सूक्ष्म चुंबकीय रोबोट शस्त्रक्रियेसाठी नव्या प्रकारच्या साधनांचे संकेत देतो

मोठ्या रचनात्मक महत्त्वाकांक्षेसह एक छोटासा रोबोट

सिंगापूरमधील नानयांग टेक्नॉलॉजिकल युनिव्हर्सिटीच्या संशोधकांनी बियाएवढा चुंबकीय शस्त्रक्रिया रोबोट विकसित केला आहे, जो पुरवलेल्या उमेदवार मेटाडेटानुसार एका सेकंदापेक्षा कमी वेळात पाच साधनांमध्ये बदल करू शकतो. ही मर्यादित पण स्पष्ट माहितीही त्याचे महत्त्व सहज दाखवते. शस्त्रक्रिया रोबोटिक्सने आतापर्यंत प्रामुख्याने अचूकता, प्रतिमा-निर्मिती आणि नियंत्रण सुधारून प्रगती केली आहे. मात्र हे काम ज्या गोष्टीकडे लक्ष देत असल्याचे दिसते, ती म्हणजे अत्यंत लहान आकारात साधनांची बहुपयोगिता.

या उपकरणाचे वर्णन बियाएवढे आणि चुंबकीयरीत्या नियंत्रित असे केले आहे. ही जोड महत्त्वाची आहे, कारण त्यातून असे सूचित होते की रोबोट मोठ्या ऑनबोर्ड अॅक्च्युएशन हार्डवेअरशिवाय हालचाल आणि कार्य करू शकतो, जे सूक्ष्मीकरण अधिक कठीण केले असते. मेटाडेटामध्ये असेही म्हटले आहे की हे प्लॅटफॉर्म ऊतक कापू शकते, औषधे पोहोचवू शकते आणि नमुने गोळा करू शकते, आणि हे सर्व चुंबकीय क्षेत्रांद्वारे वायरलेसरीत्या नियंत्रित केले जाते. हा कार्यक्षमतेचा दावा पुढील विकासात टिकून राहिला, तर हा रोबोट केवळ कुतूहलाचा विषय राहणार नाही. तो स्वतंत्र साधनांची वारंवार घुसवणूक आणि काढणूक न करता अनेक वेगवेगळी कामे करू शकणाऱ्या कॉम्पॅक्ट शस्त्रक्रिया प्लॅटफॉर्मकडे निर्देश करतो.

जलद साधनबदल का महत्त्वाचा आहे

शस्त्रक्रियेत साधने बदलणे नेहमीचे असते, पण ते किरकोळ नाही. प्रत्येक बदल वेळ वाढवतो, प्रक्रिया अधिक गुंतागुंतीची करतो आणि समन्वयाची गरज वाढवतो. कमी आक्रमक परिस्थितीत हे बदल शल्यचिकित्सक कुठे आणि कसे काम करू शकतात यावरही मर्यादा आणू शकतात. एका सेकंदापेक्षा कमी वेळेत पाच कार्यांमध्ये रूपांतर करू शकणारा रोबोट वेगळ्या कार्यप्रवाहाकडे निर्देश करतो: एकच उपकरण, एकच प्रवेशमार्ग, अनेक कृती.

अतिशय लहान प्रमाणात ही रचनात्मक तर्कशृंखला अधिकच प्रभावी ठरते. विस्तृत पुरवलेल्या मजकुरात उल्लेख केलेला 4.4-मिलिमीटर रोबोट अशा अवकाशात काम करतो जिथे जागा फार कमी असते आणि अचूकताच सर्वकाही असते. त्या आकारात जलद पुनर्रचना करण्याची क्षमता केवळ सोयीची नाही. ती अशा प्रणालीत फरक घडवू शकते जी फक्त एकच विशिष्ट काम करते आणि अशा प्लॅटफॉर्ममध्ये जी सूक्ष्मस्तरीय हस्तक्षेपासाठी सर्वसाधारण आधार बनते.

स्रोत तपशील मर्यादित असले तरी, नमूद केलेल्या क्षमता अर्थपूर्ण आहेत. ऊतक कापणे थेट हस्तक्षेप दर्शवते. औषध वितरण लक्ष्यित उपचारांच्या शक्यता उघडते. नमुना संकलन निदानात्मक मूल्य वाढवते. एकत्रितपणे ही कार्ये अशा साधनाचे रूपरेषा मांडतात जे प्रक्रियेतील एखाद्या एकाच टप्प्यापुरते मर्यादित नाही. ते संभाव्यतः निदान, उपचार आणि पाठपुरावा कृती यांमध्ये फिरू शकते, आणि त्यासाठी साधने बदलण्याची गरज नसते.

चुंबकीय नियंत्रण हा सक्षम करणारा स्तर आहे

मेटाडेटामध्ये वायरलेस चुंबकीय नियंत्रण ही मुख्य कार्यपद्धती म्हणून ओळखली आहे. हे महत्त्वाचे आहे, कारण वैद्यकीय मायक्रोरोबोटिक्स आणि मर्यादित जागेत काम करणाऱ्या लहान उपकरणांसाठी चुंबकीय अॅक्च्युएशन एक आकर्षक मार्ग ठरला आहे. बाह्य चुंबकीय नियंत्रणामुळे ऑनबोर्ड मोटर्स आणि वीजपुरवठा प्रणालींची गरज कमी होऊ शकते, ज्यामुळे डिझायनर हालचालीची क्षमता राखून उपकरण अधिक लहान करू शकतात.

व्यावहारिक दृष्टीने, चुंबकीय नियंत्रण अशा भागांत काम करण्याचा मार्गही देते जिथे टेथर असलेली प्रणाली किंवा मोठी सांधेदार साधने अडथळादायक ठरतात. बाहेरून मार्गदर्शित करता येणारा आणि मागणीनुसार पुनर्रचित करता येणारा बियाएवढा रोबोट वैद्यकीय अभियांत्रिकीच्या दीर्घकालीन उद्दिष्टाशी जुळतो: प्रवेशाच्या ठिकाणी कमी आघात ठेवून शरीराच्या अधिक खोल भागात अधिक क्षमता पोहोचवणे.

एका सेकंदापेक्षा कमी वेळात बदल होतो हा दावा सर्वाधिक लक्ष वेधून घेण्याची शक्यता आहे, कारण तो सूक्ष्मीकरणाला प्रत्यक्ष कार्यक्षमतेत रूपांतरित करतो. अनेक लहान वैद्यकीय रोबोट हालचाल किंवा एकच काम दाखवतात. काहीच रोबोट अनेक कार्यांमध्ये जलद संक्रमण सूचित करतात. NTU ची ही प्रणाली नेमके त्याच अडथळ्यावर लक्ष केंद्रित करत असल्याचे दिसते.

या विकासामुळे काय बदलू शकते

जर ही संकल्पना प्रयोगशाळेबाहेरही तितकीच उपयोगी ठरली, तर सर्वात महत्त्वाचा परिणाम प्रक्रिया-कार्यक्षमता आणि पोहोच यांवर होऊ शकतो. जे उपकरणे हस्तक्षेपही करू शकतात आणि निरीक्षणही, ती अशा ठिकाणी आकर्षक ठरतात जिथे वैद्यकांना लवचिकता राखत व्यत्यय कमी करायचा असतो. ऊतक कापू शकणारा, नमुने घेऊ शकणारा आणि औषधे पोहोचवू शकणारा सूक्ष्म रोबोट काही परिस्थितींमध्ये कमी आक्रमक उपचारमार्गांना आधार देऊ शकतो आणि अनेक विशेष साधनांची गरज कमी करू शकतो.

यासोबतच एक व्यापक धोरणात्मक अर्थही आहे. वैद्यकीय रोबोटिक्स हळूहळू दोन प्रवाहांत विभागत आहे: ऑपरेटिंग रूममधील मोठी प्लॅटफॉर्म-आधारित प्रणाली, आणि शरीराच्या आत मार्गक्रमण करण्यासाठी तयार केलेली खूपच लहान उपकरणे. हा प्रकल्प दुसऱ्या प्रवाहात मोडतो, जिथे डिझाइनचे आव्हान फक्त कसे हलायचे हे नाही, तर तिथे पोहोचल्यानंतर उपयुक्त कसे राहायचे हेही आहे. साधनांमध्ये जलद बदल ही समस्या थेट सोडवतो.

मात्र याचा अर्थ हा रोबोट उद्याच शस्त्रक्रिया बदलण्यास तयार आहे असा नाही. पुरवलेल्या सामग्रीत चाचणी डेटा, नियामक टप्पे किंवा तैनातीची कालरेषा नाही, त्यामुळे असे दावे पुराव्याच्या पलीकडे जातील. पण हे मात्र स्पष्ट होते की मुख्य प्रगती काय आहे: अतिशय लहान, चुंबकीयरीत्या नियंत्रित उपकरणात बहुउद्देशीय क्षमता.

शस्त्रक्रिया रोबोटिक्स कुठे जात आहे याचा संकेत

या विकासाचे सर्वात ठळक वाचन असे नाही की एका छोट्याशा रोबोटने मायक्रोसर्जरीची समस्या सोडवली आहे. त्याऐवजी, शस्त्रक्रिया रोबोटिक्स अधिक लहान आणि अधिक अनुकूलनक्षम प्रणालींकडे सातत्याने पुढे जात आहे, हे त्यातून दिसते. संशोधक आता फक्त एकच गोष्ट अतिशय अचूकतेने करणारी यंत्रे बनवत नाहीत. ते अशी प्लॅटफॉर्म तयार करू पाहत आहेत जी अनेक गोष्टी झपाट्याने करू शकतील, अशा ठिकाणी जिथे पारंपरिक साधनांना पोहोचणे कठीण जाते.

म्हणूनच NTU प्रकल्प वेगळा ठरतो. पाच बदलता येण्याजोग्या साधनांसह बियाएवढा रोबोट ही अभियांत्रिकीची गोष्ट आहे, पण ती कार्यप्रवाहाचीही गोष्ट आहे. प्रत्येक टप्प्यासाठी वेगळ्या साधनाची गरजच उरली नाही, तर काय होते, हा प्रश्न तो उपस्थित करतो. जर उत्तर वैद्यकीयदृष्ट्या अर्थपूर्ण ठरले, तर अशा प्रकारचे उपकरण कमी आक्रमक काळजीच्या वेगळ्या प्रकारासाठी पाया बनू शकते.

हा लेख Interesting Engineering च्या वार्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.