اهمیت جراحی رباتیک

در سال‌های اخیر، روش‌های جراحی آندوسکوپی با حداقل آسیب که تنها با ایجاد شکاف‌های کوچکی در بدن بیمار انجام می‌شود، رشد بسیار چشمگیری داشته و در بسیاری از موارد به طور کامل جایگزین جراحی باز شده است. استفاده از این روش‌ها، مزایای متعددی نظیر کاهش درد، خونریزی و دوره نقاهت را برای بیمار در پی دارد. اما در مقابل، محدودیت‌های متعددی را به جراح تحمیل می‌کند که از جمله می‌توان به عدم وجود دید سه بعدی، درک مستقیم و حس لمسی از تعامل بافت و ابزار، معکوس و مقیاس بودن حرکات جراح، قدرت مانور محدود و قرارگیری جراح به مدت طولانی در موقعیت عملکردی دشوار بر بالین بیمار (به دلیل محدودیت‌های ناشی از به‌کارگیری ابزارهای میله‌ای شکل و بلند) اشاره کرد.

استفاده از فنّاوری‌های پیشرفته رباتیک نه تنها امکان رفع اغلب محدودیت‌های جراحی آندوسکوپی را فراهم می‌کند؛ بلکه قابلیت‌های جدیدی را نیز در اختیار جراح قرار می‌دهد. ربات‌های جراح این امکان را ایجاد می‌کنند که جراح در حالت مناسب ارگونومیک در پشت کنسول جراحی، عمل جراحی را در موقعیت عملکردی بسیار راحت‌تر و با کیفیت بسیار بهتری انجام دهد. به علاوه، این ربات‌ها با حذف لرزش‌ها و حرکات زائد دست جراح و فراهم آوردن امکان مقیاس‌گذاری حرکات به صورت مطلوب، انجام عمل‌های ظریف جراحی را امکان‌پذیر می‌نماید. همچنین با استفاده از این ربات‌های جراحی می‌توان عمل‌های دشوار جراحی را از راه دور نیز انجام داد که این امر، امکان استفاده از خدمات درمانی پیشرفته در مناطق محروم، دوردست و خطرناک را بدون نیاز به حضور جراح، فراهم می‌کند.

سابقه جراحی رباتیک در دنیا

فناوری جراحی رباتیک یک فناوری نوپا و رو به رشد در عرصه تجهیزات پزشکی محسوب می‌شود که هنوز دوران تکامل خود را طی می‌کند. در نتیجه، علی‌رغم فعالیت‌های تحقیقاتی گسترده‌ای که به ویژه طی دو دهه اخیر انجام شده است، محصولات محدودی به مرحله استفاده بالینی رسیده‌اند. تنها سامانه رباتیک جراحی از راه دور که تاکنون تجاری‌سازی شده و به صورت عملیاتی مورد استفاده قرار گرفته است، ربات داوینچی ساخت ایالات متحده آمریکا است. این سیستم که هم اکنون در بسیاری از اتاق‌های عمل پیشرفته دنیا در حال استفاده است، از مزایایی نظیر افزایش دقت و کیفیت جراحی، قرار دادن جراح در موقعیت راحت کاری، دید سه بعدی و انجام عمل جراحی از راه دور برخوردار است. با این وجود، ربات داوینچی دارای معایبی است که از جمله آن‌ها می‌توان به هزینه بسیار بالا و نیز عدم انتقال حس نیروهای تعاملی بین ربات و بیمار به دستان جراح اشاره کرد؛ به گونه‌ای که جراح هیچ حسی از میزان نیروهای وارد بر بافت نداشته و فقط از طریق تصویر می‌تواند به طور مثال میزان سِفتی یک گره بخیه را تخمین بزند. با این حال، طبق آمار منتشر شده توسط شرکت سازنده ربات داوینچی، تعداد واحدهای نصب شده این سیستم از ۸۹ واحد در سال ۲۰۰۲ به ۱۳۰۸ واحد در سال ۲۰۱۰ رسیده که ۱۹ واحد از آن در کشورهای منطقه خاورمیانه از قبیل عربستان، ترکیه، قطر و پاکستان نصب شده است. در همین راستا، شاخص سهام این شرکت از سال ۲۰۰۲ میلادی ظرف ده سال بیش از یکصد برابر رشد پیدا کرده است. طبق گزارشات، کاربرد ربات داوینچی در انجام عمل‌های جراحی ظریف به سرعت رو به افزایش است؛ به طوری که آمار عمل رباتیک پروستاتکتومی (عملی که در آن تمام یا بخشی از غده پروستات برداشته می‌شود) در کشور امریکا از ۳۰۰ مورد در سال ۲۰۰۱ به ۱۶۰۰۰ مورد در سال ۲۰۰۵ و به ۶۰۰۰۰ مورد در سال ۲۰۰۸ افزایش یافته است. در حال حاضر بیش از ۸۰% اعمال جراحی رادیکال پروستاتکتومی در دنیا به روش رباتیک انجام می‌پذیرد.

لذا با توجه به روند رو به رشد بازار از یکسو و از سویی دیگر هزینه بسیار بالای ربات داوینچی (شامل هزینه اولیه بالغ بر دو میلیون دلار، تعمیر و نگهداری سالانه یکصد هزار دلار و هزینه وسایل مصرفی هر عمل بالغ بر چهار هزار دلار)، ارائه محصولی با هزینه به مراتب کمتر و کارایی مشابه، فرصت بزرگی را برای دستیابی به بازارهای جهانی و به خصوص منطقه، فراهم می‌آورد.

سابقه جراحی رباتیک در ایران

به طور کلی فنّاوری رباتیک با توجه به دانش، توانایی و تجارب موفق محققان کشور در این عرصه و ارتباطات عمیق و گسترده با دانشمندان و متخصصان برجسته ایرانی مقیم خارج از کشور، یکی از زمینه‌های مستعد بروز خلاقیت و نوآوری در کشور محسوب می‌شود. گروه‌های متعددی در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی به تحقیق و پژوهش در این زمینه اشتغال دارند. در این میان، حوزه جراحی رباتیک بر اساس مطالعه‌ای که در سال ۱۳۸۲ به منظور شناسایی زمینه‌های پژوهشی ارزشمند فناوری تجهیزات پزشکی به سفارش وزارت صنایع و معادن انجام شد، به عنوان یکی از حوزه‌های فناوری که از آینده درخشانی برخوردار است و فرصت‌های چشمگیری را برای تولید ثروت مبتنی بر دانش و نفوذ در بازارهای جهانی پیش روی کشور قرار می‌دهد، معرفی شد. در طی سال‌های بعد از آن، پروژه‌های تحقیقاتی متعددی به منظور توسعه فناوری جراحی رباتیک در کشور انجام شد.

نخستین محصول جراحی رباتیک در کشور که به مرحله کاربرد کلینکی رسید، ربات دستیار جراح در جراحی‌های لاپاروسکوپی به نام روبولنز بود که با حمایت سازمان گسترش و نوسازی در مرکز تحقیقات علوم و فنّاوری پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران و با همکاری گروه بیومکانیک دانشگاه صنعتی شریف طراحی و ساخته شد. اولین نمونه این ربات در سال ۱۳۸۵ وارد اطاق عمل شد و طی دو سال در بیش از یکصد عمل جراحی لاپاروسکوپیک کوله سیستکتومی (برداشتن کیسه صفرا) در بیمارستان امام خمینی تهران با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت. نمونه‌های صنعتی این محصول هم اکنون در سه بیمارستان کشور نصب شده و بیش از یک هزار عمل جراحی انسانی را با موفقیت پشت سر گذاشته است. با توجه به اینکه تعداد انواع ربات‌های دستیار جراح در جهان که از قابلیت استفاده در جراحی انسانی برخوردارند، بسیار محدود است، این ربات در کتاب ربات سرجری (Baik 2010) به عنوان یکی از معدود سامانه‌هایی که توانسته است عمل‌های جراحی انسانی را با موفقیت پشت سر بگذارد، معرفی شده است.

پس از پروژه موفق ربات روبولنز، تیم مجری وارد عرصه‌های پیشرفته‌تری از فناوری جراحی رباتیک شد. نخست، طی پروژه‌ای که با حمایت سازمان گسترش و نوسازی در طی سال‌های ۱۳۸۷ تا ۱۳۹۰ انجام شد، طراحی و نمونه‌سازی آزمایشگاهی بازوها و ابزارهای ویژه جراحی رباتیک با عنایت ویژه به نیازهای جراحی ارگان‌های حجیم مورد توجه قرار گرفت. سپس در دی ماه سال ۱۳۹۰، تیم مجری بر اساس تجربیات به دست آمده، پروژه ساخت یک سامانه عملیاتی جراحی رباتیک از راه دور با بازخورد نیرو را با حمایت مرکز همکاری‌های فناوری و نوآوری ریاست جمهوری آغاز کرد که به نام پرآوازه‌ای دانشمند بزرگ تاریخ کشورمان، «سینا» نام‌گذاری شد.

ربات جراحی سینا

سامانه جراحی رباتیک سینا شامل دو بخش اصلی کنسول جراحی از راه دور و ربات‌های جراح مستقر بر بالین بیمار است. ربات جراحی سینا دارای ۱۶ مفصل مجهز به موتور الکتریکی است که قادر است ظریف‌ترین عمل‌های جراحی را انجام دهد. کنسول جراحی شامل مانیتور، دو ربات راهبر و پدال‌های هدایت زیرپایی است که جراح با نشستن در پشت کنسول، تصاویر ارسال شده از ناحیه عمل را مشاهده و ابزارهای جراحی و دوربین تصویربرداری را به صورت از راه دور هدایت می‌کند. از سوی دیگر سه ربات پیرو شامل دو ربات حامل ابزار و یک ربات تصویربردار که در بالین بیمار مستقر شده‌اند، اجرای دستورات جراح را بر عهده دارند. در طی عمل، ربات تصویربردار که به وسیله جراح کنترل می‌شود، تصویر ناحیه عمل را در کنسول جراحی در اختیار جراح قرار می‌دهد و حرکات دستان جراح توسط ربات‌های راهبر دریافت شده و با حذف لرزش‌ها و مقیاس‌گذاری به ربات‌های پیرو انتقال می‌یابند تا با دقت بالا، در ناحیه عمل اجرا شوند. در عین حال نیروهای تعاملی بین ابزار جراحی و بافت‌ها توسط ربات‌های پیرو اندازه‌گیری شده و همزمان از طریق ربات‌های راهبر به دستان جراح بازخورد می‌شوند تا از صدمه به بافت‌های مورد عمل جلوگیری شود. همچنین ربات تصویربردار می‌تواند همانند چشم جراح، ابزار جراحی را تعقیب کند تا تهیه تصویر از ناحیه موردنظر به‌صورت رهگیری هوشمند امکان‌پذیر شود. ارتباط بین ربات‌های پیرو بر بالین بیمار با ربات‌های راهبر در کنسول جراحی از طریق ساختارهای مخابراتی از راه دور نظیر شبکه اینترنت برقرار می‌شود و لذا عمل جراحی می‌تواند در دورترین نقاط کشور یا حتی بر روی یک ناو اقیانوس‌پیما صورت پذیرد.

سامانه جراحی رباتیک سینا پس از طی آزمون‌های فنی و عملکردی، در تست‌های حیوانی مورد ارزیابی قرار گرفت. از جمله عمل‌های بسیار متداول که با استفاده از این سامانه روی گوسفند زنده (در حالت بیهوشی کامل و در اتاق عملی مشابه اتاق عمل انسانی) انجام شده است، عمل جراحی لاپاروسکوپیک کوله سیستکتومی یا همان برداشتن کیسه صفرا از طریق سه شکاف پنج میلی‌متری روی شکم حیوان بوده است. به همین منظور یک اتاق عمل جراحی مدل با کلیه امکانات در مرکز تحقیقات فناوری‌های بیومدیکال و رباتیک طراحی و ساخته شد.

در عمل‌های تست شده، حیوان از طریق ماشین بیهوشی زیر نظر تیم دامپزشکی بیهوش شده و کل عمل از ابتدا تا انتها به صورت رباتیک و از راه دور انجام شده است. پس از جداسازی و خروج کیسه صفرا، ربات‌ها از بالین حیوان کنار رفته و حیوان از حالت بیهوشی خارج شد. پس از پایان فرآیند عمل، حیوان بلافاصله و بدون هیچ مشکلی به مزرعه منتقل شده و به مدت سه ماه در مزرعه نگهداری و رشد یافته است. طبق نظر تیم دامپزشکی، در این مدت حیوان هیچ عارضه‌ی خاصی نداشته و بدون مشکل به زندگی خود در مزرعه ادامه داده است. پس از سه ماه به منظور بررسی محل عمل و روند بهبود، حیوان ذبح شده و محل عمل توسط جراح مورد ارزیابی قرار گرفت و طبق نظر جراح، عمل کاملاً موفقیت‌آمیز گزارش شده است. شکل شماره ۴، محل جراحی را سه ماه پس از عمل به ترتیب از بالا به پایین: روی پوست، زیر پوست و در محل قرارگیری کیسه صفرا روی کبد حیوان نشان می‌دهد. از آنجا که عمل با عبور ابزارهای ۵ میلی‌متری انجام شده، هیچ ضایعه‌ای روی پوست حیوان نداشته و محل جدا شدن کیسه صفرا از روی کبد نیز بسیار تمیز و عاری از هر عارضه‌ای گزارش شده است.

این سامانه هم اکنون به صورت یک سامانه جراحی کاملاً عملیاتی با قابلیت تست حیوانی و انجام کلیه اعمال جراحی لاپاروسکوپی ارائه شده و تست‌های حیوانی را با موفقیت پشت سر گذاشته است.

مزیت‌های رقابتی ربات جراحی سینا

سامانه جراحی رباتیک سینا از یک طراحی منحصر به فرد ملی و مبتنی بر نیازها و ملاحظات بومی برخوردار است که سبب می‌شود در مقایسه با تنها ربات جراحی تجاری دنیا (ربات داوینچی)، از مزیت‌های نسبی متعددی برای کاربردهای بالینی برخوردار باشد. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های ربات جراح سینا، استفاده از ابزارهای متداول جراحی لاپاروسکوپی به جای به‌کارگیری ابزارهای خاص است که کاهش شدید هزینه‌های مصرفی ربات را در طی عمل جراحی به دنبال دارد. به طوری که هزینه متوسط مصرفی ربات سینا در صورت استفاده از ابزارهای دائم مصرف، بسیار ناچیز و در مقایسه با هزینه متوسط ربات داوینچی (حدود ۴۰۰۰ دلار) به مراتب کمتر است.

مزیت دیگر ربات سینا در مقایسه با ربات داوینچی، اندازه‌گیری نیروهای تعاملی بین بافت و ابزار و انتقال آن از طریق ربات‌های راهبر به دست جراح است که سبب ایجاد حس لامسه مصنوعی برای جراح می‌شود. برخورداری از حس لامسه از راه دور امکان می‌دهد که جراح نیروهای وارده بر بافت‌های ناحیه عمل را به دقت کنترل کند و در نتیجه از بروز صدمه و جراحت به بافت‌ها در اثر بارگذاری بیش از حد جلوگیری شود.

سرانجام ربات جراحی سینا به دلیل بهره‌گیری از فناوری‌های ملی، از قیمت به مراتب کمتری نسبت به ربات داوینچی برخوردار است که این امر، امکان بهره‌وری وسیع بیمارستان‌ها از آن را به خصوص در کشورهای در حال توسعه فراهم می‌کند. قیمت پیش‌بینی شده ربات سینا با مشخصات استاندارد بالینی در مرحله تولید صنعتی کمتر از یک سوم قیمت ربات داوینچی است. به همین ترتیب هزینه‌های تعمیر و نگهداری ربات سینا بسیار کمتر از ربات داوینچی است و طراحی آن به گونه‌ای است که هیچ قطعه استهلاکی و نیازمند تعویض مداوم در آن استفاده نشده است.

شایان ذکر است که ربات جراحی داوینچی از جمله فناوری‌های راهبُردی دولت آمریکا محسوب می‌شود که سال‌هاست از ورود آن به کشور عزیزمان جلوگیری شده و به لطف خدا و تلاش متخصصان ایرانی، این فناوری هم‌اکنون با مزایای رقابتی قابل توجه در کشور ساخته شده و اُمید است در خدمت ارتقاء خدمات درمانی جامعه قرار گیرد.