في المستقبل القريب، سترسل وكالة ناسا ووكالات فضائية أخرى رواد فضاء إلى ما وراء المدار الأرضي المنخفض (LEO) لأول مرة منذ أكثر من خمسين عامًا. ولكن على عكس Apollo Era ، ستتألف هذه المهام من رواد فضاء يقضون فترات طويلة على القمر والسفر من وإلى المريخ (مع بضعة أشهر من العمليات السطحية بينهما).
علاوة على ذلك، هناك أيضًا التسويق المخطط له لـ LEO وفضاء cis-Lunar ، مما يعني أن ملايين الأشخاص يمكنهم العيش على موائل الفضاء والمستوطنات السطحية خارج الأرض.
يمثل هذا العديد من التحديات، والتي تشمل احتمال عدم حصول المرضى والمصابين على ممارسين طبيين مرخصين لإجراء جراحة قد تنقذ حياتهم.
لمعالجة هذا الأمر، طور البروفيسور شين فاريتور وزملاؤه في حرم نبراسكا للابتكار التابع لجامعة نبراسكا لينكولن (NIC) مساعد الروبوت المصغر داخل الجسم الحي (MIRA) .
في عام 2024، سيتم نقل منصة الجراحة بمساعدة الروبوت المصغرة المحمولة (RAS) إلى محطة الفضاء الدولية (ISS) في مهمة اختبار لتقييم قدرتها على إجراء الإجراءات الطبية في الفضاء.
فاريتور هو أستاذ ديفيد ونانسي ليدر للهندسة في جامعة نبراسكا، ودرس الروبوتات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. كجزء من دراسته، عمل مع مركز كينيدي للفضاء التابع لناسا، ومركز جودارد لرحلات الفضاء، ومختبر الدفع النفاث لدعم برنامج استكشاف المريخ (MER) التابع لناسا.
يتألف هذا من المساعدة في تصميم وتجميع روفرز Curiosity والمثابرة ، وتحديد تخطيط حركتهم، وابتكار عملية يتم فيها استخدام كاشفات الشمس في العربة الجوالة لتحديد اتجاه سيرها.
في عام 2006، أسس هو وديمتري أولينيكوف – أستاذ الجراحة السابق في المركز الطبي بجامعة نبراسكا (UNMC) – شركة Virtual Incision، وهي شركة ناشئة مقرها NIC.
في أبريل 2022، تم اختيار فاريتور الفائز الأول بجائزة الابتكار والتسويق في مجال الملكية الفكرية للكلية – التي أصدرتها جامعة نبراسكا للملكية الفكرية.
منذ ما يقرب من 20 عامًا، عمل فريتور وأولينيكوف وزملاؤهما على تطوير مجموعة الجراحة الروبوتية MIRA، والتي اجتذبت أكثر من 100 مليون دولار أمريكي من رأس المال الاستثماري.
في الآونة الأخيرة ، منحت وكالة ناسا Virtual Incision منحة قدرها 100000 دولار من خلال برنامج وزارة الطاقة الأمريكية (DoE) لتحفيز البحوث التنافسية (EPSCoR) لمساعدة المهندسين وعلماء الروبوتات في NIC على إعدادها للاختبار على متن محطة الفضاء الدولية.
مقارنة بالأجنحة الجراحية الروبوتية التقليدية ، تقدم MIRA ميزتين. أولاً ، يمكن إدخال أدواته من خلال شقوق صغيرة ، مما يسمح للأطباء بإجراء عمليات طفيفة التوغل (مثل جراحة البطن واستئصال القولون).
ثانيًا ، يمكن أن تسمح التكنولوجيا بالتطبيب عن بُعد ، حيث يمكن للجراحين إجراء العمليات عن بُعد وتقديم الخدمات إلى مواقع بعيدة عن منشأة طبية. على الأرض، تسمح هذه التقنية بالفعل للأطباء بمساعدة الأشخاص في الأماكن البعيدة حيث لا تتوفر الخدمات بسهولة.
ومع ذلك ، فإن تقنية MIRA لها فائدة إضافية تتمثل في إجراء العمليات بشكل مستقل ، مما يعني أن رواد الفضاء الذين يخدمون على القمر والمريخ يمكن أن يتلقوا رعاية طبية دون الحاجة إلى جراح بشري.
قال جون مورفي، الرئيس التنفيذي لشركة Virtual Incision ، في بيان صحفي للشركة حديثًا :
“تم تصميم منصة Virtual Incision MIRA لتوفير قوة جهاز الجراحة بمساعدة الروبوت في حجم مصغر ، بهدف إتاحة الوصول إلى RAS في أي غرفة عمليات على هذا الكوكب.
“العمل مع وكالة ناسا على متن المحطة الفضائية سيختبر كيف يمكن لـ MIRA أن تجعل الجراحة متاحة حتى في الأماكن البعيدة.”
خلال العام المقبل، سيعمل فريتور مع طالبة الدراسات العليا في الهندسة راشيل واغنر لإعداد MIRA للعمليات على متن محطة الفضاء الدولية. بدأت Wagner العمل مع Farritor كطالب جامعي وشغل منصبًا في Virtual Incision في 2018 بعد إكمال درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية.
سيتألف هذا من كتابة البرامج ، وتكوين MIRA لتلائم خزانة التجربة ، واختبار الجهاز للتأكد من أنه متين بما يكفي للبقاء على قيد الحياة عند إطلاقه على متن صاروخ وسيعمل حسب الحاجة في الفضاء.
في أغسطس 2021 ، أجرت MIRA بنجاح أول عملية جراحية عن بُعد كجزء من دراسة سريرية بموجب إعفاء جهاز التحقيق (IDE) من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA).
الإجراء – الذي أجراه الدكتور مايكل جوبست في مركز بريان الطبي في لينكولن ، نبراسكا – يتألف من استئصال النصف الأيمن (حيث تتم إزالة نصف القولون) وتم إجراؤه بشق واحد داخل البحرية.
قال الدكتور جوبست: “منصة MIRA هي منصة اختراق حقيقية للجراحة العامة ، ومن دواعي السرور أن أكون أول جراح في العالم يستخدم هذا النظام.
“سارت العملية بسلاسة ، والمريض يتعافى بشكل جيد. أنا متحمس لألعب دورًا في اتخاذ الخطوات الأولى نحو زيادة الوصول إلى الجراحة بمساعدة الروبوت ، والتي لها فوائد واضحة للمرضى.”
في تجربة أخرى ، قام رائد الفضاء السابق كلايتون أندرسون (رائد فضاء متقاعد من ناسا) بتشغيل MIRA من مركز جونسون للفضاء ، وتوجيهه لأداء مهام شبيهة بالجراحة في غرفة العمليات في المركز الطبي بجامعة نبراسكا – الواقعة على بعد 1450 كيلومترًا (900 ميل) .
خلال الاختبار القادم على متن محطة الفضاء الدولية ، ستعمل MIRA بشكل مستقل دون مساعدة من وحدة تحكم. من أجل هذا الاختبار ، سيقوم الروبوت بقطع الأربطة المطاطية المشدودة بإحكام (محاكاة الجلد) ودفع الحلقات المعدنية على طول السلك (محاكاة العمليات الدقيقة).
قال فاغنر في بيان صحفي في نبراسكا: “هذه المحاكاة مهمة للغاية بسبب كل البيانات التي سنجمعها أثناء الاختبارات”.
سيكون هذا الاختبار العملية الأكثر استقلالية للروبوت حتى الآن ، والتي تهدف إلى الحفاظ على النطاق الترددي لاتصالات المحطة الفضائية وتقليل الوقت الذي يقضيه رواد الفضاء في التجربة.
ومع ذلك ، فإن الهدف من هذه المهمة ليس إظهار استقلالية الروبوت (التي لا تزال محدودة) ولكن لضبط عمليات الروبوت في حالة انعدام الجاذبية. ستساعد هذه التجارب في التحقق من صحة التكنولوجيا للبعثات المستقبلية طويلة الأمد داخل المدار الأرضي المنخفض وخارجه.
كما قال فاريتور : “لدى ناسا خطط طموحة للسفر الفضائي لفترات طويلة ، ومن المهم اختبار قدرات التكنولوجيا التي قد تكون مفيدة خلال المهمات التي تُقاس بالشهور والسنوات.
“تواصل MIRA دفع حدود ما هو ممكن في RAS ، ونحن سعداء بأدائها حتى الآن خلال التجارب السريرية . نحن متحمسون لاتخاذ خطوة إلى الأمام والمساعدة في تحديد ما يمكن أن يكون ممكنًا في المستقبل حيث أن السفر إلى الفضاء أن تصبح أكثر واقعية للبشرية “.
عندما يسافر البشر بعيدًا عن الأرض ، سيحتاجون إلى أن يكونوا مكتفين ذاتيًا قدر الإمكان. على القمر والمريخ وأماكن أخرى في الفضاء السحيق ، فإن مهمات إعادة الإمداد غير عملية ، كما هو الحال مع الأطباء أو المرضى الذين يسافرون من وإلى هذه المواقع.
هذا يعني أنه بالإضافة إلى القدرة على زراعة طعامهم ، واستخدام الموارد المحلية لتلبية احتياجاتهم (ISRU) ، والاعتماد على أنظمة دعم الحياة الحيوية ، وتوليد الكهرباء محليًا ، سيحتاجون إلى توفير الخدمات الأساسية مثل الرعاية الطبية والجراحة.
