذلك سيحتاج الروبوت إلى تعديل خطة العملية باستمرار.

يجب عليه أيضًا التصرف بشكل موثوق في المواقف الحرجة. تم عرض هذه المهمة في مركز الجراحة في جامعة نيويورك ، حيث أطلق Steifelman المشبك الشرياني الذي منع تدفق الدم إلى الكلى أثناء إزالة الورم. "الآن نحن بحاجة للتأكد من أننا لا تنزف" ، كما يقول ، وهو يتحكم بالمنظار حول العضو. تبدو معظم اللحامات جيدة ، ولكن تظهر فجأة نافورة حمراء على الشاشة. "واو ، هل رأيت؟ قال للمساعد: "لنحصل على خيط آخر". من خلال منع الخيط بغرزة سريعة ، يمكن لـ Steifelman إتمام العملية.

بالنسبة له ، هذا جزء من عمله اليومي ، ولكن كيف سيتعامل جراح الروبوت مع وضع غير متوقع؟ سيحتاج نظام رؤية الكمبيوتر الخاص به إلى التعرف على مشكلة خطيرة في نافورة دمه. ثم سيتعين على صانع القرار أن يقرر كيفية سد الفجوة. ثم سيتم تشغيل الأدوات ، ومن بينها سيكون هناك إبرة وخيط. أخيرًا ، سيقوم المقيم بتقييم النتائج وتحديد ما إذا كانت هناك حاجة إلى إجراءات إضافية. يعد إنشاء روبوت لأداء كل من هذه الخطوات بشكل مثالي - قياس البيانات واتخاذ القرارات والتصرف والتقييم - مهمة هندسية كبيرة وصعبة.

قام Steifelman ، الذي يعمل الآن في المركز الطبي بجامعة Hackensack في نيو جيرسي ، بإجراء عمليات في جامعة نيويورك باستخدام الروبوت دافنشي . هذه السيارة من الشركةتكلف الجراحة البديهية ما يصل إلى 2.5 مليون دولار ، وهو النظام الآلي الوحيد للأنسجة الرخوة المعتمد في الولايات المتحدة. بينما تهيمن دافنشي على السوق ، تعمل 3600 من هذه الأجهزة بالفعل حول العالم. لكن طريقه إلى النجاح لم يكن دائمًا سلسًا. رفع المرضى دعوى قضائية بسبب مشاكل في جداول العمليات ، وادعت إحدى الدراسات أن هذه الحوادث لم يتم الإبلاغ عنها دائمًا. يجادل بعض الجراحين فيما إذا كان جراحو الروبوت يجلبون مزايا حقيقية في عمليات التنظير البطني ، مستشهدين بدراسات متضاربة لنتائج العمليات في حالات مختلفة. على الرغم من هذه الخلافات ، استضافت العديد من المستشفيات تقنية بديهية ، والعديد من المرضى حريصون على ذلك.

يسيطر الجراح بشكل كامل على "دافنشي" ، وتظل معالجته المصنوعة من البلاستيك والمعدن بلا حراك حتى يأخذ الطبيب أذرع جهاز التحكم عن بعد. تريد Intuitive ترك كل شيء بهذه الطريقة في الوقت الحالي ، كما أوضح سيمون ديمايو ، مدير قسم البحث والتطوير في أنظمة الشركة المتقدمة. لكنه يضيف أن خبراء الروبوتات يقتربون بالفعل من المستقبل الذي سيعمل فيه الجراحون "بمستويات متزايدة من المساعدة والتوجيه من الكمبيوتر".

يقارن Dimao البحث في هذا المجال مع تصميمات السيارات الروبوتية المبكرة. ويشير إلى أن "الخطوات الأولى هي التعرف على العلامات والعقبات والسيارات والمشاة". قام المهندسون بعد ذلك بإنشاء سيارات لمساعدة السائقين على التعرف على البيئة - على سبيل المثال ، يمكن للسيارة التي تعرف عن موقع السيارات المحيطة تنبيه السائق عند محاولة تغيير الممرات عندما يكون ذلك غير مرغوب فيه. من أجل إصدار نفس الملاحظات للجراحين الروبوتيين - تحذير شخص انحرفت أدواته عن المسار النموذجي - يحتاج المرء أن يصبح أكثر ذكاءً. لحسن الحظ ، تتعلم العديد من السيارات بالفعل.

لم يتمكن جراح آلي في أحد أركان مختبر جامعة كاليفورنيا في بيركلي حتى الآن من ربط العقد ، لكنه يخيط جيدًا بالفعل. عند العمل مع محاكي اللحم ، يرسم مناور واحد إبرة صفراء منحنية عبر حواف "الجرح". الثاني يسحب الإبرة الخارجة من "اللحم" لتشديد الخيط. الأيدي البشرية لا توجههم ، ولا يحسب الدماغ مسارهم. ثم يقوم الروبوت المستقل بتمرير الإبرة إلى الخلف ويبدأ كل شيء من جديد.

بينما يستمر الروبوت في العمل ، يتنقل كين غولدبرغ ، الذي يبدو مثل أستاذ من الدمى المتحركة ، حول المختبر. يتمتع جولدبيرغ ، رئيس مختبر بيركلي للأتمتة والبحوث الهندسية ، وهو أستاذ في أربعة مجالات ، بما في ذلك الهندسة الكهربائية والفن ، بسمعته القادرة على تحقيق نتائج مذهلة من الروبوتات. يعلق على جدار المختبر صورة رسمها أحد روبوتاته المبكرة ، حيث يرسم وجهه وجذعه بخطوط زرقاء وحمراء محرجة.

حتى الآن ، "اللحم" المخيط بواسطة الروبوت هو مجرد مطاط وردي. لكن التكنولوجيا حقيقية بالفعل. في عام 2012 ، بدأت Intuitives في منح أنظمة Da Vinci المتبرع بها للباحثين في الجامعات حول العالم. وعندما يعلم جولدبر دافينشي كيفية إجراء العمليات بشكل مستقل ، يمكن لنفس الخوارزميات التحكم نظريًا في الأنظمة الحقيقية في العمليات على المرضى الأحياء. يقول غولدبيرغ: "في الوقت الحالي ، نحن نسير على طول موقع الاختبار ، ولكن في يوم من الأيام سنقود إلى الطريق". وهو يعتقد أن العمليات البسيطة ستكون مؤتمتة في السنوات العشر القادمة.

لإنجاز مهمة الخياطة الذاتية ، يقوم Goldberg da Vinci بحساب نقاط الدخول والخروج المثلى لكل غرزة ومسار الإبرة ، وتتبع حركتها باستخدام أجهزة الاستشعار والكاميرات. يتم طلاء الإبرة باللون الأصفر الفاتح حتى يتعرف عليها الكمبيوتر بشكل أفضل. ولا تزال المهمة صعبة. تشير النتائج المنشورة من العمل إلى أن الروبوت قد أكمل 50٪ فقط من إجراءات إنشاء أربع غرز ، وعادة لا يستطيع المناول الثاني الإمساك بالإبرة أو تشابكها في الخيوط.

يوضح البروفيسور أنه حتى إذا تعلمت الروبوتات أداء عمليات بسيطة بشكل جيد ، فإنه لا يزال يعتبر أنه من الضروري وجود جراحي أحياء كمراقبين. يرى "الحكم الذاتي تحت الإشراف". "الجراح لا يزال مسؤولاً عن العملية" ، كما يقول ، "لكن الروبوت يقوم بتنفيذ الجوانب ذات المستوى المنخفض من الإجراء". إذا قامت الروبوتات بعمل رتيب ثقيل بدقة وجودة ثابتة - "مقارنة عمل ماكينة الخياطة مع خط التماس اليدوي" - يمكن أن يؤدي دمج الآلة مع شخص إلى إنشاء جراح فائق.

قريبًا ، وفقًا لجولدبيرغ ، ستحقق الروبوتات الجودة اللازمة للمستشفيات ، حيث تبدأ في التعلم بمفردها. في التجربة الأخيرةللتدريب من خلال الملاحظة ، سجل دافنشي بيانات العمليات التي قام بها ثمانية جراحين من مختلف الفئات ، عندما قاموا بتطبيق أربع غرز بمساعدة المتلاعبين. استخرجت خوارزمية التعلم البيانات المرئية والحركية ، وقسمت العملية إلى خطوات (وضع الإبرة ، والضغط على الإبرة ، وغيرها) لأداءها بالتتابع. وهكذا ، يمكن لدافينشي ، من حيث المبدأ ، تعلم أي إجراء جراحي.



غولدبيرغ مقتنع بأن التعلم من خلال الملاحظة هو النهج الوحيد الفعال. يقول: "نعتقد أن التعلم الآلي هو الموضوع الأكثر إثارة للاهتمام في الوقت الحالي ، لأن إنشاء الخوارزميات من الأسفل إلى الأعلى ليس قابلاً للتطوير". بالطبع ، هناك الكثير من المهام ، وستتطلب المهام المعقدة روبوتات لمعالجة البيانات من آلاف العمليات. لكن البيانات كافية. في كل عام ، يُجري الجراحون 500000 عملية جراحية باستخدام دافنشي. ماذا لو شاركوا البيانات من جميع العمليات (مع الحفاظ على خصوصية المريض) ، مما سمح للذكاء الاصطناعي بالتعلم؟ في كل مرة يستخدم الجراح روبوتًا مساعدًا لخياطة الكلى بنجاح ، على سبيل المثال ، يمكن للذكاء الاصطناعي تحسين فهمهم لهذا الإجراء. يقول غولدبيرغ: "يمكن للنظام استخراج البيانات وتحسين الخوارزميات وإصلاح المشكلة". سنكون جميعًا أكثر ذكاءً معًا. "



لا يجب أن تشتمل الأتمتة في غرفة العمليات على إبرة أو مشرط أو أي شيء آخر حاد وخطير. طورت شركتان تقدمان جراحي robosurge في السوق كاميرات تتحرك تلقائيًا ، مما يمنح الجراح صورة ملائمة للعملية ، كما لو كان يقرأ عقله. اليوم ، لا يزال الجراحون الذين يستخدمون آلة دا فينشي يتوقفون لتحريك الكاميرا أو طلب مساعد.

TransEnterixمن Morrisville ، تسعى جاهدة للتنافس مع Da Vinci بنظام Alf-X ، المتوفر بالفعل في أوروبا. يتضمن النظام تتبع العين المدمج في لوحة التحكم ويتحكم في المنظار الداخلي - كاميرا ألياف ضوئية رفيعة تخترق جسم المريض. عندما يشاهد الجراح الصورة على الشاشة ، يحرك Alf-X الكاميرا بحيث يبقى ما يهتم به الجراح في وسط الشاشة. قال أنتوني فرناندو ، مدير تقنية TransEnterix ، "أصبحت عيون الجراح فأرة كمبيوتر".

نظام الرياضة نظام الجراحيمن Titan Medical من تورونتو تتخذ نهجًا مختلفًا لأتمتة الصورة. يدخل هذا النظام كاميرات صغيرة في تجويف الجسم ، وتدور وتهدف اعتمادًا على موضع أدوات الجراح. يقول فاولر ، المتحدث باسم الشركة ، إن هذا النوع من الأتمتة خطوة أولى ملائمة لجراحين الروبوت. وعلى الأرجح ، لن يمانع المنظمون في ذلك. واثق فاولر من أنه عندما تقدم الشركة طلبًا للموافقة على معداتها في أوروبا هذا العام ، وفي الولايات المتحدة في العام المقبل ، لن يثير نظام الكاميرا أي أسئلة. "ولكن إذا كانت الأتمتة تعني أن الكمبيوتر يتحكم في القاطع ، فإن مثل هذا النظام سيتطلب اختبارات إضافية" ، كما يقول.



بديهية في انتظار التحديات من المنافسين الرئيسيين. مدترونيك، وهي واحدة من أكبر الشركات المصنعة للأجهزة الطبية في العالم ، تقوم بتطوير نظام جراحة جراحية ، لا يزال لا يخبر عنه أي شخص. تعاونت Google في العام الماضي مع Johnson & Johnson لإطلاق Verb Surgical ، وهو نظام يتمتع بقدرات الروبوتات المتقدمة ، وفقًا لبيان صحفي. يتوقع المحللون على أساس هذا النشاط طفرة في السوق. ذكر تقرير بحثي لـ WinterGreen صدر مؤخرًا أن السوق العالمية للروبوتات البطنية (دافنشي ومنافسيه) ستنمو من 2.2 مليار دولار في عام 2014 إلى 10.5 مليار دولار بحلول عام 2021.

إذا تحققت التوقعات ، وأصبح جراحو الروبوت شائعًا في غرف العمليات ، بطبيعة الحال ، سوف نثق بهم في المهام المعقدة بشكل متزايد. وإذا أظهروا أنه يمكن الاعتماد عليهم ، فإن دور الجراحين البشريين يمكن أن يتغير بشكل كبير. في يوم من الأيام ، سيكون الجراحون قادرين على مقابلة المرضى وتطوير مسار العلاج ، ثم مشاهدة كيف تقوم الروبوتات بتنفيذ أوامرهم فقط.

يقول جوتان أشرفان ، وهو جراح لإزالة أجزاء من الجهاز الهضمي لفقدان الوزن ، أن المحترف مستعد لقبول هذه التغييرات. ويوضح تاريخ الطب أن الجراحين "يحسنون فعاليتهم دائمًا بحماس" ، ويضيف أنهم مستعدون لقبول أي أدوات مفيدة. يقول الأشرفي بسخرية: "لا أحد يعمل بالفعل بمشرط فقط". إذا تعلمت الروبوتات المستقلة أداء المهام الجراحية بشكل جيد بما فيه الكفاية ، فسيعمل نفس المبدأ. بحثًا عن الكمال ، قد يقوم الجراحون يومًا ما بإطلاق الجراحة تمامًا.

Source: https://habr.com/ru/post/ar394805/