จากนิยายวิทยาศาสตร์สู่ความเป็นจริง: การเพิ่มขึ้นของการผ่าตัดด้วยหุ่นยนต์

ลองนึกภาพสถานการณ์นี้: คุณกำลังจะได้รับการผ่าตัดที่สำคัญและละเอียดอ่อน คุณกำลังนอนอยู่บนโต๊ะผ่าตัดเพื่อรอการดมยาสลบ ห้องปลอดเชื้อและเงียบสงบ ในอดีต คุณคงคาดหวังว่าจะได้เห็นพยาบาลและศัลยแพทย์จัดเตรียมอุปกรณ์และเครื่องมือสำหรับการผ่าตัด การเคลื่อนไหวของพวกเขาจะวุ่นวายวุ่นวายแต่ได้รับการปฏิบัติอย่างดี แต่วันเหล่านั้นหายไปแล้ว ปัจจุบัน คุณสามารถเห็นเครื่องมือเดียวที่สำคัญ นั่นคือระบบหุ่นยนต์ที่ทันสมัยพร้อมแขนขยายที่พร้อมใช้งาน ศัลยแพทย์ทักทายคุณ อธิบายขั้นตอน และจากนั้นก็ละสายตาจากคุณ เพราะท้ายที่สุดแล้ว ทำไมพวกเขาจึงต้องอยู่ใกล้คุณระหว่างการผ่าตัดนี้?

นี่อาจฟังดูเหมือนมาจากเรื่องราวไซไฟ แต่เป็นการประมาณคร่าว ๆ ว่าปฏิบัติการบางอย่างอาจทำงานอย่างไรในอนาคต นั่นเป็นเพราะว่าการผ่าตัดด้วยหุ่นยนต์นั้นไม่ใช่เรื่องไกลตัว มันมาถึงแล้วและได้สร้างความแตกต่างที่สำคัญในโลกการแพทย์มาระยะหนึ่งแล้ว แต่ขณะนี้ระบบใหม่ๆ กำลังได้รับการพัฒนาเพื่อนำสิ่งต่างๆ ไปสู่ขั้นต่อไป

อดีตของเทคโนโลยีแห่งอนาคต

แม้ว่าหุ่นยนต์ผ่าตัดอาจฟังดูเหมือนเป็นแนวคิดล้ำสมัย แต่จริงๆ แล้วไม่ใช่เลย ในความเป็นจริง เครื่องจักรขั้นสูงเหล่านี้มีอยู่ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งมานานหลายทศวรรษแล้ว

การพัฒนาที่สำคัญครั้งแรกนี้ก็คือโรโบด็อกซึ่งเป็นระบบนำทางด้วยภาพออร์โธพีดิกส์ที่สร้างขึ้นสำหรับการเปลี่ยนข้อสะโพกเทียมในช่วงปลายทศวรรษ 1980 หลังจากนั้นไม่นานนี้โปรบอทได้มีการสร้างหุ่นยนต์ระบบทางเดินปัสสาวะสำหรับการผ่าตัดต่อมลูกหมาก ในเวลาเดียวกัน มีระบบคอมพิวเตอร์ช่วยหลายระบบเกิดขึ้นเพื่อช่วยในการผ่าตัดระบบประสาท แม้ว่าระบบเหล่านี้จะไม่ใช่ "หุ่นยนต์" ในตัว แต่ก็ยังมีส่วนสนับสนุนที่มีคุณค่าต่อเทคโนโลยีที่ก้าวหน้า

แต่ในขณะที่หุ่นยนต์เหล่านี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อช่วยศัลยแพทย์ในห้องปฏิบัติการ หุ่นยนต์อื่นๆ ก็ได้รับการออกแบบเพื่อจุดประสงค์ที่ทะเยอทะยานมากกว่ามาก ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 ในช่วงยุคแห่งการบินอวกาศ ศัลยแพทย์บางคนเริ่มสร้างแนวคิดเกี่ยวกับหุ่นยนต์ที่สามารถทำงานกับคนที่อยู่ห่างออกไปหลายร้อยหรือหลายพันไมล์ ในเวลาเดียวกัน คนอื่นๆ ต้องการระบบที่สามารถให้การผ่าตัดแบบเปิดในสนามรบได้ ในไม่ช้า ก็ได้ตระหนักว่าหุ่นยนต์จะเหมาะสมอย่างยิ่งในการดำเนินการขั้นตอนการผ่าตัดผ่านกล้อง(การผ่าตัดรูกุญแจ) และสามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของศัลยแพทย์ด้วยการมองเห็นสามมิติ ความคล่องตัวที่ดีขึ้น และที่สำคัญที่สุดคืออาการสั่นของมือลดลง

นี่เป็นจุดกำเนิดของการผ่าตัดทางไกล และในทศวรรษต่อๆ มา NASA และกองทัพสหรัฐฯ ได้ศึกษาวิธีสร้างเครื่องจักรที่สามารถทำงานกับบุคคลจากระยะไกลได้

เช่นเดียวกับเทคโนโลยีใหม่ส่วนใหญ่ ไม่นานก่อนที่แนวคิดนี้จะถูกส่งเข้าสู่โลกพลเรือน ในเดือนกันยายน2544โลกได้เห็นการผ่าตัดข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกครั้งแรกที่ทีมศัลยแพทย์ในนิวยอร์กทำการผ่าตัดผู้ป่วยในฝรั่งเศส นี่เป็นการพัฒนาที่สำคัญสำหรับเทคโนโลยีประเภทนี้ แต่ข่าวความสำเร็จของเทคโนโลยีนี้ก็ถูกลดทอนลงจากเหตุการณ์ที่โชคร้ายในวันที่ 9/11

ปัจจุบันหุ่นยนต์เป็นส่วนหนึ่งของโรงพยาบาลทั่วโลกที่มีชื่อเสียงระบบดาวินชีเป็นอันที่ใช้บ่อยที่สุด จากข้อมูลของ Intuitive Surgical ผู้ผลิต หุ่นยนต์ผ่าตัดนี้ถูกนำมาใช้ในการผ่าตัดที่มีการบุกรุกน้อยที่สุดมากกว่า 10 ล้านครั้ง นับตั้งแต่ถูกสร้างขึ้นเมื่อ 21 ปีที่แล้ว

ระบบที่จัดตั้งขึ้นเหล่านี้ได้เปลี่ยนแปลงขั้นตอนการผ่าตัดหลายอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการส่องกล้อง พวกเขาทำให้ขั้นตอนที่ซับซ้อนปลอดภัยและรวดเร็วยิ่งขึ้นสำหรับผู้ป่วย ช่วยให้ผู้ป่วยฟื้นตัวเร็วขึ้น แต่มีหุ่นยนต์ผ่าตัดรุ่นใหม่อยู่บนขอบฟ้าที่จะทำงานโดยอัตโนมัติในขั้นตอนการผ่าตัดที่ละเอียดอ่อนที่สุดบางขั้นตอนในระดับที่แตกต่างกัน

หุ่นยนต์ผ่าตัดอัตโนมัติ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีความก้าวหน้าที่สำคัญเกิดขึ้นได้จากการบูรณาการปัญญาประดิษฐ์ (AI) และการเรียนรู้ของเครื่องจักรในด้านต่างๆ อย่างก้าวหน้า นี่อาจจะเห็นได้ชัดเจนที่สุดในขอบเขตของ- นี่เป็นพื้นที่กว้างๆ แต่โดยพื้นฐานแล้วครอบคลุมถึงการพัฒนาเทคโนโลยีที่ช่วยให้ยานพาหนะรับรู้สภาพและอุปสรรครอบๆ ตัว และตอบสนองต่อสิ่งเหล่านั้นแบบเรียลไทม์ ซึ่งบางครั้งไม่มีการแทรกแซงของมนุษย์

ปัจจุบัน วิศวกรและวงการแพทย์กำลังพยายามเรียนรู้จากเทคโนโลยีเหล่านี้ และรวมเทคโนโลยีเหล่านี้เข้ากับห้องผ่าตัด

“ความสนใจของเราในหุ่นยนต์ผ่าตัดอัตโนมัติเกิดจากการสังเกตความแม่นยำของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและความก้าวหน้าในการขับขี่อัตโนมัติ”,ดร.เจียเหว่ย เกอนักศึกษาปริญญาเอกจาก Whiting School of Engineering ของมหาวิทยาลัย Johns Hopkins อธิบายกับ IFLScience เขาอธิบายว่าความก้าวหน้าเหล่านี้ "ตรงกันข้ามกับระดับความเป็นอิสระที่จำกัดในหุ่นยนต์ผ่าตัด โดยเฉพาะในเนื้อเยื่ออ่อน"

เราออกแบบแผนการผ่าตัดอัตโนมัติของเราเพื่อจำลองกระบวนการตัดสินใจของศัลยแพทย์มนุษย์อย่างใกล้ชิด เรียนรู้และปรับใช้จากการสังเกต และกำหนดไว้ล่วงหน้าเป็นขั้นตอนการทำงานทีละขั้นตอน

ดร.เจียเหว่ย เกอ

“เรายังสังเกตเห็นอัตราภาวะแทรกซ้อนที่สูงของขั้นตอนการผ่าตัดในปัจจุบัน แม้ว่าจะมีความยากลำบาก แต่เราตระหนักถึงศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงของการผ่าตัดอัตโนมัติในการยกระดับผลลัพธ์ด้านการดูแลสุขภาพ และดำเนินการวิจัยที่ท้าทายแต่แปลกใหม่นี้”

Ge พร้อมด้วยหัวหน้างานของเขา Dr Axel Krieger ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกล และเพื่อนร่วมงานคนอื่นๆ ได้ร่วมมือกับทีมทางคลินิกเพื่อระบุแนวคิดโครงการที่ตอบสนองความต้องการทางคลินิกที่แท้จริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขาพยายามที่จะสร้างหุ่นยนต์ที่สามารถดำเนินการขั้นตอนการผ่าตัดที่ท้าทายที่สุดได้ ประเภทของการผ่าตัดที่ซับซ้อนซึ่งต้องใช้เวลาหลายชั่วโมงในการมีสมาธิทั้งกายและใจ และอาจส่งผลให้เกิดความเหนื่อยหน่ายและเหนื่อยล้าได้

ใน2022ทีมงานได้ใช้(STAR) ซึ่งดำเนินการขั้นตอนการส่องกล้องอัตโนมัติเต็มรูปแบบครั้งแรกในโลก โดยเชื่อมต่อปลายทั้งสองด้านของลำไส้หมูเข้าด้วยกัน ขั้นตอนนี้ทำซ้ำสี่ครั้งในสุกรสี่ตัวที่อยู่ภายใต้การดมยาสลบ ทีมงานแย้งว่าหุ่นยนต์ตัวนี้ทำงานได้ดีเกินกว่าที่ศัลยแพทย์มนุษย์จะมีได้

จากนั้นเมื่อต้นปีนี้ ทีมเดิมได้ทดสอบอุปกรณ์ใหม่(ASTR) ซึ่งสามารถกำจัดเนื้องอกได้อย่างแม่นยำเกินกว่าศัลยแพทย์ที่ยังมีชีวิตอยู่ ขั้นตอนนี้มักทำแต่อาจทำได้ยากมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเนื้องอกอยู่ในบริเวณที่ละเอียดอ่อน เช่น บนลิ้น ศัลยแพทย์ที่ทำการผ่าตัดลิ้นจะต้องแน่ใจว่าได้เอาเนื้องอกและเซลล์มะเร็งในเนื้อออก ขณะเดียวกันก็จำกัดความเสียหายโดยรวมต่ออวัยวะด้วย

ความเป็นอิสระนี้มีความเป็นอิสระเพียงใด?

จนถึงตอนนี้การพัฒนาเหล่านี้กำลังแสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่หุ่นยนต์อัตโนมัติสามารถมีได้ในการผ่าตัด แต่เราหมายถึงอะไรโดยคำว่า "ความเป็นอิสระ" ในบริบทนี้ เช่น ถ้าเรากลับมาใช้ยานยนต์ไร้คนขับ เราก็จะรู้ว่าคำว่า “เอกราช” เป็นคำกว้างๆ ที่สามารถนำไปใช้กับระบบต่างๆ ได้ตั้งแต่รูปแบบการควบคุมแบบช่วยคนขับไปจนถึงระบบที่ไม่จำเป็นต้องใช้มนุษย์เลยในการตัดสินใจใดๆ กระบวนการทำ แล้วสิ่งนี้เปรียบเทียบกับหุ่นยนต์ผ่าตัดได้อย่างไร?

“ในงานปัจจุบันของเรากับ STAR และ ASTR นั้น AI ช่วยในการวิเคราะห์ภาพทางการแพทย์ ปรับปรุงการแปลเป้าหมายการผ่าตัดให้เหนือกว่าเทคนิคการมองเห็นด้วยคอมพิวเตอร์ทั่วไป” Ge อธิบาย “เราออกแบบแผนการผ่าตัดอัตโนมัติของเราเพื่อจำลองกระบวนการตัดสินใจของศัลยแพทย์มนุษย์อย่างใกล้ชิด เรียนรู้และปรับใช้จากการสังเกต และกำหนดไว้ล่วงหน้าเป็นขั้นตอนการทำงานทีละขั้นตอน”

ที่สำคัญ การใช้ AI ภายในระบบที่มีอยู่เหล่านี้ไม่ได้ทำงานอย่างเป็นอิสระ และไม่ได้เปลี่ยนแปลงแผนขั้นตอนหรือวิธีดำเนินการ

“บทบาทของ [I] คือการสนับสนุน ไม่ใช่คำสั่ง” Ge กล่าวเสริม “ความเป็นอิสระในบริบทนี้หมายความว่าระบบทำงานภายใต้พารามิเตอร์ที่เข้มงวด อยู่ภายใต้การดูแลของศัลยแพทย์ผู้มีประสบการณ์เสมอซึ่งสามารถหยุดการผ่าตัดได้ทันทีและเข้าควบคุมด้วยตนเองหากจำเป็น”

นี่เป็นหนึ่งในวิธีที่หุ่นยนต์ผ่าตัดอัตโนมัติแตกต่างจากยานยนต์ไร้คนขับ แม้ว่าทั้งสองสาขาจะต้องมีการควบคุมและการจัดการ แต่สาขาแรกต้องเผชิญกับความท้าทายที่มากกว่า เนื่องจากการทบทวนกฎระเบียบที่เข้มงวดจากหน่วยงานต่างๆ เช่น สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา ตลอดจนความต้องการสัตว์และมนุษย์ในระยะยาวที่กว้างขวาง การทดลอง

ผลที่ตามมาคือ การใช้งานระบบเหล่านี้ในวงกว้างยังคงเป็นโอกาสที่ห่างไกล แม้ว่าจะมีคำสัญญาที่แสดงไว้ในตัวอย่างเช่น STAR และ ASTR ก็ตาม แต่พวกเขายังคงมา

“อนาคตของเทคโนโลยีการผ่าตัดอัตโนมัติมีแนวโน้มที่จะเป็นไปตามวิถีที่คล้ายกับการขับขี่อัตโนมัติ” Ge อธิบาย “ด้วยการปรับใช้อย่างค่อยเป็นค่อยไปจากงานที่เรียบง่ายไปสู่งานที่ซับซ้อนมากขึ้น”

“ในขั้นต้น หุ่นยนต์อาจช่วยเหลือในส่วนเฉพาะของขั้นตอนการผ่าตัด ก่อนที่จะดำเนินการขั้นตอนทั้งหมดในที่สุด เมื่อเทคโนโลยีนี้พร้อมใช้งานในโรงพยาบาล ผู้ป่วยจะได้รับประโยชน์จากการผ่าตัดที่แม่นยำสม่ำเสมอ ปราศจากอิทธิพลของประสิทธิภาพของศัลยแพทย์แต่ละคนหรือความเหนื่อยล้า ศัลยแพทย์จะได้รับภาระน้อยลง ช่วยให้มุ่งเน้นไปที่การดูแลที่สำคัญได้ดีขึ้น ส่งผลให้ผลลัพธ์การผ่าตัดและการส่งมอบการดูแลสุขภาพดีขึ้นในที่สุด”

ดังนั้น แม้ว่าความเป็นจริงของการผ่าตัดอัตโนมัติเต็มรูปแบบยังมาไม่ถึง แต่ดูเหมือนว่าหุ่นยนต์กำลังทำให้การผ่าตัดมีประสิทธิภาพ ประสิทธิผล และปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับทั้งศัลยแพทย์และผู้ป่วย