Хірургічні операції «на видаленці»: чи можливо це?

Роботичні руки і системи відео-візуалізації вже сьогодні дозволяють хірургам проводити операції пацієнтам, які перебувають за сотні кілометрів. Розробники «аватарів» для цілющих рук лікарів розповіли, в чому недоліки відео-візуалізації дистанційної процедури, і які технології покликані з ними боротися.

Зі світанком ери робототехніки віддалена робота хірургів плавно покинула розділ «наукова фантастика» і міцно влаштувалася на полиці з сучасними технологіями. Людиноподібні роботи-аватари поки не висять у шафках сільських поліклінік, готові в будь-який момент стати «одягом» для навичок і знань столичних лікарів. Однак руки хірургів вже можуть «подорожувати» світом і здійснювати складні операції без фактичної присутності фахівця в операційній.

Пальці роботизованої руки, щоб видалити пухлину або зшити пошкоджені тканини тіла, повторюють рухи руки хірурга. Посередником між механічним і живим фахівцями є маніпулятор, на який лікар кладе руку і здійснює потрібні дії. «Очима» доктора у віддаленій операційній є камера, що транслює картинку на екран у місці, де знаходиться цілитель.

Зображення, отримане за допомогою механічного «зору», часто навіть краще того, що побачив би хірург на власні очі. Можна збільшити потрібні області і не упустити найдрібніші деталі. Але є і мінуси. Серед них - обмеження серед ракурсів. До того ж, картинка йде із затримкою, адже швидкість передачі сигналу обмежена швидкістю світла - величиною хоч і величезною, але все ж кінцевою. Долі секунди можуть зіграти роль у моменти, коли лікарю потрібно швидко прийняти рішення і настільки ж швидко зробити потрібну дію.

Кількість камер в операційній мінімізує проблеми з ракурсами, а досвід хірурга в прийнятті блискавичних рішень врятує в критичні моменти. Але, також як відеозвонок не замінить реальних обіймів, роботизована рука у віддаленій операційній не забезпечить лікарю тактильних відчуттів від дотиків до тіла пацієнта. Або забезпечить?

У дотику є три стадії, про які ми, можливо, ніколи і не думали: зближення з об'єктом, перший контакт і взаємодія. Візуалізація допомагає контролювати першу і третю стадії, а ось з другої не все так просто. Якщо немає можливості помацати щось кінчиками пальців, де зосереджена величезна кількість нервових закінчень, є ризик занадто сильно стиснути об'єкт при першому контакті. Сумнівна перспектива, якщо мова йде про стегнову артерію улюбленого дядечка.

Команда вчених з Техаського університету запропонувала свій спосіб імітації дотиків. Щоб «відчути» тіло пацієнта, хірургу доведеться випробувати безліч ударів струмом. На щастя, ударами їх можна назвати з натяжкою. Технологія Telerobotics об'єднує оптичні датчики на роботизованій руці з джерелами м'яких електричних імпульсів на маніпуляторі оператора. Стаття про дослідження була нещодавно опублікована в журналі Scientific Reports. Масив камер на внутрішньому боці пальців робота постійно вимірює відстань до об'єкта. У міру зближення частота електричних імпульсів, що б'ють по пальцях лікаря, наростає. Відчутні пульсації дозволяють хірургу регулювати швидкість зближення і силу захоплення об'єкта. У момент захоплення пульсації плавно перетворюються на «жужжання», подаючи сигнал про те, що взаємодія почалася.

В експериментах 11 здорових людей відчували ефективність розробки. Спочатку дотик до об'єкта виконували без системи контролю зближення і сили захоплення. Коли механізм включили, зусилля першого контакту вдалося знизити на 60-70%. Розробники впевнені, що завдяки електричним струмам, що «пробігають» між пацієнтом і хірургом через механічні посередники, лікарі інтуїтивно зможуть відчувати близькість до частин тіла пацієнта, що дозволить їм краще зосередитися на операції, а не переживати за можливі пошкодження.