Domuzların kalplerinde sızdıran bir valf bulmak için kendiliğinden gezen bir robot

Domuzların kalplerinde sızdıran bir valf bulmak için kendiliğinden gezen bir robot

Boston Çocuk Hastanesi’nde yapılan son deney sırasında biyomühendisler, domuzların kalplerinin içinde sızdıran bir valfe erişmek için robotik bir kateter kullandılar. Ama şunu belirtmek gerekirse cihaz tamamen otonomdu. Hiçbir cerrahi müdahale eline ihtiyaç duymadan kalbin içerisinde kendiliğinden geziniyordu. Kalp cerrahisinin geleceğine hoş geldiniz.

Bu araştırma Science Robotics adlı dergide yayımlandı. Dergi, robotik kateterin yaşayan bir vücudun içerisinde bağımsız bir şekilde hareket edebilmesini açıklıyor. Testlerde cihaz, amacı olan sızdıran bir protez valf arayışı içerisinde domuzların atan, kanla dolu kalplerinde gezindi. Bir defa deney sırasında bir cerrah, süreci bitirmek için olayı devraldı. Projenin kıdemli araştırmacılarından biri olan Boston Çocuk Hastanesi biyomühendislerinden Pierre Dupont, bu kavram kanıtı deneyinin, otonom cerrahi robotların karmaşık prosedürler için kullanılabileceğini, cerrahları en zor görevlere odaklanmaları için rahatlığa kavuşturabileceğini söyledi.

Dupont bir basın bildirisinde: “Bunu düşünmenin en doğru yolu, bir savaş pilotu ve -otonom olan- bir savaş uçağı benzetmesi yoluyla yapılabilir. Savaş uçağı rutin olan uçağı uçurmak gibi görevlerini yerine getirir, böylelikle pilot da görevinin daha üst düzeylerine odaklanabilir.” dedi.

Cerrahları yorucu ve külfetli bir ameliyattan kurtarmasına ek olarak, bunun gibi minimal invaziv bir işlem olan, açık kalp ameliyatı ile ilişkili riskler olan travma ve enfeksiyon olasılığını azaltır. Robotik kateterler halen kalp ameliyatlarında kullanılsa da otonom değildirler. Bu cihazları manuel olarak hareket ettirmek için bir cerrahın kumanda kollarına ihtiyacı vardır. Dahası, işlem süresince hastanın otuz dakika boyunca x-ray ışınlarına maruz kalması gerekmektedir ki bu da hiç hoş olmayan bir durumdur.

plastik, ayakkabı içeren bir resim

Açıklama otomatik olarak oluşturuldu

Sızdıran protez kapak bölgesine robotik kateter navigasyonunun gösterimi

Bu buluşun anahtar noktası, dokunsal görüş -dokunma hissi yoluyla bir görme biçimi- uygulamasıydı. Alışık olunmayan çevrelerde veya karanlıkta gezen haşarat ve diğer canlılardan esinlenen Dupont ve çalışma arkadaşları, yüzeyin yerleşimini dokunarak öğrenebilme kapasitesine sahip bir sistem geliştirdiler. Bu durumda yüzey, kalp dokusundan oluşuyordu. Robotik kateter kalp içerisindeki hedef konuma ulaşmak için doku duvarlarını algılayabiliyor ve sürünebiliyordu.

Dokunsal görüşü etkinleştirmek için Dupont’ın laboratuvarındaki araştırmacılar, şahsi optik dokunmatik bir sensör geliştirdiler. Bu sensör yapay zekâ, önceden programlanmış bir anatomi dersi ve ameliyat öncesi taramalar yardımıyla kateterin kalp içerisinde nerede konumlandığını ve sonrasında nereye gitmesi gerektiğini söyledi. Kateterin alt ucuyla bağlı olan bu sensör, kalp duvarını tanıyabilmiş, kanın varlığını algılayabilmiş ve valfi sezebilmişti. Ayrıca doku duvarlarına hangi güçle ve hangi sıklıkla basınç uygulaması gerektiğini de biliyordu.

Kateter, eş merkezli ve teleskopik tüp robot teknolojisinden oluşuyordu. Yeni çalışmada yazarlar bu durumu “tüplerin temelinde bulunan motorlu tahrik sistemi kateterin şeklini ve onun uç pozisyonunu kontrol etmek için tüpleri birbirine göre döndürerek teleskopik şekilde genişletilmesi” olarak tanımlıyor.

Testlerde bilim insanları, kenarlarından sızdıran kalp valflerini değiştirmeyi onarmak için yapılan ve paravalvüler aort sızıntısı kapatma olarak bilinen bir işlem için otonom kateter kullandılar. Bu deneyde kullanılmak üzere, insan anatomisiyle çok fazla benzerlik göstermesi göz önüne alınarak domuzlar seçildi. Cihaz kendi başına tüm kalbin içerisinde gezebildi ve en nihayetinde hedefine ulaştı. Bu noktadan itibaren bir cerrah devreye girdi ve protez kapağı sarmalayan ve sızdıran dokuyu tıkamak için kateterin içinden tıkaç denilen bir cihaz yerleştirdi. Toplamda seksen üç deneme işlemi süresince beş domuz kullanıldı. Otonom kateter, denemelerin yüzde doksan beşinde hedefine ulaştı ki bu da neredeyse bir cerrahla aynı süreyi gerektiriyordu. Araştırmacılar hiçbir zedelenme, çizik ya da doku hasarına rastlamadı.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde Tıp Mühendisliği ve Bilimi alanında yardımcı doçent olan Ellen Roche, Gizmodo için olan bir e-postasında: “Bu önemli bir atılım ve seçkin bir çalışma. Otonom kateterler, girişimsel kardiyoloji ve kalp ameliyatlarının yanı sıra diğer cerrahi müdahalelerde de dönüştürücü bir rol oynayabilirler.” dedi.

Araştırmaya müdahil olmayan Roche, otonom kontrolü sağlamak amacıyla kullanılan dokunsal görüşün kullanımından etkilendi ve implante edilmiş bir değiştirme valfinin etrafındaki sızıntıyı önlemek haricinde sistemin işlem için nasıl çalışacağını görmenin ilginç olabileceğini söyledi.

Boston Çocuk Hastanesi’nde Kalp Cerrahisi Anabilim dalında yardımcı doçent olan Nikolay Vasilyev, bu yeni yaklaşımı onayladı ve görüntü güdümlü robotik onarım otonomunun yalnızca kalbin içinde değil, torasik (omurga), vasküler (damar ve arterler), mide-bağırsak alanlarında ve diğer cerrahi işlemlerde de gelişimin yolunu açabileceğini söyledi.

Bu yeni araştırmaya bağlı olmayan Vasilyev, Gizmodo’ya gönderdiği bir e-postada: “Güvenlik sorularını ele almanın ve kullanıcının benimsemesinin dışında bunu yaygın şekilde uygulamada potansiyel bir sorun var ki o da teknolojinin düzenlemelerden çok daha hızlı gelişmesidir. Bu da düzenleme ajansları ile sıkı bir iş birliği ve otonom tıbbi robotik cihazların yasal onayları için potansiyel olarak yeni standartların yaratılmasını gerektirebilir.” sözlerini kulandı.

Bahsedilen ve Roche’nin de Gizmodo’ya açıkladığı gibi: “Genellikle tasarım tamamlandıktan sonra bunun insan kullanımı için onay alması yaklaşık üç ila yedi yıl sürer ve Gıda ve İlaç Dairesi tarafından onaylanır. Yani birkaç yıldan daha uzun bir süre alır.” Böylelikle otonom robotik sondaların ameliyat sırasında vücudumuzda gizlice dolaşmasını görmemiz sonraki on yılı bulabilir. Bu da düzenleyenlere potansiyel güvenlik ve etik kaygıları masaya yatırmak için yeteri kadar zaman sağlar.

Elbette bu bizi biraz rahatlatır. Cerrahinin geleceği geniş bir uygulama çerçevesinde git gide artan robotik otonomi seviyelerini kapsayacaktır. Eğer vücudumuzda insan eli yardımı olmadan robotlar gezinecekse, bunu daha doğru şekilde yapmak hepimiz için daha iyi olur.

Yazar: George Dvorsky

Çeviren: Aybüke Zorluoğlu

Düzenleyen: Elif Rana Yılmazlar

Kaynak: Gizmodo

Leave a comment