Experimentálny chirurgický robot mieri na Medzinárodnú vesmírnu stanicu

Ruka chirurgického robota MIRA. (Craig Chandler/UNL)

V blízkej budúcnosti NASA a ďalšie vesmírne agentúry pošlú astronautov za nízku obežnú dráhu Zeme (LEO) prvýkrát po viac ako päťdesiatich rokoch.

Ale na rozdiel od éry Apollo budú tieto misie pozostávať z astronautov, ktorí na nich strávia dlhší čas mesiac a cestovanie do az Mars (s niekoľkými mesiacmi povrchových operácií medzi nimi).

Okrem toho je tu aj plánovaná komercializácia LEO a cis-lunárneho priestoru, čo znamená, že milióny ľudí by mohli žiť na palube vesmírnych biotopov a povrchových osád ďaleko za Zemou.



To predstavuje mnoho výziev, medzi ktoré patrí možnosť, že chorí a zranení nebudú mať licencovaných lekárov na vykonávanie potenciálne život zachraňujúcich operácií.

Profesor Shane Farritor a jeho kolegovia z University of Nebraska-Lincoln's (UNL) Nebraska Innovation Campus (NIC) vyvinuli Miniaturizovaný in-vivo robotický asistent (MIRA) .

V roku 2024 bude táto prenosná miniatúrna platforma robotickej asistovanej chirurgie (RAS) letecky prepravená na Medzinárodnú vesmírnu stanicu (ISS) na testovaciu misiu s cieľom vyhodnotiť jej schopnosť vykonávať lekárske postupy vo vesmíre.

Farritor je profesor inžinierstva David a Nancy Lederer na University of Nebraska, ktorý študoval robotiku na MIT. V rámci svojho štúdia spolupracoval s Kennedyho vesmírnym strediskom NASA, Goddardovým vesmírnym letovým strediskom a laboratóriom Jet Propulsion Laboratory na podporu NASA. Mars Exploration Rover (MER) program.

To pozostávalo z pomoci pri navrhovaní a montáži zvedavosť a Vytrvalosť roverov, definovanie ich plánovania pohybu a vynájdenie procesu, kde sa slnečné detektory roveru používajú na určenie smeru jeho pohybu.

V roku 2006 spolu s Dmitrijom Oleynikovom – bývalým profesorom chirurgie na University of Nebraska Medical Center (UNMC) – založili Virtual Incision, začínajúcu spoločnosť so sídlom v NIC.

V apríli 2022 bol Farritor vymenovaný za prvého víťaza súťaže Cena fakulty za inováciu a komercializáciu – vydané Univerzitou v Nebraske pre duševné vlastníctvo.

Farritor, Oleynikov a ich kolegovia už takmer 20 rokov vyvíjajú robotickú chirurgickú súpravu MIRA, ktorá prilákala rizikový kapitál v hodnote viac ako 100 miliónov USD.

Nedávno NASA udelila Virtual Incision grant vo výške 100 000 dolárov prostredníctvom Ministerstva energetiky USA (DoE). Zavedený program na stimuláciu konkurenčného výskumu (EPSCoR), aby pomohla inžinierom a robotikom v NIC pripraviť ho na test na palube ISS.

V porovnaní s bežnými robotickými chirurgickými súpravami ponúka MIRA dve výhody. Po prvé, jeho nástroje môžu byť vložené cez malé rezy, čo umožňuje lekárom vykonávať minimálne invazívne operácie (ako je brušná chirurgia a resekcia hrubého čreva).

Po druhé, technológia by mohla umožniť telemedicínu, kde môžu chirurgovia vykonávať operácie na diaľku a poskytovať služby na miestach ďaleko od zdravotníckeho zariadenia. Na Zemi už táto technológia umožňuje lekárom pomáhať ľuďom vo vzdialených lokalitách, kde služby nie sú ľahko dostupné.

Technológia MIRA má však ďalšiu výhodu v tom, že operácie vykonávajú autonómne, čo znamená, že astronauti slúžiaci na Mesiaci a Marse by mohli dostať lekársku starostlivosť bez potreby ľudského chirurga.

Povedal John Murphy, generálny riaditeľ spoločnosti Virtual Incision, v nedávnej spoločnosti tlačová správa :

„Platforma Virtual Incision MIRA bola navrhnutá tak, aby poskytovala výkon mainframového roboticky asistovaného chirurgického zariadenia v zmenšenej veľkosti s cieľom sprístupniť RAS na akejkoľvek operačnej sále na planéte.

'Spolupráca s NASA na palube vesmírnej stanice otestuje, ako môže MIRA sprístupniť operáciu aj na tých najvzdialenejších miestach.'

Počas budúceho roka bude Farritor spolupracovať so študentkou inžinierstva Rachael Wagnerovou na príprave MIRA na operácie na palube ISS. Wagner začala spolupracovať s Farritorom ako vysokoškolská študentka a v roku 2018 po ukončení bakalárskeho štúdia v odbore strojárstvo prijala pozíciu s Virtual Incision.

Bude to pozostávať z písania softvéru, konfigurácie MIRA tak, aby sa zmestila do skrinky experimentu, a testovania zariadenia, aby sa zabezpečilo, že je dostatočne odolné, aby prežilo vypustenie na palubu rakety a že bude fungovať podľa potreby vo vesmíre.

V auguste 2021 MIRA úspešne vykonala svoju prvú operáciu na diaľku ako súčasť klinickej štúdie v rámci výnimky pre investigačné zariadenia (IDE) od amerického Úradu pre kontrolu potravín a liečiv (FDA).

Procedúra – vykonaná Dr. Michaelom A. Jobstom v Bryan Medical Center v Lincolne, Nebraska – pozostávala z pravej hemikolektómie (kde je odstránená polovica hrubého čreva) a bola vykonaná jediným rezom v námornej kosti.

Povedal Dr. Jobst: „Platforma MIRA je skutočnou prelomovou platformou pre všeobecnú chirurgiu a je mimoriadne potešujúce, že sme prvým chirurgom na svete, ktorý tento systém používa.

„Zákrok prebehol hladko a pacient sa dobre zotavuje. Som nadšený, že môžem hrať úlohu pri podnikaní prvých krokov smerom k zvýšeniu prístupu k roboticky asistovanej chirurgii, ktorá má pre pacientov jasné výhody.“

V inom experimente bývalý astronaut Clayton Anderson (astronaut NASA na dôchodku) prevádzkoval MIRA z Johnsonovho vesmírneho strediska a nariadil mu vykonávať úlohy podobné chirurgickým zákrokom v operačnej sále v Medical Center University of Nebraska, ktorá sa nachádza 1450 kilometrov (900 míľ) ďaleko. .

Počas nadchádzajúceho testu na palube ISS bude MIRA fungovať autonómne bez pomoci ovládača. V záujme tohto testu robot odreže napnuté gumičky (simuluje kožu) a tlačí kovové krúžky pozdĺž drôtu (simuluje jemné operácie).

'Tieto simulácie sú veľmi dôležité kvôli všetkým údajom, ktoré zhromaždíme počas testov,' povedal Wagner v tlačovej správe z Nebrasky.

Tento test bude doteraz najautonómnejšou prevádzkou robota, ktorej cieľom je zachovať šírku pásma komunikácie vesmírnej stanice a minimalizovať čas, ktorý astronauti strávia experimentom.

Cieľom tejto misie však nie je demonštrovať autonómiu robota (ktorá je stále obmedzená), ale doladiť chod robota v nulovej gravitácii. Tieto experimenty pomôžu overiť technológiu pre budúce dlhodobé misie v LEO aj mimo neho.

Ako Farritor povedal : „NASA má ambiciózne plány na dlhodobé vesmírne cestovanie a je dôležité otestovať schopnosti technológie, ktoré môžu byť prospešné počas misií meraných v mesiacoch a rokoch.

„MIRA naďalej posúva hranice toho, čo je možné v RAS, a sme spokojní s jej doterajším výkonom Klinické štúdie . Sme nadšení, že môžeme ísť o krok ďalej a pomôcť identifikovať, čo by mohlo byť v budúcnosti možné, keďže vesmírne cestovanie sa stáva pre ľudstvo realitou.“

Keďže ľudia cestujú stále ďalej a ďalej od Zeme, budú musieť byť čo najviac sebestační. Na Mesiaci, Marse a ďalších miestach v hlbokom vesmíre sú zásobovacie misie nepraktické, rovnako ako lietanie lekárov alebo pacientov na tieto miesta a späť.

To znamená, že okrem schopnosti pestovať si vlastné potraviny, využívať miestne zdroje na uspokojenie svojich potrieb (ISRU), spoliehať sa na bioregeneračné systémy podpory života a vyrábať elektrinu lokálne, budú musieť poskytovať základné služby, ako je lekárska starostlivosť a chirurgia.

Tento článok pôvodne publikoval Vesmír dnes . Čítať pôvodný článok .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.