कैसे काम करेगी रोबोटिक सर्जरी

जिस तरह कंप्यूटर ने २०वीं सदी के उत्तरार्ध में क्रांति ला दी, उसी तरह रोबोटिक्स के क्षेत्र में भी उतनी ही क्षमता है कि हम २१वीं सदी में कैसे रहते हैं। हम पहले ही देख चुके हैं कि कैसे रोबोट ने असेंबली लाइन को सुव्यवस्थित और तेज करके कारों और अन्य उपभोक्ता वस्तुओं के निर्माण को बदल दिया है । हमारे पास रोबोटिक लॉन मोवर और रोबोटिक पालतू जानवर भी हैं। और रोबोट ने हमें उन स्थानों को देखने में सक्षम बनाया है, जहां मनुष्य अभी तक नहीं जा पाए हैं, जैसे कि अन्य ग्रह और समुद्र की गहराई।

आने वाले दशकों में हम आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस वाले रोबोट देख सकते हैं। कुछ, होंडा के ASIMO रोबोट की तरह, मानव रूप से मिलते जुलते होंगे। वे अंततः आत्म-जागरूक और जागरूक हो सकते हैं, और कुछ भी करने में सक्षम हो सकते हैं जो एक इंसान कर सकता है। जब हम इंसानों के कार्यों को करने वाले रोबोट के बारे में बात करते हैं, तो हम अक्सर भविष्य के बारे में बात करते हैं, लेकिन रोबोटिक सर्जरी पहले से ही एक वास्तविकता है। दुनिया भर के डॉक्टर मरीजों पर सर्जिकल प्रक्रिया करने के लिए परिष्कृत रोबोट का उपयोग कर रहे हैं।

सभी सर्जिकल रोबोट समान नहीं होते हैं। रोबोटिक सर्जरी सिस्टम के तीन अलग-अलग प्रकार हैं: पर्यवेक्षी-नियंत्रित सिस्टम , टेलीसर्जिकल सिस्टम और साझा-नियंत्रण सिस्टम । प्रत्येक प्रणाली के बीच मुख्य अंतर यह है कि शल्य प्रक्रिया करते समय मानव सर्जन को कितना शामिल होना चाहिए। स्पेक्ट्रम के एक छोर पर, रोबोट एक सर्जन के सीधे हस्तक्षेप के बिना सर्जिकल तकनीक का प्रदर्शन करते हैं। दूसरी तरफ डॉक्टर रोबोट की मदद से सर्जरी करते हैं, लेकिन ज्यादातर काम डॉक्टर ही कर रहे हैं [स्रोत: ब्राउन यूनिवर्सिटी ]।

जबकि रोबोटिक सर्जरी सिस्टम अभी भी अपेक्षाकृत असामान्य हैं, दुनिया भर के कई अस्पतालों ने रोबोटिक सर्जिकल सिस्टम खरीदे हैं। इन प्रणालियों में सर्जरी की सुरक्षा और प्रभावशीलता में सुधार करने की क्षमता है। लेकिन सिस्टम में कुछ कमियां भी हैं। यह अभी भी अपेक्षाकृत युवा विज्ञान है और यह बहुत महंगा है। कुछ अस्पताल तकनीक को अपनाने से पीछे हट सकते हैं।

एक अस्पताल रोबोटिक सर्जरी प्रणाली को पहले स्थान पर क्यों मानेगा? अगले भाग में जानें।

माननीय निर्वहन

रोबोटिक सर्जरी में कई प्रगति के लिए सेना जिम्मेदार है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सैन्य अधिकारियों को उम्मीद थी कि रोबोटिक सर्जरी डॉक्टरों को खुद को खतरे में डाले बिना लड़ाकू क्षेत्रों की अग्रिम पंक्ति में मरीजों की मदद करने का एक तरीका प्रदान करेगी। अब तक, विलंबता के मुद्दे लंबी दूरी की टेलीसर्जरी को कठिन बनाते हैं, लेकिन सिविलियन डॉक्टरों ने तकनीक का अच्छा उपयोग किया है।

अंतर्वस्तु

1. रोबोटिक सर्जरी के फायदे
2. पर्यवेक्षी नियंत्रित रोबोटिक सर्जरी सिस्टम
3. दा विंची सर्जिकल सिस्टम
4. साझा नियंत्रण रोबोटिक सर्जरी सिस्टम

आज के ऑपरेटिंग रूम में, आपको दो या तीन सर्जन, एक एनेस्थेसियोलॉजिस्ट और कई नर्सें मिलेंगी, जिनकी जरूरत सबसे सरल सर्जरी के लिए भी होती है। अधिकांश सर्जरी के लिए कमरे में लगभग एक दर्जन लोगों की आवश्यकता होती है। सभी स्वचालन के साथ, सर्जिकल रोबोट अंततः कुछ कर्मियों की आवश्यकता को समाप्त कर देंगे। भविष्य में एक झलक लेते हुए, सर्जरी के लिए केवल एक सर्जन, एक एनेस्थेसियोलॉजिस्ट और एक या दो नर्सों की आवश्यकता हो सकती है। इस लगभग खाली ऑपरेटिंग कमरे में, डॉक्टर सर्जिकल रोबोट का उपयोग करके कंप्यूटर कंसोल पर या तो ऑपरेटिंग रूम के अंदर या बाहर बैठता है, जिसे पूरा करने के लिए लोगों की भीड़ लगती थी।

दूर से ऑपरेशन करने के लिए कंप्यूटर कंसोल का उपयोग टेलीसर्जरी के विचार को खोलता है , जिसमें रोगी से मीलों दूर नाजुक सर्जरी करने वाला डॉक्टर शामिल होगा। यदि डॉक्टर को सर्जरी करने के लिए रोगी के ऊपर खड़े होने की आवश्यकता नहीं है, और रोगी से कुछ ही फीट की दूरी पर एक कंप्यूटर स्टेशन से रोबोटिक हथियारों को नियंत्रित कर सकता है, तो अगला कदम उन स्थानों से सर्जरी करना होगा जो और भी दूर हैं। . यदि वास्तविक समय में रोबोटिक हथियारों को स्थानांतरित करने के लिए कंप्यूटर कंसोल का उपयोग करना संभव होता, तो कैलिफ़ोर्निया में एक डॉक्टर के लिए न्यूयॉर्क में एक मरीज का ऑपरेशन करना संभव होता। टेलीसर्जरी में एक बड़ी बाधा विलंबता रही है-- डॉक्टर द्वारा अपने हाथों को रोबोटिक भुजाओं की ओर ले जाने के बीच का समय विलंब उन आंदोलनों का जवाब दे रहा है। वर्तमान में, डॉक्टर को रोबोटिक सिस्टम के लिए रोगी के साथ कमरे में होना चाहिए ताकि डॉक्टर के हाथों की हरकतों पर तुरंत प्रतिक्रिया दी जा सके।

ऑपरेटिंग रूम में कम कर्मचारी होने और डॉक्टरों को लंबी दूरी पर एक मरीज को संचालित करने की अनुमति देने से लंबी अवधि में स्वास्थ्य देखभाल की लागत कम हो सकती है। लागत दक्षता के अलावा, रोबोटिक सर्जरी के पारंपरिक सर्जरी की तुलना में कई अन्य फायदे हैं, जिसमें रोगी को बढ़ी हुई सटीकता और कम आघात शामिल है। उदाहरण के लिए, पारंपरिक हृदय बाईपास सर्जरी के लिए आवश्यक है कि रोगी की छाती को 1 फुट (30.48-सेमी) लंबे चीरे के माध्यम से "दरार" किया जाए। हालांकि, दा विंची प्रणाली के साथ, छाती में तीन या चार छोटे चीरे लगाकर हृदय पर काम करना संभव है, प्रत्येक की लंबाई केवल 1 सेंटीमीटर है। चूंकि सर्जन छाती की लंबाई के नीचे एक लंबे चीरे के बजाय इन छोटे चीरों को बना देगा, रोगी को कम दर्द, आघात और रक्तस्राव का अनुभव होगा,जिसका अर्थ है तेजी से ठीक होना।

रोबोटिक सहायक उस थकान को भी कम कर सकते हैं जो डॉक्टर सर्जरी के दौरान अनुभव करते हैं जो कई घंटों तक चल सकती है। उन लंबी सर्जरी के दौरान सर्जन थक सकते हैं, और परिणामस्वरूप हाथ कांपने का अनुभव कर सकते हैं। यहां तक ​​​​कि सबसे स्थिर मानव हाथ भी सर्जिकल रोबोट से मेल नहीं खा सकते हैं। इंजीनियर झटके की भरपाई के लिए रोबोटिक सर्जरी सिस्टम प्रोग्राम करते हैं, इसलिए यदि डॉक्टर का हाथ हिलता है तो कंप्यूटर उसे अनदेखा कर देता है और यांत्रिक हाथ को स्थिर रखता है।

आइए अगले भाग में पर्यवेक्षी-नियंत्रित प्रणालियों से शुरू करते हुए, रोबोट सर्जरी के विभिन्न तरीकों पर एक नज़र डालें।

भारी कीमत Tags

कुछ रोबोटिक सर्जरी प्रणालियों को खरीदने के लिए $1 मिलियन से अधिक और बनाए रखने के लिए एक वर्ष में $100,000 से अधिक की लागत आती है। जबकि अस्पताल कम वसूली अवधि के कारण रोगी के ठहरने की अवधि को कम करके लागत पर बचत कर सकते हैं, वे सिस्टम के खर्च को सही ठहराने के लिए पर्याप्त बचत नहीं कर सकते हैं।

तीन प्रकार की रोबोटिक सर्जरी में से, पर्यवेक्षी-नियंत्रित प्रणालियाँ सबसे स्वचालित हैं। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि ये रोबोट बिना किसी मानवीय मार्गदर्शन के सर्जरी कर सकते हैं। वास्तव में, रोबोट को संचालित करने से पहले सर्जनों को सर्जरी के रोगियों के साथ व्यापक तैयारी का काम करना चाहिए ।

ऐसा इसलिए है क्योंकि सर्जरी करते समय पर्यवेक्षी-नियंत्रित सिस्टम निर्देशों के एक विशिष्ट सेट का पालन करते हैं। मानव सर्जन को रोबोट में डेटा इनपुट करना चाहिए, जो तब नियंत्रित गतियों की एक श्रृंखला शुरू करता है और सर्जरी को पूरा करता है। त्रुटि के लिए कोई जगह नहीं है -- अगर कुछ गलत हो जाता है तो ये रोबोट वास्तविक समय में समायोजन नहीं कर सकते हैं। सर्जन को रोबोट के कार्यों पर नजर रखनी चाहिए और अगर कुछ योजना के अनुसार नहीं होता है तो हस्तक्षेप करने के लिए तैयार रहना चाहिए।

सर्जन इस तरह की प्रणाली का उपयोग करने का कारण यह हो सकता है कि वे बहुत सटीक हो सकते हैं, जिसका अर्थ रोगी के लिए कम आघात और कम वसूली अवधि हो सकता है। इन रोबोटों का एक सामान्य उपयोग कूल्हे और घुटने को बदलने की प्रक्रियाओं में होता है। रोबोट का काम मौजूदा हड्डी को ड्रिल करना है ताकि इम्प्लांट नए जोड़ में आराम से फिट हो जाए।

क्योंकि किसी भी दो लोगों के शरीर की संरचना एक जैसी नहीं होती, इसलिए रोबोट के लिए एक मानक कार्यक्रम का पालन करना असंभव है। इसका मतलब है कि सर्जनों को रोगी के शरीर को अच्छी तरह से मैप करना चाहिए ताकि रोबोट सही तरीके से आगे बढ़े। वे इसे तीन चरणों वाली प्रक्रिया में करते हैं जिसे नियोजन , पंजीकरण और नेविगेशन [स्रोत: ब्राउन यूनिवर्सिटी ] कहा जाता है।

नियोजन चरण में, सर्जन सही शल्य चिकित्सा दृष्टिकोण निर्धारित करने के लिए रोगी के शरीर की छवियां लेते हैं। सामान्य इमेजिंग विधियों में कंप्यूटर टोमोग्राफी (सीटी) स्कैन, चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) स्कैन, अल्ट्रासोनोग्राफी , फ्लोरोस्कोपी और एक्स-रे स्कैन शामिल हैं। कुछ प्रक्रियाओं के लिए, सर्जन को कंप्यूटर के लिए मार्कर या नेविगेशन पॉइंट के रूप में कार्य करने के लिए रोगी की हड्डियों में पिन लगाना पड़ सकता है। एक बार जब सर्जन ने रोगी की छवि बना ली है, तो उसे यह निर्धारित करना होगा कि रोबोट किस सर्जिकल मार्ग को अपनाएगा।

सर्जन को रोबोट को बताना चाहिए कि उचित सर्जिकल पाथवे क्या है। रोबोट ये निर्णय खुद नहीं ले सकता। एक बार जब सर्जन रोबोट को प्रोग्राम कर लेता है, तो वह ठीक से निर्देशों का पालन कर सकता है।

अगला चरण पंजीकरण है। इस चरण में, सर्जन रोगी के शरीर पर उन बिंदुओं को ढूंढता है जो नियोजन चरण के दौरान बनाई गई छवियों के अनुरूप होते हैं। रोबोट को बिना किसी त्रुटि के सर्जरी को पूरा करने के लिए सर्जन को बिंदुओं से बिल्कुल मेल खाना चाहिए।

अंतिम चरण नेविगेशन है। इसमें वास्तविक सर्जरी शामिल है। सर्जन को पहले रोबोट और रोगी की स्थिति बनानी चाहिए ताकि रोबोट द्वारा की जाने वाली प्रत्येक गतिविधि उसके प्रोग्राम किए गए पथ की जानकारी से मेल खाती हो। एक बार जब सभी तैयार हो जाते हैं, तो सर्जन रोबोट को सक्रिय करता है, जो उसके निर्देशों का पालन करता है।

अगले प्रकार का रोबोट केवल मानव सर्जन के निर्देशन में ही कार्य कर सकता है। आइए अगले भाग में जाएं और दा विंची सर्जिकल सिस्टम के बारे में जानें।

व्हाट्स अप, रोबोडॉक?

इंटीग्रेटेड सर्जिकल सिस्टम से रोबोडॉक सिस्टम ऑर्थोपेडिक सर्जरी में इस्तेमाल की जाने वाली पर्यवेक्षी-नियंत्रित प्रणाली का एक उदाहरण है। एक बार जब कोई मानव सर्जन रोबोडॉक के बोन-मिलिंग टूल को रोगी के अंदर सही स्थान पर रखता है, तो रोबोट कार्यभार संभाल लेता है। यह स्वचालित रूप से हड्डी को आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण के लिए सही आकार में काट देता है।

इंट्यूएटिव सर्जिकल कंपनी का एक उत्पाद, दा विंची सर्जिकल सिस्टम शायद दुनिया में सबसे प्रसिद्ध रोबोटिक सर्जरी उपकरण है। यह टेलीसर्जिकल उपकरणों की श्रेणी में आता है, जिसका अर्थ है कि मानव रोबोट की गति को निर्देशित करता है। एक तरह से यह रोबोट को बहुत महंगा हाई-टेक टूल्स का सेट बना देता है।

11 जुलाई, 2000 को, यूएस फूड एंड ड्रग एडमिनिस्ट्रेशन (एफडीए) ने लेप्रोस्कोपिक प्रक्रियाओं के लिए दा विंची सर्जिकल सिस्टम को मंजूरी दी , जिससे यह अमेरिकी ऑपरेटिंग रूम में अनुमति दी गई पहली रोबोटिक प्रणाली बन गई। दा विंची प्रौद्योगिकी का उपयोग करता है जो मानव सर्जन को मानव दृष्टि की अनुमति की तुलना में सर्जिकल साइट के करीब पहुंचने की अनुमति देता है, और पारंपरिक सर्जरी परमिट की तुलना में छोटे पैमाने पर काम करता है। $1.5 मिलियन दा विंची प्रणाली में दो प्राथमिक घटक होते हैं:

सर्जरी के लिए दा विंची का उपयोग करते समय, एक मानव सर्जन रोगी के पेट में तीन या चार चीरे लगाता है (मॉडल के हथियारों की संख्या के आधार पर) - पेंसिल के व्यास से बड़ा नहीं - जो सर्जन को तीन चीरे लगाने की अनुमति देता है। या चार स्टेनलेस स्टील की छड़ें। रोबोटिक हथियार जगह-जगह छड़ों को पकड़ते हैं। एक छड़ के अंदर दो एंडोस्कोपिक कैमरे होते हैं जो एक त्रिविम छवि प्रदान करते हैं , जबकि अन्य छड़ में शल्य चिकित्सा उपकरण होते हैं जो ऊतक को विच्छेदित और सीवन करने में सक्षम होते हैं। पारंपरिक सर्जरी के विपरीत, डॉक्टर इन सर्जिकल उपकरणों को सीधे नहीं छूते हैं।

ऑपरेशन टेबल से कुछ फीट की दूरी पर कंट्रोल कंसोल पर बैठकर सर्जन मरीज के अंदर कैमरे द्वारा भेजी जा रही 3-डी छवियों की जांच करने के लिए एक दृश्यदर्शी में देखता है। छवियां सर्जिकल साइट और सर्जिकल रॉड्स की युक्तियों पर लगे दो या तीन सर्जिकल उपकरणों को दिखाती हैं। सर्जन सर्जिकल उपकरणों में हेरफेर करने के लिए स्क्रीन के नीचे स्थित जॉयस्टिक जैसे नियंत्रणों का उपयोग करता है। हर बार जब सर्जन किसी एक जॉयस्टिक को घुमाता है, तो कंप्यूटर किसी एक उपकरण को एक इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल भेजता है, जो सर्जन के हाथों की गति के साथ तालमेल बिठाता है। एक साथ काम करते हुए, सर्जन और रोबोट बड़े चीरों की आवश्यकता के बिना पूर्ण शल्य चिकित्सा प्रक्रियाएं कर सकते हैं। एक बार सर्जरी पूरी हो जाने के बाद, सर्जन मरीज के शरीर से छड़ें हटा देते हैं और चीरों को बंद कर देते हैं।

रोबोटिक सर्जरी उपकरणों की अंतिम श्रेणी साझा नियंत्रण प्रणाली है। हम अगले पेज पर इस तरह के रोबोट के बारे में और जानेंगे।

मिथकों और किंवदंतियों

एक समय की बात है, सहज सर्जिकल दा विंची सिस्टम के प्रतिस्पर्धी थे। कंप्यूटर मोशन नामक एक उच्च तकनीक वाली चिकित्सा कंपनी ने कई रोबोटिक सर्जरी उपकरणों का निर्माण किया, उनका नामकरण ग्रीक मिथकों, किंवदंतियों और विद्वानों के नाम पर किया गया। उनकी सबसे प्रसिद्ध प्रणालियों में ज़ीउस, ईसप, सुकरात और हर्मीस शामिल थे। 2003 में, इंट्यूएटिव सर्जिकल का कंप्यूटर मोशन के साथ विलय हो गया, जिसमें इसके कई पूर्व प्रतियोगी डिजाइनों को अपने उत्पादों में शामिल किया गया।

साझा नियंत्रण वाले रोबोटिक सिस्टम सर्जरी के दौरान सर्जनों की सहायता करते हैं, लेकिन अधिकांश काम मानव करता है। अन्य रोबोटिक प्रणालियों के विपरीत, सर्जनों को शल्य चिकित्सा उपकरणों को स्वयं संचालित करना चाहिए। रोबोटिक प्रणाली सर्जन के प्रदर्शन की निगरानी करती है और सक्रिय बाधा के माध्यम से स्थिरता और सहायता प्रदान करती है ।

सक्रिय बाधा एक अवधारणा है जो एक रोगी पर चार संभावनाओं में से एक के रूप में क्षेत्रों को परिभाषित करने पर निर्भर करती है: सुरक्षित , करीब , सीमा या निषिद्ध । सर्जन सुरक्षित क्षेत्रों को सर्जरी के मुख्य फोकस के रूप में परिभाषित करते हैं। उदाहरण के लिए, आर्थोपेडिक सर्जरी में, सुरक्षित क्षेत्र रोगी के कूल्हे पर एक विशिष्ट स्थान हो सकता है। सुरक्षित क्षेत्र कोमल ऊतकों की सीमा नहीं बनाते हैं ।

आर्थोपेडिक सर्जरी में, एक करीबी क्षेत्र वह होता है जो नरम ऊतक की सीमा में होता है। चूंकि आर्थोपेडिक सर्जिकल उपकरण नरम ऊतक को बहुत नुकसान पहुंचा सकते हैं, रोबोट उस क्षेत्र को सीमित कर देता है जहां सर्जन काम कर सकता है। यह हैप्टिक प्रतिक्रिया प्रदान करके ऐसा करता है , जिसे बल प्रतिक्रिया के रूप में भी जाना जाता है। जैसे ही सर्जन सॉफ्ट टिश्यू के पास पहुंचता है, रोबोट सर्जन के हाथ के खिलाफ पीछे की ओर धकेलता है।

जैसे-जैसे सर्जन नरम ऊतक के करीब आता है, उपकरण सीमा क्षेत्र में प्रवेश करता है। इस बिंदु पर, रोबोट अधिक प्रतिरोध की पेशकश करेगा, यह दर्शाता है कि सर्जन को उस क्षेत्र से दूर जाना चाहिए। यदि सर्जन नरम ऊतक की ओर काटना जारी रखता है, तो रोबोट जगह में बंद हो जाता है। उस बिंदु से कुछ भी निषिद्ध क्षेत्र है।

अन्य रोबोटों की तरह, जिन्हें हमने देखा है, साझा-नियंत्रण प्रणाली रोबोट स्वचालित रूप से एक सुरक्षित क्षेत्र बनाम निषिद्ध क्षेत्र के बीच के अंतर को नहीं जानते हैं। सर्जन को पहले रोगी के साथ नियोजन, पंजीकरण और नेविगेशन चरणों से गुजरना होगा। रोबोट के सिस्टम में उस जानकारी को इनपुट करने के बाद ही रोबोट मार्गदर्शन प्रदान कर सकता है।

रोबोट सर्जिकल सिस्टम के तीन प्रकारों में से, टेलीसर्जिकल दृष्टिकोण ने सबसे अधिक ध्यान आकर्षित किया है। दा विंची सर्जिकल सिस्टम की सफलता ने डॉक्टरों और मीडिया का ध्यान समान रूप से खींचा। हम भविष्य में साझा-नियंत्रण और पर्यवेक्षी-नियंत्रित प्रणालियों के और उदाहरण देख सकते हैं।

जबकि सर्जिकल रोबोट मानव हाथ पर कुछ लाभ प्रदान करते हैं, हम अभी भी उस दिन से बहुत दूर हैं जब स्वायत्त रोबोट मानव संपर्क के बिना लोगों पर काम करेंगे। लेकिन, कंप्यूटर शक्ति और कृत्रिम बुद्धिमत्ता में प्रगति के साथ , यह हो सकता है कि इस सदी में वैज्ञानिक एक ऐसा रोबोट तैयार करेंगे जो मानव शरीर में असामान्यताओं का पता लगा सकता है, उनका विश्लेषण कर सकता है और बिना किसी मानवीय मार्गदर्शन के उन असामान्यताओं को ठीक करने के लिए काम कर सकता है।

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एबी कोई

साझा-नियंत्रण प्रणालियों का एक संभावित भावी अनुप्रयोग न्यूरोसर्जरी है । न्यूरोसर्जरी के 2005 के एक खंड में, डॉक्टर मस्तिष्क शल्य चिकित्सा के लिए एक रोबोटिक प्रणाली का सुझाव देते हैं। रोबोट के पास एक ही हाथ होगा जिसमें कई धुरी बिंदु होंगे। सर्जन रोबोट की बांह पर अपनी कोहनी रख सकता है। रोबोट आर्म सर्जिकल उपकरण को भी स्थिर करेगा। जबकि सर्जन उपकरण की गति को नियंत्रित करता है, रोबोट बांह प्रत्येक आंदोलन को स्थिर करते हुए कंपन नियंत्रण प्रदान करता है [स्रोत: नाथू, नरेंद्र एट अल। ].

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