ربات جراحی Mako: ترکیب هوش مصنوعی و دقت جراحی

Mako با استفاده از فناوری AccuStop™ و نقشه‌برداری دقیق، امکان برنامه‌ریزی شخصی‌سازی‌شده و اجرای جراحی با حداقل تهاجم را فراهم می‌کند. این سیستم با ترکیب فناوری تصویربرداری سه‌بعدی، بازوی رباتیک و نرم‌افزارهای هوشمند، دقت و کارایی جراحی را بهبود بخشیده و تجربه بیماران را ارتقا داده است. به گزارش ابرار صنعتی، ربات جراحی Mako، ساخته‌شده توسط شرکت Stryker، برای انجام جراحی‌های تعویض مفصل زانو و لگن طراحی شده است.

مشخصات و جزئیات

ربات Mako SmartRobotics™ یک سیستم جراحی رباتیک است که برای تعویض کامل زانو (Total Knee)، تعویض جزئی زانو (Partial Knee)، تعویض کامل لگن (Total Hip) و اخیراً جراحی‌های ستون فقرات (Mako Spine) طراحی شده است. این سیستم شامل یک بازوی رباتیک 6 درجه آزادی (6-DoF) با ابزارهای برش تخصصی، نرم‌افزار برنامه‌ریزی مبتنی بر CT، و فناوری AccuStop™ برای ایجاد مرزهای لمسی (haptic boundaries) است. وزن دستگاه حدود 500 کیلوگرم و ابعاد آن برای استفاده در اتاق عمل بهینه شده است. Mako از مدل‌سازی سه‌بعدی برای برنامه‌ریزی جراحی استفاده می‌کند و دقت برش را تا 0.5 میلی‌متر افزایش می‌دهد. این سیستم با ایمپلنت‌های Triathlon Stryker سازگار است و قابلیت تجزیه‌وتحلیل داده‌های جراحی را برای بهبود عملکرد آتی فراهم می‌کند. تا سال 2020، حدود 860 دستگاه Mako در سراسر جهان نصب شده بود.

سازنده ربات Mako: شرکت Stryker

شرکت Stryker، یک شرکت آمریکایی پیشرو در فناوری‌های پزشکی، در سال 2013 شرکت MAKO Surgical Corp را به مبلغ 1.65 میلیارد دلار خریداری کرد و توسعه ربات Mako را آغاز کرد. Stryker، که در سال 1941 تأسیس شد، در زمینه تولید تجهیزات ارتوپدی، ابزارهای جراحی و فناوری‌های عصبی فعالیت می‌کند. این شرکت با سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه، Mako را به سیستمی چندمنظوره تبدیل کرده که در بیش از 150 بیمارستان در سراسر جهان، از جمله Mayo Clinic و Hospital for Special Surgery، استفاده می‌شود. Stryker همچنین در سال 2021 شرکت OrthoSensor را خریداری کرد تا حسگرهای داخل جراحی را به Mako اضافه کند. موفقیت Mako به Stryker کمک کرد تا در سال 2021 رشد قابل‌توجهی در سهام خود تجربه کند.

عملکرد کلی ربات در جراحی ارتوپدی

Mako در جراحی‌های ارتوپدی، به‌ویژه تعویض مفصل زانو و لگن، با ارائه دقت بالا و برنامه‌ریزی شخصی‌سازی‌شده عمل می‌کند. این سیستم با استفاده از سی‌تی اسکن، یک مدل سه‌بعدی از آناتومی بیمار ایجاد می‌کند که جراح از آن برای برنامه‌ریزی دقیق محل برش‌ها و قرارگیری ایمپلنت استفاده می‌کند. در اتاق عمل، بازوی رباتیک با فناوری لمسی (haptic) جراح را هدایت می‌کند تا برش‌ها را در محدوده‌های تعیین‌شده انجام دهد، که باعث کاهش آسیب به بافت‌های نرم و حفظ استخوان سالم می‌شود. Mako برای جراحی‌های زانو، امکان تنظیم تعادل رباط‌ها را فراهم می‌کند و در جراحی لگن، دقت قرارگیری جام استابولار را بهبود می‌بخشد. این سیستم همچنین داده‌های بلادرنگ ارائه می‌دهد تا جراح بتواند تنظیمات لازم را حین عمل انجام دهد.

چگونه ربات Mako دقت جراحی زانو و لگن را افزایش می‌دهد؟

Mako با ترکیب فناوری‌های تصویربرداری سه‌بعدی و بازوی رباتیک، دقت جراحی را به سطح جدیدی ارتقا می‌دهد. قبل از جراحی، سی‌تی اسکن بیمار برای ایجاد یک مدل سه‌بعدی از مفصل استفاده می‌شود که جراح از آن برای تعیین اندازه، جهت‌گیری و تراز ایمپلنت استفاده می‌کند. در اتاق عمل، فناوری AccuStop™ مرزهای لمسی ایجاد می‌کند که از انحراف ابزار برش فراتر از برنامه‌ریزی جلوگیری می‌کند، با دقت کمتر از 2 میلی‌متر. برای جراحی زانو، Mako امکان ارزیابی تعادل رباط‌ها و تنظیم موقعیت ایمپلنت را فراهم می‌کند، که منجر به عملکرد طبیعی‌تر مفصل می‌شود. در جراحی لگن، این سیستم دقت قرارگیری جام استابولار را تا 97 درصد بهبود می‌بخشد، که خطر دررفتگی را کاهش می‌دهد.

مقایسه جراحی سنتی و جراحی با ربات Mako

جراحی سنتی تعویض مفصل به مهارت دستی جراح و ابزارهای مکانیکی وابسته است، که ممکن است به دلیل محدودیت‌های دید و دقت، منجر به خطاهایی در تراز یا برش شود. در مقابل، ربات جراحی Mako با استفاده از مدل‌سازی سه‌بعدی و بازوی رباتیک، دقت برش را تا 0.5 میلی‌متر افزایش می‌دهد و آسیب به بافت‌های نرم را تا 69 درصد کاهش می‌دهد. مطالعات نشان داده‌اند که جراحی با Mako زمان بهبودی را 20-30 درصد کوتاه‌تر می‌کند و نیاز به مسکن‌های اپیوئیدی را کاهش می‌دهد. با این حال، جراحی سنتی هزینه اولیه کمتری دارد (بدون نیاز به دستگاه 1 میلیون دلاری) و در دسترس‌تر است. Mako نیازمند آموزش تخصصی جراح و سی‌تی اسکن پیش‌جراحی است، که ممکن است زمان آماده‌سازی را افزایش دهد.

فناوری تصویربرداری و نقشه‌برداری

فناوری تصویربرداری ربات جراحی Mako مبتنی بر سی‌تی اسکن است که تصاویر چندزاویه‌ای از مفصل بیمار را برای ایجاد یک مدل سه‌بعدی دقیق فراهم می‌کند. این مدل، که در نرم‌افزار Mako لود می‌شود، به جراح امکان می‌دهد تا ساختار استخوان، شدت بیماری و تراز مفصل را ارزیابی کند. در جراحی، این مدل به‌صورت بلادرنگ روی صفحه نمایش نشان داده می‌شود و با داده‌های حرکتی بیمار (مانند خم شدن زانو) همگام‌سازی می‌شود. فناوری AccuStop™ از این نقشه برای ایجاد مرزهای مجازی استفاده می‌کند که بازوی رباتیک را محدود به برش‌های برنامه‌ریزی‌شده می‌کند. این سیستم همچنین از حسگرهای داخل جراحی (از طریق خرید OrthoSensor) برای بهبود دقت استفاده می‌کند. در سال 2024، اپلیکیشن myMako برای Apple Vision Pro معرفی شد که امکان بررسی مدل‌های سه‌بعدی را خارج از اتاق عمل فراهم کرد.

بررسی مزایا و معایب

• مزایا: Mako دقت قرارگیری ایمپلنت را تا 97 درصد افزایش می‌دهد، که منجر به عملکرد بهتر مفصل و طول عمر ایمپلنت می‌شود. این سیستم آسیب به بافت‌های نرم را کاهش داده و زمان بستری را تا 1-2 روز کوتاه‌تر می‌کند. بیماران معمولاً درد کمتری تجربه می‌کنند و نیاز به فیزیوتراپی بستری کاهش می‌یابد.
• معایب: هزینه اولیه دستگاه (حدود 1 میلیون دلار) و نیاز به سی‌تی اسکن، دسترسی را محدود می‌کند. آموزش جراحان زمان‌بر است و برخی بیمارستان‌ها فاقد زیرساخت لازم هستند. داده‌های بلندمدت در مورد نتایج 10-20 ساله هنوز محدود است. همچنین، Mako برای بیمارانی با ناهنجاری‌های شدید مفصلی یا عفونت فعال مناسب نیست. با وجود این، مزایای کوتاه‌مدت مانند کاهش عوارض و بهبود سریع، پذیرش آن را افزایش داده است.

چرا جراحان به ربات Mako اعتماد می‌کنند؟

جراحان به Mako به دلیل دقت بالا، بازخورد بلادرنگ و قابلیت شخصی‌سازی اعتماد دارند. فناوری لمسی AccuStop™ به جراح امکان می‌دهد تا با اطمینان در مرزهای برنامه‌ریزی‌شده کار کند، که خطر خطای انسانی را کاهش می‌دهد. مطالعات نشان داده‌اند که Mako در مقایسه با روش‌های سنتی، میزان بازنگری جراحی (revision) را تا 30 درصد کاهش می‌دهد. نرم‌افزار Mako امکان تنظیم برنامه جراحی حین عمل را فراهم می‌کند، که انعطاف‌پذیری را افزایش می‌دهد. بیش از 100 مقاله علمی بررسی‌شده توسط همتایان، مزایای کوتاه‌مدت Mako را تأیید کرده‌اند. جراحانی مانند دکتر هارپریت باوا، که بیش از 1000 جراحی با Mako انجام داده‌اند، به این سیستم به‌عنوان ابزاری برای بهبود نتایج اعتماد دارند.

نقش جراح در حین استفاده از ربات

برخلاف تصور عمومی، ربات Mako جراحی را به‌صورت خودکار انجام نمی‌دهد. جراح کنترل کامل بازوی رباتیک را در دست دارد و از آن به‌عنوان ابزاری دقیق استفاده می‌کند. جراح ابتدا برنامه جراحی را با استفاده از مدل سه‌بعدی تنظیم می‌کند، سپس در اتاق عمل، بازوی رباتیک را هدایت می‌کند تا برش‌ها و قرارگیری ایمپلنت را اجرا کند. فناوری لمسی بازخورد فیزیکی ارائه می‌دهد تا جراح از محدوده‌های تعیین‌شده خارج نشود. جراح می‌تواند هر زمان برنامه را تنظیم کند یا به روش دستی ادامه دهد. این همکاری بین جراح و ربات، دقت را افزایش می‌دهد اما مهارت و تصمیم‌گیری جراح همچنان حیاتی است.

تجربه بیماران از ربات جراحی Mako

بیماران تحت جراحی با Mako معمولاً تجربه‌ای با درد کمتر و بهبودی سریع‌تر گزارش می‌دهند. به‌عنوان مثال، اد تورمن، بیمار 56 ساله‌ای که جراحی زانوی کامل با Mako انجام داد، تنها سه هفته پس از جراحی به کار بازگشت. بیماران اغلب از توانایی راه رفتن در 24 ساعت و استفاده از پله‌ها در روز دوم یا سوم خبر می‌دهند. مطالعات نشان داده‌اند که 80 درصد بیماران از نتایج جراحی با Mako رضایت دارند، در مقایسه با 60-70 درصد در روش‌های سنتی. با این حال، برخی بیماران ممکن است به دلیل فضای اتاق عمل و صدای دستگاه احساس اضطراب کنند، اما تیم پزشکی با توضیح فرآیند این نگرانی‌ها را کاهش می‌دهد.

ربات‌های جراح مانند داوینچی و Mako تا کجا پیش خواهند رفت؟

انواع ربات جراحی مانند Mako و ربات داوینچی (ساخته‌شده توسط Intuitive Surgical) در حال تحول پزشکی هستند، اما آینده آن‌ها به پیشرفت در هوش مصنوعی، حسگرها و مینیاتوری‌سازی بستگی دارد. Mako در ارتوپدی متمرکز است، در حالی که داوینچی در جراحی‌های نرم‌بافت (مانند پروستات و قلب) کاربرد دارد. داوینچی با بیش از 10 میلیون جراحی تا سال 2023، دامنه وسیع‌تری دارد، اما Mako در دقت استخوانی بی‌رقیب است. در آینده، این سیستم‌ها ممکن است با هوش مصنوعی پیشرفته‌تر، جراحی‌های نیمه‌خودکار را انجام دهند یا در جراحی‌های از راه دور (telesurgery) استفاده شوند. با این حال، محدودیت‌های هزینه، دسترسی و پذیرش فرهنگی ممکن است گسترش آن‌ها را کند کند. ترکیب فناوری‌های مانند واقعیت افزوده (مانند myMako) می‌تواند تجربه جراحی را بهبود بخشد.

ترکیب فناوری سه‌بعدی و بازوی رباتیک

فناوری سه‌بعدی Mako با سی‌تی اسکن آغاز می‌شود که یک مدل مجازی از مفصل بیمار ایجاد می‌کند. این مدل به جراح امکان می‌دهد تا قبل از جراحی، برش‌ها و قرارگیری ایمپلنت را به‌صورت مجازی شبیه‌سازی کند. بازوی رباتیک، مجهز به ابزارهای برش دقیق و حسگرهای لمسی، این برنامه را در اتاق عمل اجرا می‌کند. فناوری AccuStop™ مرزهای مجازی را اعمال می‌کند تا بازو از محدوده‌های تعیین‌شده خارج نشود. ترکیب این دو فناوری، دقت را تا 0.5 میلی‌متر و تراز را تا 2 درجه بهبود می‌بخشد. اپلیکیشن myMako، که در سال 2024 معرفی شد، امکان بررسی مدل‌های سه‌بعدی را با عینک Apple Vision Pro فراهم کرد، که تجربه برنامه‌ریزی را فراگیرتر کرده است.

تأثیر Mako بر صنعت ارتوپدی

Mako استاندارد جدیدی در جراحی ارتوپدی ایجاد کرده و رقابت را در بازار ربات‌های جراحی شدت بخشیده است. شرکت‌های رقیب مانند Zimmer Biomet (با ربات ROSA) و Medtronic در حال توسعه سیستم‌های مشابه هستند، اما Mako به دلیل فناوری لمسی و ادغام با ایمپلنت‌های Triathlon پیشرو است. این سیستم تعداد جراحی‌های سرپایی را افزایش داده و هزینه‌های بیمارستان را با کاهش زمان بستری کاهش داده است. با این حال، نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه بالا و آموزش جراحان، پذیرش گسترده در کشورهای در حال توسعه را محدود کرده است.

هزینه یک دستگاه Mako حدود 1 میلیون دلار است، به علاوه هزینه‌های نگهداری و ردیاب‌های سی‌تی اسکن (تا 100,000 دلار سالانه). هزینه هر جراحی با Mako برای بیمار بین 10,000 تا 15,000 دلار است، در مقایسه با 7,000 تا 10,000 دلار برای جراحی سنتی. با این حال، کاهش زمان بستری و عوارض، هزینه‌های بلندمدت را تا 20 درصد کاهش می‌دهد. بیمه‌های بزرگ معمولاً جراحی با Mako را پوشش می‌دهند، که پذیرش آن را افزایش داده است. در مقابل، هزینه‌های اولیه بالا ممکن است بیمارستان‌های کوچک را از خرید این سیستم بازدارد.

منبع: ابرار صنعتی