حقق روبوت للتحليل المستقل للأنسجة الرخوة نجاحًا في التجارب على الخنازير

أجرى روبوت مستقل لجراحة الأنسجة الذكية (Smart Tissue Autonomous Robot - STAR) في معهد الشيخ زياد للابتكار الجراحي للأطفال في واشنطن، مؤخراً عملية جراحية لخنزير لإثبات قدرته على إجراء العمليات الجراحية عن بعد

أظهر جراحون وعلماء من معهد الشيخ زياد للابتكار الجراحي للأطفال في واشنطن أنه من الممكن تحليل الأنسجة الرخوة تحت إشراف روبوتي على جسم حي.
علماء المعهد هم أول من أظهر أن جراحة الأنسجة الرخوة الآلية الخاضعة للإشراف والمستقلة على مريض حي (في الجسم الحي) في بيئة جراحية مفتوحة تتفوق في الأداء على التقنيات السريرية العادية في بيئة سريرية ديناميكية (على جسم حي).

وتفيد الدراسة، التي نشرت هذا الأسبوع في مجلة Translational Science، عن نتائج جراحات الأنسجة الرخوة التي أجريت على أنسجة الخنازير الميتة والحية باستخدام تكنولوجيا الجراحة الروبوتية التي تم تطويرها في المعهد. تعمل هذه التقنية على إزالة يدي الجراح من العملية، وبدلاً من ذلك يعمل كمشرف، عندما يتم تخطيط خياطة الأنسجة الرخوة وتنفيذها بشكل مستقل بواسطة نظام STAR الآلي.

الأنسجة الرخوة هي الأنسجة التي تربط أو تدعم أو تحيط بالهياكل والأعضاء الأخرى في الجسم مثل الأوتار والأربطة والجلد والأنسجة الدهنية والدهون والعضلات والأعصاب والأوعية الدموية. اليوم، يتم إجراء أكثر من 44.5 مليون عملية جراحية للأنسجة الرخوة في الولايات المتحدة كل عام.
وقال الدكتور بيتر كيم، نائب الرئيس المساعد ورئيس الجراحين في معهد الشيخ زياد للابتكار الجراحي للأطفال في واشنطن: "تُظهر نتائجنا إمكانية استخدام الروبوتات المستقلة لتحسين الكفاءة والاتساق والنتائج وإمكانية الوصول الوظيفي للتقنيات الجراحية". "القصد من إثبات هذه القدرة ليس استبدال الجراحين، بل توسيع القدرة البشرية من خلال تحسين الرؤية والموهبة والذكاء الآلي لتحسين النتائج الجراحية."

تعد جراحة الأنسجة الصلبة باستخدام التقنيات الروبوتية بالفعل إجراءً معتمدًا في العديد من مرافق الرعاية الصحية، ومع ذلك، فإن جزء الأنسجة الرخوة من الجراحة يكون يدويًا بالكامل، ويرجع ذلك أساسًا إلى التغيرات غير المتوقعة في مرونة الأنسجة الرخوة التي تحدث أثناء الجراحة، والتي تتطلب الجراح لإجراء تعديلات مستمرة.

للتغلب على هذا التحدي، يستخدم STAR نظام تتبع علامات الفلورسنت بالأشعة تحت الحمراء القريبة والممتلئة والذي يلتقط المعلومات في مجال الضوء ويزود الروبوت بصور ثلاثية الأبعاد. يتيح هذا النظام تتبعًا دقيقًا وخاليًا من التأخير للتغير في حركة الأنسجة طوال العملية الجراحية بأكملها. يتم دمج هذه المراقبة مع ابتكار آخر من STAR: خوارزمية ذكية توجه الخطة الجراحية وتجري التعديلات بشكل مستقل على الخطة في الوقت الفعلي وفقًا للتغيرات في الأنسجة والتغيرات الأخرى في الوقت الفعلي. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع النظام بقدرة استشعار متطورة، وثبات أقل من ملليمتر، وأدوات جراحية تعمل بالطاقة. توجد ذراع آلية خفيفة بجانب السرير وتحتوي على أدوات خياطة بالمنظار مصممة للروبوت والتي تتضمن ثماني درجات من الحرية.

وقال الدكتور أكسل كريجر، الرئيس الفني لمشروع الأدوات الذكية في معهد الشيخ زايد: "حتى الآن، كانت الجراحة الروبوتية المستقلة مقتصرة على التطبيقات المتعلقة بالأنسجة الصلبة، مثل قطع العظام، لأنه من الأسهل التنبؤ بها". "باستخدام تطبيقات تتبع الأنسجة وقياس القوة ودمجها مع برنامج الخياطة الآلي، يمكن لنظامنا الآلي اكتشاف حركات الأنسجة التعسفية في الوقت الفعلي وضبط نفسه تلقائيًا."

لمقارنة فعالية STAR مع الإجراءات الجراحية الأخرى المتاحة، شملت الدراسة عمليتين جراحيتين مختلفتين تم إجراؤهما على أنسجة الخنازير الميتة، والتي تضمنت خياطة خطية للأمعاء من النهاية إلى النهاية بما في ذلك الاتصال بالحلقات الأنبوبية للأمعاء. تمت مقارنة نتائج كل عملية جراحية مع نفس الإجراء الجراحي الذي تم إجراؤه يدويًا بواسطة جراح ذي خبرة، وبواسطة تنظير البطن، وبواسطة RAS (الجراحة بمساعدة الروبوت) مع نظام دافينشي الجراحي، والذي تم استخدامه لمدة عشرين عامًا (مع تطوير أجيال جديدة) للعمليات الجراحية الروبوتية.

تم بعد ذلك إجراء أربع عمليات جراحية من هذا القبيل على الخنازير الحية (في الجسم الحي) باستخدام تقنية STAR ونجت جميع الخنازير منها دون مضاعفات. قارنت الدراسة هذه النتائج بنفس الإجراء الذي أجراه جراح ذو خبرة يدويًا باستخدام الأدوات الجراحية القياسية.

قال الدكتور كيم: "لقد اخترنا المهمة المعقدة لجراحة الأمعاء لأن هذه الجراحة يتم إجراؤها أكثر من مليون مرة في الولايات المتحدة كل عام".

تمت مقارنة جميع العمليات الجراحية حسب قيم المؤشرات في الجراحة، بما في ذلك اتساق الخياطة على أساس متوسط ​​مسافة الغرز، والضغط الذي تسرب عنده الغرز، وعدد الأخطاء التي تسببت في إزالة الإبرة من الأنسجة، وقت الانتهاء وتقليل التجويف - مقياس لتقليص حجم فتحة الأنبوب.

وأظهرت المقارنة أن الإجراءات الروبوتية المستقلة التي أشرف عليها STAR أثبتت تفوقها على العمليات الجراحية التي أجراها جراحون ذوو خبرة وتقنيات RAS على أنسجة الخنازير الساكنة وعلى العينات الحية في مناطق مثل التباعد المتسق بين الغرز، مما يساعد على تسريع الشفاء، والمقاومة العالية للضغوط التي تسبب تسرب. يمكن أن تشكل التسريبات تعقيدًا كبيرًا في مثل هذه العملية. كانت الأخطاء التي تتطلب إزالة الإبرة في حدها الأدنى وكان تقليل التجويف في جراحات STAR ضمن النطاق المقبول.

ومع ذلك، استغرقت جراحة التحكم اليدوي وقتًا أقل، ثماني دقائق مقارنة بـ 35 دقيقة لإجراء STAR السريع، لكن الباحثين لاحظوا أن مدة جراحة STAR كانت مماثلة لمتوسط ​​الجراحة التنظيرية القياسية التي تتراوح من 30 إلى 90 دقيقة، اعتمادًا على حول تعقيد الإجراء.

وقال الدكتور كيم إن الجراحة الروبوتية المستقلة للأنسجة الرخوة قد أثبتت فعاليتها، وستكون الخطوة التالية في دورة التطوير هي زيادة تصغير أجهزة الاستشعار وتحسينها لتمكين الاستخدام الأوسع لنظام STAR. ووفقا له، مع الشريك التجاري المناسب، يمكن استخدام بعض أو كل التكنولوجيا للاستخدام السريري في السنوات المقبلة.

يعد معهد الشيخ زايد للابتكار الجراحي في جراحة الأطفال مركزًا للابتكار في جراحات الأطفال بهدف جعلها أقل تدخلاً وغير مؤلمة. تأسست عام 2010 بتبرع قدره 150 مليون دولار من حكومة أبوظبي. واليوم، يعمل في المعهد أكثر من 20 باحثًا و70 عضوًا فنيًا وعلميًا، بما في ذلك طلاب الدراسات العليا والزملاء.
ويدعم المعهد أكثر من 600 طبيب وعالم سريري من المعهد الوطني لأبحاث جراحة الأطفال.

لإشعار الباحثين

للمادة العلمية