دوشنبه ۷ خرداد ۱۳۸۶ - ۰۵:۴۱

دکتر سید محمد ابوترابی: جزییات ساخت روبات کمک جراح در دانشگاه علوم پزشکی تهران.

امروزه دیگر مثل سال‌ها قبل حتماً نباید برای همه جراحی‌ها برش‌های بزرگ جراحی در سطح شکم بیماران ایجاد شود و بسیاری از انواع جراحی‌ها را می‌توان با «جراحی با حداقل تهاجم» انجام داد.

 لاپاراسکوپی یکی از روش‌های جراحی است که حداقل برش جراحی را نیاز دارد و مثلاً برای برداشتن کیسه صفرا با این روش به جای یک برش 10 ، 15 سانتیمتری روی شکم، دو یا سه برش یکی دو سانتیمتری در شکم ایجاد می‌شود.

در لاپاراسکوپی که این روزها طرفداران زیادی پیدا کرده، معمولاً از طریق یکی از برش‌هایی که در سطح شکم بیمار ایجاد شده، لنز وارد شکم می‌شود. این لنز دید جراح را نسبت به محل جراحی و کارهایی که از طریق سایر وسایل در داخل شکم انجام می‌شود، در طول عمل فراهم می‌کند.

 از سوراخ‌های دیگر، وسایل جراحی مثل قیچی و پنس مخصوص لاپاراسکوپی وارد شکم می‌شوند. در ابتدا که لنز وارد شکم می‌شود از آنجایی که احشای شکم روی هم خوابیده‌اند، چیزی دیده نمی‌شود.

به همین دلیل برای جدا کردن احشا از لنز و از یکدیگر، گاز مخصوصی از طریق ابزار کناری لنز وارد شکم می‌شود. مسلماً جراح نمی‌تواند با سه وسیله به طور همزمان کار کند. به همین دلیل در طول جراحی لاپاراسکوپی یک نفر کمک جراح باید هدایت و کنترل لنز را به عهده بگیرد. به این فرد کمک جراح لاپاراسکوپی می‌گویند.

 کمک جراح در واقع چشم جراح است و باید لنز را طوری هدایت کند که جراح بهترین دید را داشته باشد. معمولاً جراح در طول جراحی جایی را که می‌خواهد ببیند، به کمک خود آدرس می‌دهد. مثلاً بالا، پایین، چپ و راست.

 اما آنچه در طول لاپاراسکوپی مشکل ایجاد می‌کند، جدا بودن دید جراح از خود اوست. مثلاً وقتی جراح به کمک خود می‌گوید که بالا را می‌خواهم نگاه کنم، کمک جراح باید دسته لنز را به سمت پایین هدایت کند تا دید مطلوب ایجاد شود و در شرایط پر استرس، خصوصاً در انتهای جراحی که کمک خسته شده است، ممکن است این دستورات جراح درست اجرا نشود.

 از طرفی کمک جراح، انسان است و پس از 30 یا 40 دقیقه نگه داشتن دسته لنز خسته می‌شود و دیگر به اندازه کافی در میزان حرکت دادن لنز نمی‌تواند دقت داشته باشد. به خاطر همین دلایل، روباتی در مرکز تحقیقات علوم و تکنولوژی در دانشگاه علوم پزشکی تهران با همکاری دانشمندان دانشگاه صنعتی شریف طراحی و ساخته شده است که می‌تواند کار کمک جراح لاپاراسکوپی را انجام دهد.

نام این روبات «روبولنز» است. روبولنز از یک ارابه، یک محور عمودی، یک بازوی افقی، یک سر و یک بازوی عمودی تشکیل شده است. ارابه این دستگاه خود شامل چند بخش است.

مهندس میرباقری در این باره می‌گوید: «ما در این روبات و در واقع در مراحل تحقیقاتی از ارابه دستگاه رادولوژی موبایل استفاده کرده‌ایم که مسلماً در مراحل تولید انبوه باید ارابه مخصوص برای آن طراحی و ساخته شود. ارابه محل نصب کامپیوتر و مونیتور و صفحه کلید مخصوص روبات است.»

گویا بخش رایانه این روبات اساس ساده‌ای دارد. به گفته مهندس میرباقری، بخش کامپیوتری این روبات یک کامپیوتر شخصی یا همان PC و سیستم عامل آن ویندوز 98 است. نرم افزار روبات هم در محیط برنامه نویسی C++ نوشته شده است که برنامه‌نویسی آن را هم خود مهندس میرباقری انجام داده است.

محور عمودی بخش دیگر روبولنز است که مهندس میرباقری در مورد آن می‌گوید: «محور عمودی روبات محل اتصال سایر اجزای عمل کننده روبات است. استفاده از نوع خاصی از پیچ در داخل این محور امکان تعیین ارتفاع دستگاه را فراهم می‌کند. در قاعده این محور نیز نوعی موتور موسوم به سرووموتور وجود دارد که می‌تواند با دقت بسیار زیاد و سرعتی کاملاً مشخص ارتفاع سایر اجزای روبات روی محور عمودی را تغییر دهد.»

 بازوی افقی که در بالای دستگاه قرار دارد و از یک طرف به محور عمودی و از طرف دیگر به سر روبات متصل می‌شود، به صورت افقی و موازی با سطح بدن بیمار قرار می‌گیرد. مهندس میرباقری در این باره می‌گوید: «طول بازوی افقی قابل تنظیم است. و ارتفاع آن هم از طریق محور عمودی تنطیم می‌شود.»

 سر دستگاه که در انتهای بازوی افقی قرار دارد، به نوعی مهمترین بخش دستگاه است. طوری که مهندس میرباقری در مورد آن می‌گوید: «سر دستگاه در واقع قلب روبات است. داخل این سر 2 سرووموتور، 2 کدگشا و 2 گیربوکس خیلی دقیق قرار دارد. بخش لیزری دستگاه نیز در همین سر روبات قرار دارد که در واقع تعیین کننده مختصات نقطه برش پوست شکم است.»

بازوی عمودی بخش دیگری از دستگاه است که از بالا به سر دستگاه و از پایین به دسته لنز متصل می‌شود. شکل ظاهری این بازو به نحوی طراحی شده که در هنگام جراحی مزاحم کار جراح نباشد.

 این بازوی عمودی که مهندس میرباقری از آن به رابط نگهدارنده لنز یاد می‌کند، فقط یک نگهدارنده نیست. چرا که در بخش انتهای پایینی آن بخشی قرار دارد موسوم به مچ روبات. داخل مچ روبات ابزاری وجود دارد که ارتفاع دسته لنز و نیز محل برش سطح پوست را تعیین می‌کند. مهندس میرباقری در این باره می‌گوید: «برای تشخیص موقعیت یک نقطه در فضا باید روبات علاوه بر مختصات طول و عرض نقطه از ارتفاع آن هم اطلاع داشته باشد.

 روبات مختصات طول و عرض نقطه ورود لنز به شکم را با کمک ابزار لیزر که در سر روبات قرار دارد تعیین می‌کند و ارتفاع نقطه را با کمک ابزاری که در مچ ابزار نگهدارنده لنز قرار دارد، تشخیص می‌دهد.»

بخش دیگر دستگاه پدال‌ها هستند که زیر پای جراح قرار می‌گیرند. مهندس میرباقری در این باره می‌گوید: «بدون این روبات جراح به صورت کلامی ‌دستورات خود را به کمک خود می‌گفت و با این روبات جراح دستورات خود را از طریق پایش به پدال‌ها منتقل می‌کند و روبات آن دستورات را اجرا می‌کند.»

مزایای روبولنز

 یکی از ویژگی‌های این روبات دقت آن در حفظ زوایا و مختصات‌هاست. مهندس میرباقری در این باره می‌گوید: «یکی از مواردی که جراح‌ها در طراحی این روبات از ما خواستند این بود که سر لنز در محیط یک کره حرکت کند و با تغییر جهت لنز فاصله آن با محل برش تغییر نکند. این نکته در طراحی روبولنز رعایت شده و همین ویژگی باعث می‌شود که جراح با تغییر جهت لنز مختصات محل جراحی و دید خود را گم نکند.»

 دقت زیاد این دستگاه در هنگام حرکت و تغییر زاویه دسته لنز نیز بسیار جالب توجه است طوری که مهندس میرباقری در مورد آن می‌گوید: «حساسیت خود این سرووموتورها خیلی زیاد است ولی وقتی در کنار هم قرار می‌گیرند و بالاخره به دلیل این که در هنگام کار کردن و روشن شدن دستگاه تکان‌های بسیار کوچکی را متحمل می‌شود، دقت عملی روبات به حدود نیم میلیمتر می‌رسد. یعنی حداقل میزانی که این دستگاه می‌تواند سر لنز را حرکت دهد، حدود نیم میلیمتر است.»

اگرچه این نیم میلیمتر عدد نسبتاً کمی‌به نظر می‌رسد ولی برای درک دقت بالای این دستگاه باید جراح بود. مهندس میرباقری در این باره می‌گوید: «دقت دست انسان را نمی‌توان اندازه گرفت چرا که این دقت فرد به فرد و در زمان‌های مختلف فرق می‌کند. اما یک اصل ثابت این است که خون‌رسانی به دست کمک جراح بعد از 20 دقیقه کار با دسته لنز در حد یک سوم کاهش می‌یابد و همین باعث خستگی و کاهش بسیار زیاد دقت کمک جراح در اجرای دستورات جراح می‌شود.»

قیمت کم روبولنز در مقایسه با انواع خارجی نیز یکی از مزایای این روبات ایرانی است. هزینه ساخت اولین روبولنز حدود 40 میلیون تومان بوده و مهندس میرباقری امیدوار است که با ورود این روبات به بازار و تولید انبوه آن این هزینه خیلی کاهش پیدا کند.

نمونه‌های خارجی

 نکته‌ای که باید به آن توجه کرد آن است که تا به حال هیچ روبات جراحی که بتواند به تنهایی و بدون دخالت جراح،عمل جراحی را انجام دهد ساخته نشده و منظور از روبات‌های جراح روبات‌‌‌‌هایی است که قادرند تحت نظارت و فرمان مستقیم جراح، عمل جراحی را انجام دهند.

اکثر این روبات‌‌‌‌ها قادرند حرکات جراح را کپی کرده و با حذف لرزش‌ها و خطاها اعمال جراحی را با دقت و کیفیت بالایی انجام دهند. برخی از روبات‌‌‌‌های جراحی نیز در واقع کمک جراح بوده و قادرند در برخی از اعمال مثل نگهداری دوربین جراحی و ایجاد تصویر مناسب برای جراح به وی کمک کنند.

اگر بخواهیم از روبات‌هایی که در جراحی به کار می‌روند نام ببریم، حتماً باید از روبات یا سیستم جراحی داوینچی یاد کنیم. سیستم جراحی داوینچی از روبات‌‌‌‌های پیشرو در جراحی قلب محسوب می‌شود. سیستم مزبور شامل یک میز با صفحه فرمان جراح، یک ارابه کنار بیمار، تجهیزات پردازش تصویر و وسایل جراحی است و سرتاسر اتاق عمل را در بر گرفته و به تمام تیم جراحی کمک می‌کند.

 میز جراح شامل دسته‌هایی است که حرکت جراح را کپی می‌کنند و با استفاده از سیستم بینایی و از طریق پدال‌های پایی کنترل می‌شوند و درک محیط را همانند آنچه در جراحی باز رخ می‌دهد به نمایش می‌گذارند. بدین ترتیب جراح در حالی که با آرامش پشت میز نشسته است و تصویری سه بعدی از محیط جراحی را مشاهده می‌کند، عمل جراحی را انجام می‌دهد.

تکنولوژی داوینچی حرکات جراح را بدون خطا و به طور دقیق به حرکات واقعی ابزارهای جراحی درون بدن بیمار تبدیل می‌کند. ارابه کنار بیمار شامل دو یا سه بازوی روباتیکی و یک بازوی اندوسکوپی است که دستورات جراح را اجرا می‌کنند. بازوی لاپاراسکوپی قادر است در یک فضای 1 سانتیمتری بچرخد و باعث کاهش آسیب‌های وارده به بافت و اعصاب شود.

 سیستم روباتیک جراحی داوینچی به ارزش یک میلیون دلار با سه بازو در جراحی حضور می‌یابد و جراح در پشت کامپیوتر در گوشه‌ای از اتاق عمل نشسته قلب بیمار را از درون دوربین کوچکی که از سوراخی به اندازه یک مداد وارد شده مشاهده می‌کند.

 دوربین یا لاپاراسکوپ وارد شده به وسیله اهرم‌های دستی و پدال‌های پایی کنترل می‌شود. دو بریدگی دیگر در بدن بیمار امکان وارد شدن وسایل جراحی را فراهم می‌کنند که برای دسترسی به رگ‌های کوچک خونی و بریدن و دوباره به هم دوختن آنها به‌کار می‌روند.

 جراح دو دسته مشابه (همانند دسته‌های بازی‌های کامپیوتری)را با مهارت هدایت می‌کند و همتای واقعی آنها درون بدن بیمار حرکت‌هایی را که جراح ایجاد می‌کند تکرار می‌نمایند. از آنجا که تصویر محدوده‌ جراحی بزرگ نمایی شده است، هنگامی‌که جراح چاقوی مجازی خود را حرکت می‌دهد، ابزارهای جراحی تنها یک سوم از مسافت پیموده شده توسط دست جراح را کپی می‌کنند.

سیستم داوینچی قیمتی معادل یک میلیون دلار دارد و در حال حاضر تنها سیستم جراحی روباتیک تجاری دنیا می‌باشد. طبق آمار تا سال 2002 بیش از 50 سیستم از آن در مراکز پزشکی آمریکا، 34 واحد در اروپا و 5 واحد در آسیا به کار گرفته شده‌اند.

 اما در حوزه روبات‌های کمک جراح و در زمینه کاری که روبولنز انجام می‌دهد، تنها یک روبات دیگر در دنیا وجود دارد به نام روبات ایساپ. البته امروزه به دلیل نواقصی که ایساپ داشته، خیلی مورد اقبال جراحان نیست و تقریباً کنار گذاشته است.

روبات ایساپ با وجود دارا بودن معایب زیادی به دلیل اولین و تنهاترین نمونه‌ موجود در بازار با استقبال زیادی از طرف جراحان روبه‌رو شد و از سال 1995 تا سال 1999 بیش از 80 هزار عمل جراحی با استفاده از این روبات‌‌‌ به عنوان نگه‌دارنده اندوسکوپ در سراسر جهان انجام شده است.

 این روبات‌‌‌ یک نگه‌دارنده دوربین یا لاپاراسکوپ است. این روبات‌‌‌ دارای یک بازوی مکانیکی بوده و بر روی یک میز متحرک نصب شده است. این روبات در زمان تولید، قیمتی حدود 90 تا 120 هزار دلار داشت.

 مشک آن است که خود ببوید

 در زمان طراحی روبولنز، شاید کسی فکر نمی‌کرد که جراحان این‌قدر از کار کردن با آن راضی باشند و آن را به انسان کمک جراح ترجیح دهند.

دکتر کریمیان، جراح و عضو هیأت علمی ‌دانشگاه علوم پزشکی تهران در این باره می‌گوید: «این دستگاه خیلی خوب کار کرد. در واقع خیلی بهتر از آن چیزی که فکرش را می‌کردم کار کرد. تجربه خیلی خوبی بود. من که در عمل جراحی لاپاراسکوپی در آوردن کیسه صفرا از این روبات استفاده کردم، مدت زمان جراحی از حدود 40 دقیقه به حدود 20 دقیقه کاهش پیدا کرد.»

 اما دکتر طولابی، جراح فلوشیپ لاپاراسکوپی و عضو هیات علمی‌دانشگاه علوم پزشکی تهران، در کنار ابراز خرسندی نسبت به موفقیت محققان ایرانی در ساخت روبولنز می‌گوید: «در کل نمی‌توان گفت که این روبات خیلی پیشرفته و بی همتاست. اما از آن جهت که می‌تواند حضور یک نفر در اتاق عمل به عنوان کمک جراح را کم کند، خیلی خوب است.

البته ما باید به روباتی برسیم که کل جراحی را انجام دهد و مسیر این راه از ساخت چنین روبات‌های اولیه‌ای می‌گذرد. ولی به هر حال روبولنز ایراداتی داردکه مهمترین آنها بزرگ بودن دستگاه است. از طرفی فرمان حرکتی آن اگر کمی‌نرم تر باشد بهتر است.»

کد خبر 23095

برچسب‌ها

دیدگاه خوانندگان

آخرین خبرهای بازار