الروبوتات الجراحية
في ظل التطور الكبير الحاصل في عالم التكنولوجيا وخاصة علم الروبوتات , تسعى الهندسة الطبية دوما إلى متابعة التطورات في مجال الروبوت لأهمية هذا العلم في الأنظمة الطبية كالأطراف الصناعية والروبوت الجراح وغيرها من التطبيقات المختلفة.
لذلك توجهنا في هذا البحث للحديث عن الروبوتات الجراحية وأهميتها وفهم مبدأ عملها (الذراع الروبوتية).
ساعدت الروبوتات الجراحية في إجراء العمليات الجراحية حيث تم استخدامها منذ منتصف الثمانينات, غالبية عمليات استئصال البروستات في الولايات المتحدة الأمريكية هي إجراءات بمساعدة الروبوت حيث أن فرص نجاح العملية تكون أعلى بمساعدة الروبوت عن تلك التي تجري بدونها.
عادةً ما تكون العمليات الجراحية الروبوتية طفيفة التوغل مثل استئصال المرارة بالمنظار (التنظير) وهذا الإجراء (التنظير) يغني عن اللجوء للعمل الجراحي الذي ينتج عنه جروح واسعة عن طريق فتح شقوق صغيرة عبر الأنسجة للوصول للمكان المراد إجراء العمل الجراحي له. حيث يستخدم فيه الجراحون أدوات ذات مقبض طويل للعمل على الأنسجة داخل الجسم. يتم توجيه هذه العمليات من خلال معدات تسمى المناظير الداخلية وهي أنابيب رفيعة مزودة بكاميرا متصلة بنهايتها تسمح للجراح بمشاهدة صور ثلاثية الأبعاد مكبرة للغاية في الوقت الحقيقي لموقع العملية على الشاشة.
تشمل الفوائد الحالية للجراحة الروبوتية دقة أفضل وإحكام أكثر وبراعة وتصحيح للرعشات وحركة متدرجة بالإضافة إلى تغذية عكسية تصحيحية لمسية
يقوم الباحثون بصياغة طرق جديدة لمعالجة مقاومة الحركة والأنسجة. على سبيل المثال, يمكن للروبوت الجراحي أن يتحرك بشكل متزامن مع قلب ينبض بحيث تقترب سرعته النسبية من الصفر. هناك تحسين آخر محتمل وهو قدرة الروبوت على التكيف تلقائيًا مع مقاومة الأنسجة الديناميكية بمرور الوقت حيث يتجاوز مقياس الحساسية لهذه العمليات القدرات البشرية.
أنواع الروبوتات الجراحية
الجراحة الروبوتية الخاضعة للرقابة robotic controlled-supervisory surgery
تعتبر روبوتات (RobDoc) أحد أشهر الأمثلة عن هذا النظام حيث يستخدم هذا الروبوت في عمليات الجراحة العظمية حيث بعد أن يقوم الطبيب بوضع أداة حفر العظام في المكان الصحيح لزرع العظام يقوم الروبوت تلقائياً بقطع العظام إلى الحجم المناسب تماماً لزرع العظام, قبل العملية الجراحية يحتاج الجراح إلى التحضير للعملية من خلال مرحلة التخطيط والتسجيل.
في مرحلة التخطيط : يتم استخدام صور لجسم المريض لتحديد النهج الجراحي الصحيح. تشمل طرق التصوير الشائعة فحوصات التصوير المقطعي المحوسب (CT) والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) والتصوير بالموجات فوق الصوتية والتنظير الفلوري والأشعة السينية.
في مرحلة التسجيل : يجب على الجراح تحديد النقاط الموجودة على جسم المريض والتي تتوافق مع الصور التي تم إنشاؤها أثناء مرحلة التخطيط. تتم مطابقة هذه النقاط مع نموذج ثلاثي الأبعاد, والذي يمكن تحديثه من خلال الصور التي يتم رؤيتها من خلال الكاميرات أو تقنيات التصوير الأخرى في الوقت الفعلي أثناء الجراحة.
وبعد أن يجد الروبوت أفضل ملاءمة بين النموذج والواقع, يتم إنجاز الإجراء الجراحي.
يعتبر (RoboDoc) اول نظام نشط يقوم ببعض الإجراءات الجراحية التي يتم برمجتها قبل العملية الجراحة.
الروبوت(RoboDoc)
يتألف من محطة عمل حاسوبية للتخطيط قبل الجراحة تسمى (ORTHODOC) ومساعد جراحي (ROBODOC) الذي يحتوي على ذراع آلي خماسي مع جهاز حفر عالي السرعة (end effector) متصل بطرف الذراع عبر حساس القوة.
يتم تنفيذ تخطيط (ORTHODOC) ثلاثي الأبعاد قبل الجراحة بناءً على بيانات صور التصوير لمقطعي (CT) التي تسمح للجراحين باختيار التصميم والحجم الأمثل لمكون الفخذ لكل مريض من خلال مقارنة ملاءمة وملء الغرسات المختلفة, بما في ذلك الخطة المحسنة إلى (ROBODOC) الذي يطحن تجويف العظام بنفس أبعاد المبرد المقابل بعد معايرة شريط الطحن, للتثبيت الصارم للعظم وتسجيل عظم الفخذ.
الجراحة الروبوتية عن بعد tele-robot surgery:
يسمح نهج الجراحة عن بعد للروبوت الجراحي أن يتم تشغيله عن بعد, أي أن يتم تشغيله عن بعد بواسطة جراح بشري. في الممارسة العملية الروبوت والجراح على بعد مترين فقط. التشغيل عن بعد يمكن أن يكون ايضا عبر مسافات أكبر. ومع ذلك يجب النظر في مشاكل مثل التأخيرات الزمنية (على سبيل المثال زمن الوصول للجراحة عن بعد) والنطاق الترددي المتاح (أي مقدار المعلومات التي يمكن نقلها لكل وحدة زمنية).
يتم استخدام أسلوب الجراحة عن بعد بواسطة نظام دافنشي الجراحي, الذي اخترعه (S.Philip Green) وطورته شركة Intuitive Surgical Inc .ويسيطر هذا النظام حاليًا على سوق الروبوتات الجراحية, أطلق على النظام في البداية اسم Mona (على اسم موناليزا ليوناردو), وأعيد تسمية النظام باسم روبوت دافنشي الجراحي في عام 1999؛ وفقاً "للسيد جرين "... تكريما ً للرجل الذي اخترع الروبوت الأول.
على الرغم من أن دافنشي لم يخترع أو يصنع روبوتًا حقيقيًا (يعود الفضل في ذلك إلى تسلا), فقد رسم العديد من الرسومات لآليات مختلفة.
يتكون نظام دافنشي من ثالث مكونات أساسية:
وحدة تحكم للعرض والتحكم يستخدمها الجراح.
عربة رؤية تحمل المناظير وتوفر تغذية مرتدة بصرية .
وحدة ذراع روبوت جراحي تتضمن ثلاثة أو أربعة أذرع, حسب النموذج.
يستغرق الأمر بعض الوقت حتى يعتاد الجراحون على نظام دافنشي. وفقاً لإحدى الدراسات, حتى مع برنامج التدريب الأولي الذي تقدمه شركة Surgical Intuitive ,يستغرق الأمر حوالي 12-11 عملية قبل أن يشعر الجراحون بالراحة أثناء إجراء العملية. في كثير من الأحيان يشتكي الجراحون من عدم وجود رد فعل للقوة اللمسية أو القدرة على "الشعور" بالأنسجة ولكن يتم العمل على تطوير نظام تغذية عكسية لحل هذه المشكلة.
مكونات نظام الجراحة الروبوتية عن بعد
وحدة الجراح:
هو المكان الذي يجلس فيه الجراح بشكل مريح ويتحكم من خلال أجهزة المعالجة اليدوية في حركات أدوات الوقف في موقع الجراحة, يجلس المشغل خارج المجال المعقم ويتحكم في الأدوات والمنظار الداخلي ثلاثي الأبعاد بيديه, باستخدام جهازي تحكم رئيسيين وبقدميه باستخدام دواسات القدم. كما أنها تعتبر وحدة تحكم لبقية الأجزاء. يتم توفير وحدة التحكم من خلال "عارض استريو" يقوم بترجمة صورة الموقع الجراحي الذي تم الحصول عليه بواسطة المنظار الداخلي ويعرضها أمام أعين الجراح (الغمر الجراحي). فيبدو أن أطراف الأدوات تتماشى مع يدي الجراح عند وحدات التحكم الرئيسية كما هو موضح في عارض الستريو. يحاكي هذا التصميم المحاذاة الطبيعية للعين واليد والأدوات في الجراحة المفتوحة. المحاذاة الطبيعية, بدورها, تساعد على تحسين التنسيق بين اليد والعين. هذا يعني أن المنصة الآلية تتيح للجراح أن يكون بارعاً كما هو الحال في الجراحة المفتوحة أثناء العمل في بيئة قليلة التوغل.
عربة المريض:
يقوم الجراح المساعد بتشغيل عربة المريض, وتبادل الأدوات والمناظير, وإجراء أنشطة أخرى بجانب المريض. يمكن لمشغل عربة المريض عرض موقع التشغيل باستخدام شاشة لمس اختيارية. للمساعدة في ضمان سلامة المريض, وإن تصرفات الجراح المساعد الذي يقوم بتشغيل عربة المريض لها الأسبقية على إجراءات مشغل وحدة تحكم الجراح.
عربة الرؤية:
شاشة تعمل باللمس 24 بوصة تستخدم للتحكم في إعدادات النظام وعرض الصورة الجراحية.
يتم توصيل وحدة تحكم الكاميرا الموجودة في عربة الرؤية بالكاميرا وتتحكم في الحصول على الصورة من الكاميرا ومعالجتها.
توفر أيضاً أرفف قابلة للتعديل لإجراء عمليات جراحية إضافية اختيارية.
معدات مثل النفخ ومولدات الجراحة الكهربائية.
الروبوتات الجراحية ذات التحكم المشترك surgery robotic controlled- shared
يشير نهج التحكم المشترك إلى الطريقة التي لا يكون بها الروبوت مجرد حركة يتم تشغيلها عن بعد حيث يمكنه أن يقرر مقاومة الحركة التي يقصدها الجراحون إذا رأى أنها لن تكون مفيدة. عادةً ما يتم تقسيم مساحة العمل إلى عدة أجزاء ويتصرف النظام بشكل مختلف بناءً على تحديد الموقع وفقاً لتصنيف آمن أو قريب أو محدود أو محظور. على سبيل المثال, إذا قام الجراح بتحريك أداة القطع في اتجاه الأنسجة التي لا ينبغي أن تتضرر, فإن الروبوت سيطبق ردود الفعل اللمسية التي ستزداد قوة كلما اقتربت أداة القطع من النسيج الهش. بعبارة أخرى, هنا "يشعر" الجراح مرة أخرى بالتمثيل الأفتراضي للأنسجة التي قد تكون لها مواصفات مبرمجة مسبقاً تختلف عن الأنسجة الحقيقية بالأضافة إلى توطين مختلف نوعاً ما في الفضاء.