نگاهی به پیچیدگی فنی ساخت ربات‌های جراح/ ربات جراحی سینا، پیچیده‌ترین طرح رباتیک پزشکی ایران را بیشتر بشناسید
به گزارش خبرنگار دانش و فناوری گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، ورود رباتیک به اتاق‌های جراحی، انقلابی در دنیای پزشکی ایجاد کرده است که با افزایش دقت، کاهش تهاجم و بهبود نتایج پس از عمل، جان انسان‌های بی‌شماری را نجات داده و کیفیت زندگی بیماران را ارتقا بخشیده است.
با این حال، در پس این دستاوردهای شگرف، دنیایی از پیچیدگی‌های فنی و مهندسی نهفته است که ساخت این دستیاران آهنین جراحان را به یکی از چالش‌برانگیزترین حوزه‌ها در فناوری‌های پیشرفته تبدیل کرده است.
در این میان، ایران نیز با توسعه ربات جراح سینا، گامی بلند در این عرصه برداشته و پیچیده‌ترین پروژه رباتیک پزشکی خود را به نمایش گذاشته است.
چالش‌های عظیم در مسیر خلق یک جراح رباتیک
ساخت یک ربات جراح، بسیار فراتر از مونتاژ قطعات مکانیکی و الکترونیکی است. این فرآیند نیازمند تلفیقی از مهندسی مکانیک، الکترونیک، علوم کامپیوتر، هوش مصنوعی و درک عمیق از آناتومی و فرآیندهای جراحی است. برخی از اصلی‌ترین پیچیدگی‌های این حوزه عبارتند از:
۱. دقت و حذف لرزش در مقیاس میکرون: یکی از بزرگترین مزایای ربات‌های جراح، توانایی آن‌ها در انجام حرکات بسیار ظریف و دقیق است که فراتر از توانایی دست انسان است. بازوهای رباتیک باید بتوانند لرزش طبیعی دست جراح را به طور کامل حذف کرده و حرکات او را با دقتی در مقیاس میکرون به ابزارهای جراحی منتقل کنند. این امر مستلزم طراحی مکانیزم‌های مکانیکی بسیار دقیق و الگوریتم‌های کنترلی پیشرفته است.
۲. بازخورد حسی (Haptic Feedback): جراحان در حین عمل، از حس لامسه خود برای درک سفتی بافت، میزان فشار وارده و کنترل ابزارها استفاده می‌کنند. شبیه‌سازی این حس در سیستم‌های رباتیک، که به آن بازخورد لمسی یا هپتیک گفته می‌شود، یکی از بزرگترین چالش‌هاست. ربات باید بتواند میزان نیروی وارد شده به بافت توسط ابزار جراحی را اندازه‌گیری کرده و آن را به دستان جراح در کنسول کنترل منتقل کند تا جراح "حس" کند که در حال انجام چه کاری است.
۳. سیستم بینایی سه‌بعدی و با وضوح بالا: ربات‌های جراح از طریق یک دوربین لاپاراسکوپیک، دیدی سه‌بعدی و بزرگ‌نمایی شده از میدان عمل را برای جراح فراهم می‌کنند. توسعه سیستم‌های بینایی که بتوانند تصاویری با کیفیت بالا، عمق میدان دقیق و بدون تأخیر (Latency) ارائه دهند، از نظر فنی بسیار پیچیده است. هرگونه تأخیر یا اعوجاج در تصویر می‌تواند منجر به خطاهای فاجعه‌بار در حین عمل شود.
۴. نرم‌افزار و سیستم کنترل بی‌نقص: "مغز" یک ربات جراح، نرم‌افزار و سیستم کنترل آن است. این سیستم باید بتواند در لحظه، حرکات دست جراح را به حرکات دقیق و روان بازوهای رباتیک ترجمه کند. این نرم‌افزار باید از قابلیت اطمینان بسیار بالایی برخوردار باشد و هیچ‌گونه خطا یا از کار افتادگی در آن قابل قبول نیست. همچنین، رابط کاربری آن باید به گونه‌ای طراحی شود که برای جراح، بصری و ارگونومیک باشد.
۵. ایمنی و استانداردهای پزشکی: ربات‌های جراح با جان انسان‌ها سروکار دارند و از این رو، باید از بالاترین استانداردهای ایمنی برخوردار باشند. طراحی مکانیزم‌های ایمنی متعدد برای جلوگیری از هرگونه حرکت ناخواسته، سیستم‌های پشتیبان در صورت قطع برق و رعایت پروتکل‌های سخت‌گیرانه پزشکی و اخذ تأیدیه‌های رگولاتوری، فرآیندی طولانی و پرهزینه است.
۶. هزینه‌های تحقیق، توسعه و تولید: به دلیل پیچیدگی‌های فنی و نیاز به استفاده از مواد و قطعات با کیفیت بالا، هزینه‌های تحقیق و توسعه و تولید ربات‌های جراح بسیار گزاف است که این امر ورود بازیگران جدید به این بازار را دشوار می‌سازد.
ربات جراح سینا، اوج فناوری رباتیک پزشکی ایران
در چنین فضای فناورانه و پرچالشی، پروژه ربات جراح سینا به عنوان یک دستاورد بزرگ ملی شناخته می‌شود. این ربات که به نام دانشمند بزرگ ایرانی، ابن سینا، نام‌گذاری شده است، توانسته بسیاری از پیچیدگی‌های ذکر شده را با موفقیت پشت سر بگذارد.
ربات سینا از سه بخش اصلی تشکیل شده است:
کنسول جراحی (Master Console): این بخش در اختیار جراح قرار دارد و شامل دو بازوی اصلی (Master Arms) و یک نمایشگر سه‌بعدی است. جراح با نشستن پشت این کنسول و در دست گرفتن بازوها، حرکات لازم برای عمل جراحی را انجام می‌دهد.
ربات‌های کنار تخت بیمار (Slave Robots): این بخش که در کنار تخت بیمار قرار می‌گیرد، شامل سه بازوی رباتیک است. دو بازو ابزارهای جراحی را در دست دارند و بازوی سوم، دوربین آندوسکوپیک را کنترل می‌کند. این بازوها حرکات دستان جراح را با دقت بالا تکرار می‌کنند.
کنسول نمایش و ابزار : این بخش شامل تجهیزات پردازش تصویر و ابزارهای مورد نیاز برای عمل است.
یکی از ویژگی‌های برجسته ربات سینا، قابلیت انجام جراحی از راه دور (Telesurgery) است. این قابلیت که با تکیه بر زیرساخت‌های ارتباطی پرسرعت مانند 5G امکان‌پذیر می‌شود، به جراح اجازه می‌دهد تا از یک شهر یا حتی کشور دیگر، عمل جراحی را بر روی بیماری در مکانی دوردست انجام دهد. این فناوری پتانسیل عظیمی برای ارائه خدمات پزشکی تخصصی به مناطق محروم و دورافتاده دارد. اولین جراحی از راه دور در ایران با استفاده از این ربات و بر روی یک سگ با موفقیت انجام شد که در ادامه تصاویر آن را مشاهده میکنید:
ربات سینا برای طیف وسیعی از جراحی‌های کم‌تهاجمی در حوزه‌های اورولوژی (مانند پروستاتکتومی)، زنان و جراحی‌های عمومی شکم و لگن طراحی شده است. این سیستم با شکستن انحصار شرکت‌های آمریکایی در این حوزه، به ویژه ربات داوینچی، جایگاه ایران را در میان معدود کشورهای صاحب این فناوری پیشرفته تثبیت کرده است.
در نهایت، توسعه ربات سینا نه تنها نشان‌دهنده توانمندی بالای متخصصان ایرانی در غلبه بر پیچیده‌ترین چالش‌های مهندسی پزشکی است، بلکه نویدبخش آینده‌ای است که در آن، فناوری‌های پیشرفته، دسترسی به خدمات درمانی با کیفیت را برای همگان تسهیل خواهد کرد. این پروژه نمادی از تلاقی دانش، نوآوری و تعهد برای ارتقای سلامت جامعه است. وقتی ساخت ایرانی جان انسان های جهان را نجات می‌دهد.
