مدیبات‌ها؛ کوچک‌ترین روبات‌های جراح دنیا

جراحانی که یک میلی‌متر قد دارند

فرین ثانی - مردی بیهوش روی تخت جراحی دراز کشیده است. عنکبوت عظیم‌الجثه‌ای که از بالای سر او آویزان است، 4 بازویش را به شکم مرد فرو کرده است. عنکبوت، از فولاد سفید ساخته شده و حسابی درون بدن مرد مشغول تحقیق و تفحص است ولی ناگهان یکی از بازوهایش را بیرون می‌آورد. پنجه‌های روبات عنکبوتی تروتمیز و مرتب است اما یک قطعه خونین و درب و داغان را با خود بیرون آورده است. روبات داوینچی به تازگی عصای دست جراحان شده، پزشک به کمک او پشت میز کنترل می‌نشیند تا غده‌ای را از بدن بیمار بیرون بیاورد. این روش در مقایسه با جراحی‌های معمولی که پزشکان انجام می‌دهند، مزایای بیشماری دارد. توصیفاتی که خواندید، رویایی بود در دنیای پزشکی. شاید تا چند سال دیگر وقتی اخبار پزشکی را مرور می‌کنید، چنین مطالبی آنقدر رایج شده باشند که دیگر تعجبی را نیانگیزد. به هر حال، تنها روبات‌های غول پیکر با بازوهای آویخته، چشم‌انداز آینده تکنولوژیک شدن بهداشت و درمان نیستند، بلکه روبات‌هایی با کوچک‌ترین‌اندازه ممکن نیز در جراحی‌ها به خدمت گرفته می‌شوند. شاید اصلاً خدمات مهم و جدی را روبات‌هایی انجام دهند که آنقدر کوچکند، به بدن وارد می‌شوند، کار خود را انجام داده و بیرون می‌آیند، بدون اینکه نیازی به بازکردن بدن بیمار باشد. در شرایطی که نانوبات‌ها تنها در رؤیای ما از طریق گردش خون به نقاط مختلف می‌روند، بسیاری از گروه‌های تحقیقاتی و پژوهشی در حال طراحی دستگاه‌هایی در ابعاد چند میلی متر هستند. شاید اولین نسل روبات‌های فوق کوچک پزشکی یا مینی مدیبات‌ها، از طریق گوش، چشم، ریه یا هر جای دیگر برای رساندن دارو، نمونه‌برداری یا حتی نصب یک ابزار درمانی و پزشکی به بدن ما وارد شوند. چالش‌های مهندسی متعددی سر راه طراحی مدیبات‌ها قرار دارد. اینکه این روبات‌ها با چه نیروی محرکه‌ای باید به جلو رانده شوند و منبع انرژی مورد استفاده آنها چگونه باید باشد، از سؤال‌هایی است که پژوهشگران در جریان تحقیقات خود سعی می‌کنند برای آنها پاسخی بیابند. البته در حال حاضر بسیاری از نمونه‌های اولیه این گونه روبات‌ها روی حیوانات و جانوران به آزمایش گذاشته شده‌اند و روزی که در بدن انسان نیز مورد استفاده قرار بگیرند چندان دور نیست. براد نلسون استاد روباتیک مؤسسه فدرال فناوری در زوریخ سوئیس (EHT) در این باره می‌گوید: امکان پذیری وقوع چنین اتفاق‌هایی تا 5 سال آینده چندان دور از ذهن نیست. با آنچه مشاهده می‌کنم، به طور قطع مطمئنم که تا آن زمان این اتفاق حتماً رخ می‌دهد. از دهه 1970 جراحی‌های بسته که تنها از طریق ایجاد یک حفره کوچک انجام می‌شدند، پا به عرصه نهادند. در این روش به جای اینکه بدن بیمار باز شده و با خونریزی و مشکلات متعددی همراه شود، تنها از طریق یک حفره به طول یک سانتی‌متر ابزارهای جراحی به بدن بیمار وارد شده و از طریق دسته‌های خارجی و دوربینی که همراه آن ابزار است، جریان عمل کنترل می‌شود. با این روش از میزان خونریزی، درد و دوران نقاهت و بهبودی کاسته می‌شود. ترکیب روش‌های جراحی بسته با روبات‌هایی مانند داوینچی، به این معناست که تا چندی دیگر پزشکان جراح فقط باید پشت میز فرمان کامپیوتر بنشینند و جریان جراحی را از طریق مانیتور هدایت کنند. به این ترتیب خطاهای انسانی از جمله لرزش دست یا چیزی که در ایران رایج است، جا گذاشتن وسایل پزشکی از جمله چاقو و پنس‌ها در بدن بیمار به حداقل ممکن می‌رسد، دقت بالا می‌رود و سلامت بیمار تضمین می‌شود. در حال حاضر یک هزار روبات داوینچی در سراسر دنیا در کلینیک‌های درمانی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. خزیدن درون قلببرای اینکه روبات‌ها در آینده علم پزشکی بیش از پیش استفاده شوند، راه‌های زیادی وجود دارد. تاکنون ابزارهای متعدد مار شکلی برای دستیابی به نقاط دور و دشوار بدن ساخته شده‌اند. یکی از این دستگاه‌ها که i-Snake نام دارد از طریق سیستم ردگیری نگاه که جراح آن را روی چشم‌هایش نصب می‌کند هدایت می‌شود. گوانگ ژونگ یانگ استاد روباتیک کالج سلطنتی لندن و طراح این روبات می‌گوید: این دستگاه تا چهار سال آینده برای آزمایش روی بیماران آماده می‌شود. با پیشرفت‌هایی که در آینده در حوزه کوچک‌سازی دستگاه‌ها به وقوع می‌پیوندد، امکان استفاده از دستگاه‌های پزشکی در بدن بیماران به روش‌های نوآورانه بیش از پیش افزایش می‌یابد. یکی از این دستگاه‌های مینیاتوری که در حال حاضر از آن به طور آزمایشی استفاده می‌شود، یک دوربین درون کپسول کوچکی است که به راحتی می‌توان با یک لیوان آب آن را قورت داد. در‌آندوسکوپی‌های معمولی، دوربینی در انتهای یک لوله نرم قرار دارد که پزشک آن را از دهان یا مقعد بیمار به داخل وارد می‌کند تا مشکلات احتمالی را کشف و درمان کند اما به هر حال این دستگاه هم قادر نیست به بخش‌های داخلی شکم دسترسی پیدا کند. دوربین کپسولی تنها 25 میلی متر طول دارد و بنابراین به راحتی می‌تواند در جریان گردش خود در سیستم گوارش ما، گزارش مبسوطی از اعضای داخلی شکم تهیه کند. مدل‌های پیچیده‌تری از این دستگاه‌ها هم ساخته شده‌اند که با رسیدن به نقطه مشخصی از بدن، دارویی را که با خود حمل می‌کردند به آن ‌اندام تزریق کرده یا از دیگر بخش‌ها نمونه‌برداری می‌کنند. جالب اینجاست که این کپسول به نیروی محرکه نیاز ندارد زیرا با حرکات طبیعی‌اندام‌های گوارشی و انقباضات عضلانی به جلو رانده می‌شود. غیر از سیستم گوارش، سایر نقاط بدن فاقد چنین انقباضاتی هستند و یکی از چالش‌های عمده پیش روی متخصصان تامین نیروی رانش به جلو و انرژی مورد نیاز برای حرکت دستگاه‌ها آن هم در قطع مینیاتوری است. در طراحی روبات جراحی به نام HeartLander برای حل این مشکل، از سیم‌هایی استفاده شده که به روبات متصلند و انرژی مورد نیاز را به او می‌رسانند. این روبات تنها 20 میلی‌متر طول دارد و می‌تواند جراحی دشوار و باز قلب در هنگام انسداد شریانی اکلیلی قلب را به طور سرپایی و با بی‌حسی موضعی انجام دهد. دنیای میلی‌متری مدیبات‌هاهارت لندر، ViRob، SpineAssist، SwiMicRob، روبات چشمی یا ophthalmic robot و مدیبات‌های متعدد دیگر، قرار است از درد و رنج بیماران بکاهند و پزشکان جراح را بیش از پیش درگیر فناوری کنند. جراح،‌هارت لندر را از طریق تصاویر ویدئویی با اشعه ایکس یا یک ردیاب مغناطیسی می‌پاید و مانند بازی کامپیوتری، جوی استیک( دسته فرمان) را بالا و پایین می‌کند. باز کردن عروق مسدود شده یا شرائین مشکل دار قلب، نمونه برداری، ژن ترابی یا تزریق سلول‌های بنیادی به عضلات قلب از جمله توانمندی‌های این مدیبات است. ViRob از جمله روبات‌هایی است که با منبع انرژی درونی طراحی شده اما به عقیده طراحانش همین منبع تغذیه باعث شده ابعاد آن برای جراحی‌های حساس و در مقیاس کوچک مناسب نباشد. برای حل این مشکل، منبع تغذیه را از آن جدا کردند و به جای آن از روش الکترومغناطیسی برای رانش روبات به جلو استفاده می‌کنند. این روبات 16 پای متحرک دارد که با افزایش و کاهش جریان مغناطیسی در نزدیکی بدن می‌توان پاها را وادار کرد به هر سمتی که مایلیم حرکت کنند. کوچکترین نمونه‌ای که از این روبات ساخته شده، تنها 5/1 میلی متر طول دارد.
SpineAssist نیز روباتی است که در جراحی‌های مربوط به ستون فقرات مورد استفاده قرار می‌گیرد. پیوند دو مهره از جمله کارهایی است که این روبات قادر به انجام آن است. با ایجاد حفره‌ای در پشت، این روبات با گیره‌ای نگه داشته می‌شود و روبات با پیدا کردن مناسب‌ترین نقطه در ستون مهره‌ها، نقاط مشکل دار یا از هم جدا شده را به هم پیوند می‌دهد. در شرایطی که ViRobمی‌تواند بخزد اما شنا کردن نمی‌داند، می‌توان از روبات SwiMicRob استفاده کرد که مانند تاژک‌های باکتری، دو دنباله دارد که امکان گردش و چرخش را برای او فراهم می‌کنند. البته این مدیبات کمی بزرگ است، یعنی ابعادی در‌اندازه 10 میلی متر در 3 میلی‌متر دارد. موتور داخلی و دنباله‌هایی که ذکر شد از ویژگی‌های این مدیبات است البته
SwiMicRob هنوز در مراحل اولیه طراحی خود به سر می‌برد و احتمالاً در آینده می‌توان ابعاد آن را کوچک کرد. نلسون در پایان خاطر نشان می‌کند: امیدوارم دستگاه‌های فوق کوچک و میلی متری به حدی از پیشرفت برسند که به طور گسترده از آنها استفاده کنیم و ارزش آنها به همه ثابت شود. اگر مزایای این مدیبات‌ها برای همه اثبات شود می‌توانیم مردم را قانع کنیم که این فناوری‌ها علمی - تخیلی نیستند.