Руки хирурга смогут протянуться на 400 километров над Землей, если предстоящие испытания миниатюрного хирургического робота на борту Международной космической станции окажутся успешными.
Изобретенный Шейном Фарритором и другими из Университета Небраски-Линкольна, робот стартовал 30 января со станции космических сил на мысе Канаверал во Флориде на борту космического корабля Northrup Grumman Cygnus, направлявшегося в орбитальную лабораторию. Cygnus был доставлен ракетой SpaceX Falcon 9.
Это будет первый хирургический робот на космической станции и один из первых случаев, когда задачи удаленной хирургии будут опробованы в космосе. Миссия поможет определить следующие шаги по созданию хирургических технологий, пригодных для космических путешествий на большие расстояния, а также она будет иметь значение для здравоохранения здесь, на Земле.
«Хотя космические путешествия интересны, на Земле также существует острая потребность в том, чтобы помочь пациентам получить необходимую им помощь», — сказал Фарритор, профессор инженерных наук Ледерера в Университете Небраски-Линкольн и главный технический директор стартапа Virtual Incision, соучредителем которой он стал, чтобы вывести миниатюрного робота на коммерческий рынок.
Согласно отчету Американского колледжа хирургов за 2018 год, примерно в трети округов США не хватает хирурга, несмотря на то что в половине этих округов есть больницы. Исследования Вашингтонского университета показали, что доступность хирургов в сельской местности снизилась более чем на 29% в период с 2001 по 2019 год. «Удаленная хирургия может решить эти проблемы, чтобы пациенты могли получить необходимую им медицинскую помощь», — сказал Фарритор.
Фарритор и его команда уже около двух лет готовят космическую версию своего робота под названием MIRA для миниатюрного роботизированного помощника In vivo. Целью MIRA является проведение операций в отдаленных районах, будь то космос, поля военных сражений или сельские районы, где нет врача.
В эксперименте, который состоится в ближайшие недели, хирург из Линкольна, который помогал в предыдущих испытаниях устройства, будет руководить SpaceMIRA, поскольку он использует обе «руки» для выполнения хирургического моделирования. Задачи имитируют хирургическую ткань с натяжением, позволяющим выполнить рассечение. Находясь внутри экспериментального шкафчика размером с микроволновую печь, spaceMIRA будет использовать левую руку, чтобы хватать, и правую, чтобы резать, подобно хирургу в операционной больницы.
«Двуручный подход имеет решающее значение в хирургических процедурах, поскольку местное напряжение является ключом к определению идеальных мест для резекции и разреза желаемым образом», — объяснил Фарритор.
Докторант Рэйчел Вагнер из Линкольна и магистрантка Виктория Нельсон из Су-Сити, штат Айова, провели неделю в Центре космических полетов Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, работая с инженерами НАСА над оценкой робота, прежде чем он присоединится к полезной нагрузке для доставки на МКС.
«НАСА необходимо провести ряд испытаний, чтобы убедиться, что полезная нагрузка безопасна и соответствует всем их требованиям», — сказал Вагнер, который является руководителем проекта. «Есть также тесты, позволяющие убедиться, что оборудование находится в рабочем состоянии, что оно сможет пережить запуск и работать на орбите».
Первоначально spaceMIRA должна была быть заранее запрограммирована на выполнение хирургических задач без участия человека в этом эксперименте. Элемент наземного управления добавляет дополнительный уровень сложности миссии MIRA. Задержка, возникающая при ожидании сигнала для путешествия с Земли на Международную космическую станцию и обратно — одна из самых больших сложностей. Даже задержка в полсекунды может вызвать проблемы.
«Существует множество препятствий», – сказал Фарритор. «Как мы недавно узнали, может быть сложно заставить конференц-зал Zoom работать правильно».
Фарритор и его коллеги начали разработку MIRA почти 20 лет назад. Команда получит данные о работе робота во время испытаний на космической станции, прежде чем MIRA вернется на Землю в своем шкафчике позднее этой весной. Вероятно, пройдет год или больше, прежде чем результаты испытаний будут опубликованы.
«Чтобы добиться этого, потребовалось много испытаний, и мы еще далеки от телехирургии на реальном пациенте», — сказал Фарритор. «Первый шаг — продемонстрировать технологию».