مقدمه:
با ارزان‌تر شدن قیمت سنسورهایی که برخی اطلاعات را از محیط پیرامون خود دریافت می‌کنند، تمایل هر کسب‌وکاری به هوشمندسازی فرآیند‌های خود افزایش یافته است. توانایی پایش و کنترل درلحظه‌ی ابعاد مختلف کسب‌وکار، ویژگی است که مدیران عملیاتی نمی‌توانند به سادگی از کنار آن گذر کنند. زنجیره‌ی تامین یک کارخانه خودروسازی را درنظر بگیرید؛ از استخراج مواد اولیه گرفته تا انتقال قطعات تولیدشده در کارگاه‌های مختلف در نقاط مختلف جهان، کلیه‌ی این فرآیندها می‌توانند به‌کمک سنسورها به فضای اینترنت متصل شده و اعتبارسنجی کیفیت کالاها را برای مشتریان ساده‌تر کنند. در این مقاله به بررسی یکی از تکونولوژی های سطح بالا در حوزه پزشکی یعنی جراحی از راه دور می‌پردازیم و آخرین یافته های محققان این حوزه را مرور می‌کنیم. به نظر شما یافته‌های علمی فناوران برای عملی سازی ایده جراحی از راه دور ( از طریق اینترنت) توسط پزشکان، چقدر این موضوع را امکان پذیر کرده است؟
تا کُدکردن تخصص‌های انسانی و حس لامسه چقدر فاصله داریم؟
گام بعدی در ایجاد یک دنیای متصل، توانمندساختن انسان به انجام کارهایش از راه دور است که از آن تحت عنوان اینترنت تخصص‌ها[1] نام برده می‌شود. مرزهای فیزیکی جغرافیایی از این طریق حذف شده و تخصص انسان‌ها به‌راحتی به دورترین نقاط جهان انتقال داده می‌شود. به‌عنوان مهم‌ترین نتیجه‌ی این روند، مهارت و تجربه متخصصان به‌صورت عادلانه‌تری در دسترس عموم مردم قرار خواهد گرفت. انتقال تخصص و تجربه در برخی حوزه‌ها به سادگی امکان‌پذیر است؛ برای مثال دانشجویان در سراسر دنیا می‌توانند بدون نیاز به حل چالش فناورانه خاصی به تجارب یک استاد دانشگاه دسترسی داشته باشند. اما تفاوت میان ماهیت شغلی یک فرد آکادمیک با یک جراح قلب، انتقال تجربه و مهارت را وارد مرحله جدیدی خواهد کرد. علاوه بر فناوری‌های صوتی و تصویری، تکنولوژی‌های مرتبط با حس لامسه [2] از الزامات پایه‌ای است که باید برآورده شود تا جراح بتواند یک بافت را از راه دور لمس کند. این تجربه باید بسیار نزدیک به عملیات واقعی باشد که در محل جراحی توسط بازوی روباتیک در حال انجام شدن است؛ علی‌رغم اینکه یک روبات چاقوی کالبدشکافی را کنترل می‌کند، این عمل جراحی باید آن‌قدر برای پزشک حقیقی به‌نظر برسد که انگار او خودش چاقوی جراحی را در دست گرفته است.
در حال حاضر، این چشم‌انداز امکان‌پذیر نیست؛ زیرا بازتولید احساس لامسه از طریق «اعمال نیرو و لرزش» بر دستان جراح و نتیجتا گول‌زدن پوست و بدن او به باور اینکه چیزی که دارد در دنیای مجازی تجربه می‌کند، کاملا واقعی است، نیازمند شبکه‌ای با تاخیر کمتر از هزارم‌ثانیه‌ای[3] است؛ شبکه‌ای با پهنای‌باند بسیار بالا که در آن دستورات جراح از یک طرف و بازخورد لامسه‌ای از طرف دیگر با تاخیر حداکثر یک هزارم‌ثانیه‌ای به‌صورت end-to-end اتفاق می‌افتد. این تاخیر مجاز بسیار محدود، حداکثر فاصله ارتباطی میان پزشک و محل جراحی را تا میزان 150 کیلومتر کاهش می‌دهد. نور نمی‌تواند سریعتر از این جابه‌جا شود تا الزام تاخیر یک‌هزارم ثانیه‌ای در انتقال اطلاعات به‌صورت رفت‌وبرگشتی بین پزشک و روبات جراح را برآورده کند.
انتقال احساس لامسه بر بستر اینترنت امکان جراحی‌های فیزیکی بدون حضور پزشک در محل را فراهم می‌سازد. توزیع عادلانه‌ی تخصص‌های انسانی درمیان مردم دنیا صرف‌نظر از جنسیت، سن و نژاد، به‌همراه کاهش رفت‌وآمدها و کاهش کربن‌دی‌اکسید حاصل از آن مهم‌ترین فواید توسعه این تکنولوژی در حوزه پزشکی می‌باشد. بااین‌حال، محدودیت‌های فناورانه درحال‌حاضر مانع استفاده از تحقق جراحی از راه‌دور برای فواصل طولانی است.
برای پاسخ به این چالش، خانم ژانگ – دانشیار دانشکده مهندسی کامپیوتر و الکترونیک دانشگاه آرهوس- پروژه‌ای به نام eTouch را با هدف غلبه بر محدویت‌های فیزیکی در علم مخابرات راهبری می‌کند. هدف غایی این است که یک بازخورد فوری به نحوی تولید شود تا آن فیدبک وابسته به احساس لامسه، توسط کاربر بدون تاخیر قابل‌ملاحظه‌ای احساس شود؛ علی‌رغم اینکه فاصله مکانی این ارتباط هزاران کیلومتر است.
برای غلبه بر این محدودیت، تیم خانم ژانگ از مدل Model-Mediated Teleoperation استفاده می‌کند. در این مدل مجازی، یک دوقلوی دیجیتالی از محیط جراحی کپی گرفته می‌شود. منظور از کپی این است که به‌صورت محلی آن فیدبک لامسه‌ای تولید شده ولی به‌جای فرستادن خود سیگنال‌ها، یک نگاشتی از آن‌ها به جراح منتقل می‌شود. با این حال، با پارادایم‌های کنونی تحلیل داده، ایجاد یک مدل دقیق هنوز چالش‌برانگیز است.
جایگزینی انتقال خود سیگنال‌ها با مدل ریاضی که در محل جراحی تولید شده، حجم انتقال داده را کمتر کرده و نتیجا تاخیر را کاهش می‌دهد. مهم‌ترین چالش استفاده از این مدل در حال حاضر این است که آپدیت‌کردن پارامترهای این مدل در محل جراحی ممکن است منجر به تغییرات ناگهانی در نیروی اعمال‌شده توسط بازوی مکانیکی شده و بیمار آسیب ببیند. یکی از راه‌حل های مطرح‌شده، الگوریتم‌های ریاضی مختلفی هستند که سعی در محدودکردن این تغییر ناگهانی که در هنگام آپدیت‌کردن این پارامترها ایجاد می‌شود، دارد.
نتیجه‌گیری
در مسیر ایجاد یک دنیای متصل، یکی از جدیدترین پدیده‌ها، جراحی از راه دور برای فواصل بیش از 150 کیلومتر می‌باشد. این محدودیت فاصله‌ای توسط این حقیقت که جسم با سرعت بیشتر از 300 هزارکیلومتر بر ثانیه به انرژی تبدیل می‌شود، بر پزشکان اعمال شده است. برای غلبه بر این محدودیت، محققان به‌جای تمرکز بر افزایش این سرعت که امری غیرممکن است، در حال تلاش هستند تا اطلاعات بیشتری را در حافظه یکسانی از امواج جایگذاری کنند. این امر بدان معنی است که به‌جای ارسال خود سیگنال‌ها در بستر اینترنت، درواقع یک نگاشتی از آن‌ها به محل اسکان پزشک منتقل می‌شود. این نگاشت توسط مدل‌های ریاضی تولیدشده در محل جراحی به دست می‌آید.
در نهایت احتمال این که بتوان گفت جراحی از دور در آینده ای نزدیک محقق خواهد شد خیلی زیاد است و روزی می‌رسد که پزشکان می‌توانند بدون در نظر گرفتن بعد مکان بیمار، به معلاجه وی بپردازند.
خیلی ممنون از زمانی که برای مطالعه این مقاله مروری قرار دادید. امیدواریم این مقاله برایتان مفید بوده باشد. منتظر نظرات و پیشنهادات شما در بخش کامنت ها هستیم.
[1] Internet of skills
[2] Haptic Technology
[3] Sub-millisecond latency
منابع
https://www.ericsson.com/en/blog/2018/10/the-emergence-of-the-internet-of-skills
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405896318332920