مهندس ذهنیت "جراحی" را به آینده پزشکی می آورد

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

فرشید علمبیگی از یکی از جاه طلبانه ترین تلاش های تحقیقاتی خود با عنوان «پروژه علمی تخیلی» یاد می کند. ایده مطابق با نام است. او در حال توسعه فناوری روباتیکی است که روزی می‌تواند به ساخت بافت‌های زنده -حتی حتی اندام‌های فعال- برای پیوند کمک کند.

آلامبیگی، دانشیار مهندسی مکانیک در دانشگاه رایس، می‌گوید: «تصور کنید یک کبد عملکردی را چاپ کنید. به جای پیوند کبد از یک انسان به انسان دیگر، آن را روی یک چاپگر سه بعدی چاپ می کنید و سپس آن را در بدن قرار می دهید.

این آینده بسیار فراتر از امکانات بالینی امروزی است، اما مقابله با مشکلاتی که تقریبا غیرممکن به نظر می‌رسند دقیقا همان چیزی است که آلامبیگی را به سمت آنها می‌کشاند.

"من همیشه به دانش آموزانم می گویم، اگر دیگران می توانند این کار را انجام دهند، چرا ما این کار را انجام می دهیم؟" او گفت. "من می خواهم کاری را انجام دهم که دیگران انجام نمی دهند، کاری چالش برانگیزتر. این هیجان انگیز است."

تحقیقات Alambeigi شامل مهندسی، رباتیک، هوش مصنوعی، تصویربرداری پزشکی، ساخت پیشرفته و جراحی است. علاوه بر انتصاب هیئت علمی خود در رایس، او نقش مشترکی با هیوستون متدیست دارد، جایی که او به عنوان مدیر رباتیک، تصویربرداری و جراحی مستقل در مرکز Bookout در موسسه تحقیقاتی متدیست هیوستون خدمت می کند. او همچنین عضو موسسه رایس کن کندی و موسسه سلامت دیجیتال متدیست-رایس هوستون است.

این ترتیب او را دقیقا در جایی قرار می دهد که می خواهد باشد: بین آزمایشگاه مهندسی و اتاق عمل. هدف او صرفا ساخت ربات‌های پیچیده‌تر نیست، بلکه ایجاد فناوری‌هایی است که جراحان واقعا از آنها استفاده می‌کنند – ابزارهایی که مشکلات بالینی واقعی را برطرف می‌کنند، مراقبت از بیمار را بهبود می‌بخشند و مسیری واقع‌بینانه از نمونه اولیه به بیمارستان دارند.

او حتی یک کلمه برای این رویکرد ابداع کرده است: "جراحی".

علمبیگی گفت: این مهندسی جراحی است.

برای Alambeigi، یک فناوری جدید جراحی به ندرت با یک دستگاه شروع می شود. در عوض، با گفتگو شروع می شود. قبل از طراحی یک ربات یا دستگاه، او با جراحان در مورد کار آنها صحبت می کند و در صورت امکان، مراحل را در اتاق عمل مشاهده می کند.

او گفت: "شما باید بتوانید به زبان آنها صحبت کنید و بفهمید که آنها چه می کنند."

از آنجا، چالش های بالینی به سوالات مهندسی تبدیل می شوند. یک دستگاه چقدر فضا برای مانور دارد؟ چقدر باید انعطاف پذیر باشد؟ با چه نوع بافتی مواجه خواهد شد؟ جراح باید چه چیزی را ببیند یا احساس کند؟ و چگونه این فناوری می تواند در اتاق عمل که قبلا مملو از افراد و تجهیزات است جا بیفتد؟

این مبادله مدت ها پس از ساخت اولین نمونه اولیه ادامه می یابد.

علمبیگی گفت: شما نمونه های اولیه می سازید، آنها از آن استفاده می کنند، بازخورد دریافت می کنید و این یک چرخه است. "بدون این فرآیند، شما چیزی می سازید که در پایان روز، هیچ کس قرار نیست از آن استفاده کند."

جراحی رباتیک قبلا نشان داده است که چگونه فناوری می تواند توانایی های جراح را گسترش دهد. علمبیگی گفت، اما هیچ ربات جراحی یکسانی وجود ندارد. دستگاهی که برای شکم طراحی شده است ممکن است بسیار متفاوت از دستگاهی باشد که برای چشم، رگ خونی یا ستون فقرات ساخته شده است.

این چالش به شکل‌دهی کار او بر روی ربات‌های انعطاف‌پذیر و پیوسته کمک کرده است، روبات‌هایی که به‌جای تکیه بر مفاصل و پیوندهای سفت و سخت رایج در روبات‌های صنعتی سنتی، برای خم شدن و حرکت در آناتومی پیچیده طراحی شده‌اند.

Alambeigi همچنین در حال بررسی این موضوع است که چگونه هوش مصنوعی می تواند لایه دیگری از پشتیبانی را در اتاق عمل ارائه دهد. او به جای تمرکز بر غربالگری یا تشخیص، به این موضوع علاقه دارد که چگونه هوش مصنوعی به جراحان کمک می کند تا اطلاعات را تفسیر کنند، چالش ها را پیش بینی کنند و در طول یک عمل تصمیمات بهتری بگیرند.

جراحی نیازهای فیزیکی و ذهنی زیادی را بر دوش پزشکان تحمیل می‌کند، که باید هنگام تفسیر تصاویر، نظارت بر حسگرها، واکنش به عوارض و تصمیم‌گیری در مورد اقدامات بعدی، ابزار را دستکاری کنند.

جراحان باتجربه اغلب یک توانایی تقریبا غریزی برای تشخیص الگوها و واکنش نشان دادن پس از سالها آموزش ایجاد می کنند. Alambeigi می‌خواهد بررسی کند که آیا هوش مصنوعی می‌تواند کمک کند تا بخشی از این تخصص انباشته شده برای جراحان با تجربه کمتر در دسترس باشد.

آیا می‌توانیم از هوش مصنوعی برای درک آنچه در حال رخ دادن است استفاده کنیم و به پزشکان اطلاع دهیم یا به آنها کمک کنیم تا برنامه‌ای بهتر داشته باشند؟» علمبیگی گفت. تمام ذهنیت من از هوش مصنوعی در حال تقویت مردم است. این هوش مصنوعی جایگزین آنها نیست.

حرکت آلامبیگی به سمت چاپ زیستی رباتیک تقریبا تصادفی آغاز شد. چند سال پیش، او شروع به صحبت با محققان در بیومواد و پزشکی بازساختی کرد، زمینه هایی که تا حد زیادی برای او جدید بودند.

او به یاد می آورد: «من کلمه «چاپ زیستی» را شنیدم. من گفتم، اتفاقا، اگر از روباتیک استفاده می‌کنید - اگر از کارهایی که من انجام می‌دهم استفاده کنید - ممکن است واقعا مفید باشد.»

آن مکالمه در نهایت به یک پیشنهاد تحقیقاتی با تمرکز بر از دست دادن حجمی عضله تبدیل شد، آسیب شدیدی که در آن مقادیر زیادی از عضله بر اثر جراحات جنگی، ترومای بزرگ یا دلایل دیگر از بین می‌رود. در حال حاضر، دانشمندان می‌توانند داربست‌های بیولوژیکی حاوی سلول‌های زنده بسازند، اما تولید آن‌ها در اندازه‌های آنقدر بزرگ که از نظر بالینی مفید باشند، یک چالش مهندسی بسیار متفاوت است.

آلامبیگی گفت: «این یک برنامه خوب برای استفاده از روبات ها است. "وقتی مقیاس از چیزهای کوچک به چیزی بسیار بزرگتر می رسد، همه چیز در حال تغییر است."

نقش او توسعه سیستم‌های رباتیکی است که می‌تواند مواد بیولوژیکی را دقیقا جایگذاری و سازماندهی کند، در حالی که همکارانش بر روی سلول‌ها، مواد زیستی و استراتژی‌های مهندسی بافت مورد نیاز برای زنده کردن این ساختارها تمرکز می‌کنند.

او گفت: "جنبه مادی باید با ابزارهایی که ما در رباتیک می سازیم توسعه یابد تا مطمئن شویم که آنها با هم کار می کنند."

هدف بلندمدت بسیار جاه طلبانه تر است: توسعه فناوری هایی که می توانند روزی بافت زنده ای را با ساختار و عملکرد مورد نیاز برای ترمیم عضله آسیب دیده بسازند و در نهایت، شاید بافت های جایگزین یا کل اندام ها را ایجاد کنند.

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →