ساخت یک ربات با قابلیت افزایش سرعت و دقت جراحی‌های آندوسکوپی

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، طرح ربات آندوسکوپی که اجرای آن با همکاری محققان داشگاه مریلند و موسسه تحقیقاتی شیخ زاید در آمریکا صورت گرفت، از حدود دو سال قبل در قالب طرح تحقیقاتی مجتبی کریمی دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی امیرکبیر تعریف شده و اکنون در مرحله ثبت اختراع بین المللی است.

این ربات در پنجمین مسابقات بین المللی رباتیک جام امیرکبیر که هفته گذشته به میزبانی دانشگاه امیرکبیر برگزار شد، مقام اول لیگ ربات‌های پزشکی را به دست آورد.

مجتبی کریمی در مورد جزییات طراحی و ساخت ربات آندوسکوپی توضیح داد: این طرح تحقیقاتی با عنوان طراحی و ساخت ربات با ۲ درجه آزادی و با قابلیت تصویربرداری استریو به صورت بی سیم برای جراحی‌های لاپراسکوپی انجام گرفته است.

وی افزود: در جراحی‌های مرسوم لاپراسکوپی، سه سوراخ در بدن بیمار ایجاد می‌شود که دوربین را از طریق یکی از این منافذ و ابزار جراحی را از طریق دو منفذ دیگر وارد حفره شکمی بیمار می‌کنند اما با استفاده از ربات آندوسکوپی، یک سوراخ کمتر در شکم بیمار ایجاد خواهد شد زیرا دوربین از طریق یک سوراخ وارد شکم بیمار می شود و با یک مغناطیس از بیرون بدن و سطح پوست بیمار، دوربین را داخل شکم نگه می‌داریم و نیازی به سیم‌های رابط برای نگه داشتن دوربین نیست.

این محقق جوان به برخی مشکلات رایج پزشکان جراح هنگام عمل لاپراسکوپی اشاره کرد و گفت: در حین عمل جراحی، پزشک به طور طبیعی قادر به دیدن داخل شکم بیمار نیست و تصاویر را از طریق مانیتور و عینک مخصوص که به دوربین اتصال دارد، دریافت می‌کند و از آنجا که دوربین روی پوست نگه داشته می شود، شوک‌ها و لرزش‌هایی که در بدن ایجاد می‌شود، روی تصاویر تاثیر می‌گذارد و تصویرهای لرزان به چشم پزشک ارسال می شود که تمرکز وی را به هم می‌زند.

وی افزود: در ربات ابداعی و به منظور پایدارسازی تصاویر، الگوریتم‌های جدیدی طراحی و پیاده سازی شده که با ترکیب آنها با داده‌های سنسورهای شتاب سنج و سرعت زاویه ای (ژیروسکوپ) موفق شدیم تصویر را به صورت ثابت درآوریم که این کار‍، ضمن جلوگیری از عصبی شدن و از بین رفتن تمرکز جراح، دقت و سرعت انجام عمل جراحی را نیز افزایش می دهد.

کریمی در تشریح دیگر مزایای این ربات آندوسکوپی گفت: ربات ما به دلیل داشتن۲ درجه آزادی، قابلیت حرکت به صورت عمودی و افقی را دارا است و جراح می تواند زاویه دید خود را به راحتی تغییر دهد و هر منطقه از عمل جراحی را که مدنظر دارد، به خوبی مشاهده کند.

وی تصریح کرد: در دوربین‌های معمولی، تصاویر تک بعدی تهیه می شود که امکان تشخیص عمق و فاصله دقیق وجود ندارد یا به دشواری صورت می گیرد اما در ربات آندوسکوپی، به دلیل استفاده از دو دوربین همزمان، دید استریو ایجاد می‌شود و جراح می‌تواند در داخل شکم، عمق و فاصله‌ها را به راحتی و با دقت بالا تشخیص دهد و این کار از خطاهای پزشکی می‌کاهد.

محقق طرح ربات آندوسکوپی، مجهز بودن به سیستم شارژ وایرلس (بدون سیم) را یکی از مزایای این ربات ذکر کرد و گفت: ربات با استفاده از باتری داخلی تا ۳۶ دقیقه کار می کند و در جراحی های طولانی مدت هم می توان با استفاده از ابزاری که برای شارژ طراحی کردیم از فاصله ۵ سانتیمتری و به صورت بی سیم، ربات را شارژ کرد و به این ترتیب، نگرانی از اتمام باتری در حین عمل جراحی وجود نخواهد داشت.

وی یادآور شد: از آنجا که داخل شکم بیمار کاملا تاریک است و پزشکان هنگام عمل جراحی نیاز به روشنایی دارند و روشنایی باید به تناسب مناطق مختلف حفره شکمی تغییر کند، یک سیستم اتوماتیک کنترل روشنایی با LED های High Power با سنسورهای تشخیص شدت نور برای ربات طراحی کردیم که نور تصاویر ارسالی را اندازه گیری کرده و شدت روشنایی را بر اساس آن تنظیم می‌کند بنابراین روشنایی داخل حفره شکمی هر لحظه به صورت خودکار کنترل می‌شود تا نور آنقدر زیاد نباشد که چشم جراح را اذیت کند و نه آنقدر کم باشد که جراح نتواند وضعیت حفره شکمی را مشاهده کند.

به گفته کریمی، نمونه آزمایشگاهی ربات آندوسکوپی تمام مراحل آزمایشی را با موفقیت پشت سرگذاشته و برای بکارگیری در اتاق عمل جراحی، باید مواد سازنده آن به مواد سازگار با اندام‌های داخلی بدن تغییر پیدا کند که اقداماتی به همین منظور در دست انجام است.

سعید شیری استاد رباتیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر و محسن بهرامی استاد مکانیک دانشگاه امیرکبیر، راهنمایی پروژه طراحی و ساخت ربات آندوسکوپی را برعهده داشتند.

سروش صادق نژاد سرپرست آزمایشگاه ربات های پزشکی و توانبخشی دانشگاه امیرکبیر و همچنین رضا منفردی که فارغ التحصیل دکتری دانشگاه امیرکبیر است و اکنون در موسسه تحقیقاتی شیخ زاید در آمریکا فعالیت دارد، به عنوان استاد مشاور در این طرح تحقیقاتی مشارکت داشته اند و بیمارستان مهر نیز در تهیه اطلاعات پزشکی تخصصی به مجریان این طرح رباتیک یاری رسانده است.