In vivo feasibility study of humanoid robots in surgery
यह शोध पत्र बेंचटॉप, ड्राई-लैब और इन विवो पोर्सिन अध्ययनों के माध्यम से लैप्रोस्कोपिक सर्जरी के लिए समकालीन ह्यूमनॉइड रोबोटों का एक व्यवस्थित मूल्यांकन प्रस्तुत करता है, जो नैदानिक तैनाती से पहले पार किए जाने वाले प्रमुख परिशुद्धता और सुरक्षा संबंधी चुनौतियों की पहचान करते हुए उनकी तकनीकी व्यवहार्यता को प्रदर्शित करता है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
एक ऐसी दुनिया की कल्पना करें जहाँ रोबोट केवल पहियों पर चलने वाली डिब्बेनुमा मशीनें नहीं हैं, बल्कि वे हमारी तरह दिखते और चलते हैं। वे इंसानों की तरह चल सकते हैं, चीज़ों तक पहुँच सकते हैं और उन्हें पकड़ सकते हैं। लंबे समय तक, यह केवल एक साइंस-फिक्शन सपना था, लेकिन अब, इंजीनियर इन "ह्यूमनॉइड" (मानव सदृश) रोबोटों को सबसे उच्च-जोखिम वाली जगह में काम पर लगाने की कोशिश कर रहे हैं: ऑपरेशन थिएटर (ऑपरेटिंग रूम)।
मुख्य सवाल जो इस शोधकर्ताओं की टीम ने पूछा था, वह सरल था: क्या एक सामान्य-उद्देश्य वाला रोबोट, जिसे कई काम करने के लिए बनाया गया है, वास्तव में एक मानव डॉक्टर की तरह नाजुक सर्जरी कर सकता है?
यह जानने के लिए, उन्होंने केवल अनुमान नहीं लगाया; उन्होंने एक रोबोट नाम Unitree G1 को परीक्षणों की एक श्रृंखला से गुजारा, जिसकी शुरुआत एक वर्कबेंच से हुई, फिर एक प्रैक्टिस बॉक्स में गया, और अंत में, जीवित सूअरों पर वास्तविक सर्जरी की।
सेटअप: एक ट्विस्ट के साथ रोबोट सर्जन
आमतौर पर, जब हम रोबोटिक सर्जरी के बारे में सोचते हैं, तो हमें da Vinci Surgical System की याद आती है। यह एक विशेष मशीन है जिसे केवल सर्जरी के लिए बनाया गया है, जिसके हाथ औजारों को स्थिर रखने के लिए एक जगह लॉक हो जाते हैं। यह एक कस्टम-मेड रेस कार की तरह है।
लेकिन यह टीम देखना चाहती थी कि क्या एक "सामान्य" रोबमा काम कर सकता है। उन्होंने एक टेलीऑपरेशन सिस्टम सेट किया जहाँ एक मानव सर्जन एक कंसोल पर बैठता है, 3D हेडसेट पहनता है और कंट्रोलर पकड़ता है। रोबोट सर्जन के हाथों की गतिविधियों की नकल करता है। पेचीदा हिस्सा क्या है? उन्होंने मानक मैनुअल लैप्रोस्कोपिक टूल्स का उपयोग किया—वही जो एक मानव डॉक्टर अपने हाथ में पकड़ता है—न कि विशेष रोबोट-ओनली टूल्स का। रोबोट को यह समझना था कि उन औजारों को कैसे पकड़ना है और उन्हें मरीज के पेट में एक छोटे से छेद (जिसे ट्रोकार कहा जाता है) के चारों ओर कैसे घुमाना है बिना कुछ तोड़े। इस पिवट पॉइंट को रिमोट सेंटर ऑफ मोशन (RCM) कहा जाता है।
लेवल 1: वर्कबेंच (बेंचटॉप)
सबसे पहले, उन्होंने एक मेज पर रोबोट का परीक्षण किया। वे देखना चाहते थे कि क्या रोबोट सही जगहों तक पहुँच सकता है और सटीकता से हिल सकता है।
- पहुँच (The Reach): उन्होंने पाया कि रोबोट आवश्यक क्षेत्रों तक पहुँच सकता है, लेकिन इसका "वर्कस्पेस" (वह क्षेत्र जिसमें यह सुरक्षित रूप से काम कर सकता है) एक शंकु (cone) की तरह था जो रोबोट के खड़े होने के स्थान के आधार पर बदल जाता था। यदि रोबोट मरीज के बहुत करीब खड़ा होता, तो वह उतनी अच्छी तरह से पहुँच नहीं पाता।
- सटीकता (The Precision): जब रोबोट को एक सीधी रेखा खींचने के लिए कहा गया, तो वह काफी अच्छा था, और रेखा से लगभग 1.30 ± 0.03 mm ही भटक गया। लेकिन जब उसे एक वृत्त (circle) बनाने के लिए कहा गया, तो वह थोड़ा संघर्ष करता दिखा, और सटीक वक्र से लगभग 10.40 ± 1.32 mm भटक गया।
- लैग (The Lag): सर्जन के हाथ हिलाने और रोबोट के हिलने के बीच एक देरी (delay) थी। इसमें लगभग 156 ms (मिलीसेकंड) का समय लगा। हालांकि यह सुनने में तेज़ लगता है, लेकिन नाजुक सर्जरी के लिए, यह एक ध्यान देने योग्य लैग है, विशेष रूप से उन विशेषज्ञ da Vinci रोबोटों की तुलना में जो बहुत अधिक फुर्तीले होते हैं।
लेवल 2: प्रैक्टिस बॉक्स (ड्राई लैब)
इसके बाद, वे मानव स्वयंसेवकों को लेकर आए: 18 लोग (6 सर्जन और 12 नौसिखिए) एक खेल खेलने के लिए। उन्हें तीन अलग-अलग तरीकों का उपयोग करके रबर के छल्ले और पेग को एक स्थान से दूसरे स्थान पर ले जाना था:
- ह्यूमनॉइड रोबोट
- विशेष सर्जिकल रोबोट (dVRK)
- मानव हाथ (मैनुअल)
परिणाम:
- नौसिखिए: विशेष रोबोट स्पष्ट विजेता था, जिसने लगभग 45 सेकंड में कार्य पूरा किया और बहुत कम गलतियाँ कीं। ह्यूमनॉइड रोबोट ने अधिक समय लिया (नौसिखियों के लिए 89 सेकंड) लेकिन इंसानों द्वारा हाथ से करने की तुलना में कम गलतियाँ कीं।
- विशेषज्ञ: सर्जन हर चीज़ में अद्भुत थे, लेकिन वे अभी भी गति के लिए विशेष रोबोट को पसंद करते थे। दिलचस्प बात यह है कि सर्जनों ने ह्यूमनॉइड रोबोट का उपयोग करते समय सबसे कम गलतियाँ कीं, जिससे पता चलता है कि पर्याप्त कौशल के साथ, एक इंसान रोबोट को बहुत अच्छी तरह से निर्देशित कर सकता है।
सीख क्या है? रोबोट हाथ से काम करने वाले इंसान से बेहतर है, लेकिन यह अभी तक विशेष सर्जिकल रोबोट जितना तेज़ या सुचारू नहीं है।
लेवल 3: असली मुकाबला (जीवित सूअर की सर्जरी)
यहीं पर चीजें वास्तविक हो गईं। टीम ने सूअरों पर दो लाइव लैप्रोस्कोपिक कोलेसिस्टेक्टोमी (पित्ताशय को हटाना) की।
- मिशन: रोबोट को एक मानव सर्जन की तरह काटना, क्लिप लगाना और ऊतकों (tissue) को खींचना था।
- परिणाम: दोनों सर्जरी सफलतापूर्वक पूरी हुईं! रोबोट को मानव सर्जन के पास जाने या ओपन सर्जरी करने के लिए रुकने की आवश्यकता नहीं पड़ी। इसने सफलतापूर्वक ऊतकों को अलग किया, "क्रिटिकल व्यू ऑफ सेफ्टी" (गलत चीज़ काटने से बचने के लिए एक महत्वपूर्ण चरण) को खोजा, और नलिकाओं (ducts) को क्लिप किया।
- गति: पहले मामले में सर्जन ने रोबोट को नियंत्रित करने में लगभग 56 मिनट और दूसरे मामले में 31 मिनट बिताए। दूसरा मामला तेज़ था क्योंकि टीम ने रोबोट को बेहतर तरीके से सेट करना सीख लिया था।
- ग्लिच (खामियां): यह भी परफेक्ट नहीं था। रीकैलिब्रेशन या हिलाने के लिए रोबोट को "बड़े अंतराल" (3 मिनट से अधिक) के लिए रोका जाना पड़ा क्योंकि सूअर सांस ले रहा था और रोबोट भटक रहा था। कैमरा साफ करने के लिए "माइक्रो-पॉज़" (1 मिनट से कम) भी हुए, जो इंसानों के लिए भी सामान्य है।
रोबोट क्या कर सकता है और क्या नहीं
यह पेपर बहुत स्पष्ट है कि इसका क्या अर्थ है:
- यह संभव है: एक सामान्य-उद्देश्य वाला ह्यूमनॉइड रोबोट जटिल सर्जरी कर सकता है। उन्होंने साबित किया कि यह एक जीवित जानवर में काम करता है।
- यह अभी इंसानों के लिए तैयार नहीं है: पेपर स्पष्ट रूप से कहता है कि हालांकि रोबोट "तकनीकी रूप से व्यवहार्य" है, लेकिन यह अभी तक "क्लिनिकली तैयार" नहीं है।
- रोबोट को अधिक तेज़ और सटीक होने की आवश्यकता है।
- "लैग" (देरी) को ठीक करने की आवश्यकता है।
- रोबोट को अपने सेंसर को नुकसान पहुँचाए बिना स्टेरिल (स्वच्छ) रहने में सक्षम होना चाहिए।
- रोबोट को बार-बार रीकैलिब्रेशन की आवश्यकता के बिना अधिक स्वतंत्र रूप से हिलने में सक्षम होना चाहिए।
निष्कर्ष
इस ह्यूमनॉइड रोबोट को एक बहुत ही प्रतिभाशाली छात्र पायलट की तरह समझें। यह विमान उड़ा सकता है, लैंड कर सकता है और तूफान के बीच रास्ता भी निकाल सकता है, लेकिन इसे अभी भी एक मानव प्रशिक्षक की आवश्यकता है जो इसका हाथ थामे रखे, और पेशेवर पायलट (विशेष सर्जिकल रोबोट) की तुलना में यह थोड़ा डगमगाता है।
लेखक सुझाव देते हैं कि यदि हम लैग को ठीक कर दें, रोबोट की ताकत और गति की सीमा में सुधार कर दें, और इसे साफ रखना आसान बना दें, तो ये रोबोट एक दिन कुशल सर्जनों की कमी को दूर करने में मदद कर सकते हैं। लेकिन फिलहाल, वे एक आशाजनक प्रोटोटाइप हैं, ऑपरेटिंग रूम का विकल्प नहीं। "कूल रोबोट" से "सुरक्षित सर्जन" बनने का सफर अभी जारी है।
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