Kombiniranjem optičkih senzora, meke robotike i umjetne inteligencije znanstvenici žele dizajnirati sondu koja oponaša način na koji jagodica prstiju vrši pritisak i opipava tijekom operacije
PRVI PROTOTIP U OŽUJKU
Robotske jagodice prstiju će kirurzima 'vratiti' osjet dodira?
Čitanje članka:
4
min
Moderna kirurgija je uz pomoć robota i umjetne inteligencije duge incizije zamijenila sitnim rezovima. Međutim, u tom su procesu kirurzi ostali bez nečeg neophodnog - mogućnosti da izravno opipaju samo tijelo. Bez palpacije tijekom operacije sve je teže otkriti abnormalnosti u tkivu.
Skupina europskih kirurga i inženjera sada pokušava vratiti taj ključni aspekt kirurgije.
POGLEDAJTE VIDEO:
Pokretanje videa...
01:10
U okviru istraživačke suradnje pod nazivom PALPABLE, koju financira EU, razvijaju elastičnu robotsku jagodicu prsta koja može opipati čvrstoću, odnosno mekoću tkiva tijekom minimalno invazivne, robotske operacije. Istraživanje traje do kraja 2026., a očekuje se da će kirurzi testirati prvi prototip u ožujku.
Kombiniranjem optičkih senzora, meke robotike i umjetne inteligencije tim želi dizajnirati sondu koja oponaša način na koji jagodica prstiju vrši pritisak i opipava tijekom operacije. Pažljivo bi istraživala organe i mapirala krutost tkiva, koja bi zatim bila prikazana na zaslonu i tako usmjerila kirurge u radu.
Kirurzi gube doticaj s pacijentima
Za mnoge kirurge nemogućnost izravnog dodira bila je jedna od stvari koje su morali žrtvovati za modernu kirurgiju.
- Prije 30 godina bavili smo se otvorenom kirurgijom i za to smo koristili svoje prste - rekao je profesor Alberto Arezzo sa Sveučilišta u Torinu u Italiji. Specijaliziran je za minimalno invazivnu, robotsku kirurgiju i uglavnom liječi pacijente oboljele od raka debelog crijeva.
- Zatim smo se našli u dobu laparoskopije i izgubili smo taktilne povratne informacije jer smo počeli koristiti duge instrumente - rekao je.
Od devedesetih godina 20. stoljeća laparoskopska kirurgija postala je uvriježena pa su kirurzi uz pomoć kamere mogli operirati kroz male incizije. Pacijenti su imali manje posljedica, kraće su boravili u bolnici i oporavak im je bio brži.
Međutim, to je nepovoljno utjecalo na fizički kontakt koji je važan jer su tumori često drukčiji na dodir od zdravog tkiva. Krući su, nisu toliko elastični i mogu biti nepravilnog oblika, a to su ključne razlike koje iskusne ruke mogu otkriti.
Određivanje granica tumora
U slučaju pacijenata oboljelih od raka kirurzi moraju pažljivo izabrati između toga hoće li ukloniti previše tkiva i tako možda poremetiti funkcije organa ili će ga ukloniti premalo i tako riskirati da se rak zadrži i ponovno proširi, što će dovesti do potrebe za daljnjim operacijama.
- Mi ne želimo birati. Želimo da se to obavi isprve - rekao je dr. Gadi Marom u medicinskom centru Hadassah u Jeruzalemu, jedan od liječnika uključenih u istraživanje, koji je specijaliziran za minimalno invazivne i robotske zahvate na pacijentima s bolestima želuca i jednjaka.
U tome bi mogla pomoći tehnologija za daljinsku detekciju. Kirurzi bi mogli ponovno uspostaviti funkcionalni ekvivalent dodira pretvaranjem fizičkog kontakta u vizualne informacije, kao što je slika na kojoj su bojama prikazana mekša i čvršća područja.
- Treba nam novi instrument s pomoću kojega bismo mogli odrediti granice tumora - rekao je Marom.
Korištenje svjetlosti za uspostavljanje osjeta
Kako bi to i postigli, inženjeri u timu počinju se oslanjati na svjetlost.
U mekoj, savitljivoj jagodici sonde koju razvijaju nalaze se optički kablovi. Pri pritisku na tkivo jagodica se deformira, a svjetlo koje prolazi kroz vlakna se mijenja.
- Koristimo silikonsku kupolu koja pritišće meko tkivo i omogućuje nam da utvrdimo smjer i razmjer primijenjene sile - objasnio je dr. Georgios Violakis s Helenskog mediteranskog sveučilišta u Heraklionu na Kreti.
Te male promjene intenziteta i valne duljine svjetlosti zatim se pretvaraju u informacije o krutosti tkiva.
U laboratoriju je tim već izradio i kalibrirao ranije verzije senzora meke membrane i senzora koji se temelje na svjetlosti, a partneri su doprinosili u svim elementima sustava.
Sveučilište Queen Mary u Londonu (Ujedinjena Kraljevina) pomaže u kreiranju i poboljšavanju membrana, Institut Fraunhofer (Njemačka) razvija funkcionalne filmove, a Bendabl (Grčka), Tech Hive Labs (Grčka) i Sveučilište u Essexu (Ujedinjena Kraljevina) unapređuju softver potreban za prikazivanje krutosti i taktilnih karata.
Prototip će biti validiran u okviru laboratorijskih testova prije primjene na pacijentima.
Svaki optički kabel po debljini odgovara ljudskoj vlasi. Slična tehnologija za daljinsku detekciju već se dugo koristi za otkrivanje sitnih pokreta u velikim strukturama kao što su zrakoplovi, neboderi i nuklearni reaktori. Ovdje se primjenjuje u mnogo manjem opsegu za otkrivanje suptilnih razlika u ljudskom tkivu.
- Preciznost i rezolucija uređaja moraju biti na visokoj razini da bi se mogli dirati organi pacijenta pod anestezijom - izjavio je profesor Panagiotis Polygerinos, istraživač u području meke robotike na Helenskom mediteranskom sveučilištu. Ovakvo nešto možda bi bilo moguće i ranije, ali tehnologija bi bila mnogo skuplja i manje precizna, što bi onda bilo nepraktično za kliničku uporabu.
Doticaj s robotima
S obzirom na to da se u kirurgiji sve više koriste roboti, manjak taktilnih povratnih informacija postaje sve veći problem, a vraćanje osjeta dodira sve važnije.
- Jedna od prednosti rada s robotom jest 3D vid. I to što ne moram cijelo vrijeme stajati na nogama - rekao je Marom. To stvarno puno znači kod dugih operacija, kao naprimjer uklanjanja jednjaka, koje može potrajati i do osam sati.
Robotska kirurgija otvara i nove mogućnosti. Marom se nada da će u konačnici omogućiti kirurzima da u posebnim slučajevima uklone male tumore iz jednjaka bez uklanjanja cijelog organa.
Međutim, postoji i negativna strana.
- U robotskoj kirurgiji uglavnom nema taktilnih povratnih informacija - rekao je Arezzo. Upravo je zbog toga značajno ovo što radimo.
Oba kirurga vjeruju da će se robotika sve više koristiti u operacijskim dvoranama, ali samo ako kirurzi budu imali na raspolaganju kvalitetnije senzorne informacije.
- Vjerujem da će se prije ili kasnije velika većina kirurških zahvata izvoditi uz pomoć robota - rekao je Arezzo.
Marom smatra da je bliska suradnja s inženjerima neophodna.
- U doticaju sam s mekom robotikom i nizom novih tehnologija. Uočavam prilike za razvoj novih instrumenata - rekao je.
- Sve se svodi na to da ćemo tako moći bolje skrbiti o svojim pacijentima - dodao je.
Istraživanje u ovom članku financirano je iz EU-ova programa Obzor. Stajališta sugovornika ne odražavaju nužno stajališta Europske komisije.
Autor: Anthony King
Ovaj je članak izvorno objavljen u Horizonu, časopisu EU-a o istraživanjima i inovacijama.
Više informacija:
- Internetske stranice projekta PALPABLE
- Istraživanja i inovacije u području zdravlja
Sve što je bitno, na dohvat ruke
Skini aplikaciju za najbolje iskustvo portala. Čitaj, komentiraj i budi uvijek u toku s najnovijim vijestima.
Odaberi temu koju želiš pratiti
Primaj sve nove vijesti o temi i budi u tijeku
