تخيل هذا السيناريو، أنت بحاجة إلى عملية جراحية عاجلة، ولا يوجد جراح متاح، ولكن يوجد روبوت جراحي مستقل يمكنه إجراء هذه العملية مع احتمال كبير جدًا للنجاح، هل ستغتنم الفرصة؟ قد يبدو هذا السيناريو أقرب إلى الخيال العلمي، لكنه أصبح الآن أقرب إلى الواقع بفضل تقدم الذكاء الاصطناعي.
حقق فريق من الباحثين في جامعتي جونز هوبكنز وستانفورد إنجازا علميا جديدا في مجال الجراحة الروبوتية، إذ تمكنوا من تطوير نموذج ذكاء اصطناعي يسمح للروبوت الجراحي بأداء مهام جراحية معقدة بدقة عالية، من خلال مشاهدة مقاطع فيديو من الجراحين المخضرمين. ويقول الفريق البحثي إن هذا التقدم يمثل نقلة نوعية في مجال الجراحة، ويفتح آفاقا جديدة في مجال الرعاية الصحية، مما يقربنا من تحقيق العمليات الجراحية الروبوتية المستقلة تماما.
ووفقا لورقتهم البحثية المنشورة مؤخرًاويقول الباحثون إن الذكاء الاصطناعي تمكن من تحقيق مستوى من الأداء مماثل للجراحين البشريين دون برمجة صريحة مسبقة.
وبدلاً من برمجة كل حركة للروبوت الجراحي بشكل فردي، وهو ما كان يفشل دائمًا في الماضي، اعتمد الباحثون على تقنية التعلم بالتقليد – وهو نوع من التعلم الآلي يتم من خلاله تدريب آلة أو نظام على أداء مهمة محددة من خلال مراقبة الإنسان وتقليده. السلوك – كما رأى النموذج، أمضى آلاف الساعات من العمليات الجراحية الحقيقية في تحليل الحركات المعقدة للجراحين، ثم تقسيم هذه الحركات إلى خطوات بسيطة، تمكن من تكرارها بدقة كبيرة، مما سمح له بتعلم الحركات الدقيقة و التسلسلات المعقدة اللازمة لإكمال العمليات الجراحية.
ثورة الذكاء الاصطناعي في تدريب الروبوتات الجراحية:
واستخدم الباحثون الروبوت الجراح دافنشي (دافنشي) – نظام آلي يستخدم على نطاق واسع في الجراحة المجهرية – كمنصة لتدريب نموذج الذكاء الاصطناعي.
وقام الباحثون بتدريب النموذج على مجموعة كبيرة من مقاطع الفيديو عالية الدقة المسجلة من الكاميرات المثبتة على أذرع روبوتات دافنشي أثناء إجراء عمليات جراحية حقيقية. تُستخدم هذه المقاطع، التي يسجلها الجراحون حول العالم، للتحليل بعد العمليات الجراحية ثم يتم أرشفتها.
ومن خلال تحليل هذه المقاطع، تعلم النموذج كيفية ترجمة الحركات السلسة للجراحين إلى سلسلة من الأوامر الرياضية الدقيقة التي يمكنه تنفيذها، وهذا سمح للروبوت بتقليد هذه الحركات بدقة كبيرة.
ويقول جي وونغ كيموقال الدكتور، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة جونز هوبكنز والمؤلف الرئيسي للورقة البحثية: “كل ما يتعين علينا القيام به هو إدخال الصورة، ويمكن لنموذج الذكاء الاصطناعي بعد ذلك تحديد الإجراء الجراحي المناسب”. “بالإضافة إلى ذلك، وجدنا أن النموذج قادر على تعلم الإجراء وتطبيقه على الحالات الجديدة التي لم يتم تحديدها بعد.” ويتم تطبيقه باستخدام بضع مئات من الأمثلة التوضيحية فقط.
وأوضح الدكتور أكسل كريجر، الأستاذ المساعد في قسم الهندسة الميكانيكية بجامعة جونز هوبكنز، أن النموذج أظهر قدرة مبهرة على التعلم الذاتي وتطبيق معرفته في المواقف الجديدة. على سبيل المثال، كان النموذج قادرًا على أداء مهام لم يتم تدريبه عليها بشكل صريح، مثل التقاط إبرة سقطت ومواصلة عملها، مما يدل على مرونته وذكائه الاصطناعي المتقدم.
نتائج مذهلة:
وقام الباحثون بتدريب روبوت دافنشي على أداء ثلاث مهام أساسية مطلوبة في العمليات الجراحية: التعامل مع الإبرة وتحديد موضعها، ورفع الأنسجة ومعالجتها بعناية، والخياطة، وكلها مهام معقدة تتطلب تحكمًا دقيقًا وحساسًا للغاية.
وأكد الباحثون أن الروبوت، بعد التدريب، أجرى نفس العمليات الجراحية بمهارة الأطباء البشريين، في كل حالة. وقد مكنت مجموعة البيانات واسعة النطاق التي استخدمها الباحثون النموذج من معرفة الاختلافات الدقيقة بين العمليات الجراحية المماثلة، مثل مقدار التوتر المناسب اللازم لمعالجة الأنسجة دون التسبب في ضرر.
ويصف أكسل كريجر هذا الإنجاز بأنه “سحري”، حيث يستطيع النموذج التنبؤ بالحركات الجراحية بدقة عالية بناءً على مدخلات الكاميرا. وقال: “يمثل هذا التقدم خطوة مهمة نحو تطوير أنظمة روبوتية جراحية أكثر ذكاءً قادرة على التعامل مع مجموعة واسعة من المهام الجراحية”.
استخدم الباحثون أكثر من 10000 مقطع فيديو جمعتها روبوتات دافنشي حول العالم من عمليات جراحية يقودها الأطباء، ومع ذلك فإن مقاطع الفيديو التدريبية هذه تمثل جزءًا صغيرًا جدًا من مستودع واسع النطاق للبيانات الجراحية.
يوجد الآن ما يقرب من 7000 روبوت دافنشي قيد الاستخدام في جميع أنحاء العالم، لذلك هناك مكتبة ضخمة من مقاطع الفيديو الجراحية للتعلم منها، والتي يستخدمها فريق البحث الآن لتوسيع المهارات الجراحية للنموذج لدراسة جديدة لم تُنشر بعد .
ويؤكد جي وونغ كيم أنهم يعملون الآن على تطوير النموذج للتعامل مع العمليات الجراحية طويلة الأمد التي تنطوي على هياكل تشريحية غير مرئية، حيث تتطلب العمليات الجراحية المعقدة أن يكون النظام قادرًا على التكيف مع التغيرات المستمرة في حالة المريض.
التحقق من صحة النموذج المطور:
وقام الباحثون بتطوير النموذج بالتعاون الوثيق مع فريق من الجراحين الممارسين الذين قدموا تعليقات قيمة حول أدائه، خاصة في مجال التعامل الدقيق مع الأنسجة الحيوية. وقد تم دمج هذه التعليقات في عملية تعلم النموذج، مما ساهم في تحسين دقته وفعاليته.
وللتأكد من جودة النموذج وقدرته على التعامل مع المواقف غير المتوقعة، أجرى الباحثون تقييماً شاملاً له باستخدام مجموعة بيانات مستقلة لم يتم استخدامها في عملية التدريب. لقد أنشأوا محاكاة افتراضية واقعية بناءً على هذه البيانات، مما سمح بتقييم قدرة النموذج على التكيف مع السيناريوهات الجراحية الجديدة والمعقدة.
وأظهرت النتائج قدرة النموذج على تعميم وتطبيق ما تعلمه على الحالات التي لم يواجهها من قبل، وهي خطوة حاسمة نحو تطوير أنظمة جراحية روبوتية أكثر ذكاءً.
التطبيقات المستقبلية:
ويتصور الباحثون سيناريو تساعد فيه هذه الروبوتات الجراحين في حالات الضغط العالي، مما يعزز دقة العمليات الجراحية ويوسع إمكانية الوصول إلى رعاية صحية عالية الجودة، خاصة في المناطق النائية التي تفتقر إلى البنية التحتية الطبية.
ومع ذلك، قبل أن يتم تطبيق هذه التكنولوجيا على نطاق واسع، يجب إثبات موثوقية هذه الأنظمة بشكل قاطع، ويجب معالجة التحديات الأخلاقية والتنظيمية. قبل أن يصبح من الممكن استخدام الذكاء الاصطناعي في بيئات جراحية حقيقية دون إشراف بشري، فإن التحول إلى الروبوتات الجراحية المستقلة يثير مخاوف أخلاقية جديدة.
تثير الجراحة الروبوتية أسئلة أساسية حول المسؤولية القانونية في حالة حدوث مضاعفات. ومن يتحمل عواقب الخطأ؟ هل هي الشركة المصنعة للروبوت أم الفريق الطبي المشرف عليه أم كليهما؟ علاوة على ذلك، تثير هذه التكنولوجيا قضايا أخلاقية تتعلق بموافقة المريض، حيث يجب على الأطباء تقديم معلومات واضحة وشاملة للمرضى والأشخاص المحيطين بهم حول طبيعة الإجراء الجراحي، ودور الذكاء الاصطناعي فيه، والمخاطر التي تشكلها الروبوتات مقارنة بالروبوتات. الجراحين البشريين.
وهنا يؤكد الدكتور كيم أن مستقبل الجراحة الروبوتية محاط بالعديد من الغموض والتحديات. فمن ناحية تفتح هذه التكنولوجيا آفاقا جديدة لعلاج الأمراض وتوفير الرعاية الصحية في المناطق النائية. ومن ناحية أخرى، فإنه يثير العديد من التساؤلات حول المسؤولية القانونية والأخلاقية، ويتطلب إنشاء أطر تنظيمية واضحة.
خاتمة:
ويشير هذا الإنجاز إلى مستقبل واعد للطب والجراحة، حيث يمكن للروبوتات الجراحية أن تلعب دورًا محوريًا في تحسين الرعاية الصحية وتوفير علاجات أكثر فعالية وأمانًا للمرضى. ومع استمرار تطور التكنولوجيا، ومعالجة التحديات الأخلاقية والتنظيمية، يمكن توقع المزيد من التقدم في هذا المجال، وفتح آفاق جديدة للرعاية الصحية.
Discussion about this post