با رشد تکنولوژی و توسعه علم رباتیک، امروزه ربات ها نقش مهمی را در زمینه پزشکی ایفا می‌کنند. از ربات ها می توان در زمینه های جراحی، ربات پرستار و امداد، ربات بیمار، بیومکانیک و نانو رباتیک و … استفاده کرد. علم پزشکی نیز به نوبه خود کمک هایی را در زمینه رفتارشناسی، حرف زدن و ارتباط مغز با ربات به علم رباتیک کرده است.
جراحی رباتیک
از ده سال پیش که برای نخستین بار از ربات‌ها برای انجام اعمال جراحی استفاده شد ربات‌های جراح از داستان‌های علمی و تخیلی گام به دنیای واقعیت‌ها گذاشتند. در اعمال جراحی رباتیک که ربات جراح به طور مستقل انجام یک عمل جراحی را به عهده می‌گیرد، پزشک متخصص جراح از طریق رایانه، کنترل عمل جراحی را در دست می‌گیرد و این در حالی است که بازوهای جراح رباتیک به طور مستقل مسوولیت انجام عمل جراحی را روی فرد بیمار به عهده خواهد داشت.
به این ترتیب از طریق جراحی رباتیک، جراح قادر خواهد بود از راه دور و تنها با استفاده از برقراری ارتباطات با پهنای باند بالا، بیمار را که در گوشه دیگری از دنیاست تحت عمل جراحی قرار دهد. جراحی رباتیک امکانات بیشتری را در اختیار بیماران و جراحان قرار می‌دهد. در جراحی‌های رباتیک بریدگی‌های لازم روی بدن بیمار برای انجام عمل جراحی با دقت بیشتری ایجاد خواهد شد. به عبارت دیگر حرکت بازوهای رباتیک به گونه‌ای است که هیچ گونه لرزشی در آن وجود نداشته و بنابراین برش‌ها در محل دقیق خود ایجاد خواهند شد. این در حالی است که هنگامی که جراحی توسط پـزشـک انجام می‌شود، لرزش دست جراح هنگام ایجاد برش در محل انجام عمل جراحی محدودیت‌هایی را برای پزشک معالج همراه خواهد داشت. علاوه بر این از آنجا که جراحان رباتیک قادر خواهند بود در اعماق بدن انسان نفوذ کنند بنابراین تنها با ایجاد یک برش کوچک می‌توان جراحی را به دقت روی فرد بیمار انجام داده و نیاز به ایجاد برش‌های بزرگ نخواهد بود. در چنین شرایطی بهبودی بیمار پس از انجام عمل جراحی سریعتر خواهد بود. کنسول در نظر گرفته شده به عنوان محل استقرار پزشک معالج به پزشک امکان می‌دهد که بتواند مراحل انجام عمل جراحی را از این طریق تحت کنترل خود بگیرد. این کنسول یک دنیای مجازی از شرایط انجام عمل جراحی برای پزشک فراهم می‌کند تا به این ترتیب پزشک با بزرگنمایی ۲۰ برابر عضوی از بدن بیمار را که تحت عمل جراحی قرار گرفته زیر نظر قرار دهد. ربات جراح اطلاعاتی نظیر انعطاف‌پذیری، فشار و مقاومت بافت در محل جراحی را به کنسول رایانه‌ای ارسال می‌کند و پزشک براساس این اطلاعات چگونگی حرکت این بازوی رباتیک را تعیین می‌کند. ربات جراح نیز از دستورات پزشک که از طریق این کنسول رایانه‌ای ارسال می‌شود، پیروی می‌کند. دست‌ها یا به عبارتی بازوهای این ربات از آزادی عملکرد قابل توجهی برخوردار بوده و قادر است ابزارهای جراحی را که در انجام عمل جراحی از آن ها استفاده می‌شود در دست نگه داشته و جا به جا کند. این بازوهای رباتیک قادرند عمل جراحی را با کارایی بیشتری انجام دهند.
این نوع جراحی در واقع استفاده از ابزاری است که با بهره گیری از بازوهای رباتیک می تواند حرکت دست جراح را بسیار دقیق به درون بدن بیمار منتقل کند و تصاویر هنگام عمل را به صورت واضح و شفاف در اختیار جراح قرار دهد. جراحی رباتیک حتی از راه دور هم قابل اجراست.
در سال ۱۹۹۸ سیستم جراحی رباتیک با نام داوینچی توانست برای اولین بار در جراحی لاپاراسکوپیک مورد تایید سازمان غذا و داروی آمریکا FDA قرار گیرد و دری تازه به روی جراحی رباتیک بگشاید. نمونه پیشرفته‌تری از این ربات هم اکنون در اتاق عمل بیمارستان‌های معروف دنیا در حال استفاده است. از این سیستم برای جراحی در بزرگسالان و کودکان استفاده می‌شود. برای اولین بار عمل جراحی از راه دور با کمک ربات در سپتامبر ۲۰۰۱ انجام گرفت در این عمل جراحی کیسه صفرای زن ۶۸ ساله‌ای بستری در بیمارسـتان CIVIL در شــــــرق فرانسه، توسط تیم جراحــی در نیـویورک برداشته شد. در این عمل جراحی حدود هفت هزار کیلومتر بین تیم جراحی در نیویورک و بیمار بستری شده در بیمارستانی در شرق فرانسه فاصله وجود داشت. پزشک مستقر در نیویورک وسایل جراحی نهاده شده دراتاق عمل توسط ربات را دستکاری می‌کرد. این عمـل بـا کمـک خـط فیبـر نـوری پر سرعت و با اسـتفاده از سیســتم جراحـــی رباتـیک لاپاروسکوپی Zeus به مدت ۵۴ دقیقه به طول انجامید. در این عمل بیمار بعد از یک هفته فعالیت عادی خود را از سر گرفت. ربات به کار گرفته شده آن طور که همه تصور می‌کنند یک دستگاه خودکار نیست بلکه فقط یک تله منیپولیشن یعنی انتقال دهنده حرکت از راه دور و در حقیقت یک ابزار واسطه است.
ابزار مورد استفاده همانند دست انسان حرکت می کند و دارای ۷ درجه آزادی است. سیستم ربات، تصویر سه بعدی در اختیار پزشک قرار می دهد و از ابزاری استفاده می‌شود که ابعاد آن به اندازه یک مداد است و قابلیت ورود به اندام را از یک شکاف یک سانتی متری دارد.
در حال حاضر حدود ۳۰۰ مرکز در دنیا جراحی رباتیک انجام می دهند که تقریبا همه انواع جراحی ها را در بر می گیرند. در سال ۲۰۰۵، حدود ۷۵ هزار عمل جراحی رباتیک انجام شد که هرچند در مقایسه با جراحی های معمولی بسیار کم است ولی تعداد و کیفیت آن روز به روز در حال افزایش است.
نخستین جراحی رباتیک قلب
جراحان در انگلیس موفق به انجام یک عمل جراحی قلب با استفاده از دست یک ربات از طریق کنترل از راه دور شدند. جراحانی که در حال اصلاح عملکرد بای پاس قلب بیماری بودند، از راه دور با استفاده از یک دست رباتیک این عمل را انجام دادند. در این عمل یک لوله باریک از درون عروق برای سوزاندن بافت تخریب شده گذرانده شد. دست ربـاتیـک مـی‌تواند در چنین جراحی پیچیده‌ای دقیق‌تر از دست انسان عمل کند. در این عمل جــراحــی اغـلــب فــرد جـراح بـا استفـاده از یـک پیش‌بند سربی که وی را در برابر اشعه ایکس محافظت می‌کند، چنین عملی را انجام می‌دهد. امـا در جـراحـی اخـیـر دسـت ربـاتـیـک بـه تخت جـراحـی بـسـتـه شـد و جـریان عمل از یک اتاق جداگانه هدایت شد که جراح در آن قرار داشت و با استفاده از یک نمایشگر که تصاویر ایکس ری شده عمل را پخش می‌کرد، نظارت کامل خود را بر نحوه عمل جراحی انجام می‌داد. در این عمل فرد بیمار که از انقباض سریع عروق و ضربان ضـعـیـف قـلـب کـه مـنـجـر بـه نـرسـیـدن خـون بـه بـافـت‌‌هـای حیـاتـی بـدن مـی‌شـد رنج می‌برد با استفـاده از دسـت ربـاتیـک مـورد جـراحـی قـرار گرفت و پس از عمل، روند عمل موفقیت آمیز بود و وی به‌طور کامل معالجه شد.
ایـن روند رباتیک جدید یک گام مهم رو به جـلـو تلقی می‌شود زیرا عمل جراحی مستقیم ممکن است ساعت‌ها به طول انجامد اما استفاده از ربات می‌تواند زمان عمل را نیز کاهش دهد. پزشک در این روش می‌تواند با استفاده از اشعه ایـکـس نـظـارت کـامـلـی بـر رونـد عمل جراحی داشته باشد.
بـا استفـاده از دسـت ربـاتیک حرکات بسیار دقیق و ظریف امکان پذیر می‌شود و می‌توان دقیقا بافت آسیب دیده را ترمیم کرد یا درصورت نیاز از میان برداشت. جراحی رباتیک شامل استفاده از ابزاری است که با بهره‌گیری از بازوهای رباتیک حرکت دست جراح را بسیار دقیق به درون بدن بیمار منتقل می‌کند و تصاویر هنگام عمل را به صورت واضح و شفاف در اختیار جراح قرار می‌دهد.
چیزی که پزشک را قادر به کنترل جراحی می‌کند یک اتصال اینترنتی قوی است که بـرای بـرقـراری ارتباط بین پزشک و وسایل جراحی، مانیتورها و همچنین ارتباط با پزشکان با تجربه مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آنجا که در این روش هم پزشک با جان بیمار سر و کار دارد نمی‌توان با اینترنتی که قطع و وصل می‌شود، اقدام پزشکی را انجام داد. جـراحی از راه دور تنها در زمان دور بودن جراح و بیمار کاربرد ندارد. یکی از بزرگترین مشکلات جراحان لرزش بی‌اختیار دستشان است.
مزایای جراحی رباتیک
کـاهـش دوران طـولانـی نقـاهـت پـس از عمـل جـراحی، کاهش دردهای بعد از جراحی، کاهش زمان لازم برای بستری بیمار در بیمارستان
عدم نیاز به شکستن استخوان جناغ و باز کردن قفسه سینه، بهبود یافتن سریع زخم‌های مربوط به شکاف‌های کوچک ایجاد شده
در دسترس بودن جراحان خبره با قابلیت‌های منحصر به فرد در مکان‌های بیشتر
دقت بیشتر و کاهش زمان عمل خصوصا در جراحی سرطان مثانه
استفاده از ربات ها هنگام جراحی موجب افزایش دقت جراح حین عمل می شود. ربات ها قادرند بدون لرزش و با دقت بالا برش های مورد نظر جراح را ایجاد کنند، از جهتی دیگر استفاده از این ربات ها موجب صرفه جویی در وقت می شود. از مزایای این روش برای بیمار می توان به کاهش دردهای بعد از عمل، اسکار کمتر، خونریزی کمتر و خطر کمتر عفونت و همچنین کوتاهی دوره بستری در بیمارستان و تسریع دوره بهبودی و بازگشت سریعتر به فعالیت روزمره اشاره کرد.
معایب جراحی رباتیک
افزایش فاصله بین پزشک و بیمار کاهش سرعت ارتباط با تجهـیزات و مانیتورها
زمان تاخیر بین وقتی که جراح حرکت چاقو را می بیند تا وقتی که واقعا برش را انجام می‌دهدکمتر از یک پنجم ثانیه افزایش احتمال برش محل اشتباه
در حـال حـاضـر قـابلیـت انجـام عمـل تـوسـط ربـات در مـاکـزیمـم فـاصله حدود ۳۰۰ کیلو متر (در ارتباط با سیم) و ۳۵ کیلومتر (با ارتباط بی سیم)
عدم تمایل بیماران برای تحت عمل قرار گرفتن به دلیل جدید بودن این تکنولوژی
گرانقیمت بودن ربات ها
عدم حضور دستیاری برای پزشک
عدم درک حسی از محیط اطراف بیمار توسط پزشک
دو نمونه پیشرفته از ربات های جراح
مرکز پزشکی دانشگاه مریلند هم اکنون از پیشرفته ترین فناوری رباتیک به نام سیستم جــراحــی داوینچـی Sاستفـاده مـی کنـد کـه از ۳ قسمت اصلی تشکیل شده است: ۱- ربات اصلی کـه درکـنار بیمار قرار می گیرد و ۴ بازو و یک دوربـیـن انـدوسکوپ با قدرت بزرگنمایی بالا دارد که در خدمت دست و چشم جراح هستند. ۲-مـحـلـی بـرای نـشـسـتن و کنترل ربات توسط جراح. ۳- یک رایانه که آنچه دوربین می بیند را به تصاویر سه بعدی تبدیل می کند.
یکی از مزایای این دستگاه این است که جراح در وضعیت نشسته و با راحتی بیشتر جراحی را دنبال می کند. مهندسان دانشگاه دوکا نیز در حال کار روی ربات های جراحی هستند که قادرند به دور از اتاق عمل و با کمک یا بدون کمک انسان کار خود را انجام دهند. از این ربات های مجهز به هــــوش مــصــنــــوعــــی مــــی تــــوان بــــرای درمـــان فضانوردان استفاده کرد. همچنین این ربات ها قادر خواهند بود در میدان های جنگ جابه جا شـونـد و هـر جا سربازی زخمی یافتند، وی را مداوا کنند. ربات آزمایشی گروه دوکا از فناوری سـونـوگـرافی سه بعدی به همراه یک نرم افزار هــوش مـصنـوعـی استفـاده مـی کنـد. ایـن ربـات می‌تواند داخل بافت ارگان ها را مشاهده کند، در حالی که تا کنون فقط ظاهر ارگان هایی که در مـقـابـل دوربـیـن قـرار مـی گـیـرند، قابل مشاهده بودند.
ایـن ربـات دوربـیـنـی دارد کـه قـادر است ۳۰ تـصـویر سه بعدی را در ثانیه به پردازنده رایانه ارســال کـنــد. بــه عـنــوان مـثـال هـنـگـام جـراحـی پـروستات، رایانه با کمک تصاویر جمع آوری شده، تصاویری سه بعدی از پروستات می سازد. سپس این تصاویر را برای ربات و جراح ارسال می کند. پس از پردازش تصاویر رایانه دستورات لازم را بــه مـغـز ربـات مـی فـرستـد. نکتـه حـائـز اهمیت این است که این ربات می تواند جراحی را در یک دهم زمان و با دقت ۱۰ برابر نسبت به انسان جراح به پایان برساند
برای مشاهده کتاب نخستین گام در رباتیک، کلیک کنید.
برای مشاهده کتاب اصول کدنویسی و شبیه سازی با MATLAB برای مهندسی برق و رباتیک، کلیک کنید.
