پژوهشگران دانشگاه فناوری نانیانگ سنگاپور (NTU Singapore) موفق به توسعه یک ربات جراحی فوقالعاده کوچک شدهاند که تنها به اندازه یک دانه است؛ اما میتواند پنج عملکرد مختلف جراحی را تنها در کمتر از یک ثانیه تغییر دهد. این فناوری جدید میتواند آینده جراحیهای کمتهاجمی را متحول کند و انجام بسیاری از درمانهای پیچیده را با درد کمتر، دقت بیشتر و برشهای کوچکتر ممکن سازد.
این ربات کوچک فقط ۴.۴ میلیمتر طول دارد و بهصورت بیسیم و با میدانهای مغناطیسی ضعیف کنترل میشود. برخلاف بسیاری از رباتهای مینیاتوری فعلی که فقط یک یا دو وظیفه محدود انجام میدهند، این دستگاه میتواند حرکت کند، بافت را برش دهد، دارو آزاد کند، نمونهبرداری انجام دهد و حتی گرمای موضعی تولید کند. نکته مهم اینجاست که همه این قابلیتها در یک ربات جراحی بسیار کوچک ترکیب شدهاند.
چگونه این ربات جراحی کوچک کار میکند؟
تیم تحقیقاتی به رهبری «پروفسور لوم گو ژان» برای ساخت این ربات از مواد نرم سیلیکونی مانند PDMS و Ecoflex استفاده کردهاند؛ موادی که در رباتیک نرم به دلیل انعطافپذیری بالا کاربرد گستردهای دارند. این مواد با ذرات مغناطیسی میکروسکوپی ترکیب شدهاند تا بخشهای مختلف ربات بتوانند به شکل متفاوتی به میدان مغناطیسی واکنش نشان دهند.
در مرکز این ربات، یک ماژول مغناطیسی ویژه قرار دارد که میتواند دوباره مغناطیسی یا خنثی شود و جهت میدان مغناطیسی آن تغییر کند. هر جهت جدید، عملکرد متفاوتی را فعال میکند. به این ترتیب، پزشکان میتوانند تنها با تغییر میدان مغناطیسی، ابزار جراحی ربات را عوض کنند؛ بدون آنکه نیازی به خارج کردن دستگاه از بدن باشد.
یکی از چالشهای بزرگ رباتهای مینیاتوری این است که معمولاً تمام بخشهای آنها همزمان به میدان مغناطیسی واکنش نشان میدهند و کنترل دقیق حرکات دشوار میشود؛ اما پژوهشگران NTU موفق شدهاند بخشهای مختلف ربات را طوری طراحی کنند که فقط قسمت موردنظر فعال شود و سایر قسمتها ثابت بمانند. این ویژگی دقت عملکرد ربات را به شکل قابلتوجهی افزایش داده است.
قابلیت حرکتی پیشرفته در فضاهای پیچیده بدن
اکثر رباتهای جراحی مینیاتوری فقط پنج درجه آزادی حرکتی دارند؛ یعنی میتوانند در سه محور حرکت و در دو جهت چرخش انجام دهند؛ اما این ربات جدید یک حرکت اضافی به نام «Rolling» یا چرخش حول محور خود نیز دارد که آن را به رباتی با شش درجه آزادی تبدیل کرده است. این ویژگی به دستگاه اجازه میدهد در محیطهای باریک، نرم و نامنظم داخل بدن حرکت دقیقتری داشته باشد.
پژوهشگران میگویند این قابلیت میتواند در جراحیهای مغز، رگهای خونی، دستگاه گوارش و حتی برخی درمانهای سرطان بسیار کاربردی باشد؛ زیرا پزشکان میتوانند بدون ایجاد برشهای بزرگ، ابزار را به نواحی دشوار بدن هدایت کنند.
آزمایش موفق روی بافتهای واقعی
محققان برای بررسی عملکرد این ربات جراحی، آزمایشهایی روی مدلهای شبیهسازیشده بافت نرم و همچنین بافت واقعی مانند جگر مرغ انجام دادند. نتایج نشان داد ربات جراحی توانسته با موفقیت بافت را برش دهد، ذرات شبیهساز دارو را آزاد کند، نمونههای بافتی جمعآوری کند و گرمای موضعی تولید کند.
ویژگی تولید گرما یکی از بخشهای مهم این پروژه است. در این روش، میدان مغناطیسی متناوب باعث گرم شدن ذرات مغناطیسی داخل ربات جراحی میشود؛ فناوریای که میتواند در آینده برای درمان سرطان از طریق «هایپرترمی مغناطیسی» مورد استفاده قرار گیرد. در این روش، سلولهای سرطانی با گرمای کنترلشده هدف قرار میگیرند.
آیا این ربات جراح برای بدن انسان ایمن است؟
دانشمندان همچنین میزان ایمنی مواد استفادهشده در این ربات را بررسی کردند. در آزمایشهای انجامشده روی سلولهای پوستی انسان، بیش از ۹۹ درصد سلولها پس از تماس با مواد ربات زنده ماندند؛ موضوعی که نشان میدهد این مواد در شرایط آزمایشگاهی تا حد زیادی غیرسمی هستند.
البته این فناوری هنوز در مراحل تحقیقاتی قرار دارد و تا استفاده گسترده در بیمارستانها فاصله دارد. پژوهشگران اکنون در حال کار روی ترکیب این ربات با فناوریهای تصویربرداری و سیستمهای هدایت پیشرفته هستند تا بتوانند آن را در محیط واقعی بدن انسان کنترل کنند.
آینده جراحی با رباتهای جراحی مینیاتوری
کارشناسان معتقدند این نوع رباتها میتوانند نسل آینده جراحیهای پزشکی را شکل دهند. دستگاههایی که بدون نیاز به جراحی باز، وارد بدن میشوند، درون اندامها حرکت میکنند و درمان را با دقت بالا انجام میدهند. برخی پزشکان حتی پیشبینی میکنند در آینده بسیاری از جراحیهای پیچیده با کمک چنین رباتهایی انجام شود.
اگر این فناوری در آزمایشهای انسانی موفق عمل کند، شاید در آینده نزدیک شاهد جراحانی باشیم که به جای ابزارهای بزرگ جراحی، از رباتهایی کوچکتر از یک دانه برای درمان بیماریها استفاده میکنند.
