یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه تورنتو در کانادا مجموعهای از ابزارهای مینیاتوری با نیروی مغناطیسی را توسعه دادهاند که میتوانند جراحی مغز با سوراخ کلید را متحول کنند و در مقایسه با روشهای سنتی، بهبودی سریعتر، درد کمتر و حداقل جای زخم را ارائه دهند.
این ابزارهای رباتیک که قطر آنها تنها 0.1 اینچ (3 میلیمتر) است، قادر به گرفتن، کشیدن و برش بافت هستند و اندازه کوچک خود را مدیون این واقعیت هستند که نه توسط موتور، بلکه توسط میدانهای مغناطیسی خارجی تغذیه میشوند.
برای توسعه این ابزارها، متخصصان مهندسی دانشگاه تورنتو با محققانی از مرکز نوآوری و مداخله درمانی هدایتشده با تصویر ویلفرد و جویس پوسلون در بیمارستان کودکان بیمار (SickKids) همکاری کردند.
اریک دیلر، دکترا، استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه تورنتو و نویسنده همکار این مطالعه، میگوید: “در چند دهه گذشته، شاهد انفجار عظیمی از ابزارهای رباتیک بودهایم که جراحی کمتهاجمی را امکانپذیر میکنند و میتوانند زمان بهبودی و نتایج را برای بیماران بهبود بخشند. در چند دهه گذشته، شاهد انفجار عظیمی از ابزارهای رباتیک بودهایم که جراحی کمتهاجمی را امکانپذیر میکنند و میتوانند زمان بهبودی و نتایج را برای بیماران بهبود بخشند.”
نحوه کار ابزارهای رباتیک
دیلر توضیح میدهد که چگونه ابزارهای جراحی رباتیک فعلی، با استفاده از سیستمهای کابلی مشابه تاندونهایی که انگشتان را از طریق عضلات مچ دست حرکت میدهند، دست انسان را تقلید میکنند. با این حال، این رویکرد در مقیاسهای طولی کوچکتر شروع به شکست میکند.
دیلر توضیح میدهد: “هرچه کوچکتر شوید، کشیدن کابلها سختتر میشود. در یک نقطه خاص، با مشکلاتی در اصطکاک مواجه میشوید که منجر به عملکرد کمتر قابل اعتماد میشود.”
اکنون، ابزارهای نوآورانه به جای کابلها و قرقرهها از مواد واکنشپذیر مغناطیسی استفاده میکنند و به جراحان اجازه میدهند تا آنها را با استفاده از میدانهای الکترومغناطیسی خارجی هدایت کنند. این سیستم از دو بخش تشکیل شده است – مجموعهای از ابزارهای کوچک، شامل یک گیره، چاقوی جراحی و فورسپس، و یک میز سیمپیچ با سیمپیچهای الکترومغناطیسی داخلی که حرکت آنها را کنترل میکند.
او میافزاید: “اکنون میتوانیم حرکات مچ دست و دست یک جراح را در مقیاس سانتیمتر شبیهسازی کنیم و این ابزارها به طور گسترده در جراحیهایی که در تنه انجام میشوند، استفاده میشوند. اما وقتی صحبت از جراحی مغز و اعصاب میشود، ما با فضایی حتی محدودتر کار میکنیم.”
این روش شامل قرار دادن سر بیمار روی سیمپیچهای الکترومغناطیسی است که در آن ابزارهای رباتیک از طریق یک برش کمتهاجمی وارد مغز میشوند. با تنظیم سطح الکتریسیته ارسالی به سیمپیچها، تیم میتواند میدانهای مغناطیسی را کنترل کند و ابزارها را وادار به گرفتن، کشیدن یا بریدن بافت در صورت نیاز کند.
آزمایش ابزارها
محققان برای آزمایش ابزارها، یک مدل مغز در اندازه واقعی از لاستیک سیلیکونی ساختند که شکل و ساختار مغز واقعی انسان را شبیهسازی میکند. سپس از تکههای کوچک توفو و تکههای تمشک برای شبیهسازی خواص مکانیکی بافت مغزی که ابزارها برای عمل روی آن طراحی شدهاند، استفاده کردند.
چانگیان هی، دکترا، و دانشجوی سابق فوق دکترا در دانشگاه تورنتو، میگوید: “توفو برای شبیهسازی برشها با چاقوی جراحی بهترین گزینه است، زیرا قوام آن بسیار شبیه به جسم پینهای است که بخشی از مغز است که ما هدف قرار داده بودیم. از تمشکها برای وظایف گرفتن استفاده شد تا ببینیم آیا میتوانیم آنها را به روشی که یک جراح بافت بیمار را برمیدارد، برداریم یا خیر.”
نتایج نشان داد که چاقوی جراحی مغناطیسی برشهای باریک و ثابتی با میانگین ۰.۳ تا ۰.۴ میلیمتر ایجاد میکند که دقت بیشتری نسبت به ابزارهای دستی سنتی که از ۰.۶ تا ۲.۱ میلیمتر متغیر بودند، ارائه میدهد. در همین حال، گیرهها به میزان ۷۶ درصد در برداشتن هدف موفق بودند. نتایج مشابهی هنگام آزمایش این ابزارها روی مدلهای حیوانی مشاهده شد.
هی میگوید: “فکر میکنم همه ما از عملکرد خوب آنها کمی شگفتزده شدیم. کار قبلی ما در محیطهای بسیار کنترلشده بود، بنابراین فکر میکردیم که ممکن است یک سال یا بیشتر آزمایش طول بکشد تا آنها را به نقطهای برسانیم که با ابزارهای انسانی قابل مقایسه باشند.”
دیلر میگوید: “جدول زمانی توسعه فناوری برای دستگاههای پزشکی – به ویژه رباتهای جراحی – میتواند سالها تا دههها باشد.” او تأکید میکند که هنوز ممکن است مدت زیادی طول بکشد تا این ابزارها نور اتاق عمل را ببینند. “هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که باید بفهمیم.”
دیلر در یک بیانیه مطبوعاتی نتیجه میگیرد: “این واقعاً یک ایدهی بکر است” و میافزاید که تیم اکنون میخواهد مطمئن شود که میتواند این سیستم را با ابزارهای تصویربرداری مانند فلوروسکوپی مبتنی بر اشعه ایکس سازگار کند. “این یک رویکرد کاملاً متفاوت در مورد چگونگی ساخت و راهاندازی این نوع ابزارها است، اما همچنین میتواند به قابلیتهایی منجر شود که بسیار فراتر از آن چیزی است که امروز میتوانیم انجام دهیم.”
دیدگاهتان را بنویسید