Φανταστείτε ένα ρομπότ που δένει τα κορδόνια σας με την τέλεια σφίξιμο, ή ένα ρομποτικό χέρι ικανό να εκτελέσει χειρουργική επέμβαση στην κοιλιά και στη συνέχεια να συρράψει την πληγή με αψεγάδιαστη ακρίβεια. Μπορεί να πιστεύετε ότι αυτές οι επιτεύξεις θα βασίζονταν σε περίπλοκους ηλεκτρονικούς αισθητήρες. Ωστόσο, μια πρωτοποριακή ανακάλυψη από Κινέζους επιστήμονες έχει καταστήσει δυνατή για τα ρομπότ να ανταγωνίζονται την ικανότητα έμπειρων χειρουργών – ακόμη και με “κλειστά μάτια” – χρησιμοποιώντας απλώς μια απλή κόμπωση.
Η επίτευξη αυτή, από μια διεπιστημονική ομάδα του Zhejiang University στην ανατολική Κίνα, παρουσιάστηκε σε ένα άρθρο που επιλέχθηκε για το εξώφυλλο του έγκριτου επιστημονικού περιοδικού Nature, στις 27 Νοεμβρίου. Το ερώτημα του πώς να ελέγχεται και να μεταδίδεται με ακρίβεια η δύναμη μέσω ρομποτικών βραχιόνων στα κρίσιμα χειρουργικά στάδια της συρραφής και του δεσίματος κόμπων, έχει εδώ και καιρό προβληματίσει τους ερευνητές στους τομείς της ιατρικής και της ρομποτικής.
Οι συνήθως χρησιμοποιούμενοι χειρουργικοί κόμποι είναι σταθεροί, οπότε μόλις ασφαλιστούν, είναι δύσκολο να προσαρμοστούν. Ωστόσο, ράμματα που είναι πολύ σφιχτά μπορούν να περιορίσουν τη ροή του αίματος, ενώ αν είναι χαλαρά, οι πληγές μπορεί να ανοίξουν και να αιμορραγήσουν. “Αυτό είναι ιδιαίτερα κρίσιμο στην ελάχιστα επεμβατική χειρουργική”, σύμφωνα με τον αντίστοιχο συγγραφέα της μελέτης, Cai Xiujun, ο οποίος είναι επίσης πρωτοπόρος της αιχμής ιατρικής πειθαρχίας στην Κίνα. “Στην παραδοσιακή ανοιχτή χειρουργική, οι γιατροί μπορούν να αισθανθούν άμεσα την απαλότητα των ιστών και να ελέγξουν με ακρίβεια την τάση των ραμμάτων”, δήλωσε, όπως αναφέρεται σε δελτίο τύπου του πανεπιστημίου. “Ωστόσο, στην λαπαροσκοπική ή ρομποτική ελάχιστα επεμβατική χειρουργική, οι γιατροί χειρίζονται μηχανικά μέρη μέσω μιας οθόνης, χάνοντας την άμεση απτική ανάδραση και πέφτοντας σε κατάσταση ‘τύφλωσης δύναμης’.”
Η καμπή ήρθε κατά τη διάρκεια μιας διεπιστημονικής συζήτησης. Ο Yang Xuxu, συνάδελφος από το τμήμα μηχανικής μηχανικής και επίσης αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης, πρότεινε μια λύση. “Γιατί να μην δέσουμε πρώτα έναν συρόμενο κόμπο δίπλα του;” Αυτή η φαινομενικά χαμηλής τεχνολογίας ιδέα περιείχε μια βαθιά μηχανική σοφία: οι τάσεις σε κάθε άκρο ενός κομματιού σπάγκου είναι πάντα ίσες. “Για να το πούμε απλά, προ-δένουμε έναν συρόμενο κόμπο σε σειρά με τον χειρουργικό κόμπο που χρειάζεται σφίξιμο”, δήλωσε ο Li Tiefeng, επίσης από το τμήμα μηχανικής μηχανικής του πανεπιστημίου και συν-αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης. “Όταν ο γιατρός ή το ρομπότ τραβάει το ράμμα, αυτός ο συρόμενος κόμπος θα χαλαρώσει όταν η δύναμη έλξης φτάσει σε μια προκαθορισμένη τιμή. Η δύναμη που ανοίγει τον συρόμενο κόμπο μεταδίδεται στη συνέχεια στον σταθερό κόμπο, τραβώντας τον στην ακριβή σωστή σφίξιμο.”
Με τον ακριβή έλεγχο της μεθόδου επικάλυψης και των υλικών ιδιοτήτων του συρόμενου κόμπου, η ομάδα επέδωσε με συνέπεια μια προκαθορισμένη δύναμη με 95% ακρίβεια, σύμφωνα με την εργασία. Ο κόμπος παρέμενε σταθερός για έως και 32 ημέρες, ακόμη και όταν τραβιόταν με διαφορετικές ταχύτητες, ώστε να λειτουργεί σαν προγραμματιζόμενος χαρακτήρας δύναμης ή μηχανική ασφάλεια, ανέφεραν οι ερευνητές. Στην πειραματική δοκιμή του έξυπνου συστήματος συρραφής με συρόμενο κόμπο, που ονομάστηκε “sliputure”, η ομάδα διαπίστωσε ότι η δύναμη δεσίματος κόμπων που ελεγχόταν από τον συρόμενο κόμπο διατηρήθηκε με ακρίβεια περίπου 1,3 newton – περίπου η δύναμη που χρησιμοποιούμε για να δέσουμε τα κορδόνια μας. Αντίθετα, ένα χειρουργικό ρομπότ που εκτέλεσε την ίδια διαδικασία για την επιδιόρθωση του εντέρου ποντικών, αλλά χωρίς την καθοδήγηση του συρόμενου κόμπου, εφάρμοσε περίπου 2-3 newton δύναμης, είπαν οι ερευνητές. Τα κόλον που επιδιορθώθηκαν με το σύστημα sliputure επέστρεψαν σε υγιή επίπεδα την πέμπτη ημέρα μετά την επέμβαση – δύο ημέρες νωρίτερα από ό,τι με τους παραδοσιακούς κόμπους, σύμφωνα με την εργασία.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι στην λαπαροσκοπική επιδιόρθωση σε ζωντανά έντερα χοίρων, τα ράμματα του ρομπότ με sliputure ήταν ομοιόμορφα και λεία, χωρίς συμπίεση ιστών, ενώ τα συμβατικά ράμματα συχνά έδειχναν διόγκωση και παραμόρφωση. “Όταν εφαρμόστηκε σε χειρουργική επιδιόρθωση, αυτός ο μηχανισμός βοήθησε τους άπειρους χειρουργούς να βελτιώσουν την ακρίβεια της δύναμης δεσίματος κόμπων κατά 121%, επιτρέποντάς τους να εκτελούν χειρουργικούς κόμπους τόσο καλά όσο και οι έμπειροι χειρουργοί”, ανέφερε η εργασία. “Τα Sliputures μπορούν να χρησιμεύσουν όχι μόνο ως εκπαιδευτικά εργαλεία, αλλά και ως πρακτικές αντικαταστάσεις για τα συμβατικά χειρουργικά ράμματα, κάτι που μπορεί να είναι ιδιαίτερα επωφελές σε περιοχές με περιορισμένους πόρους και περιορισμένη πρόσβαση σε ιατρικό εξοπλισμό και εκπαίδευση.”
Σύμφωνα με δήλωση του Zhejiang University, η έρευνα έχει ανοίξει ένα νέο μονοπάτι “μηχανικής νοημοσύνης” που δεν βασίζεται σε περίπλοκη ηλεκτρονική ανίχνευση, επιτρέποντας άμεσες αντιδράσεις ακόμη και κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος ή απώλειας σύνδεσης δικτύου. Αναφέρθηκε ότι η τεχνολογία δεν ήταν μόνο κατάλληλη για περιβάλλοντα βαθιάς κοιλότητας σε τακτικές χειρουργικές επεμβάσεις, αλλά είχε επίσης δυνατότητες για άλλες ακραίες συνθήκες – όπως ειδικές επιχειρήσεις σε βαθιά νερά, στο διάστημα ή σε υπόγειες εγκαταστάσεις.
